Fatigue Strength and Modal Analysis of Bogie Frame for DMUs Exported to Tunisia

The equivalent stress at key positions of Bogie Frame for DMUs Exported to Tunisia is obtained by using simulation analysis. The evaluation of static strength and fatigue strength is checked referring to UIC specification and Goodman sketch for welding materials. In addition, the modal analysis of the frame is made, and the vibrational modal of frame in given frequency domain is predetermined to evaluate the dynamical behavior of the frame in order to meet the dynamical design requirements. The results show that the key points of the calculated frame of the equivalent stress are less than allowable stress, and thus it could provide a theoretical foundation for the optimized design of frame structure and safety of industrial production.

柑桔采摘机器人末端执行器设计与试验

针对现有柑桔采摘机器人末端执行器单果采摘时间长、采摘成功率低等问题,以20SiMnMoV合金结构钢为材料,设计制作了一款柑桔采摘末端执行器。该末端执行器主要由抓取机构、剪切机构、连接架及控制系统等部分组成,通过控制系统,抓取机构可以实现柑桔无损抓取,剪切机构可将果梗与柑桔快速分离。应用CATIA软件建立末端执行器的三维模型,借助UG与ABAQUS软件对其进行模态分析与静强度分析,得到末端执行器在采摘柑桔过程中不会发生共振,最大变形量为0.077 mm,最大应力为853.1 Mpa、小于材料屈服强度。在脐橙园田间采摘试验结果表明,在采摘机器人机械臂姿态的采摘角度为45°,切割刀刃角度为45°,空压机气压为6 kPa时,采摘成功率最高,单果采摘时间接近最小。该柑桔采摘机器人末端执行器采摘速度高,控制难度低,与机械臂集成度高。

一种新型商用车座椅强度分析与轻量化研究

为解决某车身安全带锁扣与座椅本体干涉磨损的问题,开发出一套新的座椅结构,单独将右侧安全带固定点设计在座椅本体上,对新座椅结构的骨架强度进行研究。再通过灵敏度分析法对骨架进行轻量化分析,优化过程中综合考虑碰撞工况及模态工况,通过改变部分零件的厚度实现了骨架降重0.8kg,优化后靠背前向位移最大为66.5mm,与优化前的骨架前向位移偏差为2.2mm,模态频率优化前后的波动率最大为8.1%。最后根据法规要求,对优化后的座椅骨架进行仿真验证分析,以验证实验方案的可行性和有效性,从而验证了优化后的骨架符合座椅强度法规与轻量化要求,新的座椅骨架结构解决了车身干涉的问题,为后期座椅结构设计提供了新的理念和方法。

Modal纤维紧密纺纱的开发

探讨紧密纺技术在Modal纤维纺纱过程中的应用,通过优化试验确定纺纱过程中梳理、并条、粗纱、细纱及络筒的工艺参数。在对成纱原理分析的基础上,优选出紧密纺中最优的集聚张力和负压值,并确定出钢领、钢丝圈及网格圈。通过与紧密纺和普通纺成纱质量进行对比发现,采用紧密纺技术生产的纱线质量较好,毛羽少,条干不匀率仅为10.75%,且断裂强度达到20.73 cN/tex,此外纱线的断头率、纱疵率均降低,生产效率相对提高,体现出紧密纺纱的优越性。

航空电子设备安装支架的刚度与频率优化设计

航空电子设备用于飞行中的数据采集,通常使用安装支架固定于机头雷达罩,研究安装支架的刚度和一阶频率性能,避免设备支架在飞行过程中出现塑性变形和共振现象,对提高飞行稳定性具有重要的工程意义。在惯性载荷下对安装支架进行静强度和模态分析,采用一种灵敏度分析方法确定安装支架的设计变量,以结构总质量最小为优化目标,在保证安装支架的刚度和一阶模态性能的前提下对支架各个构件的厚度进行优化设计,并对优化后的安装支架结构进行振动试验。结果表明:优化后的安装支架结构刚度基本保持不变,一阶频率提高了18.09%,质量减少了19.33%,改进设计满足设备安装要求。

双动力高速动车组动力包框架仿真及试验研究

文章介绍了双动力高速动车组动力包的结构特点,利用HyperMesh软件建立动力包框架有限元模型;根据EN 12663-1标准确定动力包框架的静强度和疲劳强度工况;根据Von Mises应力评估动力包框架结构的静强度;根据DVS 1612标准评估动力包框架的焊接疲劳强度。利用ANSYS软件,对动力包框架进行自由模态分析;根据双层隔振理论建立动力包动力学模型;根据ISO 10816-6标准,计算动力包的振动烈度;根据ISO 8528-9标准,对动力包框架进行振动试验。通过对动力包框架的仿真分析和振动试验,结果表明,动力包框架能够满足相关标准设计要求。

某型堆料机臂架结构强度与模态计算

堆料机结构尺寸庞大、承载大且载荷复杂,为此对某新投入使用的堆料机臂架展开强度和变形计算,并进一步计算结构模态频率。首先,针对复杂结构进行多种方法尝试,最终采用杆和板单元构建结构有限元模型,建模思路采用先整体分析、后对局部高应力区采用实体单元建模并进一步分析的方法。结果表明,该方法能够获得较准确的计算结果,而且计算量不大。然后,统计分析该型堆料机臂架结构的载荷,分为水平重载工况、上扬空载、下俯重载3类工况并分别进行计算,其中上扬空载工况下结构的应力最小,其余2种工况下结构应力分布较为接近,且最大应力在相同位置。

液压马达试验台的设计与研究

针对现阶段煤矿采用的液压试验台操作复杂、测试精度不高等问题,根据国标规定,对试验台测试内容进行理论分析,设计了计算机辅助采集与处理系统,使试验台与计算机连接,利用工控处理软件进行数据采集与处理,实现了试验系统软硬件有机结合;通过ANSYS workbench软件对试验台的重要零部件进行了强度校核及模态仿真,并对模拟结果进行了具体分析,得到了应力应变云图及前六阶模态相应频率,验证了液压马达试验台关键零部件强度及固有频率满足设计要求,完成一种新型液压马达试验台的设计。现场应用测试表明,该试验台能够实现对液压马达的各项性能试验,液压马达试验台测试精度可达±0.5%~±1%,已达到A级精度。

出口德国内电混合动力调车机车燃油箱强度仿真研究

以出口德国内电混合动力调车机车燃油箱为研究对象,根据EN 12663-1:2010+A1:2014《铁路应用铁道机车车辆车体结构要求第1部分:机车和旅客列车(和货车的替代方法)》规定的运行工况分析燃油箱静强度和疲劳强度,根据VDI 2230-1:2015《高强度螺栓连接的系统计算单个圆柱螺栓连接》校核燃油箱安装螺栓强度,并进行燃油箱模态分析。结果表明,燃油箱能够满足德国内电混合动力调车机车的设计要求。

某SWC-BH型十字轴式万向联轴器强度与模态分析

为了解某公司在白车身焊装生产线往复杆输送系统中所采用的SWC-BH型十字轴式万向联轴器能否在实际运行中满足使用要求,采用CATIA软件对十字轴式万向联轴器进行三维建模,利用有限元软件Abaqus/CAE中模态分析模块及静力学分析模块,按照其实际使用工况,对十字轴式万向联轴器水平运输阶段进行结构强度分析与模态分析。结果表明,在水平运输阶段出现强制停机而导致十字轴式万向联轴器发生扭转急停现象时,联轴器上最大等效应力值达到了510.8 MPa,位于输出端十字轴承轴肩处,所有部件的最大等效应力值范围在159.3~510.8 MPa,除两端的十字轴承外,其余部件均没有超过其材料的许用应力;两端十字轴承轴肩处的应力已超过其材料的许用应力,会发生断裂,提出了一些失效原因及改进措施。在模态分析中,从联轴器的振型位移图可以发现,振动位移量最大值为7.374 mm,但该联轴器实际转动频率为11.6 Hz,小于第一阶固有频率13.826 Hz,可以有效避免共振,为十字轴式万向联轴器选型、设计及汽车主机厂实际操作提供了一定的帮助与借鉴。

混比与捻系数对Modal纤维纱强度的影响

将Modal纤维以不同捻系数纯纺及与细旦涤纶以不同混比混纺成纱,并对其成纱分别进行拉伸性能测试分析,探讨了Modal纯纺纱捻系数及Modal/细旦涤纶混纺纱的混纺比与成纱断裂强度之间的关系,确定了Modal纯纺纱的临界捻系数。

Modal牛奶蛋白改性纤维色纺针织纱的开发

探讨Modal纤维与牛奶蛋白改性纤维色纺针织纱的生产工艺。针对经槐米染色后Modal纤维和牛奶蛋白改性纤维的性能特点,对两种纤维进行纺前预处理,并优化配置各工序纺纱工艺参数。纺纱实践表明:经染色后两种纤维的断裂强度虽有一定程度的下降,但可通过优化纺纱工艺参数配置,加强设备的清洁管理,保持半制品和成品通道光滑,控制车间温湿度等措施,纺制出满足高档针织产品质量要求的Modal牛奶蛋白改性纤维色纺针织纱。

Modal针织物的康利隆^(TM)-750生物抛光

将通用型纤维素酶康利隆TM-750应用于Modal针织物的生物抛光整理,讨论了酶用量、pH值、温度对生物抛光效果的影响,评价了织物的表面毛羽、表面摩擦性、顶破强力、毛效和白度。结果表明:在纤维素酶0.3 g/L,温度50℃,pH值5左右,处理时间50 min,浴比1∶20的条件下对Modal针织物进行抛光处理,处理后织物表面光洁,毛羽去除干净,织物手感柔软光滑,毛效和白度提高,顶破强力下降21%。

Optimization and static strength test of carbody of light rail vehicle

Preliminary structure of light rail vehicle (LRV) carbody made of steel was designed considering its usage, strength, manufacturing, etc. Based on the finite element analysis, the optimization of design parameters associated with thickness of LRV carbody is carried out to increase the whole strength of the carbody and to reduce its mass. With the aids of the substructure technique and the modified technique with discrete variables in the optimization based on the finite element method, the consumed computing time is reduced dramatically. The optimized LRV carbody is re-analyzed by FEM to obtain its static strength and vibrating mode and is manufactured. The mass of the optimized carbody reduces about 1.3 kg, and the relative reduction ratio is about 10%. Then, the strength test of the real carbody under the static load is executed. It is shown by the numerical and test results that the design requirements of the LRV carbody are satisfying. The newly designed carbody is used in the LRV, which is the first one used commercially developed by China independently. Nowadays, the LRV is running on the transportation circuit in Changchun of China.

车门内饰板多属性多目标协同优化设计

针对某车门内饰板的静动态属性能否满足要求的问题,首先基于有限元技术创建内饰板的网格模型,约束其安装点的所有自由度,基于模态属性仿真获取其固有频率分别为53.1,66.8 Hz和85.4 Hz,与其激励频率范围不重叠,避免产生共振和异响,符合模态属性要求。然后在四个典型接触区域施加相应的载荷,通过准静态刚度仿真获取各个位置的变形,其最大变形为10.03 mm,小于实际工程要求值,满足刚度属性设计标准。再根据振动激励进行频率响应强度仿真,得到其位移和应力分布,其最大应力为13.46 MPa,小于材料屈服值,避免产生疲劳强度开裂,符合强度属性要求。最后基于多属性多目标集成手段并采用第二代非劣排序遗传算法对内饰板各个零部件的厚度进行协同优化设计,获取了其最优的结构参数,优化之后其第一阶模态为51.2 Hz,其刚度最大变形为14.04 mm,其最大振动强度应力为18.51 MPa,静动态属性满足要求标准。与此同时,其总质量有效减轻了12.5%,实现了轻量化,并且通过了实际生产和路试验证。

在役大型水工弧形闸门结构静强度与模态分析

为保证在役大型弧形闸门安全稳定运行,以葛洲坝工程水工弧形闸门为例,利用有限元分析软件,按设计水头对其进行静力学强度和模态分析,得出闸门最大应力集中点及变形情况,并根据自振频率、振型和最大变形位移判断闸门振动强弱。结果表明,闸门设计总水压力与理论计算偏差为4.7%,在5.0%误差控制范围内,弧形闸门整体最大应力为373.86 MPa、变形为12.938 mm,强度和刚度均能满足现行规范设计要求,面板底部存在局部应力集中,闸门整体振动变形量小于0.508 mm,振动强度不大,只有低阶频率出现在水流脉动压力的高能区,其发生共振的可能性小。

履带式消防车起重臂取力装置的开发

履带式消防车因其高机动性、出色的通过性而常服役于易发生森林火灾的原始森林中,在山丘、沟壑等特殊地理环境下可以轻松通行。某履带式消防车除具有灭火功能外,还具有清障作用,用于清理火灾现场的断树、土石等障碍物,便于其它消防车迅速通过并执行任务。限于动力舱布局的局限性,亟需开发一种新型适用于该消防车驱动起重臂的取力装置。文中从取力装置的边界条件出发,运用理论方法对取力装置的传动齿轮进行设计和强度校核,并且通过有限元软件对取力装置的壳体进行了静力学分析和模态分析。为特种作业车的核心零部件的设计提供了一种思路。

双轴太阳电池阵驱动机构动强度分析方法

针对长寿命、小型双轴太阳电池阵驱动机构动强度分析中轴承连接建模难的问题,首先,提出并实施了基于历史产品试验数据和理论公式在设计阶段确定装配状态下轴承刚度的方法;然后,建立了整机动强度分析模型,计算得到的模态频率和试验结果相一致,提高了仿真精度;随后开展发射与展开过程动态载荷作用下的强度分析,给出了整机结构在随机振动和冲击载荷下的动应力分析结果。以上研究可为在设计阶段进行整机动强度安全性评估提供参考。

破碎顶板迈步滑移超前支护设备可靠性研究

为解决巷道围岩开采过程中由于支护不及时导致顶板易发生坍塌、冒顶事故等问题,提出迈步滑移式超前支护设备,应用仿真模拟方法分析超前支护设备的可靠性。首先,介绍滑移式超前支护结构组成及原理,明确超前支护设备支护效果的功能可靠性;然后,仿真分析超前支护设备在全支撑状态和迈步过程状态的整机结构强度,验证超前支护设备设计的合理性。最后,利用ANSYS Workbench模态分析超前支护设备,获得设备不同振型特征。结果表明:在全支撑状态下超前支护设备最大变形发生在纵梁前端部位(22.139 mm)、最大应力位于前后支撑纵梁的铰接处(205.45 MPa)、等效应变集中的位置位于拱形横梁与支撑纵梁的相交区域(11.624×10^(-4));在迈步过程状态下超前支护最大变形发生在副支撑组前纵梁上(13.411 mm)、支护最大应力出现在支撑纵梁与拱形横梁的铰接处(187.65MPa)、推移油缸的最大位移出现在活塞杆头与副支撑组铰接部(5.6332 mm)、最大应力则发生在与主支撑组铰接处(187.65 MPa);整机的一、二、三、四阶固有频率分别为41.7152、44.591、60.826和62.789 Hz,发生形变的部位分别位于副支撑组前支撑立柱上与副支撑组后支撑立柱上。

轨道车辆轴箱传感安装结构设计及强度分析

针对上海地铁阿尔斯通车型设计了一种轨道车辆轴箱传感安装结构。首先,通过对轴箱的结构及力学分析,确定了轴箱的载荷与约束条件;其次,利用实车试验,采集并分析获取了轴箱的振动主频特征和加速度功率谱密度;最后,应用ANSYS Workbench和nCode有限元软件,分析了安装结构的冲击强度、模态和疲劳强度。结果表明:在极限冲击下设计的轴箱传感安装结构最大等效应力为121 MPa,小于材料的屈服应力,且大于1.5倍的安全系数;安装结构的前6阶固有频率远离轴箱振动主频,保障了结构的稳定性;车辆3.60×10^(6) km里程对应的累计损伤为1.76×10^(-3),小于破坏阈值,安装结构满足车辆使用要求。经6个月的安装测试,该安装结构无明显裂纹、变形和损伤,实现了轴箱传感器的可靠安装,为车-轨安全监测的传感器安装提供了设计分析方法和工程实践经验。