螺栓连接纵向安装边机匣的有限元分析与优化

针对航空发动机螺栓连接纵向安装边机匣的结构特点,运用有限元优化设计方法,建立了螺栓连接纵向安装边机匣的有限元计算模型,利用有限元软件进行了应力分析与模态分析,获得了螺栓连接纵向安装边机匣的最大等效应力和前4阶固有频率以及相应的振型,并对纵向安装边的几何参数进行了应力灵敏度分析和动态特性灵敏度分析。在此基础之上,确定了纵向安装边主要设计参数的变化对结构最大等效应力和低阶固有频率的影响规律。通过修改设计参数对螺栓连接纵向安装边机匣结构进行优化,提高了结构强度和动态性能,为螺栓连接带纵向安装边机匣设计提供了依据。     

基于网格变形与代理模型的横梁参数化建模与轻量化优化

建立了包含导轨结合面的横梁有限元模型,并通过模态实验验证了有限元模型的正确性,在多种极限工况下对原横梁进行了静动态特性分析与评价;针对现有优化方法的不足,采用了一种新的优化设计方法:通过网格变形技术实现结构尺寸的参数化建模,基于拉丁超立方采样、相对灵敏度分析和Kriging近似模型建立横梁结构优化的代理模型以代替现有的有限元仿真模型;以体积最小为优化目标,以刚度、强度和动态性能不变为约束条件,采用遗传算法进行优化设计.优化结果表明:在保持横梁最大变形、静刚度以及一阶模态频率基本不变的情况下,横梁总质量减少了58 kg(减少了5.9%).     

新型混合柔性铰链的设计计算与参数优化

为满足微纳驱动技术快速发展对大柔度柔性铰链的迫切需求,在传统对称切口柔性铰链的基础上,提出了一类基于摆线和椭圆混合切口的新型混合柔性铰链及其优化设计方法.首先,根据材料力学悬臂梁弯曲变形和拉伸变形理论,推导了转动柔度和拉伸柔度的计算公式,考虑弯曲变形的应力集中现象,推导了最大应力的计算公式,通过有限元仿真验证了计算公式的正确性.然后,讨论了结构参数对转动柔度、拉伸柔度和最大应力的影响,研究表明,转动柔度和拉伸柔度随参数的变化具有一致性,都与弹性模量、宽度和最小厚度成正比,与拱高参数成反比;最大应力随宽度、最小厚度和拱高参数的增大而减小.最后,以结构参数为优化设计变量,以柔度比为优化目标函数,考虑几何约束、强度约束和外部载荷,建立了新型混合柔性铰链的优化设计模型,并通过实例分析,验证了新型混合柔性铰链的优越性及优化设计方法的有效性.     

消防多功能抢险车油缸连杆机构的优化

针对某消防多功能抢险车油缸连杆变幅机构变形失效问题，采用Creo、Adams与Ansys软件建立油缸连杆机构和履带车力学模型，仿真分析履带车运动过程中连杆各铰点受力情况。结果表明:连杆变形失效的主要原因是其多处位置强度超过材料许用应力。以最大力为边界条件，利用有限元方法对抢险车油缸连杆进行强度分析，并以油缸连杆铰点最大受力值为优化目标，采用灵敏度分析、优化设计的方法对油缸连杆各铰点进行优化。仿真结果表明:优化后连杆各铰点受力峰值降低50%，最大应力值为20814 MPa，比优化前降低513%，小于材料的许用应力，产品未发生变形失效，优化方案有效。     

汽车发动机曲轴有限元分析及优化设计

以汽车发动机曲轴为研究对象,对其进行有限元分析及优化设计。首先利用CATIA软件对其进行参数化建模,然后结合ANSYS Workbench软件进行有限元分析。最后以减小曲轴的最大应变和最大应力为目标函数,利用Design Exploration中的基于响应面的多目标优化对曲轴进行优化设计。结果表明,通过有限元分析及优化设计,曲轴结构的最大变形量减小了7.18%,最大应力减少了27.04%。由此可知,优化设计后曲轴的静刚度和强度均有一定程度的增强,提高了曲轴结构的可靠性。     

城轨车辆车钩螺栓连接仿真及强度分析

采用整体建模的方法,建立城轨车辆车钩螺栓连接有限元非线性接触模型进行强度分析,仿真分析结果表明,螺栓螺纹部分最大应力与理论计算结果吻合,有限元仿真模型能真实模拟螺栓连接;提取极限载荷下螺栓的轴向拉力,运用VDI 2230—2003标准对螺栓的拉伸强度进行分析,并和传统机械设计方法的螺栓强度分析结果进行比较,两种方法的螺栓拉伸强度均满足要求,为车钩螺栓连接设计提供了理论依据.     

基于有限元方法的液压缸结构优化设计

为了减小液压缸的重量,提高产品使用寿命,对某型号液压缸进行了静力学仿真,得到了液压缸的变形、应力参数。优化设计时以缸体内孔半径、缸体壁厚、活塞杆半径尺寸参数为输入参数,液压缸的变形、应力、质量为输出参数,通过ANSYS软件仿真分析获得了液压缸变形、应力、质量与缸体内孔半径、缸体壁厚、活塞杆半径尺寸之间的关系。然后以液压缸变形、应力、质量为优化目标,对其进行了优化设计。结果表明,通过有限元分析,液压缸的最大应力减小2.3%,最大变形减小4%,质量减小5.65%。     

大豆收获机车架的轻量化设计

以某大豆收获机的车架为对象,利用三维建模软件Solidworks进行了参数化建模,导入有限元前处理软件Hypermesh对车架进行有限元网格划分和模态仿真分析,对车架样件进行模态试验分析,验证了仿真模型和结果的正确性。对车架不同工况下进行了强度校核计算;以车架固有频率和动载荷系数为2.5时材料的最大许用应力为约束,以车架质量最小为目标,进行了轻量化优化设计,优化后底盘车架减质量16%。     

基于ANSYS对发动机连杆的有限元分析

连杆是发动机重要组成部分,因其质量较大,受力复杂,易引起连杆变形而导致失效。针对这一情况,在合理简化模型的前提下,利用ANSYS有限元软件建立连杆模型,在满足强度、刚度和稳定性的同时,将优化设计和有限元计算相结合,建立以连杆的最小质量为目标函数的优化方法,对连杆进行结构优化分析。优化后,连杆质量、最大应力和变形量均有减少,不仅节约材料,而且发动机寿命有所增加,为发动机的连杆结构尺寸优化改进提供一定理论依据。     

基于静动态特性的管道清淤机器人清淤盘的优化研究

目的为实现清淤装置的轻量化和提高工作可靠性,以参数优化和拓扑优化结合的方法对清淤盘进行静、动态特性研究.方法优化前通过有限元分析确定优化目标和顺序优化方法;以质量最小化作为优化目标,以应力和柔度作为约束条件建立参数优化数学模型,对基盘进行参数化优化;以柔度最小作为优化目标,以体积缺省比和应力作为约束条件,建立拓扑优化模型,对清淤盘进行拓扑优化;最后对优化后的清淤盘进行静、动态有限元对比分析.结果优化后,结构的质量减轻了37. 94%;迎水面积大幅减小;最大变形改变量分别为3. 04%和11. 07%;结构应力分别降低了55. 24%和87. 97%.结论清淤盘的优化达到了轻量化和减小迎水率的目的,结构刚度、强度均满足设计要求,且动态性能有所提高.     

基于RV减速器有限元装配模型的摆线轮受力分析

以工业机器人普遍采用的RV减速器为研究对象,通过考虑RV减速器第一级传动中太阳轮和行星轮变形,第二级传动中针齿壳、针齿、摆线轮、曲柄轴承滚子和曲柄轴变形,针齿和针齿孔加工误差,曲柄轴承间隙及摆线轮与针齿间啮合侧隙,基于有限元法,利用ANSYS APDL建立RV减速器参数化有限元装配模型。通过有限元仿真分析得出各因素综合作用下摆线轮齿受力分布及各齿受力大小,总结出摆线轮轮辐结构变形对摆线轮受力的影响规律,为RV减速器摆线轮结构参数优化提供依据。     

中空行星滚柱丝杠副热变形研究

针对螺纹啮合摩擦生热和轴承旋转摩擦生热两类主要热源,分别计算了中空行星滚柱丝杠副热边界条件。基于有限元方法,建立了中空行星滚柱丝杠副等效热分析模型。分别研究了丝杠在无冷却、水冷却和油冷却三种情况下的热分布;以及油冷却下,不同冷却液流量和丝杠转速对热变形的影响规律。研究结果表明:水冷效果比油冷效果好,三种情况下轴承处的发热最为严重。冷却液流量的增加能够显著降低丝杠温升,并减小热变形。丝杠转速越大,温升和热变形越大。研究结果可对中空行星滚柱丝杠副冷却方式选择、温度控制和热误差预估提供参考。     

带钢冷轧过程轧辊热变形参数的智能优化

针对在带钢冷轧过程中辊系热变形问题,建立了轧辊温度场与热变形的仿真模型。为了提高模型精度,依据热像仪实拍的辊面温度场信息、轧制过程数据分析得到的轧辊热膨胀信息,对关键参数采用遗传算法进行了优化。优化后的仿真结果与现场信息基本一致,提高了仿真精度,为轧辊热变形的准确预报打下了基础。     

辊式磨平均曲面辊压计算方法*

对辊式磨液压系统压力、磨辊与物料的接触面以及磨辊受力进行了分析,提出了一种新的辊式磨辊压计算方法——平均曲面辊压计算方法,并进行了理论公式推导。通过实例计算,从辊压数值计算大小、磨机主要受力部件的应力应变情况和磨机功率三个角度,将平均曲面辊压方法与传统平均物料辊压方法进行对比,验证了该计算方法的正确性和准确性。根据推导出的平均曲面辊压计算公式,分析了磨辊结构形式、物料最大粒度、料层厚度以及液压系统工作压力等设计参数对平均曲面辊压的影响,为辊式磨的设计参数选择以及结构强度计算提供了理论基础。     

基于ANSYS/LS-DYNA的轻型输送带辊压复合成形数值模拟

应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对挤出复合法生产聚氯乙烯轻型输送带的压花成形过程进行了数值模拟。对成形过程中材料在模具中的填充状况、制件几何形状变化和制件塑性变形状况的模拟研究,得出了钉齿顶处节点和与模具接触的非钉齿上节点的X方向位移曲线图,分析了模具结构设计、成形工艺参数制定以及辊压复合成形质量控制。     

CNG气瓶辊模拉拔数值模拟研究

辊模拉拔工艺是结合拉拔和轧制工艺对金属线材、异型材料和管材进行拉拔的先进制造工艺。本文针对钢质无缝CNG气瓶辊模拉拔工艺进行了数值模拟研究。通过Gleeble材料实验机进行的单向拉伸实验得到专用气瓶材料34CrMo4不同变形条件下的流变应力曲线,构建其材料本构方程,并以此为依托,应用有限元软件ABAQUS建立了气瓶辊模拉拔工艺的数值仿真模型。通过数值模拟,研究了各拉拔参数对拉拔力的影响效果,用于指导实际生产。     

圆柱滚子轴承的刚度计算

针对基于Hertz接触理论的轴承刚度计算方法在实际应用中存在较大局限性的问题,通过实验方法建立基于超声波的油膜刚度测试模型,并运用现代微观理论建立了滚子轴承的接触刚度分形模型,推导出油膜刚度和接触刚度与径向载荷的关系。研究分析表明随着径向载荷的增加,油膜刚度和法向接触刚度不断增大。为证明该方法的有效性,运用所建立的模型对某型圆柱滚子轴承进行实例分析,计算得出该滚子轴承的径向刚度。结果表明:油膜刚度与径向载荷成线性关系,随着径向载荷的增大,法向接触刚度增长速率变缓。     

基于ANSYS的滚齿直齿圆锥齿轮弯曲应力有限元分析

在软件Catia中建立了滚齿直齿圆锥齿轮的精确模型,利用Catia与ANSYS之间的数据交换接口,将该模型导入ANSYS。采用有限元法对轮齿弯曲应力进行分析,其结果为滚齿直齿圆锥齿轮的设计提供了一定的理论依据。     

咬合式高强螺栓连接抗剪承载力试验和数值模拟

在传统高强螺栓连接的基础上,研发了新型咬合式高强螺栓连接.进行了4个传统高强螺栓连接和14个咬合式高强螺栓连接的抗剪承载力试验,详细介绍了试验过程,描述了试验现象.试验结果表明,咬合式高强螺栓连接的破坏模式主要为板件错动破坏;连接板表面刨槽处理可大幅提高连接承载力;螺栓预紧力越大,连接承载力越高;连接板的刨槽深度越大,连接承载力越高.建立了有限元模型,将数值分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线与试验结果进行比较,验证了二者的一致性,表明数值模型可用于后续大规模数值分析.     

特种圆锥滚子轴承的可靠性优化设计

本文以滚动轴承疲劳寿命预测的强度模型为基础,提出了特种圆锥滚子轴承的可靠性优化设计方法.此方法能够合理确定在特定工况下使用的圆锥滚子轴承的主要几何尺寸,使得轴承的额定寿命延长.