基于瞬态有限元分析的薄壁结构扫描路径优化

选择性激光熔化(Selective laser melting, SLM)是一个复杂的过程,涉及到金属的固–液转换、热传导、热辐射等过程,其成型零部件的翘曲变形一直是影响零件成型精度,制约SLM技术发展的主要原因。薄壁零件由于升温和散热较快,温度场分布非常不均匀,更容易发生翘曲变形。为保证SLM过程的正常进行并提高薄壁零件的成型精度,必须有效控制其温度场的分布。本文基于ANSYS软件中APDL语言对SLM加工过程中的简单薄壁结构进行了温度场、应力场和翘曲变形的瞬态有限元分析,建立了薄壁结构件模型,分析比较了不同扫描成型方式对其成型精度的影响。针对薄壁结构件对比了六种扫描方式多层成型的温度场和应力场,并比较了不同扫描成型方式下薄壁结构件翘曲变形量的大小。探究了温度梯度、内应力和翘曲变形之间的联系,从整个成型过程分析了影响零件成型精度的机理,并提出了一种针对薄壁结构的分层组合式扫描成型方式。

基于动态仿真的副变速器箱体有限元分析

针对副变速器的破坏情况,在各个不同的工况下,对其进行动态分析,并建立动力学模型。根据通过计算得出的主变速器输出轴输出转速、径向跳动量以及水平跳动量来验证模型的正确性。在低速重载工况下,得出副变速箱箱体结构点的瞬态受力曲线,并以此曲线作为后续瞬态有限元分析的载荷输入。对副变速器箱体分别进行模态和瞬态的有限元分析,得出副箱箱体的各阶固有频率、等效应力云图,确定箱体的结构危险点,从而得出结构危险点的瞬态应力曲线、变形曲线。提出箱体结构的改进方案,并把改进方案与原方案进行对比分析,验证改进方案的合理性。改进后的产品已通过机械标准JB/T8582.3-2001台架试验。

基于有限元分析的扁平型动磁式直线压缩机设计

研制了一台新型的扁平型动磁式直线压缩机,该机采用直线振荡电机驱动,具有结构紧凑、效率高等特点。为研究和预测其工作性能,分别基于有限元静态和瞬态分析,建立了静力学与动力学模型,给出了电磁力表达式,对动态特性进行了仿真,为压缩机的优化设计提供了依据。以空气为压缩工质,对压缩机的部分性能进行了测试,指出了影响直线压缩机性能的关键因素。

轮轨振动行为下高速轮轨滚动接触瞬态特性分析

以CRH2型高速列车头车为研究对象,在轮轨滚动振动接触简化模型的基础上,采用多体动力学软件UM建立高速列车多体动力学数值模型,求解轮轨振动行为下的接触参数并作为有限元分析的输入;采用有限元方法建立高速轮轨滚动接触瞬态有限元模型,对轮轨振动行为下的高速轮轨滚动接触瞬态特性进行分析。结果表明:轮轨的垂向振动明显,轮轨垂向力呈周期性变化,且周期约为0.1s,振动频率约为10 Hz,轮轨垂向力最大为115 751.8N、最小为688.4N,分别为轮轨静载荷的1.938倍和0.012倍;轮对横移的振动频率约为1.05Hz,振幅为5.26mm;轮对横移量在0.5s时最大,为0.2s时的7.17倍,但纵、横向蠕滑力在0.2s时的大于0.5s时的;不同时刻轮轨间纵、横向蠕滑力的均值分别为13 542.11和1 239.07N;在一定范围内,纵、横向蠕滑力与轮轨垂向力、轮对冲角以及接触斑面积呈正相关。

基于ANSYS对数控机床防护门的瞬态分析及优化

防护门作为数控机床的主要安全部件,其结构强度和刚度对机床的安全性起着至关重要的作用。在投入生产前,运用仿真软件进行优化设计往往能在很大程度上提高其质量并节约大量成本。以青海重型机床厂生产的数控机床防护门为研究对象,通过Solidworks软件建立防护门壳体的三维实体模型,利用ANSYS软件对防护门壳体的不同区域施加一系列冲击载荷,进行有限元瞬态分析,仿真得到了该壳体在不同工况下的应力、位移云图。在此基础上对防护门壳体的结构进行优化,优化结果表明:当防护门壳体采用圆角结构时,极大地提高了其稳定性和抗冲击性能。

路面激励下900 t运梁车悬架系统安全性分析

900 t运梁车在经过不平路面时车身悬架系统时常发生失效。为了探究失效原因以及路障高度对悬架系统失效的影响,计算悬挂系统减振液压油缸的等效阻尼和刚度,并在ADAMS中建立900 t运梁车轮胎-悬架系统通过不平路面的动力学仿真模型,仿真获取悬架系统位移、力时间历程曲线。然后将动力学模型动态响应作为输入条件,在ANSYS中建立悬架系统瞬态有限元分析模型,研究其失效部位附近的应力分布情况,揭示了由于油缸迟滞效应导致的悬挂系统零部件失效与路障高度的对应关系。

顺水流方向布置桥梁船撞力分析研究

以阳光大道东向延伸二期工程为背景,针对该工程水中高架桥紧邻瓯北大桥主航道且顺水流方向布置的特点,介绍了目前国内外常用的船撞力计算方法。通过有限元瞬态动力分析方法计算分析,得到了较准确实际的船舶撞击力值。有关经验可供相关专业人员参考。

相对旋转时非接触式励磁系统磁罐变压器研究

为解决新能源汽车驱动电机励磁系统中电刷与滑环对整车运行带来的安全隐患,将非接触式能量传输技术引入传统励磁系统中,形成新型的非接触式同步电机转子励磁系统。利用非接触式磁罐变压器所产生的高频功率磁场实现励磁能量传输,使系统在复杂的车载工况下安全运行。首先对非接触式磁罐变压器进行互感建模与特性分析,采用串–串并补偿系统提高能量传输效率。针对非接触式励磁系统中高频变压器的设计需求,提出两种可在原、副边相对旋转状态下进行能量传输的变压器绕组结构,用ANSOFT 3D软件比较分析这两种变压器结构在相对旋转时的瞬态特性。通过对1 k W非接触式励磁样机的实验,验证了非接触变压器可在相对高速旋转时安全、高效地进行能量传输。

集装箱吊具两种八绳防摇系统的比较研究

分析了两种不同的八绳防摇系统的基本原理,介绍了它们各自的组成,并基于ANSYS软件,对这两种系统分别进行瞬态动力学仿真,获得了两种系统的防摇效果振动曲线,从而得到了它们各自的优缺点,可为工程实践提供理论参考。

变齿厚渐开线齿轮齿根弯曲应力研究

对变齿厚渐开线齿轮在交变载荷作用下齿根弯曲交变应力进行有限元瞬态响应分析。同时使用不同的截面参数利用传统的一般渐开线圆柱齿轮强度计算方法计算变齿厚齿轮齿根弯曲应力,通过将有限元解与传统方法计算的结果进行比较,得出对变齿厚齿轮进行齿根弯曲疲劳强度计算时应以中间端截面参数为依据的结论。为提高变齿厚齿轮的齿根弯曲强度设计齿轮两侧压力角不等的非对称齿廓,并分析工作齿侧压力角的变化对齿轮承载能力的影响。

一种轿车扭转梁的疲劳寿命计算方法研究

对一种轿车扭转梁在台架扭转疲劳试验中的疲劳寿命计算方法进行了研究。应用模态瞬态有限元分析方法对这种疲劳试验进行了模拟,计算出有限元模型中关键单元的带符号Von Mises应力时间历程。应用基于局部应力-应变法的软件处理该应力时间历程的稳态段,计算疲劳寿命。结果表明,该计算疲劳寿命相当接近于这种扭转梁的平均试验寿命。

高斯脉冲激光激励热电偶时间常数测试及有限元仿真

为了研究高斯脉冲激光激励下的热电偶时间常数测试方法,构建以半导体激光器为加热源的热电偶动态性能测试系统,采用负阶跃信号法分析不同温度下结点裸露式K型热电偶的动态响应曲线。实验首先通过调整激光器输出功率,为热电偶提供目标温度。然后立即停止激光加热,使热电偶产生负阶跃形式的动态测温过程。最后通过负阶跃信号法分析热电偶动态响应曲线计算得出时间常数。以目标温度为812.8℃和666.7℃为例分析其动态响应曲线中负阶跃部分,计算得出对应的时间常数值分别为0.3576 s和0.3169 s。同时,基于ANSYS有限元仿真软件平台进行高斯脉冲激光加热热电偶结点的瞬态传热分析研究。设定球形结点半径为1 mm,导热系数为20 W/(m·K),激光光斑半径为4 mm。通过仿真分析得到结点温度由957℃降至负阶跃温差的63.2%时所对应的时间为0.59 s,这为热电偶时间常数值的精准测试提供一定的理论依据和测试方法。

轮毂六分力信号测量及应用研究

对一种微型车的多轴向道路载荷信号的测量及其应用进行研究。在海南汽车试验场对该车的轮毂六分力信号以及后桥关键位置的应变信号进行了测量。应用Altair Hyper Works软件建立了该车后桥的有限元模型,其得到了静态标定试验的验证。以海南实测轮毂力信号作为输入,采用模态瞬态分析方法计算了后桥关键位置的应变信号,其与海南实测信号相比复现综合误差小于15%,精度较好。采用名义应力法对海南实测和上述计算应变信号进行了疲劳损伤计算,结果表明,它们也比较接近。所介绍的研究工作对于有效应用轮毂力传感器测量信号进行零件的虚拟疲劳试验具有参考价值。

基于Maxwell的双馈风力发电机的建模与仿真

为优化双馈风力发电机模型,提出了一种基于Maxwell双馈风力发电机建模与仿真的方案.以1.5MW的双馈风力发电机为例,首先利用Maxwell中RMxprt模块对电机建立模型,并导入二维界面生成Maxwell 2D模型,然后利用Maxwell 2D进行瞬态有限元分析,通过提取数据分析比较空载和负载两种不同状态下转子磁链特性、三相感应电压的变化情况.仿真结果表明:双馈风力发电机负载和空载运行时转子磁链和三相感应电压成正比关系,且负载时感应电压波动较明显.仿真结果为进一步研究双馈风力发电机提供了理论支持.