称重传感器弹性体的分析与研究

运用材料力学理论和有限元法,分析某型号称重传感器弹性体的应变位移。用间接法测定数据,通过对比得到:材料力学理论在求解空间结构的弹性体应变时存在缺陷,计算结果误差比较大,而有限元解却接近真实解。利用ANSYS Workbench优化设计模块,发现改变孔径尺寸就可迅速设计出系列产品,节约成本,提高效率。     

ANSYS软件在钢轨传感器设计中的应用

把有限元分析软件ANSYS引入钢轨传感器的设计应用之中,在力学分析的基础上,建立有限元分析模型以及边界约束条件模型,得到弹性体——钢轨的强度极限和应力、应变变化形态等信息,为设计和制造高精度的钢轨传感器提供可靠的理论依据.     

用CAD技术设计传感器弹性体

运用有限元理论，为梁式双孔型传感器弹性体建立了力学模型，并对其进行了计算机辅助设计，开发出新型２０ｋｇ级梁式传感器。实测结果表明，用这种方法设计出的粱式双孔型弹性体，其精度可达０．０２％，且设计方法省时、经济。     

参数化称重传感器标定托架有限元分析及优化

以称重传感器误差标定装置不会对称重传感器标定精度产生影响为条件,首先通过ProE建立托架的参数化三维模型,然后通过有限元软件仿真分析,得出托架的应力、应变分布情况。以托架方钢横截面宽度与壁厚为输入参数,托架应力、应变、质量为输出参数,在ANSYS Workbench平台上得到托架质量、应力、变形与输入结构参数之间的关系,并以有限元分析的结果为标准对托架进行了优化设计。结果表明,通过有限元分析及优化设计,托架重量减少了约7.12%。     

多维加速度场下六维力传感器弹性体结构设计

针对多维加速度场中六维力传感器惯性耦合效应特性及实际测试的需要,设计了一种三梁均布式弹性体结构的六维力/力矩传感器,对弹性体在多维加速度场下的力学行为进行了探讨,运用有限元(FEM)仿真分析了弹性体结构参数对传感器动态输出及振型频率的影响,为多维加速度场下多维力传感器动态解耦和多目标的优化设计提供依据.     

称重传感器清洗机机架动态特性研究

采用理论分析及有限元仿真的方法,首先对称重传感器清洗机机架进行静力学分析;之后对其进行模态分析,确定了称重传感器清洗机机架的固有频率和振型;最后研究了外部激励对机架气缸安装部位幅值频率曲线的影响,通过幅值频率曲线确定了称重传感器清洗机机架可能发生的共振频率。     

船舶动力设备振动三维加速度传感器设计

三维加速度传感器能够监测船舶动力设备三维振动状况,为动力设备运行提供参考数据和故障诊断依据,是一种重要的检测元件.以弹性体应变作为检测对象,设计一个由弹性体、质量块、壳体和盖板组成的三维加速度传感器.讨论了传感器弹性体面临冲突的改善方案,即利用减薄铰的方法使弹性体对重力加速度引起的载荷更敏感.对传感器的强度、屈曲、模态进行分析,发现传感器工作状态可靠.最后,给出了三维传感器应变片贴片方式,并给出振动信号处理算法.     

参数化称重传感器标定托盘有限元分析优化

托盘是称重传感器误差标定装置中的关键传力部件,满足应力应变限制条件是保证标定质量的基础。用UG对称重传感器误差标定装置的托盘建立三维模型,应用有限元分析方法,得出托盘应力、变形的分布情况,然后根据分析结果在ANSYS Workbench下进行优化设计,得到了输入参数与应力、应变和质量之间的关系,在此基础上选取最优输入参数。结果表明此优化方法可以减少托盘约7%的质量。     

一种机器人多维光纤光栅力传感器

为实现机器人腕部等结构的多维力传感测量,提出了一种多维光纤光栅力传感器,其弹性体结构主要由2个圆环及4个弓形梁构成,并将光纤光栅分别贴于弓形梁上以实现多维传感.同时,对传感器的理论计算模型及传感原理进行推导,采用有限元分析软件对其弹性体进行力学仿真分析.为进一步分析传感器的基本特性,搭建实验平台并进行了传感器的标定实验.结果表明:所提传感器能准确、有效地完成多维力传感测量,在压力载荷作用下具有良好的线性、重复性和一致性,且灵敏度较高、稳定性较好、抗干扰能力强,能够在恶劣环境下使用.     

应变片式称重传感器结构的研究

本文介绍了应变片式拉环形和压梁形称重传感器的结构与设计,并进行了实验应力分析。作者认为这两种类型的传感器在灵敏度、可靠性和经济性方面比现在广泛采用的筒形和压环形称重传感器要好一些。     

双马达驱动弹性圆柱负载的动力学分析

为了考察双马达驱动系统输出力矩同步性对弹性负载变形与应力分布的影响，研究了简化的双力矩驱动弹性圆柱负载模型.基于连续弹性体的振动理论，建立双力矩驱动弹性圆柱负载的一维扭转振动方程，给出了弹性圆柱负载变形与剪应力的解析解.对解析解的分析表明，当输入力矩完全同步时，变形与剪应力中的奇数阶模态响应将被抑制；数值计算结果表明，当输入不相同的阶跃转矩时，负载的最大剪应力水平将显著增加.     

膨胀管分离装置设计参数的敏感性分析

采用ANSYS/LY-DYNA对膨胀管分离装置的爆炸分离过程进行仿真分析. 针对影响分离装置分离性能的主要设计参数建立有限元模型,对分离性能进行预示和分析,获取炸药索装药量、削弱槽处的厚度、削弱槽倒圆半径、分离板厚度、分离板韧性、扁平管硬度和填充物硬度等相关设计参数对分离装置性能的影响. 结果表明：炸药索装药量和分离板厚度对分离性能影响较大.     

SOFC/MGT混合发电系统变工况控制模式及性能分析

以220kW的SOFC/MGT混合发电系统为研究对象,建立了相应的数学模型,分析了不同控制模式对混合发电系统变工况性能的影响.结果表明:对于220kW的SOFC/MGT混合发电系统,在单独SOFC燃料控制模式(Case 1)下,系统的稳定负荷必须大于70%;在变转速控制模式(Case 2)下,系统的稳定负荷必须大于77%;而在定转速恒定电池温度的控制模式(Case3)下,系统最低负荷可以低到59%.在相同负荷条件下,Case 2对应的系统效率最高,Case 1对应的系统效率最低.为保证混合发电系统的高效率,并扩大混合发电系统的运行范围,提出了一种新的控制模式,可以使得混合发电系统最低负荷达到45%,而系统效率始终保持在56.4%以上.     

两种刚柔耦合动力学模型的对比研究

以由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统为对象，对比研究了一次近似和传统零次近似这两种耦合动力学模型在同一问题上表现出来的不同性质，首先从变形理论出发，导出了在结构动力学中被忽略的变形位移的二次耦合项，建立了由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统的一次近似动力学模型，通过计算反例，揭示了对于刚柔耦合多体系统，即使没有大范围旋转运动提供了的强离心场，在某些条件下零次近似模型也不能正确描述柔性体的刚柔耦合动力学性质，而一次近似动力学模型却能得到符合实际情况的结果。     

火灾下三维钢框架结构响应的数值模拟

建立了三维钢框架结构模型,采用有限元法对整体结构在火载荷和常规载荷共同作用下的变形和应力进行了弹塑性分析,得到了变形及应力随时间变化的云图;同时将不同约束条件下整体结构的响应进行了对比,得到了内力及挠度随时间变化的曲线.为基于整体结构的耐火设计提供了有效的数值模拟方法.     

钉形搅拌桩复合地基荷载试验的三维数值模拟

介绍了一种新型水泥土搅拌桩(钉形搅拌桩),并在现场荷载试验的基础上,对不同桩体本构模型、不同桩数、不同桩土界面处理的钉形搅拌桩复合地基荷载试验的数值模拟方案进行了对比分析,确定了合理的模拟方法.结果表明:对于可能发生桩身屈服的数值模拟,桩体采用线弹性模型是不合适的;只设一根加载单桩不能反映现场荷载试验的群桩工作状态;对于该工况,采用加接触面、加过渡层和无接触面等不同桩土界面处理的结果差别不大.利用三维数值模拟分析了钉形搅拌桩复合地基的荷载传递和变形特性:钉形搅拌桩桩身荷载主要集中在扩大头部分,且衰减较快,变截面处桩身轴力有较大衰减,扩大头桩侧摩阻力较大,下部桩体侧摩阻力较小;桩身变形集中在扩大头,桩间土变形则集中在变截面以下较短范围内.     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

万核级并行飞机气动模拟软件CCFD研制

提出了面向大型飞机设计的气动模拟软件CCFD的架构和实现方法.对于复杂流场建模和高分辨率湍流数值模拟,CCFD采用对比分析各种计算模型和提高计算网格分辨率的方法来得到高精度的模拟结果和更精细的流场模型.CCFD在并行编程模型、负载平衡、通信重叠等多个方面针对万核级的大规模并行计算进行了改进.同时,CCFD实现了批处理作业、双模式控制参数设置、计算过程监控等功能的用户友好操作界面.通过在"天河一号"上进行的测试可以看出,随着并行规模从128核增加到近万核(8 192核),作业的运行时间稳定降低,加速比稳定增加.     

D类功放开关电源的设计与实现

介绍了一种具有变频启动功能、可驱动超大电容负载的功放开关电源;同时在前级添加了有源PFC。另外为了更好地辅助硬件电路参数的设计,还分别针对PFC及功放电源两部分进行了Pspice电路仿真。仿真及实验结果表明:这种功放开关电源可以稳定推动4万μF大电容负载,而前级的PFC环节功率因数近乎为1,且总谐波失真度小于3%。     

冲击内压作用下厚壁圆筒弹性动力分析

采用动态线性与非线性有限元分析软件对厚壁圆筒进行弹性动力分析,得到了厚壁圆筒在冲击内压作用下圆筒壁特别是内壁处的应力、位移、速度随时间的变化规律,求解结果和解析解吻合,说明力学模型的建立是可行的,计算结果是可信的,为厚壁圆筒在冲击内压作用下弹性阶段的设计计算提供了依据,并为厚壁圆筒在爆轰载荷的作用下弹塑性分析计算打下了基础。