农机工程技术人才CAE思维及应用能力培养路径研究

CAE技术在工业领域日益成熟的应用为农机装备设计与研发提供了更加科学、高效的解决方案,极大地缩减了产品研发周期和成本,以极高的效率实现了产品技术创新。文章在对当前国际、国内农机行业引入CAE技术现状进行分析的基础上,针对我国农机行业领域相关应用的短板以及人才培养过程中遇到的问题,从有限元方法课程理论教学改革、学生CAE思维能力培养、通用有限元分析软件的农机领域应用、试验平台搭建、非农机行业应用借鉴、教师能力提升、课程思政融合七个方面提出农机工程专业研究生CAE思维及应用能力培养的方法和路径,以期有效应对我国农机行业产品研发和设计中面临的现实问题,补齐我国农机装备研制过程中的短板,培养合格人才并满足行业未来长远发展的需求。

液压排气阀特种卡帽注射模具设计与CAE分析

介绍了一种液压排气阀特种卡帽,内部采用异型卡位设计,外侧采用长尾柄结构,既有利于按压排气、也可以快速旋转,采用聚甲醛(poly for maldehyde, POM)材料,能保持较高的热稳定性和抗老化性能。在制造过程中,设计了一种全新的一模两腔的热流道哈弗块侧抽芯模具结构,经CAE分析产品的细节特征,在哈弗块上设置了隔水板冷却水路,内部型芯也设置了隔水板水路,提高了模具冷却效率,运用CAE软件模拟了产品的填充与冷却过程。经试模验证,该模具结构紧凑,塑件质量稳定、精度高,开合模动作合理可靠,制品顺利脱模,可有效节约成本,缩短了产品成型周期,提高了产品的生产率,产品能完全达到客户要求,为同类型产品提供了良好的解决方案。

基于CAD/CAE的异形凸模冲头工装设计与优化研究

异形凸模冲头是汽车锁头连接件模具的重要配件,其材料为冷作模具钢DC53,对汽车锁孔冲压有重要作用。传统加工中,加工质量无法保证,生产效率低。设计了专用工装,结合CAD/CAE软件,优化并改进工装结构设计。实际加工对比表明,该工装的设计与优化方案合理,改进工装后,凸模冲头零件生产效率和加工质量均显著提高。该研究对同类异型模具工装设计也具有参考价值。

基于CAE的智能水表盖注塑模具设计

结合智能水表复杂结构特征,基于CAE软件对其进行注塑模具设计。通过Moldflow模流分析确定最佳的浇口位置,设计了浇注系统和冷却系统,并通过冷却+填充+保压+翘曲分析验证浇注系统和冷却系统设计的合理性;针对复杂结构特征,基于UG,通过设计斜顶+推杆机构实现侧凹成型,通过设计直顶+斜顶机构实现侧孔成型,通过设计滑块+弹簧的侧向抽芯机构实现侧凸成型。模具结构合理,动作可靠,可为同类设计提供参考。

面向本科机械类专业的CAD/CAE/CAM课程实践培养模式研究

随着现代机械工业发展,计算机辅助设计(CAD)/计算机辅助工程(CAE)/计算机辅助制造(CAM)的应用日益广泛,对于本科阶段的机械类专业学生,如何通过教学模式改革来提高学生的CAD/CAE/CAM技能尤为重要。本研究以本科机械类专业学生为对象,构建了有针对性的CAD/CAE/CAM课程实践培养模式,主要包括层次化任务、技能演变、个体与团队项目的融合以及教师与企业专家的双重指导机制。经过有效的实践学习和理论学习,学生在CAD/CAE/CAM能力上的显著性提升得到证实。研究发现,这种模式可以显著提高机械工程学生的设计技能和创新能力,培养学生对工程实践的激情,并提高其就业竞争力。此研究对于推进机械专业教育的改革,提高机械类专业学生的实用技能,具有重要的理论和实践意义。

CAES储气库衬砌用HTCC力学性能及增韧机理研究

为研制满足CAES地下储气库衬砌性能要求的水泥基复合材料,减少高压气体泄漏。采用石英砂、PVA纤维制备高韧性水泥基复合材料(HTCC),开展力学性能试验及微结构试验,探讨PVA纤维的增韧机理及裂缝控制能力。结果表明:Ⅰ级粉煤灰、石英砂及PVA纤维制备的HTCC的极限抗拉强度可以达到5.44 MPa,极限拉应变达到2.13%;HTCC弹性模量低,适应变形能力强,受压破坏时具有明显的延性破坏特征;HTCC极限拉伸强度与初裂强度比值在1.05~1.46,平均裂缝宽度在60μm以下,具有优异的裂缝控制能力;PVA纤维与基体界面的黏结力及基体中纤维的桥接作用是HTCC增韧阻裂的主要原因。HTCC的高韧性及裂缝控制能力可以满足CAES地下储气库衬砌结构的性能要求。

CAE技术在提升汽车冲压部品品质的研究与应用

通过汽车后纵梁产品进行全工序CAE成形性分析,探寻提升高强板(抗拉强度≥590MPa)拉延部品尺寸合格率的方法。对部品各工序进行CAE分析,并评估各工序的回弹、起皱、翘曲、减薄率、边缘开裂的情况,同时,在对应工序进行CAE回弹补偿,将开模CAE精度提升至±0.5mm,通过进一步跟踪实物T0品的品质状况,评价此方法的有效性。结果表明,对高强板产品进行全工序CAE分析,并对工序数据进行回弹补偿,将开模CAE精度提升至±0.5mm后,可以大幅度提升T0品的合格率,并有效缩短开发周期。

基于特征构建及CAE-LSTM的短期电量预测方法

线损率能够反映企业的管理水平和经济效益,而供售电不同期会导致线损统计存在误差,因此需要进行短期电量预测。针对现有方法未能充分挖掘电量影响因素的问题,提出基于特征构建及CAE-LSTM的短期电量预测方法。通过数据分析构建特征,并使用MIC进行筛选;使用ARIMA预测电量值,并与特征进行数据重构;通过CAE-LSTM对数据进行特征提取,得到预测结果。实验结果表明,提出的方法能够更有效地提取数据特征,实现更高的预测精度。

面向CAD/CAE一体化的船体结构有限元建模方法

船体结构有限元分析是船舶研制中的一项重要工作。其中,船体结构有限元网格的质量对分析结果有着重要影响。随着CAD/CAE一体化的发展,直接将CAD设计模型转换为CAE有限元分析模型已成为普遍做法,然而船体结构复杂,仍需耗费大量人工时间对生成的有限元分析模型进行网格调整与优化,这严重影响了设计效率和质量。针对这一问题,本文提出一种船体结构有限元建模方法,将主流网格处理软件与专项功能开发结合,实现网格自动优化,减少人工处理工作量。以某集装箱船的货舱舱段进行了验证。结果表明,本方法在确保网格质量满足要求的同时,能够减少设计人员工作量,提高网格处理效率。

汽车车灯支架压铸工艺CAE分析及模具设计

分析了汽车车灯支架的结构特点,进行了压铸工艺设计,并应用ProCAST软件对该铝合金压铸件的充型过程、压铸模具热平衡和温度场进行了数值模拟分析,预测缺陷产生的位置及原因,根据预测结果对模具结构进行了优化。实际生产表明,采用优化后的模具设计方案提升了铸件质量。

基于《汽车正面碰撞的乘员保护》的某轻卡碰撞CAE模型对标探索与实践

文章旨在探讨基于《汽车正面碰撞的乘员保护》的某轻卡碰撞CAE模型的建立与修正。通过对该标准的详细解读和分析,结合实际案例,本研究建立了一套适用于某轻卡碰撞仿真的整车CAE模型及分析方法。经整车实物碰撞验证和比对,B柱加速度曲线相似度高达96.5%,加速度曲线峰值时刻基本吻合、试验峰值优于CAE峰值20g,驾驶室门框变形量差异小于20mm,证明该CAE模型在预测碰撞情况和评估车辆安全性能方面具有较高的准确性和可靠性。本研究的成果为轻卡碰撞仿真提供了一种新的方法和视角,对于提升轻卡碰撞安全性能具有重要指导意义和实践价值。

铸造CAE技术在小型薄壁球铁件工艺中的应用

介绍了CAE模拟软件在小型薄壁球铁铸件工艺设计中的改进实例,应用该软件能够较为准确的预测出铸件缩松等多种铸造缺陷,找出解决此类问题的方法,从而优化铸造工艺,提高铸件质量。

基于SPH粒子法的汽车高压油箱碰撞CAE计算分析

文章基于汽车车体结构、高压燃油箱及其周围零部件组成的子模型,采用LS-DYNA显式求解器,利用SPH 粒子技术,针对整车正面碰撞、侧面碰撞以及后面碰撞过程中,高压油箱周围变形以及其内部油液的晃动对油箱壳体的影响进行有限元模拟和研究。通过碰撞CAE计算分析,得出碰撞过程中油液晃动对油箱的撞击而产生的应力分布及变化过程,分析油箱的变形、应力、应变分布等情况,可以评估汽车在发生高速碰撞时油箱损伤、破坏情况。最终通过在某整车高速追尾CAE模拟中的应用,再现了油液SPH 粒子的有效作用。

卫浴端盖塑件的浇注系统设计与CAE分析

浇注系统设计对模具结构与塑件的成型质量具有重要影响。结合卫浴端盖塑件,设计了3种不同的浇注系统方案,并利用Moldflow软件进行了浇口匹配性分析以及冷却、填充、保压和翘曲等方面的分析。结果表明,这3种浇注系统方案均能够使塑胶熔体平衡地填充整个腔体,形成完整的塑件。此外,3种方案所产生的翘曲变形量都相对较小且数值趋近一致。方案3中,塑件内均不可避免地出现熔接痕。但在方案1、2中,塑件内部存在较长连续的熔接线,并且,在关键位置(分流孔隔板)中心出现环形熔接线;上述熔接痕将会对塑件质量性能造成严重不良影响。基于以上分析结果,选择方案3进行了生产验证,得到了品质合格的塑件。

高性能CAE软件性能评测平台的设计与应用

高性能计算机辅助工程(CAE)软件在复杂多物理过程仿真、大规模高逼真度数值模拟中发挥重要作用。高性能CAE软件的性能评测是衡量它性能指标的重要手段。传统手工基于算例评测的方式难以适应批量软件大量算例的并发评测,数据采集、性能分析等各阶段的数据管理、资源调度、性能指标计算以及评测报告撰写等活动脱节,制约高性能CAE软件的研发效率和评估效率。从高性能CAE软件研发模式和性能评测的需求出发,提出性能评测的数据模型和执行模型,基于科学工作流技术实现多软件、多算例、多规模的三层嵌套并发评测,设计并实现了高性能CAE软件性能评测平台,平台采用松耦合的可执行组件封装技术,提供软件和算例等信息管理、超算资源无缝对接、评测流程自动化执行和评测报告自动生成功能,在实际项目中采用该平台完成了数十个软件上百算例的并发评测。

自动化快速接头体PA66成型CAE分析及带螺纹机构注射模设计

介绍了自动化设备中采用的快速接头接头体塑件的注塑模具结构设计案例。模具设计中,利用计算机辅助分析得到塑件注塑成型工艺,材料采用30%玻璃纤维改性聚酰胺纤维PA66,模腔单腔采用冷流道侧浇口进行浇注,工艺参数为模具温度85.56℃、熔体温度296.1℃、压力33.77 MPa、保压27 MPa-6 s、成型总周期为27.405 s。模具结构为1模4腔布局两板式模具,模具中设计了一种内壁脱模复合机构,解决了塑件内壁ϕ14 mm空心管道的抽芯脱模及内螺纹的旋转脱模问题,复合机构由液压马达驱动,同步驱动螺纹套管及内螺纹套管型芯2个并列成型零件进行转动,使二者在螺纹导环的导向驱动下,同步完成塑件内壁内螺纹特征的旋转抽芯及内壁ϕ14 mm空心管道上2个型芯的移动抽芯动作。生产塑件关键尺寸的总变形量满足MT4级要求。

音乐盲盒外壳CAE优化与强脱机构模具设计

音乐盲盒外壳塑件注塑成型的难点为卡扣公扣4个扣勾收缩变形量的控制及其自动化脱模。基于此,要求公扣4个扣勾的装配扣合量tc及靠边间隙δ3的设计目标值tc+δ3=0.58 mm,通过CAE优化分析得到的模腔单腔扇形侧浇口尺寸为4 mm×0.8 mm;然后,在模具温度为83.64℃、注射时间为1.371 s、熔体温度为256.8℃条件下,塑件的成型质量最优分数为0.8658,对应的4个扣勾成型尺寸中,1号、4号扣勾之间收缩后内径ϕn′m′=32.37 mm,2号、3号扣勾之间收缩后,内径ϕn′m′=32.59 mm,该尺寸能保证成型后塑件的扣接使用功能。模具为1模2腔两板模具。模具中,结合4个扣勾的脱模,设计了一种扣勾2次顶出强制脱模机构,实现了塑件的自动化脱模,该机构中二次推板能实现内层推管的顶出脱模,机构使用了5层同心成型件实现该局部特征的成型与脱模,采用二次推出机构实现了最内层推管的顶出驱动,避免了同类设计中为解决该难题而采用多板模、多次开模驱动造成的模具结构设计较复杂的问题。

CAE技术结合测温试验在树脂砂实型铸造中的应用

在呋喃树脂砂实型铸造的基础上,通过对铸件凝固过程中铸件—型砂界面处测温得到温度变化曲线,结合ADSTEFAN数值模拟软件的反算功能优化热物性参数,并验证其在实际生产中的有效性,以达到提高CAE计算精度的目的,为铸造工艺优化提供更精准的参考依据。其次用数值分析软件拟合出温度曲线及函数表达式,可以探究实际生产条件下厚大断面铸件的温度变化曲线特征以及本体金相状态与冷却速率之间的关系,为铸件局部位置提升珠光体含量的研究提供参考和新思路。

基于CAE仿真分析的车身防锈式样优化

日益激烈的行业竞争促使汽车厂商不断加快新产品的开发速度,这对新车型同步工程的检证效率和精度都提出了更高要求。车身电泳膜厚是同步工程最重要的防锈品质检证项目之一,因其影响因素多、原理复杂,以往根据经验难以准确判断,所以需要实施D1车全解剖检证。但这种方式耗时长、成本高,且对策的验证周期长,已经难以满足如今新车型快速开发的需求。借助CAE分析方法精度高、分析时间短的优势,可以很好地解决上述问题。本文主要介绍了一个使用CAE仿真分析法优化车身防锈式样的案例。

CAE技术在化工设备中的应用

随着CAE分析技术的发展,其已经成为当今工程领域中重要的分析计算方法。CAE分析算法较多,其中有限元法具备适应性强、计算可靠等多种优点,近年来被推广使用到航空航天、土木建筑、机械设计等领域。兰州新区某化工园区在工程实际中尝试应用CAE分析技术指导工程实践,本文通过该化工园区项目建设中应用CAE分析技术解决实际问题的两个案例,阐述了CAE分析技术解决实际工程问题的基本思路和流程,介绍了其关键计算步骤,同时融入了笔者CAE分析技术经验,为CAE分析技术在化工工程应用提供了参考。