轻量化设计的重型卡车车厢应力有限元数值模拟

基于重型卡车车厢的轻量化设计,利用有限元软件ANSYS对600MPa级高强车厢板替代Q345B车厢板后整体结构强度和刚度的变化进行数值模拟分析.结果表明:在50t静载荷作用下,主纵梁受到的等效应力值最大,外纵梁和底板横筋次之,车厢底/侧/前/后板较小;600MPa级车厢板可以满足结构强度要求,并且有130MPa左右的强度富余量,而Q345B车厢板无强度富余量;车厢弹性总位移的最大值和最小值分别出现在车厢侧板中上部和车厢底板中部,600MPa级高强车厢的弹性总位移较Q345B车厢偏大,由于厚度减薄其结构刚度有所降低;该模拟结果已用于指导实际生产,车厢减重达到21%左右,且载重量有所提高,为进一步的理论研究和实际生产提供了理论基础.     

基于ANSYS Workbench的后装式压缩垃圾车厢有限元分析

后装式压缩垃圾车厢是由钢板焊接而成的空间结构,由于垃圾力学性质的不确定性以及结构本身、载荷工况的复杂性,对车厢进行有限元分析存在较大难度。通过强大的有限元分析软件ANSYS Workbench对该结构进行有限元分析计算,获得车厢在实际工况载荷下的变形、应力分布情况,为后装式压缩垃圾车结构的改进与优化提供重要依据。     

重载矿用自卸车车厢轻量化耐久技术应用

针对我国重型矿用自卸车车厢轻量化寻优技术推广难的问题,提出了一种适合矿用自卸车车厢生产企业的低门槛参数化寻优方法。其技术特点为:通过子模型的方式降低壳单元和实体单元同时参数化建模技术难度。同时针对车厢生产和使用过程中车厢板磨损等引起的结构刚度下降问题,提出了一种基于6σ的结构耐久研究技术,从磨损的角度量化车厢轻量化后的结构耐久安全问题。以某150 t重载矿用自卸车车厢轻量化为例,使用Q690D和NM450轻量化设计和生产的车厢,经过两年的客户跟踪表明车厢结构安全可靠,轻量化后车厢减重5 t(减重比18.52 %),车厢耐久寿命为原车厢的2倍左右,单车年节约燃油和维检费用约50万元。     

高速精密轧辊磨头箱体的拓扑优化

高速精密轧辊磨头箱体是磨头的重要支撑部件,其结构刚度对保持内部各零件位置精度具有重要作用。为了提升磨头整体的抗振性能,采用拓扑优化的方法,对磨头箱体结构进行轻量化设计,并研究了不同筋板布局对其固有频率和刚度的影响。结果表明:拓扑优化方法可在保证磨头箱体静力学特性的前提下,尽可能减轻其质量;六种不同的筋板布局中,"米"字型筋板布局对提升箱体固有频率和刚度效果最为显著;拓扑优化方法调整了箱体的质量布局,有效提升了其动态性能。     

某机型飞机主起舱开口处后撑板结构尺寸优化

本文采用大型有限元分析软件,对某型飞机主起落架舱开口后撑板进行有限元建模;计算了该后撑板结构在着陆工况的最大应力、应变;对隔板基本厚度及肋条分布等各种参数进行了校核优化。设计后撑板尺寸及筋条布置情况,同时需考虑结构选材与系统协调、重量、制造等工艺及成本,合理的后撑板设计,可大大提高该处载荷的有效传递,分析结果表明后撑板的设计满足强度和刚度要求,为结构设计提供了参考依据。     

矿用箕斗的有限元分析

作者采用ＳＡＰ－５大型结构分析软件，对矿用箕斗进行了整体刚度和强度分析，并与试验结果进行比较，以证明力学模型的正确性。计算结果表明，现有箕斗在载荷作用下，刚度和应力分布很不合理，有必要对其结构进行重新设计，以得到较为合理的结构。     

重型矿用自卸车车架强度分析

应用solidworks软件和ANSYS软件,建立了矿用220 t自卸车车架有限元分析模型,得到了在全局加载下车架的应力分布;针对车架应力分布很不均匀的问题,对车架结构、布筋提出了改进;采用电测法测定了满载静止工况下车架特定点的应力,验证了有限元模型的正确性.     

构造板独立基础地基反力的数值模拟

为了研究构造板独立基础与地基土共同作用问题,通过建立上部框架结构,下部构造板独立基础和地基土的整体模型,分析了构造板独立基础的受力变形特点,给出了基础薄弱点的位置及地基反力的分布规律,并进一步研究了各种因素对地基反力分配比的影响。结果表明:构造板的受力类似四角支承的双向板,构造板与独立基础的交界处是受力薄弱部位;基底反力分布呈波浪形,独立基础下反力最大,构造板跨中反力最小;构造板能分担一部分上部结构载荷,底板越厚,刚度越大,分担的载荷相应增加;地基刚度越大,底板分担的载荷越少。该结果对此类型的结构设计问题具有一定的参考价值和指导意义。     

半挂自卸车厢振动特性

为了利用Pore建立半挂自卸车厢进行了三维模型,将其导入到ANSYS中,对车厢整体进行了模态分析,采用Block Lanczos法进行模态提取,得到车厢前六阶模态振型,并以碎石路面等作为随机激励,研究了车厢的振动特性.分析结果表明:该车厢的整体固有频率值不是很高,说明该车架动刚度较小,研究结果可为车厢结构的设计改进提出指导性建议.     

纯剪切横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值

针对由横向密加筋板组成的散货船舷侧板承担着较大的面内剪切载荷,而散货船共同结构规范中加筋弯曲刚度设计考虑的是舷外水压力,并没有考虑剪切载荷的问题,研究在剪切载荷作用下横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值.通过改变加筋的高度,可以改变加筋弯曲刚度,从而使加筋板的剪切屈曲强度和极限强度也随之变化.根据加筋板的纯剪切弹性屈曲强度和极限强度等于材料的剪切屈服极限,找出2种加筋弯曲刚度的门槛值,并把这2种加筋弯曲刚度值与AASHTO规范所得值进行对比分析.结果表明,应由剪切极限强度分析来确定横向密加筋板的无量纲加筋弯曲刚度门槛值.     

新型角钢连接的钢-叠合板组合梁在负弯矩下的受力性能

为研究装配式钢筋桁架叠合板组合梁在负弯矩荷载下的受力性能,同时考虑传统预制底板出筋的形式给运输和现场施工带来的不便和安全隐患,提出一种预埋新型角钢连接件形式的钢-叠合板组合梁,采用反向静力加载试验,对比分析了预埋新型角钢连接件形式和传统预制底板出筋形式钢-叠合板组合梁的裂缝发展、破坏模式、界面滑移规律、加载点沿截面高度的应变以及跨中截面与1/4跨处的荷载-挠度变化,并根据不同计算方法的结果提出计算钢-叠合板组合梁裂前刚度的适用方法,同时采用ABAQUS有限元软件分析了不同叠合板纵向配筋率和新型角钢连接件尺寸对钢-叠合板组合梁受力性能的影响。结果表明：预埋新型角钢连接件的叠合板组合梁与传统预制底板出筋形式的叠合板组合梁的破坏形式基本相似,都发生了弯曲-纵向剪裂的破坏;抗弯承载力两者基本相同,但新型叠合板组合梁抗弯刚度要大于传统预制底板出筋形式的叠合板组合梁,且协同变形能力也更优;叠合板的纵向配筋率和新型角钢连接件的尺寸对钢-叠合板组合梁的受力性能均有影响,提高纵向配筋率以及新型角钢连接件的长度可提升钢-叠合板组合梁的承载力和刚度,而新型角钢连接件的高度对钢-叠合板组合梁无明显影响;通过不...     

混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁施工过程受力分析

【目的】研究混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁在施工过程中的应力分布规律,为超宽加劲梁的设计与施工提供一定的理论依据。【方法】采用剪力柔性梁格法,通过Midas/Civil建立空间有限元梁格模型,对自锚式悬索桥加劲梁受力性能进行分析。【结果】在施工过程中,加劲梁横截面各腹板处顶、底板中纵向应力的分布存在较大的不均匀性,预应力张拉工况中,加劲梁外侧边腹板处压应力最大; 体系转化工况中,中腹板处压应力增量最大。体系转换过程中加劲梁顶、底板的应力变化规律不同,顶板中的压应力值在体系转换完成后达到最大,底板最大压应力值则出现在体系转换过程中。施加二期恒载,对吊索进行被动张拉,能够有效地减少主动张拉吊索过程产生的顶、底板应力差值。【结论】主缆轴力与预应力作用是造成加劲梁内应力分布不均的主要原因,通过调整预应力钢束的数量及位置,能够使加劲梁内应力分布更均匀。     

加筋板的局部屈曲

本文提出一个统一的三角级数作为弹性边界矩形平板和圆柱曲板的挠度函数,用位能原建确定在轴压,剪切和侧压作用下板的临界载荷,并用这一级数和分区广义变分原理确定受上述载荷作用时纵横加筋平板和圆柱曲板的局部屈曲临界载荷。通过算例研究了筋或边界抗扭刚度以及筋的非均匀分布对临界载荷的影响。计算表明所用级数的收敛速度较快。     

城轨列车转向架铝合金焊接枕梁的抗疲劳设计

以城轨列车转向架铝合金枕梁为研究对象,基于Miner线性累积损伤理论和NASA小载荷S-N曲线延伸法,对枕梁主要焊缝进行了疲劳寿命评估.依据线路实测数据得到枕梁的载荷工况,设计了枕梁的疲劳试验方案.对没有通过疲劳试验的区域,采取了优化连接筋板厚度和减小应力集中等措施.结果表明铝合金枕梁新结构能够满足疲劳寿命要求.     

大型空泡水洞试验设施结构有限元分析

大型空泡水洞试验设施是目前中国规模最大的水洞系统,为评估其整体结构强度和抗震设计安全性,对空泡水洞结构进行三维有限元数值分析,考虑正常工作工况和地震载荷作用极限工况下的结构刚强度,基于振型分解反应谱法计算了地震惯性加速度载荷,并对结构地震位移响应进行校核。结果表明：空泡水洞的结构变形在正常工作工况主要表现为水洞内壁的膨胀变形,在极限工况下主要表现为由地震载荷引起的水洞顶部水平位移;空泡水洞高应力区域主要位于结构角隅处的筒壁和加强筋。这对中国自主研发大型空泡水洞具有重要的借鉴意义。     

压紧机构导向轴结构尺寸设计及有限元校核

针对压紧机构中由于偏载引起的导向轴强度刚度不足等问题,分别利用结构力学中的力法和位移法对压紧机构导向轴进行了结构尺寸设计,推导出了在对称载荷作用下一次超静定结构的设计参数和公式。利用有限元分析软件Abaqus对设计的压紧机构导向轴进行三维接触有限元分析,研究了在满载工况下的应力及变形。结果表明：压紧机构在满载工况时,导向轴的变形较小,导向轴受到的各个方向应力均小于许用应力。研究方法和结果将为压紧机构导向轴的设计提供指导。     

基于拓扑优化的拼焊板车门焊缝位置布局

提出一种拼焊板(TWB)车门结构焊缝布局拓扑设计方法.考虑多刚度性能要求并采用双向渐进拓扑优化(BESO)算法作为设计蓝本,将传统的针对弹性模量的插值函数转换为厚度插值模型,然后根据不同的刚度工况推导出相应的灵敏度计算公式.结果表明:在厚度和体积分数给定的情况下,材料分布更具聚集性,即不同厚度区域的分界线更加明显;优化后的车门结构仅损失结构刚度的1%,就能降低接近30%的质量.     

翼开式厢体骨架结构分析与优化

为对翼开式厢体骨架进行结构优化分析,建立了原结构的有限元模型,对翼开式车门90°展开极限工况下进行了静力分析。原结构个别区域应力过大,整体应力较低。因此,提出三种方案对厢体骨架结构进行优化。经优化,翼开式厢体骨架质量略有增加,强度与刚度满足设计要求。     

塔式起重机臂架周期性拓扑优化设计

为实现塔式起重机臂架桁架结构腹杆的布局优化,提出了基于连续体拓扑优化的桁架结构优化设计方法.首先去除起重臂腹杆,用腹板代替,同时为克服臂架细长难以进行拓扑优化的特点,将起重臂划分为若干个优化周期,建立臂架的周期性板梁优化模型;然后使用周期性SKO(soft kill option)方法对腹板进行连续体拓扑优化,优化中使用温度过滤函数消除棋盘格式现象,得到优化的腹板拓扑构型;最后使用有限单元8-邻域网格模型骨架提取算法得到腹板拓扑的中心骨架进而得到优化的腹杆布局.选取QTZ63塔式起重机最大幅度、最大起重量和最大应力3种典型工况作为优化工况,并考虑起升动载荷、风载荷及惯性载荷进行优化设计.基于3种典型工况,从强度、刚度、稳定性方面对原臂架和优化臂架进行了对比分析,验证了优化方法的有效性.     

大型矿用挖掘机司机室空调选型

介绍了大型矿用挖掘机司机室空调使用现状,对空调的选型设计进行了分析,根据该大型矿用挖掘机的结构特点进行了空调布局,并对空调进行了选型设计。