港口起重机吊臂变形预警系统

针对港口起重机吊臂变形造成的经济损失和不良影响,设计了一种吊臂变形预警系统,可以实时检测吊臂变形情况,向外输送变形数据。当变形量数据大于设定的报警阈值时,中央控制器会输出信号,启动声光预警并在LED屏上显示警情,通知周边施工人员和港口起重机驾驶人员有起重机吊臂断裂风险,提醒周边人员疏散,从而降低事故人员伤亡率,提高安全生产率。

履带式救援平台机动性能仿真分析

为了能够有效克服复杂非结构环境,尽快到达自然灾害救援现场开展救援,要求履带式救援平台具备良好的越野机动性和通行能力,因此,在装备设计阶段,必须要对履带式救援平台的机动性和通过性指标进行验证。文中采用理论计算和多体动力学仿真分析相结合的方法,开展了履带救援平台最高速度、最大爬坡度、越壕宽度、越障高度等机动性和通过性指标的校核和仿真验证,结果表明提出的指标均能得到满足。仿真计算过程还得到了车辆运动姿态和载荷的变化趋势,为进一步优化履带救援平台推进系统的方案设计提供了支撑。

管式PECVD设备腔内大容量石墨舟力学性能的数值分析

提高等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备的氮化硅薄膜品质在太阳电池光电转换效率领域有举足轻重的作用。承载大量硅片的石墨舟是管式PECVD设备中的关键核心部件,随着生产效率的不断提升,热力耦合环境下腔内大容量石墨舟力学性能的稳定性引人关注。通过CAD软件建立石墨舟有限元模型并使用ANSYS仿真软件进行热力学仿真研究,综合分析其在高温条件下受力、受热后的变形情况。研究结果显示:结构自重是石墨舟形变及应力集中产生的主要因素,温度产生的影响并不明显;采用结构增强设计可有效提升石墨舟整体的力学性能。

环模制粒模、辊挤压过程影响因素分析

环模制粒装备是饲料加工装备使用最广泛、最重要的设备,环模制粒装备中的模、辊直接接触物料,十分容易磨损,为探究磨损机理,根据物料在挤压过程中的状态分为供料区、变形压紧区和挤压成型区,并对挤压过程进行受力分析,计算出成功攫取公式,并通过ABAQUS/Explicit对模、辊辊轧过程进行有限元分析,得到不同摩擦系数和模、辊间隙情况下压辊受力情况,为环模制粒设备设计提供了参考。

基于ANSYS Workbench的球窝非线性研究

球窝一般采用PA66 GF30材料,该材料具有热变形温度高、平衡吸水率低的特点。球窝需要在不同温度下工作,同时承受较大的轴向力。分别对球窝在-40℃、23℃和80℃三种温度下进行ANSYSWorkbench仿真分析,同一种温度分别施加3500 N和施加极限位移量,同时在实验室进行现场模拟。对比仿真分析和实验室模拟结果发现:3500 N轴向力下,不同温度下的最大变形数据相差均小于10%,说明有限元仿真设置正确、合理。23℃温度下,球窝能承受的破坏力最大;-40℃温度下,球窝能承受的破坏力最小,说明低温更容易发生脆性破坏。对于添加玻璃纤维(GF)的塑料材料,通常采用80%的安全系数来界定工程抗拉强度,转换后结果表明抗拉强度同样满足材料对应温度下的许用应力。研究内容对于实际的工程应用具有较高的推广和借鉴意义。

基于流固耦合箱型臂架风载强度分析

箱型臂架是起重机上三大结构件之一,是起重机中最重要的受力支撑件。为了解决起重机在户外工作过程中,面临不同风力下箱型臂架的受力情况,采用流固耦合方法计算分析。根据流体计算软件,实现了箱型臂架在流体域中建模与分析方法,计算了不同风级对箱型臂架的影响,得到了箱型臂架在背面迎风情况下受力最大的分析结果。

基于晶体塑性有限元法的316LN不锈钢单轴力学行为

为了更准确描述316LN不锈钢单轴力学行为,在率相关晶体塑性理论框架下,以Ahmadzadeh-Varvani(A-V)随动硬化准则为基础,构建了多晶循环塑性本构模型.通过程序UMAT将其移植到有限元软件ABAQUS中,并通过Voronoi图建立二维多晶有限元模型;分别模拟了不同加载率、应变循环和非对称应力循环条件下316LN不锈钢的变形行为.对比模拟结果与实验数据可知:单轴拉伸条件下,两者的应力误差在±0.9%附近波动,最大应力误差仅为1.9%;应变循环条件下,两者的最大应力误差出现在第5圈,拉伸和压缩阶段应力误差分别为11.4%和12.2%,循环稳定后,拉伸和压缩阶段应力误差分别为7.4%和7.9%;应力循环条件下,两者的误差主要体现在滞环宽度上,模拟的滞环面积相对较窄,但滞环演化趋势误差较小.

热等静压炉锻造框架仿真分析

热等静压炉约束框架,主要在容器加压时起到约束容器两端,承载容器内部产生的轴向力的作用。为了优化框架结构质量及其应力分布情况,利用CAD软件的静力学分析功能,对不同尺寸构件进行仿真计算,得到了最优尺寸参数。结果表明:框架厚度为220 mm、宽度为740 mm、端部宽度为390 mm、四角倒角为140 mm时,框架质量和应力分布最优,均可满足设计需求。

高温高压模拟井筒应力分析与评价

模拟井筒是用于模拟油田井下高温高压环境的实验装置,为高温高压厚壁容器.基于热力学及大涡模拟(LES)理论,建立了模拟井筒温度场物理方程.基于热弹性力学理论,建立了热应力物理方程.采用投影法求解温度场控制方程,采用梯形法数值积分求解热应力控制方程,给出了控制方程的离散格式.通过虚拟密度法对流固耦合传热进行求解,根据应力叠加原理对模拟井筒热应力和压应力及其耦合作用进行了数值求解分析.研究结果表明:设计壁厚最小值为0.18 m的模拟井筒,强度能够满足在400℃加热环境、内部加压220 MPa工作参数下进行高温高压实验.通过实验验证了所建立的数学模型与数值求解方法的正确性,为高温高压厚壁容器设计提供了理论依据.

多孔降黏装置结构设计与优化

聚驱等驱油技术广泛应用,聚合物的加入导致含聚采出液黏度增高,进一步增加了油水分离的难度。为了降低含聚采出液黏度,研究设计了一种基于物理剪切降黏原理的多孔剪切板降黏装置,采用CFD数值模拟方法,结合正交法试验设计,对降黏装置进行了结构优化。结果表明:可显著影响多孔剪切板降黏装置降黏性能的结构参数主要为孔径;通过对黏度、速度、压力损失分布等流场特性进行对比分析,最优结构可将入口黏度由4.350 mPa·s降至1.943 mPa·s,压力损失为0.141 MPa。

双应力同步降压与双应力交叉步降压实验的数值模拟与应用

为进一步比较可靠性工程中评估产品寿命的2种常规方法(双应力同步降压加速寿命实验和双应力交叉步降压加速寿命实验)的实验效率,课题组借助计算机仿真,并调用服从Weibull分布的产品寿命的典型算例,比较了2种实验方法的时间消耗和产品失效速率,发现在相同实验条件下双应力同步降压加速寿命实验方法提高的实验效率更显著。课题组在双应力同步降压加速寿命实验失效时间曲线的基础上,利用蒙特卡罗法研究了Weibull分布中形状参数m对不同样本数与不同应力水平下双应力同步降压加速寿命试验的失效时间和效率的影响。结果表明:在相同形状参数下,各应力水平的失效时间曲线的趋势一致;在同一应力水平下,不同形状参数的失效时间曲线稳定相交于各样本容量的63%。这一结论也适用于其他的双应力加速寿命实验。课题组基于双应力同步降压加速寿命实验方法,建立了一种绕线联轴器加速退化模型,并推导出了一种在绕线联轴器正常工作条件下预测产品可靠性寿命的数学模型。解析结果表明该预测模型能够有效预测绕线联轴器的真实寿命。

基于无网格仿真技术的特种车体结构分析

为了提高CAE结构仿真计算的效率,缩短产品的设计研发周期。文中探索研究了无网格结构分析技术在复杂结构CAE仿真分析中的应用。以典型特种装备车体结构为对比,采用无网格技术仿真计算了车体结构的模态、静态及动态强度特性,计算结果与有限元方法之间的相对误差分别只有4.8%、2.5%和1.9%,无论是模态振型还是应力分布状态,无网格方法和有限元方法之间均具有很好的一致性。同时,相比于有限元方法,无网格方法的仿真计算效率提高了79.4%。为工程设计人员在产品设计过程中同步高效地开展结构的CAE仿真分析工作提供了有效的分析手段。

履带式救援机器人推进系统总体方案设计

履带式救援机器人具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等优点,基于先进推进系统的机动性能是救援机器人完成救援工作的决定性因素。以推进系统为研究对象,设计了履带式救援机器人推进系统总体方案及行动系统、动力系统等关键子系统方案,解决了参数设计、部件选型、优化布置等关键问题,为危险和复杂灾难环境下的救援装备提供了一种高集成度技术实现途径,具有良好的工程应用价值。

基于C++的ANSYS RST文件中节点力数据读取方法

通过C++程序以及ANSYS提供的应用编程接口,给出了一种提取ANSYSRST结果文件中节点力数据的方法。使用ANSYS对某地铁车辆焊接构架的有限元模型进行静力学求解,获得包含节点力数据的RST文件,并将该方法读取的节点力数据与疲劳寿命计算软件WeldFatigue的计算结果进行对比,验证了利用该方法提取数据的准确性与适用性。

基于UG的压缩式垃圾车刮板有限元分析

刮板作为压缩式垃圾车收集垃圾的主要结构部件,它的强度和刚度情况影响压缩式垃圾车的正常使用,本文首先根据理论分析确定刮板结构的受力情况和典型工况,然后通过仿真得到刮板的应力和变形云图,并且仿真结果通过试验结果验证,以此确定刮板结构的薄弱位置,后续可指导刮板结构的设计。

大型旋挖钻机钻杆开裂结构优化分析

本文针对旋挖机钻杆在施工中易出现破坏的部位,以某型号旋挖钻机钻杆开裂故障为研究对象,通过PROE建立三维模型,通过ANSYS建立分析模型,利用ANSYS软件,模拟旋挖钻机在工作时,钻杆不同补强板结构设计的受力情况,得到对应的受力有限元分析云图,从而为钻杆的补强板结构设计提供优化方向。

刀具磨损后TA15钛合金加工表面残余应力测量

采用PVD涂层(AlTiN)硬质合金刀具对TA15钛合金(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)进行切削实验,在观测刀具的磨损形貌的同时采用激光小孔残余应力测试仪开展刀具磨损后加工表面残余应力研究。研究结果表明,TA15钛合金切削过程中刀具的主要磨损形式为后刀面磨损;刀具磨损显著影响已加工表面残余应力分布,刀具磨损量VB与加工引入的轴向残余应力最大值和平均值呈正相关;刀具处于稳定磨损阶段时,磨损速率较低,径向残余应力最大值和平均值较小,径向残余应力波动最小。实验现象及结论充实了该领域的切削机理研究。

微电子机械系统中的残余应力问题

残余应力一直是微系统技术 (MST)发展中一个令人关注的问题 ,它影响着MEMS器件设计、加工和封装的全过程。文中考虑薄膜中残余应力的起源 ,介绍测量残余应力的主要方法 ,并就计算薄膜中残余应力的Stoney公式及其推广形式作了详细的讨论 ,针对微尺度下残余应力对MEMS结构力学行为的影响 。

大型回转窑筒体结构的力学行为分析

运用理论分析和有限元技术,研究复杂重载、多支承、变刚度和超静定的大型回转窑筒体结构力学行为。基于超静定连续梁模型和赫兹理论,计算筒体支撑与摩擦载荷以及轮带与托轮的接触压力和面积,为筒体有限元建模提供边界条件。综合考虑多个附件对筒体载荷与刚度的复杂影响。通过定义当量密度等效处理重力载荷。由于耐火砖层的松散堆砌特点,在含耐火砖筒体模型中,若将耐火砖作为整体赋以砖块刚度与实际不符,故将弹性模量赋以小值,以减弱其刚度影响。首次解析推导出耐火砖对筒体的压力分布公式,建立效率更高、不含耐火砖的函数加载筒体模型。两种模型相互验证地分析筒体的变形和应力状态,并与文献中同类回转窑的应力结果接近。结果表明,回转转矩和摩擦阻力对筒体变形及应力的影响很小;筒体应力最高和横截面圆度最差的薄弱部位均在中间档支承处,解释了掉碎砖现象和潜在安全问题的发生机理,且与该窑体的维护记录相符。文中分析方法和结果对回转窑筒体的安全评估、补强设计和窑线调整均有参考价值。

利用ANSYS模拟螺栓预紧力的研究

在螺栓联接的有限元分析中准确模拟螺栓的预紧力是一项复杂而困难的工作。论述了利用有限元技术在ANSYS中模拟螺栓预紧力的预紧力单元法、降温法和渗透接触法等方法。通过对比发现预紧力单元法能较好的模拟实际预紧力,从而为有限元分析中施加预紧力载荷提供了可靠的理论和应用依据。