一种超级梁单元桁架式臂架结构强度荷载计算

桁架式臂架结构强度承载能力计算是臂架型起重机核心计算之一.以单个臂节作为一个子结构,将其内部自由度凝聚到臂节端面,基于臂节端面刚性假设,将边界自由度进一步凝聚到臂节端面形心,臂节自重离散到形心节点上,形成一种考虑重力的超级梁单元.基于共旋坐标法,建立每个臂节的随动坐标系,可以准确计算计及大长度臂架几何非线性效应的单元应力.通过建立臂架的节点力平衡方程,得到梁单元节点位移与截面转角,计算臂架的结构强度.基于数值插值方法,提出一种快速搜索强度荷载的方法,实现对臂架强度荷载的快速搜索,得到臂架强度的承载能力.通过数值算例,说明该方法在快速计算桁架式臂架结构强度承载能力方面有着较高的效率与精度.     

基于APDL的汽车起重机伸缩臂参数化分析

应用ANSYS软件提供的APDL语言对汽车起重机进行参数化建模和受力分析。通过改变模型参数实现对具有相同截面形式伸缩臂的系列化,并根据不同工况下臂架的受力情况分析出几种因素对臂架的影响。通过对比同一工况下不同截面形式吊臂的强度和刚度,找到最有利的伸缩臂截面形状,实现臂架的优化。     

履带起重机臂架结构可靠性分析

为了预测履带起重机臂架结构的可靠度,将履带起重机臂架的几何尺寸、材料特性参数和作用载荷视为随机变量,建立了以臂架强度、刚度、整体稳定性和压弯杆件稳定性为失效模式的可靠性分析模型,利用响应面法将各隐式功能函数转化为显式表达式,再结合验算点法求得各功能函数的可靠性指标。对现有某型号履带起重机臂架主臂工况进行了可靠性分析。研究结果表明:臂架可靠度随载荷增大而减小,呈非线性变化趋势;相对而言,短臂工况时压弯杆件的稳定性和臂架强度的可靠度较低,臂架倾向于发生压弯杆件失稳和臂架强度失效;长臂工况时臂架整体稳定性的可靠度较低,易发生整体屈曲失效。该研究为臂架的安全程度度量提供了一种基于可靠度的概率评价方法,也为其他大型复杂工程机械产品的可靠性分析与设计提供参考。     

高空作业车伸缩臂臂架截面优化

介绍了伸缩臂臂架截面的发展过程以及未来趋势,对伸缩臂臂架截面的研究提出了有效方法。运用ansys自带的优化功能,对起重机伸缩臂U臂架进行了简化建模以及优化分析。针对起重机伸缩臂臂架过重,制约了起重机伸缩臂起升高度的发展,利用ansys仿真软件,对起重机伸缩臂臂架进行仿真分析。在满足状态量刚度和应力的条件下,降低了起重机伸缩臂臂架自重,以此提高起重机整体性能。结果表明,这种优化方法,很大程度上减轻了伸缩臂臂架的自重,提高了起重机伸缩臂臂架的起升高度和起重机整体稳定性性能。     

基于超单元建模法的车身动力学仿真分析

为了解决车身动力学仿真的计算效率问题,提出基于超单元建模法的车身结构动力学仿真分析方法.该方法将某MPV车型车身结构划分为若干个子系统,通过超单元缩聚、剩余结构求解及超单元数据恢复三个阶段获得车身系统模态参数和频响函数.结果表明:与传统建模分析方法相比,在不降低计算精度的前提下,采用超单元建模法进行车身模态分析时的计算时间缩短约6.9%;在结构优化目标下进行基于频率响应分析的整车加速工况仿真时的计算时间缩短约87.7%;并且在整车加速工况仿真中,通过超单元建模分析方法得到的车内地板振动响应在总体趋势和峰值频率点方面均与试验结果较一致.     

空轨结构的有限元模型合理性分析

为研究不同方法对空轨结构数值模拟的精确性和效率,采用精细建模、壳单元建模、多尺度方法、子模型方法和子结构方法对空轨结构建立有限元模型,并进行静力分析、模态分析和动力分析,对比不同方法下的结果。结果表明:空轨结构采用壳单元建模,计算效率会很高,但误差相对较大;子结构方法和多尺度方法可以实现精度和效率的平衡;子模型方法在提取边界处结果的误差会很大,在除边界以外的区域可以达到很高的精度,也可以提高计算效率。     

基于MSC.Nastran正面吊运车吊臂有限元建模与分析

吊臂是由基本臂和伸缩臂组成的正面吊运车的关键部件。文章用Pro/Engineering进行几何建模;采用滑移面MPC多点约束技术建立了吊臂结构的Patran有限元分析模型,考虑4种典型位置和4种载荷共16种组合工况以及吊具和集装箱的动载系数、臂架自身的冲击系数等,用Nastran求解器进行了有限元分析,得到了基本臂和伸缩臂的应力与位移变形云图、应力集中处的应力,基本臂回转支座与车架铰接处、俯仰油缸与臂架铰接处的约束反力,以及俯仰油缸与伸缩油缸的受力,在满足相应国标的情况下获得了最优设计。     

基于小臂-作业平台联动的自动调平机制

为使高空作业车在全举升空间均可实现作业平台的自动调平,结合混合臂架结构及举升运动特点,提出基于小臂-作业平台联合动作的双级自动调平方案,并设计出全作业模式的协调控制策略。采用机电液统一建模建立基于自动调平机制的虚拟样机模型,分析了臂架举升至最大作业高度与作业幅度时的自动调平特性。研究结果表明:在2种典型工况下,协调控制策略统一调度并实现了主、辅双级调平系统的输出调平角的合理分配和有效控制,切换点处存在一定的调平滞后,但作业平台倾角被调整至3°范围内,验证了基于小臂-作业平台联动模式的自动调平机制的有效性和合理性,确保了全举升空间范围内的调平性能,为大空间混合臂高空车调平系统的研制提供一种有效的调平方法。     

基于ANSYS Workbench的汽车起重机吊臂截面优化设计

工况复杂、节臂尺寸较多无法实现臂架尺寸最优是汽车起重机伸缩臂设计过程中经常遇到的问题,针对此情况研究探索了吊臂截面形状优化的设计方法,并基于ANSYS Workbench软件对臂架截面尺寸参数进行了优化设计计算。在满足强度和刚度约束条件下得到了自重相对减小了10%的吊臂截面尺寸参数值,从而实现了轻量化设计。     

混凝土泵车臂架系统的PD控制

基于多体动力学理论对混凝土泵车的各节臂杆的运动和液压缸的运动分别进行分析,运用拉格朗日方程建立臂架系统的多体动力学方程.把PD控制率应用于泵车各节臂杆的驱动力矩,使泵车各节臂杆按照期望转动角度运动,构建了臂架系统的控制模型.结合臂架系统的多体动力学方程建立泵车臂架系统的动力学方程并数值求解,对泵车各臂杆的转动角度以及臂架末端的运动轨迹的计算值与期望值进行了分析.证明了采用该方法建立混凝土泵车臂架的运动方程,可以准确地描述泵车的各项动力学特性.     

基于Pro/E的混凝土泵车臂架系统的优化设计

利用Pro/E软件对臂架系统进行实体建模、有限元分析和优化设计等的一体化分析,在满足高强度和质量轻的前提下,运用灵敏度分析法,选取若干个设计变量,以臂架结构质量最轻为目标函数,对臂架结构进行了优化。运用一体化分析和灵敏度筛选设计变量,提高了运算的准确性,减少了泵车臂架设计人员的工作量和计算误差。     

波动问题中桥梁转体结构等效动力计算模型

研究铁路环境振动在转体桥梁中传播的波动问题时,转体结构的模拟至关重要。精细化建模能够有效提高结果的准确性,但其建模过程较为复杂且求解需耗费大量计算时间。为了提高波动问题的求解效率,基于结构动力学中阻抗等效原则对转体结构复杂几何进行了简化,推导了等效计算公式,建立了等效的动力计算模型,通过将实测的加速度时程作为输入,求解结构振动响应,并结合精细化有限元模型和现场振动试验的结果验证其准确性。研究表明：本文所提出的等效动力计算模型可得到较为精准的响应结果,且求解时间仅为精细化有限元模型的29%。该模型具有建模简单、计算快速等优点,能够为研究转体桥梁波动问题提供一种新的建模思路。     

基于Pro/E和ANSYS的发电机转子横截面的应力分析

出口越南的某卧式水轮发电机组,其单机容量为额定功率6 750kW,额定转速1 000r/min.针对其单机容量、转速高等特点,在简要介绍转子部件结构特征的基础上,重点通过对机组额定与飞逸工况下,发电机转子横截面结构应力分析的实例,介绍了Pro/E模型的导入以及有限元分析方法,最后对计算结果进行分析总结.分析过程中实现了Pro/E建模和ANSYS的仿真相互集成,通过软件各自的优势完成了模型建立和有限元分析.分析结果表明,主轴及磁极的结构达到了设计要求,与传统计算方法相比,其精度更能满足工程要求,且效率高.     

直臂克令吊动力响应及模态分析试验

针对直臂克令吊日常工作时进行复合运动,考虑冲击载荷对吊机引起的动力响应变化及各类振源对吊机结构引起的共振,对吊机的稳定运行产生影响,因此在结构设计过程中,有必要对其动态特性进行分析。建立最大起重量为15 t的克令吊三维模型,利用有限元分析软件Abaqus进行分析求解,得到动力响应结果对吊机结构产生的影响,对比计算模态与试验模态的结果,确定影响结构的固有频率、振型,验证分析的准确性。对有无肋板的模型进行模态分析,得到增加肋板不仅确保吊机的结构强度和刚度,同时有效地提高了结构的固有频率。通过本文分析,为完善该克令吊的设计提供可靠的理论依据。     

采煤机摇臂壳体应力分析中的子结构法

本文针对中小型计算机内存少的特点,采用有限元分析中的新方法——子结构法,将摇臂壳体分为两块进行耦合分析。该法经电测实验证明是合理的。使得用中小型计算机计算较复杂构件成为可能。     

悬索桥主缆成桥线形的解析计算

根据悬索桥在恒载作用下的力学特点,对悬索桥的主缆线形及无应力索长的计算方法进行了研究.采用悬链线单元建立悬索桥线彤和无应力索长的计算公式,结合施工中加劲粱的架设特点,确定了成桥线形分析中的吊索力,还对计算悬索桥主缆线形的非线性方程组采用Newton-Raphson迭代格式求解并编制程序.最后通过算例验证了该方法的计算精...     

地磁感应地电场时频变换快速计算方法

随着我国特高压输电线路的建设,我国电网建设遭受地磁感应电流（geomagnetically induced current , GIC）影响的风险将大大增加。基于大地电阻模型利用有限元计算地磁扰动感应地电场（geomagnetic disturbance, GMD）地电场的方法,建模复杂,利用有限元法计算感应地电场成本过高。地磁测深数据得到的视电阻率综合反映了大地的电性结构,文中提出基于视电阻数据及地磁台实测数据直接计算GMD地磁感应地电场的方法。仿真实验表明,该方法可以极大缩短计算时间,减小计算成本,对我国电网应对地磁暴侵害提供了有效算法。计算结果表明地磁暴对各地地电场的影响不均匀,与当地的地质电性结构有很大的关系,同时南北走向的电网将产生更大的GIC,更易受到地磁暴的侵害,应作为主要的关注对象。     

塔吊起重机臂桁架的拓扑优化设计

以塔吊起重机起重臂桁架为研究对象,采用有限元分析软件建立其部分臂桁架模型,通过加载适当的边界条件和移动载荷后对其受力性能进行分析,并在移动载荷作用下完成了起重机臂桁架的拓扑优化概念设计。结果表明,拓扑优化设计较好地解决了塔吊起重机起重臂内部腹杆铺设的问题,使其臂桁架受力性能得到优化。     

航空发动机模拟机匣混合仿真与振动特性分析

为实现高效率、高精度的航空发动机模拟机匣的动力学建模和振动特性分析,利用LMS Virtual Lab混合仿真软件,建立了基于试验模型与有限元模型的模拟机匣混合模型。在此基础上,进行了基于混合模型的模拟机匣模态计算与分析。为了验证使用混合模型进行模拟机匣振动特性分析的准确性,对模拟机匣进行了模态试验。将混合模型计算结果和模拟机匣的模态试验结果进行对比。结果表明除振型一致外,各阶模态频率接近,误差不超过1.5%。由此说明建立的模拟机匣混合模型能较好地反映实际结构的振动特性。基于LMS Virtual Lab的混合仿真方法可靠、有效,可用于工程上大型复杂结构振动特性的计算与分析。     

钢筋混凝土锈蚀开裂的有限元分析方法

基于Abaqus非线性有限元软件,通过投放不同形状、粒径、级配的骨料,模拟钢筋锈蚀膨胀导致混凝土保护层开裂的精细化建模分析. 针对混凝土裂缝开展形态,对网格映射方法、几何剖分方法,以及几何剖分方法+Cohesive单元细观模型等几种建模技术的运算效率进行对比;同时针对两种不同混凝土骨料形状对锈胀混凝土裂缝开裂的影响进行比较分析.结果表明:网格映射方建模简单、运算效率较高,但分析结果较粗糙;几何剖分方法收敛速度快,计算效率高,但建模时需要对骨料进行剖分;几何剖分+Cohesive单元方法得到的裂缝开展形态更加精细化更接近实际情况,但运算效率低,只适用于局部精细化分析要求较高的场合.骨料的形状和分布对裂缝分布和扩展趋势均产生一定影响,实际分析中,骨料形状应尽可能接近于实际骨料.此外,通过几何剖分+Cohesive单元法建立的模型计算结果锈蚀开裂时间与理论计算值对比误差小于10%,说明该模拟方法在一定程度上符合钢材锈胀挤压附近混凝土导致开裂的理论.