基于有限元分析的走刀策略对铝合金薄壁筋铣削仿真工艺研究

铝合金薄壁筋具有弹载计算机结构件的典型特征,其结构简单但整体刚性差,在加工过程中极易产生加工变形,影响工件的加工精度。为合理选择走刀策略,使用ABAQUS软件对铝合金薄壁筋铣削过程进行有限元仿真建模,分析了不同走刀策略下铣削过程中的铣削力及工件铣削后的变形情况。同时设计对照试验组进行试切验证,通过三坐标测量仪分别测量了薄壁筋在不同走刀策略下的形变,验证了仿真分析结果的正确性。

SPS多腔烧结碳化硅块材的有限元仿真及实验研究

通过设计加工具有3个模腔的石墨模具,并建立放电等离子烧结的有限元仿真模型,研究了烧结工艺对碳化硅块材物相及密度等的影响.结果表明,烧结时的电流主要通过石墨压头及样品产生热量实现样品的加热,且当模具温度高于1200 K时,样品中心与模具的温度差异逐步增大,烧结模具的中心区域温度高于模具的温度.此外,采用放电等离子烧结同时制得了3个碳化硅块体,实验结果表明,随烧结温度的增加,烧结助剂钇铝石榴石的含量逐渐减少,而碳化硅的含量及结晶性逐步增加,当烧结温度达到2023 K时,得到了纯相的碳化硅.烧结所得的碳化硅密度为(3.103±0.043)g/cm^(3),致密度为97%.

煤矿液压定向钻机回转器结构设计校核及有限元仿真

以液压定向钻机回转器结构为研究对象,通过分析其传动原理,对其结构进行了设计,同时针对回转器组件开展了选型设计及强度校核,使其符合井下生产作业的需要。最后将回转器及其传动系统进行了有限元仿真分析,从极限载荷及动载效应两个角度出发,验证了所设计回转器的动态特性良好。

基于有限元自主仿真软件的教学创新研究

随着数字化建设的不断推进,计算机辅助工程(Computer Aided Engineering, CAE)在各领域的应用也愈发广泛,将CAE仿真技术引入课堂,以数字化教学模式培养新时代具有创新能力的复合型人才已经成为教育发展的必然趋势。国外商用有限元仿真软件存在操作烦琐,无仿真基础学生一时难以上手等问题。国产自主开发的有限元仿真软件配有众多应用接口,凭借其操作简单、功能完善等优势脱颖而出,为CAE仿真与课堂教学的结合注入全新的活力。

数据驱动与有限元仿真融合的纱线断裂强力分析方法

为揭示机器人运动速度等参数对纱线性能的影响规律,考虑纱线夹持长度与拉伸速度对断裂强力分布的影响,分析了动态环境下环锭纺细纱断裂强力的分布特征。首先设计拉伸实验对环锭纺细纱性能进行分析,并构建了环锭纺短纤纱本构模型表征其强伸性能。其次建立有限元仿真模型模拟短纤纱的断裂过程,揭示了纤维间载荷传播的规律和纱体结构演化的4个阶段模型。最后对纱线强力数据的统计特征进行分析,建立了其分布参数模型。结果表明,分布检验与威布尔分布相比,对数正态分布的拟合误差最小,残差平方和为0.0006,进一步提高了动态环境下环锭纺细纱强力预测的可靠性。

基于有限元仿真和光纤传感的隧道损伤监测

对苏州四号线支线红庄站至蠡墅站段地铁进行隧道结构开展静力场和动力场有限元仿真分析,并根据仿真结果和现场勘察结果,成功设计并布设了能够对隧道结构水平位移、裂缝、沉降、结构应力、结构表面应变、振动等信息进行实时监测的光纤传感网络,实现了对隧道结构健康状态的实时监测,然后利用光纤传感网络反过来验证有限元模型可靠性,从而得到更准确的有限元仿真模型。最后,结合两种技术,针对该地铁中三种主要断面建立了二维有限元模型,研究了三种断面在隧道结构有损伤基础和无损伤基础的两种情况下,受到地铁列车振动荷载影响产生的混凝土结构损伤分布规律,从而更好地为地铁安全运营提供技术保障。

烟草薄片剪切断面形貌有限元仿真模拟优化

本研究对烟草薄片精密剪切过程进行了仿真研究,获得了材料力学性能和相互作用参数,为有限元仿真模拟提供了必要数据。建立了烟草薄片的力学模型,并构建了相应的有限元仿真模型。在仿真模拟过程中,重点分析了烟草薄片剪切断裂的形成过程及静水应力随时间的变化趋势。采用有限元仿真模拟与实验测量相结合的方法,综合分析剪切间隙对烟草薄片断面质量的影响。结果表明,随着剪切纵向间隙的增加,烟草薄片的塌角高度逐渐增加,剪切带高度总体呈现减小趋势,而断裂带高度则呈现增加趋势。然而,当剪切间隙为0.15 mm时,由于上、下剪刃的重合,导致剪切带高度略微增加,断裂带高度略微减小。有限元仿真模拟结果与实测结果相吻合,验证了本研究的可靠性和准确性。

ABAQUS有限元分析软件在滚动轴承故障诊断中的仿真应用

通过ABAQUS有限元仿真分析软件对圆柱滚子轴承进行了动力学仿真,运用仿真结果分析了预设工况下轴承的载荷分布规律。运用线弹性力学的相关理论,研究了滚子裂纹缺陷的发展机理,并由此对滚子剥落故障的形成进行了很好的解释。对比分析了正常运行状态与故障运行状态下轴承动能与应力的变化规律,分析了故障状态轴承工作的不利影响。利用提取得到的仿真冲击振动信号,运用FFT变换方式进行了振动信号的相关处理,对预制单部件故障频率进行了较为准确提取,初步研究了复合故障对轴承运行的不利影响,为实际工程应用中轴承故障诊断奠定了一定的仿真理论依据。

磨粒间距和材料特性对磨削温度影响的有限元仿真研究

针对磨削过程中,磨粒间距和工件材料特性对工件表面温度的影响规律进行了有限元仿真研究,结果表明,随着磨削过程的进行,工件表面温度逐渐升高;磨削过程中,相比多磨粒磨削,单颗磨粒磨削的工件表面温度更低,且随时间增加上升速度更小;磨粒间距越大,工件表面温度越低且随磨削过程的进行变化速度越小;工件材料导热率越大,工件表面温度越低,当导热率大于1 W/(m·K)时,温度随导热率增大而下降的趋势不再明显;工件的比热容和密度对磨削温度的影响规律相似,随着比热容、密度增大,工件表面温度降低,且当比热容大于200 J/(kg·℃)、密度大于4000 kg/m3时,工件表面温度随比热容、密度持续增大而降低的趋势不再明显,且温度随时间推移而上升的速度下降。

索道用钢丝绳轴向弹性模量有限元仿真研究

轴向弹性模量是索道用钢丝绳重要的力学特性,影响着索道设计中对钢丝绳的选用。应用微分几何理论推导每根钢丝的中心线参数方程,通过Creo建立一个捻距长度的钢丝绳三维模型,将三维模型文件导入Hypermesh中划分网格、设置边界条件,最后利用Abaqus计算得到不同轴向拉力下钢丝绳的变形与等效应力云图,得出钢丝绳拉力与等效弹性模量的关系。结果表明,在拉力较小时,钢丝绳等效弹性模量随拉力增大而增大,当拉力到达一定值后,等效弹性模量稳定在钢丝材料弹性模量的0.64倍。

GH4169G高温合金车削切削力与切削温度有限元仿真研究

为研究GH4169G高温合金车削用量及刀具几何特性对切削力和切削温度的影响规律,基于ABAQUS有限元仿真软件,通过依次改变切削深度、切削速度和刀具几何角度,获得不同参数组合下切削力和切削温度的变化规律,进一步揭示车削参数和刀具几何角度对GH4169G高温合金切削过程中热—力耦合作用的影响机理,从而对切削工艺参数和刀具特性进行优选。

基于梁结构等效模型的机器人铣削有限元仿真

机器人的弱刚度特性导致铣削加工过程中的末端变形是影响零件表面质量的重要因素。在刀具-工件有限元模型基础上,添加梁结构等效机器人末端,建立适用于机器人铣削加工的有限元模型,并通过对实际机器人进行力锤实验获取梁结构的等效力学参数。利用球头立铣刀进行6061铝合金铣削实验,对所提出的有限元模型进行验证,通过仿真对两种不同的机器人刚度性能指标进行对比分析。结果表明:所建立的模型能够正确模拟机器人的铣削加工过程,并可用于机器人铣削加工姿态的优化;考虑加工效率和需求,基于工件几何形状的曲面法向柔度系数指标更适用于优化机器人铣削加工曲面的姿态。

有限元仿真优化布局解决金金键合局域化问题

晶圆金金键合技术在集成电路封装、微机电系统(MEMS)器件制造、CMOS图像传感器制作及LED制造等行业中被广泛应用。在MEMS环形器的制造过程中,由于金金键合的压力分布不均匀,导致其键合有效区域仅限于键合区域的边缘位置,即存在键合局域化问题,因此器件的整体可靠性较差。结合有限元力学仿真和金金键合实验,优化了键合点的分布,确保键合压力分布更加均匀。将有效键合面积从20%提升到77%,单颗芯片的平均剪切力从41.5 N增大到80.3 N,有效提升了MEMS环形器的可靠性。

有限元模拟仿真在压力容器对接接管焊缝相控阵超声检测工艺设计中的研究与验证

针对大壁厚压力容器接管焊缝多为窄间隙对接焊接头,超声检测中存在扫查路径复杂、定量定性精度差和检出率相对较低等难点,引入有限元模拟仿真技术。通过建立工件3D模型和不同类型的缺陷,模拟各缺陷在压力容器筒体外壁和接管内壁相控阵超声检测时的响应情况,优化相控阵超声探头、楔块设计和探头运动轨迹,最终实现检测工艺的理论设计。在带有自然缺陷的模拟试块上,验证检测工艺的准确性和可靠性。对比有限元模拟仿真和在模拟试块上的实际检测情况表明,经过仿真设计过的相控阵超声检测工艺可有效提高接管窄间隙焊缝中缺陷的检出率和检测精度。

有限元仿真研究不同栽桩深度下AG螺纹受力分析

为解决螺栓预紧力退化的难题,采用有限元仿真的方法,探究螺纹结合面间的微观接触运动,对不同栽桩深度下AG系列螺纹进行受力分析。结果显示:当栽桩深度为5P、6P、7P、8P时,计算得到的转矩结果符合使用标准,AG6×1螺纹副实现过盈螺桩连接功能。根据研究结果,AG6×1栽桩深度建议为6 mm。

基于有限元仿真修正超声振子频率差值

现有超声振子适配多把型号差异较大的刀具时,因存在较大的频率差值而不能使用同一频率来适配这些刀具,这导致不同型号的刀具需要适配不同的超声振子,从而增加了加工成本,降低了加工效率,不利于加工生产。为了解决这一问题,根据现有修改频率差值的方法提出了通过改变超声振子核心零件结构的方式来修正适配振子的频率差值。通过单因素实验探讨了法兰盘直径、孔径和孔数对适配后振子频率差值的影响,通过正交实验探究了这些因素的显著性,并确定了最优参数。同时利用有限元软件对适配后的振子进行模态和谐响应分析,结果表明优化后适配振子频率差值均小于1.5 kHz且振型合理,节点偏移量小,可以实现同个振子在中心频率范围内适配3把不同刀具的效果。

有限元仿真在“过程设备设计”教学中的实践与探讨

“过程设备设计”是过程装备与控制工程专业的主干核心课程,该课程具有理论复杂、交叉学科多、实践性强等特点,课堂教学难度大。随着计算机技术和数值方法的迅速发展,尝试将有限元仿真应用到“过程设备设计”的课堂理论教学和专业课程设计,旨在激发学生的课堂学习热情、培养专业技能、提高综合素质。实践表明,有限元仿真能有效深化学生对于复杂理论公式推导的理解,显著改善了课堂教学氛围,获得了较好的教学效果。

深海浮标反应舱的设计与有限元仿真

为了帮助极地深海设备平台解决穿透冰层的问题,深海浮标上搭载了一种反应舱加热装置。该装置是一个封闭式圆筒化学反应容器,其四周是外径为180 mm的铝合金筒体,上下底面采用端盖进行密封,并且内部穿插了各种管道。在设计方案基础上对反应舱进行耐压设计,采用SolidWorks软件和ANSYS Workbench软件对反应舱壳体进行结构设计及静力学有限元仿真分析。研究结果表明:该反应舱壳体的筒壁和端盖厚度均设计可靠,在水下375 m压力环境下工作时所受的等效应力和变形均在安全范围之内。

泡沫铝有限元仿真模型研究现状

泡沫铝作为一种兼具结构性和功能性的轻质多孔金属材料,具有优异的阻尼减震、吸能防护、电磁屏蔽等特性,呈现出广阔的应用前景。为改进和拓展泡沫铝在各工业领域的应用,对泡沫铝材料的有限元仿真模拟应运而生,对其的仿真模型也日趋完善。综述了泡沫铝仿真模拟中的孔泡建模研究进展,归纳分析了所采用的构建方法与研究结果,总结了各仿真模型的优势和不足,并对泡沫铝仿真建模的发展趋势做出了展望,指出将三维逆向重构技术引入仿真建模,以及将理论分析、建模模拟和实验研究相结合是现阶段重要的研究方向。

硬质聚氨酯泡沫动态压缩本构模型研究及有限元仿真

硬质聚氨酯泡沫常被用于缓冲吸能结构,为了更好地在动态加载场景中对该材料进行设计及仿真,需要对其动态力学性能及本构模型进行研究。文章对硬质聚氨酯泡沫进行中低应变率下的动态压缩试验,并进一步分析了应变率对材料性能的影响;使用Avalle模型建立了描述材料压缩力学行为的本构模型,在模型中引入应变率项并基于试验数据的量化分析结果对模型进行了修正;在ABAQUS有限元软件中输入修正后的Avalle本构模型数据,对硬质聚氨酯泡沫进行冲击仿真。研究结果表明:硬质聚氨酯泡沫应力-应变响应对应变率具有敏感性,修正后的Avalle模型对多种应变率下的试验数据拟合较好,而基于该模型进行的有限元数值仿真在6 m/s及8 m/s的冲击条件下加速度峰值与试验数据误差分别为4.09%以及12.72%,模型可靠性较高。