卡箍的参数化建模及参数对刚度的影响

针对航空发动机管路卡箍系列化参数化设计,提出利用软件UG实现卡箍组件的参数化建模的方案.在创建单联卡箍和双联卡箍的基础上,完成了卡箍模型库的建立.利用ANSYS软件进行卡箍组件有限元分析,计算出模型库中各类卡箍的线刚度和角刚度.最后讨论了卡箍的长度和厚度参数对卡箍刚度的影响,进一步完善了对卡箍刚度的研究.     

某型号汽车波纹管结构参数优化研究

为提高某型号汽车波纹管的服役性能,文章对波纹管的结构参数进行优化。建立波纹管的模态分析和静力学分析有限元模型,基于单因素法研究壁厚、波高、波谷曲率半径、内径对波纹管一阶固有频率及最大应力值的影响规律;基于正交试验设计原理并结合极差分析和方差分析,以一阶固有频率及最大应力值为目标函数,确定各因素对试验指标影响的主次顺序;通过综合平衡法获得最优的结构参数组合,并对优化结果进行验证。研究结果表明：一阶固有频率及最大应力值均随壁厚的增大而增大,随波高、内径的增大而减小,随波谷曲率半径的增大呈先减小后增大的趋势;极差分析和方差分析得出各因素对2个指标的影响主次顺序均为壁厚、波高、内径、波谷曲率半径;最优结构参数组合为壁厚0.25 mm、波高11.6 mm、波谷曲率半径1.30 mm、内径121.0 mm;优化后的波纹管固有频率提高,服役状态下的应力水平降低。     

基于残余应力的弱刚度结构件加工变形分析

在加工过程中产生的残余应力容易导致弱刚度结构件变形,因此,研究残余应力对加工变形的影响规律具有十分重要的意义。针对外轮毂,建立了弱刚度结构件切削加工过程的有限元模型,通过分析不同切削参数产生的残余应力沿工件深度方向的分布规律,得到了切削参数对残余应力的影响规律,并通过实验验证了仿真结果的准确性。最后,通过分析不同切削参数产生的残余应力导致的加工变形,得到了残余应力对加工变形的影响规律,为加工工艺的优化提供了理论基础。     

独塔斜拉桥参数敏感性分析

为了对独塔斜拉桥的施工进行监控,通过比较各设计参数在成桥时对主梁挠度、拉索索力和主梁应力的影响,分析了独塔斜拉桥各设计参数的敏感性。得出独塔斜拉桥主要设计参数有:主梁容重值、主梁超方量、拉索索力值;而主梁弹性模量和拉索弹性模量对成桥状态影响不大。通过修正独塔斜拉桥的主要设计参数,同时忽略次要设计参数的影响,对湖北省仙桃汉江大桥的施工进行控制。成桥测试结果表明:拉索索力状况良好,相对误差在5%以内;主梁、主塔应力状况良好。     

压气机轮盘疲劳寿命影响参量的灵敏度分析

压气机轮盘的材料参数与所受应力水平等因素对轮盘寿命有重要影响,就轮盘疲劳寿命对各相关参量的灵敏度进行了详细的分析计算,确定了寿命对各相关参量的敏感程度,绘制了相应的疲劳寿命影响参量灵敏度曲线.计算分析表明,轮盘寿命对轮盘疲劳强度参数与应力的灵敏度影响较大,在各参数中对疲劳强度指数的灵敏度影响是最大的,灵敏度达到了10,当疲劳强度指数值发生变化时将引起疲劳寿命值的很大变化.轮盘寿命对疲劳延性参数的灵敏度较小,其中对疲劳延性系数的灵敏度值小于1且变化不大,可以近似认为是一个常数.通过对各参数的灵敏度分析,在设计中就可以根据寿命对各参量灵敏度的不同,合理确定轮盘的材料、结构和加工工艺.这也是进一步进...     

集雪器螺旋叶片的结构参数优化及动力特性

对小型除雪机螺旋集雪器的结构参数进行了优化设计,并进行了动力学特性分析.对雪颗粒在螺旋叶片上的运动进行了分析,建立螺旋叶片上雪颗粒运动的数学模型,得到螺旋叶片的结构参数与雪颗粒运动速度的关系,确定了螺旋叶片的外环直径、内环直径、螺距及转速等参数的最优值.通过对集雪器螺旋叶片进行力学分析,得到螺旋叶片受力时的应力分布和位移变形情况,确定了螺旋叶片厚度的最优值.应用模态分析方法,分析了集雪器的工作转速对螺旋叶片振动性能的影响.分析结果表明,经参数优化后的除雪机效率更高,在许用工作转速内,动态性能稳定,不会发生共振现象.     

工艺参数优化下连杆摆动副衬套结构强度研究

文中运用有限元法仿真了强力旋压下衬套中产生的残余应力,并基于温度等效模拟法获得了考虑残余应力下的连杆摆动副结构强度特性,进而开展了针对连杆摆动副衬套刚强度特性受减薄率、进给比和热处理温度等衬套工艺参数的规律分析和优化计算.结果表明,减薄率、主轴转速、进给比对残余应力值影响不大,残余应力值沿轴向呈对称分布,且两端较大;在连杆摆动副中,残余应力会使连杆摆动副工作中的应力与变形增大,残余应力较大处增幅明显,而对接触压力影响较小;由响应面优化该型衬套的应力和变形下的最优工艺参数为减薄率28.37%、进给比0.154和热处理温度261.73℃.      

注塑工艺参数对塑料长尺残余应力的影响

利用Taguchi(田口)实验方法将注塑参数设计为L9实验矩阵,在不同注塑参数下进行数值模拟,找出在模具温度、熔体温度、注射速率及保压压力等工艺参数对注塑残余应力的影响程度.结果表明:所选的工艺参数对于注塑件残余应力的影响程度不一,通过优化参数可以将注塑残余应力值降低,从而达到注塑产品质量的提高.     

堆石流变对金钟混凝土面板堆石坝应力变形的影响分析

采用三参数流变模型,运用有限元法对金钟面板堆石坝进行三维流变分析,得到了考虑堆石流变后坝体、面板的应力变形.分析研究了堆石流变对混凝土面板堆石坝坝体、面板应力变形特性的影响.结果表明,考虑堆石的流变效应后,坝体变形有所增加,坝内拉应力区域变大,最大拉、压应力值有所增加;面板的挠度和轴向变形都有所增加,面板的拉应力区域和拉应力值也有所增加,而面板压应力区域有所减少,但最大压应力值却有所增加.     

岩石受载记忆的声发射实验研究

在刚性试验机上,对花岗岩试样进行了单轴循环加载试验,分析了试验过程中试样的状态参数、物性参数及声发射（AE）信息的变化规律,得到了四个不同循环加载阶段应力、应变及损伤因子与AE事件累计数的关系,并以Fencity比评判各参数对Kaiscr效应值记忆的准确性和稳定性。结果表明：岩石试样的物性参数（应变、损伤因子）对Kaiser效应值记忆的准确程度和稳定程度均好于状态参数（应力）,岩石材料在受压变形过程中,“生的塑性变形是应力记忆能力出现Felicity效应的主要原因。     

基于滚刀系统耦合动力学的轴承修形设计

为了防止滚刀轴承接触应力分布出现"边缘效应"现象,在滚子修形过程中确定合适的修形参数尤为重要.以突变冲击的滚刀动态载荷为基础,通过对滚刀系统的弯-轴-摆耦合动力学模型进行求解得到了滚刀轴承的载荷谱.然后基于滚刀轴承的滚子最大载荷,使用Ansys软件对滚刀轴承滚子进行修形设计以获取最佳的修形参数.分析结果表明,边滚刀轴承滚子最大载荷较中心滚刀和正滚刀增大了87%和20%.采用修形凸度量为0.029 mm和接触比为0.6的最佳修形参数修形的滚子消除了滚子滚道接触边缘的应力集中,改善滚子的接触应力分布,平均接触应力下降了17.26%,提高了滚刀轴承的寿命.     

反向扩孔气动冲击器内活塞结构的仿真研究与优化设计

分析了反向扩孔气动冲击器工作原理,运用牛顿运动定律、热力学能量守恒定律、定常流动能量方程、波动理论等建立活塞运动的数学模型——冲击器性能(钻头获得的冲击能和破岩的有效功率)与内活塞结构参数的函数关系.利用Matlab数学软件对反向扩孔气动冲击器活塞运动的数学模型进行数值求解.对影响反向扩孔气动冲击器性能的各内活塞结构参数进行了详细的仿真分析,得到了各结构参数与气动冲击器性能之间的关系.钻头所获的冲击能和破岩有效功率会随着内活塞外径、内活塞长度、内活塞前端到钻头的距离的增大而减小.     

基于机器学习的梯度点阵材料优化设计

点阵材料具有轻质、抗冲击、高能量吸收等特性，因而在航天飞行器承载部件设计等领域有广阔应用前景. 通过对点阵材料内部杆径进行合理的梯度设计，可以提高点阵材料在高速冲击载荷作用下的动态力学性能. 利用仿真模拟数据，基于随机森林模型实现了梯度点阵材料的动态力学响应预测和结构参数优化. 以面心立方（face center cubic，FCC）结构梯度点阵材料为研究对象，通过对杆径参数的调整实现点阵材料密度的梯度化设计. 通过LS-DYNA软件计算了密度分布不同的梯度点阵材料受到冲击载荷作用时的动态力学响应，包括冲击端面与支撑端面接触应力随时间的变化曲线. 基于随机森林模型，以各层胞元的相对密度为输入，实现对点阵材料端面峰值应力的预测，并基于Gini指数分析出对不同端面处峰值应力影响最大的胞元层. 将网格搜索算法与训练好的随机森林对接，分别以两个端面上的峰值应力最高作为优化目标，获得点阵材料各层胞元相对密度的最优值. 模型对梯度点阵材料端面峰值应力的预测误差在5%以内. 数值模拟验证结果表明，优化后所得梯度点阵材料相应端面上的峰值应力高于仿真数据集内任何结构.      

移动式垃圾转运站翻转机构动力学仿真与优化

以提高结构强度和减轻自重为目标,利用ADAMS和ANSYS软件对移动式垃圾转运站翻转机构进行动力学仿真与结构有限元分析,提取典型姿态下构件的动力学参数,建立参数化有限元分析模型,得到典型工况的应力分布,结合结构优化导重法进行优化设计。在保证结构应力低于许用应力的情况下,优化后整体结构最大应力从262 MPa下降到186.3 MPa,重量下降49 kg,提高了产品的性价比和市场竞争力。     

混凝土SHPB束杆试验的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件对混凝土SHPB束杆试验进行了数值模拟研究.获得了砂浆混凝土的部分HJC本构模型参数,在此基础上模拟了试验过程中的应力波信号、试件的应力应变曲线和破坏形貌变化过程,模拟结果与实测结果有良好的吻合性.研究表明,获得的HJC模型参数是可信的,并分析了模拟冲击过程中试件内部应力、应变和破坏形貌的变化.     

非对称管箍力学模型及数值模拟研究

用有限单元法建立了非对称管箍的力学模型,利用参数线性回归方法分析了影响非对称管箍力学模型的参数,研究了不同参数条件对非对称管箍使用性能的影响. 对非对称管箍力学模型的准确性进行了数值验证,与实验结果相比,力学模型的理论计算值与实验值吻合较好,具有较高的可信度.     

液压凿岩机双缓冲系统性能参数优化设计

针对以往分析凿岩机入射应力波为定值的情况,基于应力波在不同介质中传递原理,计算经过多次透射和反射到达缓冲活塞的应力波大小,并运用傅里叶级数推导入射应力波模型.采用应变片实验法测试入射应力波波形,依据实验结果对入射应力波模型进行修正.基于牛顿力学理论,构建双缓冲系统的蓄能器等效刚柔耦合模型和双缓冲机构模型.借助Matlab工具,分析缓冲活塞运动规律以及一、二级缓冲腔压力变化规律.采用多目标优化方法对双缓冲系统的性能参数进行优化,获得双缓冲系统性能参数的最优参量：缓冲流量8.5 L·min-1、环形间隙0.017 mm、蓄能器初始充气压力2.3 MPa以及工作压力7.6 MPa.     

齿轮传动系统冲击载荷抑制与动态参数优化

针对重载高速齿轮传动系统冲击载荷大、影响系统可靠性和使用寿命等特点,以某采煤机齿轮传动系统为例,建立了包含电机动态模型、耦合轮系和行星轮系动力学模型的采煤机动力传动系统机电耦合模型,研究了在采煤机运行过程中通过优化运动参数来降低截割传动系统冲击载荷的方法.仿真结果表明:在负载突变工况下,运动参数动态优化使截割传动系统中的冲击载荷减小.搭建了截割动力传动系统实验台架,通过台架试验研究了运动参数优化对截割传动系统冲击载荷的影响,实验与仿真所获得的传动系统冲击载荷的趋势相似,调速持续时间相近,验证了运动参数优化的有效性.     

孔销式少齿差行星减速器的多目标优化及动力学仿真分析

为了达到减小减速器体积同时提高承载能力、降低运转冲击的目的，基于Hertz接触理论，引用销轴和销孔外廓参数和材料参数建立两者法向接触力的数学模型；选取减速器的5个尺寸参数为设计变量，构造8个非线性约束方程，建立起优化法向接触力和减速器体积的多目标优化模型.运用评价函数法和罚函数法求解计算实例，对优化模型进行验证，对比优化前后结果表明，减速器体积和法向接触力分别得到了13.1%和24.0%的优化率；利用ADAMS对法向接触力进行动力学仿真，得到优化前后的时域和频域仿真图，结果表明其平均优化率达到29.4%，与理论结果基本吻合.     

深锥浓密机搅拌刮泥耙扭矩力学模型

基于深锥浓密机内部不同高度、不同浓度尾砂对耙子运行的影响,对耙子进行受力分析,提出复杂结构耙子扭矩的计算模型.根据实际现象,将浓密机部物科分布划分为流体区和散体区两大区域,散体区内尾砂无流动性;运用浆体流变学原理和散体力学原理分别分析位于不同区域内耙子构件的受力状态,对不同的构件提出相应的扭矩模型,最终建立一种新的复杂结构耙子的扭矩力学模型.最后,利用该模型对现场深锥浓密机驱动参数进行验算.研究结果表明:最大扭矩为633.808 6 kN·m,超出停机保护额定值21.85％;小耙子产生的扭矩占耙子总扭矩的37.96％,贡献最大.这一结果从理论上解释了深锥浓密机压耙及压耙后无法重启的原因.