基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化研究

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计,利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法,主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的,对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

整体俯仰新型斗轮机参数化设计分析软件系统研制

将优化理论应用干斗轮机设计问题中,使斗轮机设计变量参数化,通过对斗轮机结构几何模型、载荷的处理,生成了有限元模型,项目的创新点在于：研制出了整体俯仰新型斗轮机参数化设计分析软件系统,即：参数化绘图软件,网格自动剖分软件,SAP93、ANSYS分析数据的生成软件,结果分析软件;将优化理论应用于斗轮机设计问题中,使斗轮机设计能够参数化,设计人员可任意调整各参数。     

短程线型单层球面网壳结构的参数化建模

短程线型球面网壳的杆长和杆件的夹角最为均匀,杆件受力合理。根据等弧均分法,分析了短程线型球面网壳的几何特性,将直角坐标与球面坐标相结合,利用ANSYS的二次开发技术建立了一种短程线型球面网壳结构的建模方法,编制了相应的宏程序,实现了其参数化建模。该方法具有简单、快捷的优点,用户仅需输入矢高、跨度、扇形个数和频数这些控制参数即可自动生成所需模型,为下一步优化设计和后处理奠定了良好的基础。     

FAST瞬时抛物面变形策略优化分析

五百米口径射电望远镜(FAST)反射面采用柔性索网作为主体支撑结构,根据拟定的变形策略要求,通过促动器连接下拉索控制主索节点变位实现巡天观测。变形策略参数值的不同会影响索网节点位移量。因此,本文基于数值计算软件Matlab建立主索节点变位数值模型,分析不同变形策略下主索节点径向、经向、纬向的位移量,在分析现有的三种变形策略的基础上,探索新的合理变形策略降低综合位移量,提高索网运行的可靠性。     

短程线型单层球面网壳结构的参数化建模

短程线型球面网壳的杆长和杆件的夹角最为均匀,杆件受力合理.根据等弧均分法,分析了短程线型球面网壳的几何特性,将直角坐标与球面坐标相结合,利用ANSYS的二次开发技术建立了一种短程线型球面网壳结构的建模方法,编制了相应的宏程序,实现了其参数化建模.该方法具有简单、快捷的优点,用户仅需输入矢高、跨度、扇形个数和频数这些控制参数即可自动生成所需模型,为下一步优化设计和后处理奠定了良好的基础.     

热点排行

<正>(新闻时段2015-02-01至2015-02-15)1世界最大射电望远镜索网完成编织[核心媒体报道频次:22/30]4日11:45,随着最后一根主索安装成功,国家天文台500 m口径球面射电望远镜(FAST)索网制造和安装工程顺利完成,这是FAST工程的又一个里程碑。索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构,是反射面主动变位工作的关键点。国家天文台的FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第1个采用变位工作方式的索网体系。     

新闻时段2015-02-01至2015-02-15

(新闻时段2015-02-01至2015-02-15)1世界最大射电望远镜索网完成编织[核心媒体报道频次:22/30]4日11:45,随着最后一根主索安装成功,国家天文台500 m口径球面射电望远镜(FAST)索网制造和安装工程顺利完成,这是FAST工程的又一个里程碑。索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构,是反射面主动变位工作的关键点。国家天文台的FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第1个采用变位工作方式的索网体系。     

哥特式建筑风格与现代网壳结构设计的融合—角锥折板网壳参数化设计及形状优化

借鉴哥特式建筑风格和角锥折板网壳特点,采用APDL(ANSYS parametric design language)参数化设计语言,研制了五种不同网格类型的角锥折板网壳参数化设计宏程序,实现了给定跨度S、矢高F、环向对称区域份数Kn和径向节点圈数Nx等参数下,五种类型角锥折板网壳参数化设计。对五种网壳进行了受力性能分析,探究了网壳结构最不利位移、最不利应力随矢高变化规律:并以结构耗钢量为目标函数,以Kn、Nx为设计变量进行了形状优化。建模实例表明该参数化设计宏程序方便、快捷,形状优化设计给出了在跨度、矢高不变时结构耗钢量随网格数变化规律及耗钢量最小的最优网格数。     

双曲索网结构施工张拉成形数值模拟分析与试验验证

针对双曲索网结构独特的结构形式和复杂的施工方法,基于索结构非线性有限元理论提出了双曲索网结构张拉施工的数值计算方法,开发了施工过程分析软件.以国内首例双曲索网结构体系--中国航海博物馆双曲索网幕墙体系缩尺模型为例,对2种不同的张拉方案进行了数值模拟分析.并通过缩尺模型试验对索网结构的施工方案进行了张拉试验,模型试验验证了索网张拉完成以后的形态满足设计要求,试验结果证明了数值计算的可靠性和合理性,可以通过数值计算方法对实际结构的施工张拉进行仿真分析.通过对数值计算结果和试验结果的分析,提出了合理的施工张拉方案.     

基于参数化子模型的小水线面双体船结构优化

针对小水线面双体船连接桥局部结构应力水平高、屈服强度难以满足的问题,研究基于某SWATH船整船有限元结构强度,运用子模型法对SWATH船舷台与支柱体连接处过渡结构的细网格模型进行有限元计算.结合有限元分析软件ANSYS及其参数化编译语言APDL建立该关键部位局部结构的参数化子模型,通过ANSYS的优化设计模块及优化算法进行优化设计,提出了基于参数化子模型的小水线面双体船结构优化方法.算例结果表明:该方法能够在满足结构强度细网格屈服衡准的情况下,降低SWATH船舷台与支柱体连接处的结构质量8.3%,并提出相应的结构改进方案,为同类型船舶结构的应力分析及结构设计提供参考.     

基于ANSYS的钢结构玻璃雨篷可靠性研究

对有限元分析软件ANSYS的概率分析功能做了基本介绍.为研究钢结构雨篷结构可靠性问题,运用ANSYS软件建立了典型钢结构雨篷的有限元分析模型.利用ANSYS软件的概率分析模块来进行钢结构雨篷可靠度分析,选择雨篷结构的载荷、弹性模量等各种设计参数作为随机输入变量,通过交互式界面整理得到APDL命令流建立可靠性分析文件并进行分析,进而得到危险部位的最大应力与最大变形的可靠性概率,得出各设计参数与目标变量的灵敏度关系,可为结构优化设计作参考,提高设计效率.     

基于变换方法的索网结构波传播控制研究

索网结构具有尺寸大、质量轻、可展开等特点,已应用于大型空间展开天线等结构中.本文开展了基于变换方法的索网结构波传播控制研究.首先将索网均匀化为等效薄膜,建立了可描述索网结构波传播规律的均匀化等效波动方程.等效波动方程的形式与薄膜波动方程的形式相同,等效质量和刚度由网格构型、几何参数和材料参数决定.对于张紧力均匀分布的正三角形、正方形和正六边形网格,等效质量和刚度均为各向同性.根据该波动方程,利用坐标变换方法给出预定波传播方式下所需的材料参数空间分布.将所得连续材料参数分布离散化,设计相应的索网微结构,从而实现索网中可控的波传播形式.基于压缩变换、白洞变换和鱼眼透镜等功能化设计,数值验证了方法的有效性.本文所提出的索网结构的变换方法,为大型空间索网结构的振动控制提供了一定的理论指导.     

单层平面索网幕墙结构非线性分析

针对单层平面索网幕墙结构静力分析的特点,提出了二节点直线杆单元有限元模型。建立了非线性有限元基本方程,利用Newton-Raphson法进行计算,编写了相应的有限元程序。结合实例对索网结构的位移和应力进行了计算分析,并与ANSYS软件计算结果进行了对比,二者吻合较好。分析结果表明此单元模型有较好的精度,能适用于单层平面索网幕墙结构的非线性分析。     

单层索网点支式玻璃幕墙的承载性能研究

利用ANSYS7.0软件对单层平面正交索网结构承载性能进行了探讨,并讨论了玻璃自重、跨度、索的截面积、风荷载、预应力等因素对其承载性能的影响,得到了一些有实用意义的结论,对单层正交索网结构设计具有指导作用.     

索网结构初始平衡状态的优化设计

结合索网主动反射面结构,采用优化方法研究了考虑自重影响时索网面在调整索牵引下的初始平衡状态.该方法以索段长度为设计变量,以索网节点的不平衡力最小为优化目标,并针对调整索和网面张力引入相应的约束条件,能够在已知结构几何形状和边界条件的前提下方便地求解出索网中索段的初始长度.文中采用弹性悬链线解析方程来精确描述自重作用下柔...     

磁流变阻尼器的有限元参数优化设计

磁流变阻尼器结构优化设计是高性能磁流变阻尼器研制及应用的关键技术。在传统磁流变阻尼器设计方法的基础上,将有限元分析方法引入结构优化设计程序中。针对某汽车磁流变阻尼器的设计、开发,建立了优化模型,提出了磁流变阻尼器优化设计计算流程。采用有限元分析软件ANSYS的参数化编程语言APDL(ANSYS Parametric Design Language),对汽车磁流变阻尼器的结构参数进行了优化。研究结果表明:采用参数化编程语言APDL程序对磁流变阻尼器进行优化设计,结构体积明显减小,磁场分布更加合理,能量利用率增加,阻尼力调节范围满足实际工程需要,优化设计方法是可行和有效的。     

压力容器不等厚接头的强度评定与优化分析

利用有限元分析软件ANSYS Workbench对常用压力容器不等厚对接形成的不连续区进行应力分析与强度评定,获得比较精确的应力分布和参数,并利用参数化有限元优化分析,获得压力容器不等厚对接设计的最佳方案,为压力容器设计提供参考借鉴作用。     

FAST地锚基础工程中的若干问题探讨*

FAST工程主动反射面为一半径300 m、口径500 m的球冠面,是一种基于柔性基底的预应力整体索网结构,索网包括2225个主索节点及下拉索驱动装置和地锚。由于台址岩土单元复杂,地锚点多、分布范围广、定位精度要求高、与场地其他基础设施的相互干涉大,给地锚基础的设计带来了一定的难题。本文针对FAST地锚基础中的特殊问题一一展开研究:以工程地质调查和测绘为基础,通过抓台址区主控因素,集合影响台址岩土性质的自然因素,对岩土单元进行了合理的分区;通过建立台址开挖后的BIM模型,利用极射投影技术实现了地锚中心点的精确定位;利用极射投影结果,对设备之间的相互干涉情况进行了调节和处理。研究成果最终确保了FAST地锚基础工程的顺利竣工。     

内压环索承网格结构张拉完成态稳定性分析及支撑方案优选

为研究新型内压环索承网格结构在施工过程中的稳定性,以上海浦东足球场的内压环索承网格屋盖结构为研究对象,在ANSYS软件中建立结构有限元模型,对不同支撑方案下的结构进行了特征值屈曲分析和非线性稳定分析.结果 表明,内压环索承网格结构未设置柱间支撑时,1阶屈曲特征值仅为0.001.柱间支撑可有效提高结构张拉完成态的稳定性.减少合龙段数量可提高结构稳定性,但会导致成形精度下降.采用包含结构柱间支撑、临时柱间支撑、外圈斜撑和屋面钢拉杆并考虑几何非线性和材料非线性的支撑方案时,结构安全系数为2.5;在此基础上增设合龙段交叉支撑,可将结构安全系数提高至3.0;这2种支撑方案均能够满足相关规范的要求.     

单层落地椭球壳约束屈曲支撑的减震性能

利用有限元分析软件ANSYS进行参数化编程建模,对带有屈曲约束支撑的单层落地椭球网壳的减震性能进行分析.假设屈曲约束支撑杆件为理想弹塑性,在三维El-Centro波和Taft波作用下对结构进行动力响应分析.计算结果表明,屈曲约束支撑构件对网壳结构关键点的位移和杆件内力响应明显减小.对不同的屈曲约束支撑布置方案进行对比分析,得出屈曲约束支撑布置的主要原则.