变截面门槛梁刚度分析及优化设计

针对传统刚度分析方法在滑板底盘设计开发初期难以快速分析出变截面门槛梁弯曲刚度,以及刚度分析结果未达到设计目标值时优化方向不确定的问题,提出一种数值法与解析法相结合的半解析法并指明了优化方向。通过半解析法求得变截面门槛梁的弯曲刚度值,经分析可知其能够达到设计开发目标;利用有限元软件建模验证半解析法的准确性,结果表明误差在可接受范围内,证实了半解析法的有效性和可行性;提出了在设计允许范围内减小长度或增加截面惯性矩的优化建议,用以指导设计人员提升门槛梁的弯曲刚度,进一步优化车辆性能。

静、动载荷作用下桥式转载机的力学性能分析

在桥式转载机运行过程中常常遭受煤炭下落产生的冲击动载荷,对其结构强度和工作稳定性提出了严峻挑战。介绍了桥式转载机的基本结构和工作原理,建立了静、动载荷作用下的有限元模型。分析了转载机在不同工况下的位移分布、应力分布及变形情况,为桥式转载机的设计和使用提供了重要参考。研究成果可应用于实际工程中,提升设备的可靠性和使用寿命。

缆线在铅垂面内弯曲的大变形曲线微分方程及其数值解法

针对民用与工业应用中经常用到的自然弯曲的软管和柔缆,归纳出5个共同特点,作为本文研究缆线的基本假设。从这些假设出发,根据受力和应力分析,首次推导了缆线在铅垂面内弯曲的大变形曲线方程。列出了多种端部约束条件下相对应的求解大变形曲线的方程组。证明了悬链线与纯弯曲线都是本文的特例。提出了获得数值解的递进法,并针对两端夹持约束的情形给出了具体算例。说明了存在多解的原因以及比较不同解稳定性的方法。

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。

翅片管蒸发器传热性能的参数灵敏度分析

采用Sobol´全局灵敏度分析方法,计算出了各个影响参数对传热系数的一阶灵敏度和总灵敏度,探索和分析了单个及多个波纹翅片管参数对波纹翅片管蒸发器传热系数影响的程度和规律,并构建了传热系数与各个参数之间关系的响应面。结果:从灵敏度数值及响应面的分析皆显示:翅片间距对传热系数的影响最大,翅片厚度的影响次之,质量流量与工资热流密度对传热系数的影响相差不大,但大于管外径的影响;且翅片间距与其余各个因素之间的交互影响在一定范围内极其剧烈,其中翅片间距与翅片厚度之间的交互影响最大,又以质量流率与工质侧热流密度之间的交互影响次之;再者,垂直于风速方向的管间距与平行于风速方向的管间距的灵敏度数值皆为0,说明两者对传热系数的影响可以忽略不计。

基于响应面法和粒子群算法的电机轴多目标优化

为满足新能源汽车电机轴的轻量化设计需求,文中提出了一种基于响应面法和粒子群算法相结合的多目标优化方法。以电机轴的内径为设计变量,在满足强度约束的条件下,将电机轴质量、多危险截面处等效应力和1阶临界转速作为设计目标构建了多目标优化模型。建立Box-Behnken试验设计得到4因素3水平的有限元分析试验方案,采用最小二乘法拟合了各子目标的高精度响应面方程,并根据各子目标的重要程度引入影响因子,建立了统一的全局优化目标函数。最后,结合惯性权重线性递减的粒子群算法对全局目标函数进行了寻优。优化结果表明:电机轴的质量减小了4.8%,1阶临界转速提升了8%,且两处危险截面的等效应力分别减小了2.9%,2.5%。

拓扑优化结构中棋盘格式的光滑及等面积处理方法

为了解决拓扑优化后出现的边缘棋盘格式问题,提出了用线性最小二乘法对边缘棋盘格式进行线性化处理。在拓扑优化棋盘格式边界线性化处理后,出现了小梁结构端面面积在长度方向不相等和不均匀等问题,对实际工程应用带来不便。针对此问题提出了首先用常规的单边中心分割等面积处理方法对线性光滑处理后的模型进行优化,使重构模型趋于均匀化、规则化,但是发现单边中心分割等面积法处理后重构模型的小梁中心出现了偏离。为了保证小梁结构端面面积相等、同时保证小梁中心线不偏离,又提出了双边中心分割等面积法,这种方法避免了小梁结构等面积变化后的中心线偏离问题,保证拓扑优化结构的完整性。通过计算对比分析,发现双边中心分割等面积法处理后的重构模型在静力学分析中的性能均优于其他两种方法,验证了双边中心分割等面积法处理的可行性。

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。

软模用矩形容框的设计与优化

建立了容框工作状态下的力学模型,对容框进行了受力分析,通过理论计算、有限元模拟分析以及对容框转角处圆角半径的优化,得到了在许用应力下容框内形尺寸与外圆半径的函数关系。最后,应用该函数关系对软模成形容框进行了设计和校核。

六面顶压机用AGV复合机器人有效度分析

针对人造金刚石生产车间无人值守的需要,根据六面顶压机的布置情况,研究了无人值守生产车间内的自动导引车(automated guided vehicle,AGV)复合机器人可以操作的六面顶压机数量的确定方法。定义了AGV复合机器人行走的时间与六面顶压机高温高压的时间之比为其有效度,推导了典型布置情况下有效度计算的相关公式;确定了机器人操作特定数量的六面顶压机是否可行的判定条件;当机器人无法操作某一数量的六面顶压机时,给出了改进措施。应用表明,根据有效度的定义及有效度小于等于许用有效度的判定条件,可以方便而有效地确定AGV复合机器人操作六面顶压机的数量,对今后无人车间的AGV复合机器人数量确定具有重要的参考价值。

胶轨列车底盘螺栓提载方法和强度校核研究

针对胶轨列车中多颗螺栓连接结构和单颗螺栓连接结构分别提出了螺栓载荷提取方法。基于工程实际,应用多体ADAMS静力学计算方法对胶轨列车底盘载荷进行分解,并作为其螺栓载荷提取的输入,再将载荷提取结果代入VDI2230标准,开展螺栓强度校核工作。通过对胶轨列车底盘局部螺栓进行分析校核得到了螺栓强度满足要求的结论,且螺栓在实车工程验证阶段未出现问题,说明所提出的螺栓载荷提取方法对车辆底盘结构中螺栓的设计与校核具有现实指导意义。

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.

高温承压工况下熔盐泵用螺栓疲劳强度研究

高温熔盐泵介质温度是影响螺栓疲劳的关键因素,温度变化使法兰连接处的螺栓承受温差载荷而产生的交变应力导致螺栓疲劳失效。本文在螺栓受力中引入温差载荷,开展了熔盐泵螺栓在常温、温差和同温三种工况下疲劳强度的研究。研究表明:任何工况下熔盐泵的螺栓与法兰两者温差大于20℃时,循环次数就会低于10~4次;同温工况下温度大于75℃时,循环次数低于10~4次进入低周疲劳范畴;熔盐泵的螺栓温度不变-法兰升温时形成的温差对螺栓疲劳的影响要大于法兰温度不变-螺栓升温时的影响,而后者循环次数虽会增大但密封性会变差从而导致泄漏的发生;与温差工况相比同温工况才是最佳工作状态,应尽量避免熔盐温度频繁地波动而形成温差。

多尺度集值决策信息系统的粒计算模型设计

为了对复杂信息进行更全面的刻画,对多值化集值信息系统对象属性值进行了处理。在集值决策信息系统中纳入多尺度信息系统的粒度转换结构模型。给出粒计算结构模型的数学刻画,构建多尺度集值决策信息系统的粒计算模型,进而提出最优尺度确定算法。采用该算法进行员工能力与素质考评算例分析。通过多尺度集值信息系统的构建制定考评决策,并划分不同尺度。系统表现出协调性特点。通过考评,可求得最优尺度组合。为了执行计算任务,采用数量较小的二级指标测试数据集进行评估,以确保对员工类型的评测具备准确性,并控制计算量在较低水平。多尺度集值决策信息系统的粒计算模型在理论与实际应用方面均展现出重要价值。

侧倾法及Rietveld辅助掠射法表征PVD涂层残余应力

X射线衍射法测定涂层应力在实际应用中仍存在如测试方式及参数选择、结果准确度判定等问题,而复合多层涂层则更复杂。采用侧倾法及Rietveld辅助掠射法表征硬质合金基PVD涂层残余应力,结合三者特点在适用范围内建立标准测试流程,并进行准确性验证试验。结果表明,该方法有较高的可靠性,有利于工业生产中涂层应力的快速判定。通过对比侧倾法测得的σAVE和Rietveld掠射法测得的σACDR,可较好地表征涂层各相所受应力及应力变化趋势,解决了采用单一测量方式难以判定准确性的问题。而合理运用Rietveld法可以解决多层涂层应力测试中无法避免的第二相干扰。

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。

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。