基于ANSYS Workbench稳定性分析的大型真空容器优化设计

真空容器是石油、化工等行业中常见的设备之一,与内压容器不同,真空容器往往发生的是稳定性破坏。文中首先采用有限元软件ANSYS Workbench对DN22000 mm的真空容器进行了特征值屈曲分析,结果表明:其外压承载系数为17.427,远大于外压安全系数2.5。进而采用Response Surface Optimization模块对该真空容器进行优化设计,分析了外压承载系数、容器质量随穹顶壁厚和筒体壁厚的变化规律,以及外压承载系数、容器质量、应力随穹顶辐射筋数量的变化规律。最终确定穹顶壁厚取20 mm、筒体壁厚取22 mm、穹顶辐射筋取16个,优化后结构较最初结构质量减小了83140 kg,减小了17.02%,并且稳定性满足ASME规范要求,实现了容器轻量化的设计目标,从而显著降低制造成本。

基于Python的SAP2000向ANSYS模型转化技术及软件开发研究

工程人员常通过对比设计软件与有限元软件的分析结果,以验算和校核结构设计的合理性。然而,由于软件分析内核的差异,设计软件与有限元软件之间的模型信息往往难以直接传递并转化。针对SAP2000结构设计分析软件向ANSYS有限元分析软件的模型转化问题,基于Python语言和APDL参数化设计语言,编译并开发了STAMT V1.0(SAP2000 To ANSYS Model Transformation V1.0)模型转化程序。相比已有转化程序,STAMT程序实现了更多单元类型、材料属性、截面类型、荷载形式的转化,提高了模型转化的通用性。其次,其涵盖了节点坐标系变换、梁单元坐标系变换、梁端自由度释放、创建刚性域等必备功能,进一步满足了模型转化过程中的功能性需求。然后,采用先建立几何模型后生成有限元模型的转化思路,实现了梁单元网格数量的自定义以及板壳荷载向梁的传递,软件操作界面简洁,便于工程人员的使用。最后,通过单层工业厂房和多层框架结构的两个算例分析,得到转化后模型的质量与原模型一致,前5阶周期的平均误差不超过3%,满足精度要求。研究分析验证了STAMT程序可实现SAP2000模型向ANSYS模型的准确、快速转化。

基于ANSYS的果树嫁接机结构优化分析

通过对果树嫁接机的基本工作原理和结构形式进行分析,构建了果树苗木的力学特性,进行了果树嫁接机切刀优化设计。利用ANSYS对果树嫁接机切刀进行有限元分析,根据静力分析结果进行切刀寿命仿真,获取果树切刀应力集中位置和切刀结构脆弱点。分别采用两种不同材料对果树嫁接机切刀进行有限元分析,通过应力云图和寿命曲线对果树切刀进行优化设计,最终采用Cr12MoV制作果树切刀,提高了果树嫁接机的使用寿命。

基于ANSYS的采棉机分风箱应用研究

气力输送系统是采棉机工作部件中的重要系统之一,分风箱是气力输送系统中重要的组成部分,分风箱将风机出口处的风量分配给采棉机的采摘装置,分风箱结构对风机风量的分配起到重要作用。构建了两种不同结构的分风箱模型,采用ANSYS软件对不同结构的分风箱内部风速和风压的差异进行数值模拟,对分风箱的速度矢量云图、风压云图及各个出口平均风速进行了分析。结果表明,在能满足风速要求的前提下,模型Ⅱ的结构更加合理。

基于AHP和ANSYS的养老院共享轮椅设计与研究

文章旨在研究养老院的轮椅设施使用现状,并提出养老院共享轮椅的方案,鼓励老人们走出房间,与其他老人交流和建立社交关系,提高养老生活质量。运用层次分析法得到具体需求权重,进行养老院共享轮椅设计,通过ANSYS有限元分析验证该轮椅的结构安全性。完成养老院共享轮椅的模型及系统设计。集成AHP层次分析法和ANSYS分析的轮椅创新设计流程,分析求解得到该轮椅主要承重结构可靠,确保老人使用安全,实现养老院内健康安心养老。

基于ANSYS Workbench的O形橡胶密封圈有限元分析

为了研究O形橡胶密封圈(以下简称O形圈)的压缩率与接触压强的关系,首先通过ANSYS Workbench有限元分析软件对装置结构进行必要的模型简化,其次进行关键的边界条件设置及载荷的施加等操作,最后完成非线性静态有限元分析。采用后处理分析技术,得到该装置结构的变形量及von Mises应力分布图。结合实际工况,分析螺栓预紧力、O形圈压缩率及接触压强之间的关系,保证介质(含压气体或液体)密封的接触压强满足工况需求,确保介质密封的有效性和可靠性。

基于ANSYS的《机械设计基础》线上线下混合教学探索

随着信息技术的不断发展,线上线下混合教学模式已经逐渐成为现代教育的重要组成部分。在《机械设计基础》课程的教学改革实践中,通过结构化调查问卷的方式进行学情分析,在学情分析的基础上探讨了基于ANSYS软件的线上线下混合教学模式的优势和应用。结果表明,在《机械设计基础》课程线上线下教学中融入ANSYS软件,可以让学生更好地了解机械设计中零件的结构、工作原理、工作特点、应力分析等相关知识,问题分析更加透彻。同时可以提高学生的学习兴趣、实际操作能力和互动性,提高教学效果,对学生的毕业设计、工程实践具有重要意义。

基于ANSYS Workbench的行星轮系高楼逃生器动力学研究

为进一步提高行星轮系高楼逃生器的使用性能,开展了行星轮系高楼逃生器的动力学研究。首先,采用Solidworks三维软件对行星轮系进行建模;其次,采用ANSYS Workbench对模型进行仿真,分析其受力情况;然后,探讨行星轮系高楼逃生器在传动过程中的动力学、动态力矩平衡等问题;最后,根据分析结果对设备进行优化。实验结果表明,优化后设备的受力情况得到明显改善,使用性能得到大幅提升。

基于ANSYS的竹篼破篼刀具设计与仿真

为降低破篼刀具的工作能耗及解决破篼刀具工作半径不可调的问题,设计一种工作半径可调以实现从竹篼内部破篼的刀具。首先在ANSYS中建立竹篼-破篼刀具有限元模型,然后进行破节、破壁仿真并做试验分析,最后构建试验平台加以验证。结果表明:所研制的破篼刀具可清理外径为110~130 mm的竹篼;破节最优的刀具参数组合为:轴向刀后角角度为30°、刀盘转速为5 000 r/min;破壁的刀具参数组合为:径向刀后角角度为20°、刀盘转速为5 000 r/min。

基于ANSYS的真空热处理炉的温度场分析

利用ANSYS Workbench软件分析了管式真空热处理炉炉膛内部温度场分布,通过模拟隔热层放置位置/厚度、工件盒厚度/材质、筛网厚度/材质对炉膛内部均温区范围及其平均温度的影响,获得了不同热处理炉隔热层、工件盒与筛网的设计参数;通过优选设计参数,可使均温区长度从240 mm提升至320 mm,提升了33.33%,平均温度从958.25℃提升至962.94℃。最后采用优化后的热处理炉结构参数对负载Nd2Fe14B试样的温度场进行了仿真。结果表明,Nd2Fe14B永磁体的均温区范围及平均温度得到了明显提升,磁体平均温度从959.07℃提高到963.06℃,且磁体的温度起伏明显趋于平稳,从±1.06℃优化至±0.21℃。

基于Ansys Maxwell巨磁阻隔离器结构中线圈磁场的研究

巨磁阻(GMR)隔离器中平面线圈的主要作用是将电信号转化为磁信号,为了确定平面线圈的具体参数,基于Ansys Maxwell/2D对GMR隔离器结构中平面线圈的磁场影响参数进行扫描分析,确定了GMR隔离器的输入电流为5.94 mA,结合现有工艺条件,确定了平面线圈线宽5μm,线间距2μm,厚度2μm及线圈中心间距100μm。进一步利用Maxwell/3D建立平面线圈的3D模型,对该模型进行静磁场下的磁场强度分析,平面线圈在正下方13μm厚度的SiO_(2)隔离栅处产生的磁场强度为4.18 Oe左右,满足GMR隔离器的制作要求,为GMR隔离器平面线圈的设计提供参考。

基于ANSYS Workbench的法兰螺栓有限元分析

法兰螺栓连接结构是设备中必不可少的部件之一,对整个设备的正常运行起着十分重要的作用。现以某燃烧炉的法兰螺栓连接结构进行有限元分析,通过三维绘图软件进行模型的建立,导入有限元分析软件ANSYS Workbench中,并对法兰螺栓赋予相应的材料属性以及载荷约束。通过求解得到Von-Mises应力图。同时针对法兰中的垫片也进行了分析,对法兰整体的密封性能进行了研究。该结果对在ANSYS Workbench中模拟法兰和螺栓连接方面的问题提供了参考。

基于Ansys的笼型感应电动机优化设计

针对感应电动机设计过程中需要解决降低电机损耗高、工作效率低、功率因数小和操作特性差等问题,设计了一台额定功率20 kW,额定转速3000 r/min的笼型感应电动机,该设计采用Ansys EM中的RMxprt模块对感应电机进行快速建模和有限元分析,优化电机参数后利用Ansys Motor Cad对所设计的感应电机进行电磁场和温度场的耦合仿真.仿真结果表明,和国内外相同类型的感应电机相比,本文设计的感应电动机具有更高的效率,同时损耗和铁心温度也得到降低.

基于ANSYS的油菜分段收获适收期茎秆剪切力学特性分析

针对油菜分段收获适收期茎秆因含水率高、抗剪强度大,造成割晒作业过程中切割困难的问题,开展油菜茎秆剪切力学特性研究。采用电子万能试验机配合YYD-1型茎秆强度测定仪对油菜分段收获适收期茎秆剪切力学特性进行试验测定,并运用ANSYS有限元仿真软件对油菜茎秆剪切力学特性进行分析对比。试验结果表明,直径为12-18 mm的油菜茎秆最大剪切力范围为234.77-368.31 N,剪切模量范围为0.095-0.136 GPa;最大剪切力与剪切模量试验测试值和模型仿真值的相对误差范围小于10%,说明采用有限元仿真方法研究油菜茎秆剪切力学特性具有可行性。研究结果为油菜分段收获适收期茎秆有限元仿真分析提供了参数参考。

基于Ansys/Bow-Tie燃气泄漏的双向风险分析

燃气泄漏事故伴随着爆炸、中毒等多项风险威胁,造成经济损失和伤亡损失。利用Ansys/Bow-Tie建立扩散模型与分析计算模型,将燃气泄漏定性与定量分析。研究表明:在定性变化中,燃气泄漏后泄漏区域的燃气扩散速度呈指数大模块式上升,扩散速度极快;在定量变化中,燃气泄漏的主要风险来源于巡检不足以及检维修不及时可能发生的概率最大,分别为0.039和0.046,通过加装有毒有害气体仪表报警监测群和对大风险问题加强监控可为风险管控提供帮助。

基于ANSYS的物理气相沉积真空装置力学分析

PVD用真空装置是实现真空镀膜试验的重要设备,必须保证真空装置在实际工况和载荷的作用下十分安全可靠,不发生破损事故。文中采用ANSYS软件对真空装置建模、划分网格、确定边界,并施加实际载荷、地震载荷,计算在设计工况、正常工况、异常工况及事故工况下的应力值。采用计算值对原有的设计进行了修正,将壁厚从原始设计14 mm改为10 mm,节省了9%的不锈钢材料。修改后的设计方案仍可满足RCC-M规范要求。

基于ANSYS Workbench的超高压隔膜压缩机缸盖可靠性分析

缸盖是保证超高压隔膜式压缩机安全稳定运行的核心部件。根据压缩机的工作条件,对超高压隔膜压缩机缸盖进行受力分析,建立有限元模型,并利用有限元分析软件ANSYS Workbench对缸盖进行应力分析,获得了缸盖在最恶劣工况下的受力情况,分析了应力对缸盖结构安全可靠性的影响机制,对其强度进行校核。结果表明:缸盖平均Mises应力174.49 MPa,屈服安全系数高于1.9,缸盖强度满足设计要求。

基于ANSYS的发动机排气歧管结构设计及模态分析

排气歧管在发动机排气系统中起着至关重要的作用,排气歧管结构设计将影响发动机的排气效率和使用寿命,不同结构布置形式和歧管长度设计对排气性能有着不同的影响。文章主要对发动机排气歧管进行结构设计及模态分析,经过分析可以得出排气歧管并没有因发动机振动、路面不平引起振动等因素而发生共振。该设计可提高排气歧管使用寿命,同时为排气歧管仿真分析研究提供了参考。

ANSYS软件在飞行原理教学中的应用研究

ANSYS软件是目前应用最为广泛的有限元计算程序之一。在飞行原理教学中引入ANSYS软件,既可以扩展学生的知识面,又可以利用该软件Fluent插件强大的流体分析功能、形象而直观的图形显示特点,增进学生对基本概念、原理及空气动力学现象的理解,加深对飞机不同翼型条件下流场及气动力分布规律的认识。以二维多段翼流场、机翼绕流流场、机翼增升等课程为例,阐述ANSYS软件在飞行原理教学中的优势。

基于Ansys Workbench的间冷岛用清洗装置桁架结构优化设计

以间冷塔用清洗装置桁架为研究对象,采用DesignModeler建立桁架模型,对桁架梁结构的启动、静载及吊装情况进行静力分析,对桁架的强度和刚度进行校核,以位移、综合应力及桁架质量为约束条件,对桁架梁截面的型材进行尺寸结构优化,通过相应曲面分析和目标驱动优化分析找到设计优化点,使优化后的桁架既能满足强度的要求,又能减少材料,从而达到降低成本的目的。