基于AWE的大口径闸阀阀体强度分析与结构优化

在ANSYS Workbench集成开发平台环境下,建立大口径闸阀阀体的参数化模型,从安全、经济的角度,就如何改进阀体的结构以减少阀体的应力集中现象,合理优化加强筋结构尺寸和位置进行有限元分析和结构设计,得出阀体最优的结构尺寸,结合最大应力强度敏感性分析,为该类阀体结构的设计提出指导性意见.结果表明,优化后的阀体最大等效应力明显减小、应力分布更加均匀,该研究方法具有较高的效率和精度.     

桁架结构强度计算研究

分别采用轴力杆单元、弯曲-轴力梁单元和三维实体单元的有限元法对桁架结构进行静力分析.计算结果表明:采用轴力杆单元和采用梁单元的轴向应力接近,采用实体单元节点处的最大等效应力远高于杆单元模型和梁单元模型的应力,采用实体模型的位移大于杆单元和梁单元的位移;理想桁架中应力为零的杆件,用梁单元和实体单元计算应力并不为零;桁杆两端和节点存在应力集中,等效应力数值远大于杆件的应力.理想桁架的计算方法的杆件轴向应力虽然计算精度较高,但是不能反映节点的应力集中,桁架的强度计算应该考虑节点的应力集中.文中研究结果可以用于井架及电塔结构的强度设计.     

高温高压对冶金用热水循环泵结构强度的影响

为获得冶金用热水循环泵实际工作状态下的结构强度,对泵内部全流场进行了多工况定常数值模拟,并基于ANSYS Workbench平台对泵转动部件与静止部件进行了单向流固耦合计算.得到了不同工况下关键零件的最大等效应力,并对比了常温常压与高温高压条件下转动部件与静止部件的应力分布,分析了结构应力分布特征.结果表明:热水循环泵各零件最大等效应力值均小于自身材料的抗拉强度,满足强度要求;常温常压条件下,转动部件的键及键槽处应力值最大,而在高温高压条件下,泵轴轴承段因热载荷出现了应力集中的现象;常温常压条件下,泵体应力分布主要受到重力作用,各支撑部位的应力较大,高温高压条件下,泵体温度梯度较大位置应力较大.     

利用三维接触有限元法的透平叶片枞树型叶根轮缘优化

采用三维接触有限元方法对透平叶片枞树型叶根轮缘结构进行了优化研究.以单个叶片为研究对象,采用零阶一阶算法、智能优化算法及模式搜索算法对叶根轮缘的7个特征尺寸进行了优化分析;结合实际工作状态,建立了3个叶片及轮缘的多变量优化模型,采用模式搜索算法对叶根轮缘结构进行了优化.结果表明:以单个叶片为例,在综合考虑优化精度和优化时间的情况下,模式搜索算法是解决叶根轮缘优化问题的最优方法;利用符合实际的模型可以得到能使叶根轮缘最大等效应力大幅度减小的优化结构,优化前后叶根和轮缘的最大等效应力位置基本不变,最大等效应力分别减小11.96％和21.63％.     

基于ANSYS的闸阀阀体有限元分析

本文首先采用简化的理论计算方法计算了闸阀阀体的等效应力,建立三维模型,然后采用ANSYS有限元分析技术对该型阀体的应力应变做分析,得到了阀体的应力云图和变形云图,为阀体的改进提供理论依据。对比两种方法得到的结果,发现理论简化计算与实际情况相差较大,提出了计算阀体强度时需采用有限元方法。     

剖分式卡箍的强度分析与结构优化

通过卡箍危险截面处结构模型,得到卡箍应力计算公式,并在ANSYS Workbench集成开发平台环境下,对卡箍参数化建模,进行优化分析,得到各参数对应力值影响的曲线图,分析各参数对应力值影响程度的大小,使得应力分布更加合理,优化后将卡箍最大等效应力控制在允许范围内.     

汽车座椅强度及碰撞仿真分析

应用Hypermesh软件构建某国产微型车座椅骨架的有限元模型,根据GB 15083-1994<汽车座椅系统强度要求及试验方法>的有关规定对座椅靠背进行强度及碰撞仿真分析,利用Nastran计算静强度,用Ls_dyna计算碰撞冲击强度,找出该座椅靠背的应力集中位置.经过分析表明座椅靠背在受到静载荷及外来冲击力时,应力分布较均匀,最大应力处属局部应力集中,最大变形位置对座椅的安全性影响不大.     

焊接接头的应力集中及其对疲劳强度的影响

本文根据统计的方法得到焊接接头的几何尺寸，用理论计算确定不同焊接接头型式不同加强高下的焊缝处的应力集中系数，并从应力分析的角度研究应力集中对铝合金轴向疲劳强度的影响。本研究结果可供铝合金焊接结构的强度设计参考。     

防辐射驾驶舱屏蔽层支撑座的结构分析与优化

由于增加屏蔽层后的防辐射驾驶舱较之原来驾驶舱增重了5.5 T,故有必要对支撑座的强度进行分析与校核.本文运用ANSYS Workbench对挖掘机驾驶舱屏蔽层的支撑座进行结构静力分析,得到支撑座在5.5 T载荷下的等效应力、变形等分布情况.通过目标驱动优化模块,在满足工况条件下对支撑座截面厚度尺寸进行优化,为支撑座设计提供了依据.     

基于Optistruct的地铁车顶骨架有限元强度分析及优化

为了对某新型地铁车顶骨架结构进行优化,在十二个工况下对其进行了结构静强度分析,根据各工况的应力分布情况,找出了应力集中的位置并分析其产生的原因,利用OptiStruc优化工具提出了六种优化方案,根据优化尺寸再次进行强度分析,分析结果显示方案一车架骨架在满足应力的要求下,整体结构挠度最小.通过对车顶骨架优化的应力对比,表明提出的优化方案是可行性的.     

异型蝶阀的数值模拟分析与设计

采用有限元方法对异型阀板进行模拟分析与计算,讨论了它的建模方法,对其受力状况进行了简化。     

防护密闭装置门扇结构分析

门扇作为防护密闭装置的直接受力构件,影响着防护密闭装置的防护效果和使用。通过对大型钢结构门扇制作的分析,采用有限元分析方法并借助大型有限元分析软件AN SYS,分析门扇的应力分布并计算各点位移,进而对门扇梁架结构设计方案进行探讨,在得出合理的梁架结构设计方案后,通过改变梁架截面尺寸和面板厚度,了解其对门扇的最大弯曲应力和抗弯效果的影响,最终得出合理的门扇制作模型,在保证门扇结构强度的同时优化了门扇质量和尺寸,确保门扇结构的安全性和制造的经济,也为同类型的门扇设计提供理论基础。     

双层全瓷义齿修复体力学性能模拟与分析研究

为探究材料性能对双层义齿强度的影响，建立了包括饰瓷、底瓷、牙本质的全瓷义齿简化模型，并利用有限元法计算了最大主应力与等效应力。结果表明，饰瓷为义齿的薄弱结构，应用Vita VM9时，饰瓷在3个咬合阶段最大等效应力分别为61.2、80.2、84.5 MPa，使用效果最好。应用Cercon Zirconia时，底瓷受力效果最好，最大等效应力在三个阶段分别为133.5、190.3、209.73 MPa。最大等效应力出现位置为瓷冠的牙沟、牙窝、底部以及底瓷的底缘。     

残余应力对排液蒸发器强度影响的有限元分析

某排液蒸发器管箱隔板与筒体焊接处产生了焊接变形,其凹陷处最大值为5 mm,影响结构的安全运行.焊接应力与变形是焊接过程的必然产物,计算和分析比较困难.采用固有应变分析法,计算出隔板和筒体的固有应变体积,然后获得简体的焊接残余应力.在此基础上只考虑焊接残余应力、设计应力以及焊接残余应力与工作应力叠加3种工况计算出变形区域的等效应变,并转化为等效残余应力.利用有限元方法对蒸发器的强度进行分析,计算结果可用于指导其实际运行.     

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。     

PFFA35阀体的强度分析

运用MSC．Nastran有限元软件分析了PFFA5阀体在工作载荷作用下的强度问题。即利用阀体电测试验报告提供的载荷数据,通过Nastran完成对阀体的单元划分及分析解算,求得阀体在工作载荷下的最大应力。分析结果与试验结果是吻合的,缩短了该系列阀体的设计周期并节省了大量试验经费。     

液力缓速器放液支路先导比例电磁阀瞬态特性优化

为改进液力缓速器充液率控制系统的瞬态响应特性,建立放液支路比例电磁阀动力学模型并进行实验验证,采用最优欧拉超立方设计方法对典型参数进行敏感度分析,获得比例电磁阀典型参数对输出压力特性的影响规律.结果表明,对于比例电磁阀的压力超调特性,阀芯直径影响最为显著,随后是等效质量和预紧力的交叉项,分析结果对比例电磁阀输出特性的实验校核与加工过程中的零件精度控制具有一定的指导意义.据此采用多目标遗传算法对参数进行优化并获得对应的Pareto前沿优化解集,所选的多目标优化设计点输出压力特性与初始设计点相比,在比例电磁阀响应时间基本不变的情况下,输出压力超调大幅下降,最大降幅达72%,有效改善了液力缓速器放液支路先导比例电磁阀瞬态压力调节特性.      

重载万向联轴器节叉应力分析及优化

运用ANSYS Workbench对重载十字轴式万向联轴器节叉进行三维几何建模,等效应力分析得到危险截面的最大Equivalent Von‐Mises Stress与节叉实际应用时断裂失效的位置相符。并对节叉进行了改进优化设计,确定了节叉在承受一定载荷变化的范围内节叉尺寸、质量、等效应力最小化、整体变形最小化的最优设计参数。结果表明,优化设计改善了节叉应力集中。为节叉设计奠定了理论基础,减少了节叉因设计不合理出现断裂的现象,提升了工效和设计质量。     

直螺栓连接预制综合管廊刚度计算方法

为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。求得了预制管廊在弹性极限弯矩作用下,截面最大拉应力、截面最大压应力、接头最大变形、接头螺栓最大拉应力和接头螺栓最大变形的表达式。运用所得表达式,结合工程实例参数,分析了管廊截面尺寸、管壁厚度、节段长度和螺栓个数对其受弯矩作用时中性轴的位置和纵向等效刚度的影响程度和趋势。结果表明,管廊抗弯刚度受截面宽高比影响较大;通过增加管壁厚度来提高管廊等效刚度的方法不经济;在满足设计要求条件下,适当增大预制节段的长度和增多连接螺栓数量可以有效提高管廊的纵向刚度,并能够很好的改善管廊截面受力状态,同时不失经济性,为直螺栓连接预制拼装管廊结构的设计合理性和工程适用性提供理论支持。