管道机器人轮-爪式行走装置运动学和力学特性分析

目的研究一种排水管道清淤机器人的轮-爪式行走装置,以增强管道清淤机器人在管道内行进能力,提高负载能力和自适应管径能力.方法建立运动学模型,通过ADAMS运动学仿真,对轮爪式夹紧机构进行运动学研究;通过ADAMS动力学仿真分析,得到了爪式夹紧机构最大夹紧力;通过ANSYS workbench静力学仿真,分析卡爪夹紧机构强度、刚度等力学特性.结果运动学研究分析得到夹紧机构工作空间变化为421.1～500 mm,卡爪支腿的速度变化为0～23.35 mm/s、加速度变化为0～36.76 mm/s~2.通过动力学分析,得到机构工作夹紧力为1 000 N.通过有限元分析得到机构产生的总变形变化为0～0.001 25 m,等效应变变化为1.142 3×10~(-8)～0.001 45,等效应力变化为2 010.1～2.95×10~(-8)Pa.结论卡爪夹紧机构的工作范围满足要求;机构速度和加速度曲线平滑,运行稳定,无震颤现象;机构最大夹紧力能保证推进的需要;机构满足结构刚度、强度要求.     

有螺栓预紧力的T型连接初始刚度计算方法

为深入了解螺栓预紧力对T型连接初始刚度的影响,基于连续梁模型对有预紧力时不考虑和考虑螺栓抗弯刚度的T型连接初始刚度计算方法进行了研究,给出了其初始刚度的计算公式.对影响T型连接初始刚度的翼缘厚度和螺栓位置进行了参数分析,得到不同参数对有预紧力T型连接初始刚度的影响规律.研究结果表明,随着螺栓轴线至翼缘边缘距离的增大和翼缘厚度的减小,螺栓抗弯刚度对连接初始刚度的影响逐渐增大.对于有螺栓预紧力的普通钢T型连接,考虑螺栓抗弯刚度时初始刚度的计算结果较不考虑时提高约6%;但对于有螺栓预紧力的高强钢T型连接,考虑螺栓抗弯刚度的计算结果较不考虑时提高约30%.因此,对于有螺栓预紧力的高强钢T型连接,计算其初始刚度时不可忽略螺栓的抗弯刚度.     

柴油机机体热-机耦合分析

文章以4105型柴油机为研究对象,建立包括缸体、缸盖、缸套、缸垫、连接螺栓的内燃机机体装配多体接触模型,利用ANSYS Workbench平台,采用多场耦合方法,计算考虑螺栓预紧力、燃气压力、热负荷综合作用下的机体应力与变形。结果表明,热负荷对于缸体、缸盖的应力应变影响最大,缸体内各部位刚度的差异导致缸体、缸盖变形的大小和形态显著不同。     

螺栓预紧力对输电杆塔强度的影响

针对实际线路段,利用ABAQUS软件建立塔线耦合体系有限元模型,数值模拟该塔线体系在典型荷载作用下的应力和变形.根据现场倒塔情况,建立杆塔破坏局部区域三维实体模型,并与其它部分杆梁模型连接得到杆塔整体有限元模型.三维局部区域模型考虑了螺栓和连接板之间的连接细节、螺栓预紧力、螺杆和螺孔之间的间隙等.进而数值模拟研究螺栓预紧力大小对螺栓的滑移和杆塔构件应力的影响.结果表明,过小的预紧力会导致螺栓产生明显滑移,增大螺栓和杆塔构件的应力,因而螺栓预紧力不足可能是导致杆塔破坏的主要原因之一.     

螺纹连接预紧力有限元分析及实验研究

本文运用有限元理论,以ANSYS软件为分析平台,建立了螺栓连接的有限元模型,分析了螺栓在预紧过程中各圈螺纹副的受力情况,通过积分求得了螺纹副问的摩擦力矩,确定了预紧力与预紧力矩之闯的关系,并通过实验进行了验证,得到一个可以应用到工程实际中的颓紧扭矩系数值,为提高扭矩法控制螺纹连接预紧力的精度和建立各种型号螺栓连接的预紧力一扭矩关系数据库奠定了基础。     

高速旋转动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法

针对液压动力卡盘的设计和使用过程中,动态夹紧力理论计算模型过于复杂而导致适用性差的问题,提出了楔式动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法.该方法通过对拉杆施加螺栓预紧力,并分步加载,来模拟液压锁的作用,考虑了卡盘和工件刚度等因素的影响,动态夹紧力的测量实验验证了该方法的有效性.基于该有限元计算方法,研究卡盘的使用参数、主要相对运动接触面间的摩擦系数、卡爪材料等对动态夹紧力的影响规律,为动力卡盘的优化设计提供技术支持.     

组合式轧机机架结构有限元模拟分析

以某轧钢厂5000 mm中厚板轧机组合式机架的参数为依据,利用有限元软件ANSYS模拟分析了其应力、应变、机架刚度、模态和疲劳寿命等情况。得到了组合式机架横梁和立柱之间的联接螺栓预紧力对组合式机架的应力和变形的影响以及最佳的螺栓预紧力范围。     

基于ANSYS与Workbench的雨棚结构有限元分析

以某桥梁工程中的人行道雨棚为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立了雨棚结构的整体有限元简化模型,对其同时承受风载和雪载的状态进行了静力学分析,得到了它的整体变形和应力分布结果,并提取其整体结构的轴向力和弯矩,作为分析其柱脚的载荷.在Pro/E中建立了柱脚的三维实体模型并将其导入到Workbench中,利用Workbench对其进行加载分析,得到柱脚的变形和应力分布情况.结果表明该雨棚的整体结构和柱脚设计均满足强度和刚度要求.     

包带式星箭连接结构的动力学模拟及故障分析

为预示包带式星箭连接结构的动力学特性以及产生故障后对星箭分离的影响,提出精细描述包带结构的板单元模型。采用ADAMS软件平台对星箭解锁分离动力学进行数值模拟,考察了爆炸螺栓冲击、限位弹簧刚度、包带预紧力以及摩擦对包带包络的影响。采用包带板单元模型分析了单个爆炸螺栓解锁失效、卡块与包带脱离、分离弹簧失效3种典型故障模式对星箭解锁分离过程的影响。分析结果表明:降低爆炸螺栓冲击、增加限位弹簧刚度是控制包带包络的有效方法。尽管在卡块与包带脱离失效及分离弹簧失效的情况下,卫星与火箭能够分离,但这些失效可能引起卡块与卫星碰撞、分离姿态偏转等严重后果。     

承插型盘扣式模板支撑体系节点半刚性研究

承插型盘扣式钢管模板支架目前在土建工程中广泛采用,其搭设方案直接关系到施工安全。目前针对这种支撑体系连接部位的研究较少,我国规范指出应采用半刚性连接模拟,并给出了一个刚度值,但没有说明应用范围。大多数研究者认为规范给出的节点刚度值低估了承插型盘扣式钢管模板支架的承载能力。针对实际工程的需要,通过足尺模型逐级加载试验,测试模板支架立杆的轴力,并通过有限元分析,对比实验和数值模拟结果,得到半刚性节点的刚度建议值。所得结果可为实际工程中该类模板支撑体系的计算分析提供试验和数据参考。     

HSS-H刚性连接节点的极限承载力研究

现有钢结构节点设计手册未给出梁端加强式方钢管柱与H型钢梁刚性节点(HSS-H刚性节点)极限承载力的计算公式。运用大型通用有限元分析软件ANSYS对HSS-H刚性连接节点的极限承载力研究,通过平衡路径应力分布图进行结果比较和分析,表明了通过梁端加盖板和肋的方式加强梁柱节点能有效地迫使梁端塑性铰向梁的跨中移动。     

PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震性能数值模拟

为更好满足建筑结构不同抗震性能化设计目标,对已有自复位连接节点弯矩-转角关系进行改进,提出摩擦型耗能部分自复位连接设计思路。利用ABAQUS软件设计了5榀卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接组合框架模型试件,并对其在往复荷载下的抗震性能进行了数值模拟。基于模拟数据,对比分析柱顶竖向力、摩擦板长圆孔孔径、柱脚边界条件和摩擦板翼缘螺栓布置方式等设计参数对试件滞回性能、抗侧刚度退化、残余变形、耗能能力等抗震性能的影响规律。结果显示:卷边PEC柱满足自复位结构对竖向构件承载力及抗侧刚度的要求;摩擦板长圆孔孔径合理设置可控制摩擦滑移耗能和连接转化为承压型传力模式的发展进程,从而实现结构不同抗震性能化设计目标;摩擦板内外侧翼缘均布置高强对穿螺栓的实际工程做法可更好发挥部分自复位连接的自复位和耗能减震功效;柱脚边界条件对结构受力进程和刚度分配影响显著,柱底与基础梁刚性连接的试件承载力、抗侧刚度和耗能减震远高于柱底铰接试件;柱顶竖向力在大侧移情况下的二阶效应对试件承载力和自复位功效产生较小的不利作用。     

基于ANSYS Workbench的高速轴瞬态动力学分析

以汽车高速轴为研究对象,基于Solidworks软件,对高速轴建立三维实体模型,并将模型无缝导入ANSYS Workbench 13.0;基于ANSYS Workbench 13.0对高速轴的材料及属性进行定义,对高速轴进行网格划分以建立有限元模型,并添加与实际工况相同的载荷与约束;借助ANSYS Workbench 13.0对高速轴在汽车加速瞬间的动力学特性进行数值模拟分析,获得高速轴在变载荷下的总变形分布云图、应力分布云图和应变分布云图;对有限元模拟结果进行分析可以看出高速轴的轴肩在汽车加速瞬间的总变形和应力变化很大。     

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验

为研究方铜管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,基于隔板贯通节点承载力理论,对11个十字形节点试件选行了静力拉伸试验研究结果表明,圆弧倒角型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性,影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度与浇注孔直径,其次是钢管的宽厚比和隔板外伸长度;在铜管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,但混凝土的强度对节点承载力影响不大．试验值与理论计算值比较分析表明,隔板贯通节点局部抗拉承载力理论计算公式对于填充混凝土的试件偏于保守,但过高估计了空铜管试件的承载力．     

基于Workbench的某新能源汽车转向拉杆连接强度分析

为提高某新能源汽车转向系统可靠性,对其转向内拉杆球绞及螺纹连接部位强度进行了研究。在ADAMS/CAR中搭建虚拟试验台,得到转向拉杆受到的最大转向力;将简化后的转向拉杆连接部位模型导入ANSYS Workbench中,生成有限元模型,分别建立螺纹和球绞连接摩擦接触,通过仿真得到应力分布,实现球绞连接和螺纹连接的模拟效果。仿真结果表明转向拉杆连接位置的工作应力均小于许用应力,强度满足使用要求。     

止口及螺栓对法兰盘结构静力学特性的影响

以含止口配合的螺栓连接法兰盘结构为研究对象,利用ANSYS有限元软件进行数值仿真分析,基于接触算法与实体单元建模方法分析结构受横向载荷时的静力学特性,对比了含止口结构和无止口结构在接触状态和弯曲刚度上的差异.在此基础上,讨论了不同参数对接触特性和弯曲刚度的影响规律,为后续含止口螺栓连接法兰盘结构的设计提供一定参考.研究结果表明:对接触特性的影响,止口长度的增加有利于降低受压区域面积和接触压力的最大值;对弯曲刚度的影响,螺栓个数对弯曲刚度的影响占主导地位,其次是止口长度和摩擦系数,然后是螺栓预紧力,而止口过盈量对弯曲刚度的影响最小,同时良好的接触状态有利于提高结构弯曲刚度.     

基于多目标遗传算法的拖拉机变速箱体优化设计

提出基于ANSYSWorkbench平台箱体结构的有限元模型建立方法,对其在最大载荷工况下进行静力分析。以保证结构刚度为约束奈件,以减轻结构重量和提高结构强度为目标,采用多目标遗传算法对箱体结构关键参数进行优化设计。结果表明,多目标遗传算法能在可行域内快速准确地获得箱体结构优化设计的Pareto最优解集,在满足结构刚度的前提下,实现箱体结构的优化设计。     

SF2D154汽车变速箱箱体有限元力学分析

汽车变速箱箱体需有足够的强度、刚度及良好的动态性能采用Pro／E软件建立箱体三维模型,基于ANSYS workbench 14．5软件对Ⅰ档工况下变速箱箱体进行静应力分析及预应力模态分析,求得变速箱静应力及模态参数,为产品的优化设计提供依据．     

双腹板顶底角钢梁柱连接节点滞回性能

通过对双腹板顶底角钢梁柱连接原型模型进行循环荷载的试验研究,并对试验模型进行非线性有限元分析计算,全面分析了双腹板顶底角钢梁柱连接节点在循环荷载作用下的破坏机理和极限变形状态。研究了高强螺栓预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特征,预紧力的变化对节点组件工作影响最大,对工程设计有重要的参考价值。     

套管承插式脚手架节点力学性能研究

为了揭示套管承插式节点的半刚性特性、计算方法及其对节点及脚手架承载力的影响,本文结合相关试验数据、数值仿真和理论分析,研究了节点连接棒的伸入长度、连接方式对节点刚度产生的影响以及节点刚度对脚手架承载力的影响。分析结果表明：节点连接棒的长度为在12cm范围内时,伸入长度的变化决定了节点的刚度大小,超过12cm时,节点刚度的数值基本不受连接棒伸入长度影响;固定式连接棒的节点转动刚度相对于活动式的提高11%左右,进一步模拟得到采用三点焊接方式的节点刚度最优。最后选取5组节点刚度数据对脚手架进行仿真计算,得出节点刚度对结构极限承载力大小的影响能达到40%,说明节点刚度对脚手架承载力有显著影响。