New Finite Elements in Shear Stress Analysis of Saint Venant′s Torsional Loaded Beam Structures

Recent engineering design as well as material processing on the optimization procedure are based and computeroriented. Finite element stress and sensitivity analysis are the most important things in such modern determinationof optimal solution. According to high computer capacity finite element continuum discretization and load applicationindependent of the coming fields become unlimited. This paper deals with the development of a new finite elementsgeneration used in shear stress analysis caused by S.Venant′s torsional load and bending with shear. Their stiffnessmatrices and load vectors on the basis of their geometrical properties are derived. For justification of new finiteelements application some examples are presented.

PREPROCESSING AND POSTPROCESSING SYSTEM FOR FINITE ELEMENT COMPUTATION

研究了有限元计算中的单元自动划分、曲线处理、节点疏密处理、载荷自动分布、与优化设计的衔接和等应力线绘制等方面的技术问题，阐述了有限元平面八节点单元前后置处理软件的设计过程。

铺料机拨料装置的受力分析与结构优化设计

拨料桨作为铺料机拨料装置的关键部件,其结构设计的合理性是影响拨料轴强度和拨料装置的总体性能的重要因素,文章以新研制的田间草腐食用菌培养料铺料机拨料装置的拨料桨为研究对象,对其进行受力分析,并运用Solid-Works simulation有限元静力分析展开验证,实现对拨料装置的设计优化。

发夹式换热器U型扁弯壳结构静力学分析及结构优化设计

采用Ansys有限元分析软件针对发夹式循环冷却器的法兰U型扁弯壳结构进行静力学分析和强度校核。基于有限元模拟结果,依据标准JB 4732—1995进行强度校核的结果表明,在U型扁弯壳封头极值路径处,一次应力与二次应力之和为397 MPa,超出许用应力值351 MPa,强度校核不合格。设置3个轴向加强筋板和1个竖直方向加强筋板后,U型扁弯壳封头的最大应力由515 MPa下降至124 MPa。

基于响应曲面法的闸板防喷器壳体优化设计

针对FZ35-105防喷器存在体积大、质量大等难题,建立105 MPa闸板防喷器壳体承载数值计算模型,研究防喷器壳体长度、宽度和高度对力学性能的影响。基于响应曲面法设计了17个实验组,系统研究了壳体长度、宽度和高度之间交互作用对壳体应力影响,构建了以等效应力为响应值的二次响应面模型,通过求解得到最小响应值下闸板防喷器最优壳体尺寸参数,并将优化前后结构强度进行对比。采用有限元与响应曲面相结合方法,为防喷器壳体尺寸优化提供了新思路,也可用于其他多参数优化设计。

平式连接特殊螺纹油套管结构参数优化研究

为了改善特殊螺纹油套管的使用性能,对平式连接海上油套管螺纹进行了设计和优化分析。针对HST平式连接特殊螺纹管道的应用能力进行了优化,同时采用理论建模的方法对其管道螺纹特性进行了模拟分析,研究了在预紧转矩及轴向拉伸力下的优化螺纹状态。

绕管式热交换器管板与封头连接结构的对比分析和优化设计

简要介绍了行业标准《绕管式热交换器》(NB/T 10938—2022)的制定背景、适用范围和特点,对标准中有关封头与壳体的不同连接结构进行了分析。结合工程设计实例,采用有限元应力分析方法分别对连接结构进行了详细的应力分析计算,并根据管板本体及连接区域的应力状态和应力分布规律,对分体管板绕管式热交换器管板与封头的连接结构及管板厚度进行了优化,既可确保结构在运行状态下的本质安全,又达到了节省金属材料、降低制造成本的目的。

簧片式硅弹性膜应力分布的计算和加速度传感器的优化设计

为了提高我们已研制成功的新型簧片式硅加速度传感器的性能，用有限元法计算了不同形状和尺寸的质量块在４０ｇ值加速度作用下产生的应力分布，使我们优选了最佳的质量块设计方案，显著地提高了灵敏度，取得了与理论计算符合得很好的实验结果。

应用有限元方法优化应力锥设计

采用有限元法设计全预制式高压电缆户外的终端电场,通过调整应力锥曲线优化了终端电场分布,即分别选取不同的应力锥长度和曲率来计算和筛选电场应力分布最优的设计尺寸。计算表明,应力锥长130 mm、端部曲率半径20 mm时各项性能指标完全满足要求。对比常规计算方法,该方法能准确计算出终端电场分布,优化应力锥设计。

不同螺纹形态种植体对颌骨应力影响的三维有限元比较研究

目的:探讨圆柱形螺纹种植体螺纹形态对骨组织应力分布的影响,为临床设计和选择最佳的螺纹形态提供理论依据。方法:建立了12种包含不同螺纹形态种植体的颌骨骨块三维有限元模型:1 mm、2 mm和3 mm矩形螺纹设计(S-1、S-2和S-3);90°、60°和30°V形螺纹设计(V-1、V-2和V-3);45°、30°和15°支撑形螺纹设计(B-1、B-2和B-3);45°、30°和15°反支撑形螺纹设计(R-1、R-2和R-3)。对所有模型进行应力分布和Von M ises应力峰值的比较。结果:垂直向加载下S-2、V-3、B-3、R-1、R-2和R-3螺纹表现出较好的应力分布状态,在颊舌向加载下S-1、S-2、V-3、B-3、R-2和R-3螺纹表现出较好的应力分布状态。结论:提示S-2、V-3、B-3、R-2和R-3螺纹设计均适用于圆柱形种植体,反支撑螺纹为圆柱形种植体的最佳螺纹设计选择。

钢包底工作衬的热应力分布及结构优化

运用有限单元法 ,计算了几种典型的钢包包底结构的应力分布。计算结果表明 :整体浇注式包底的应力水平比砌筑式包底的高 ;包底工作层增加中档预制件可有效降低包底应力水平。在此基础上 ,提出了一种优化后的包底结构。计算结果和现场试验表明 ,优化后的包底结构降低了包底的热应力 。

人体就座时臀-腿部软组织应力分布的研究

人体长时间就座引起的疼痛与就座时臀-腿部软组织的应力分布有关,运用ABAUQS和HyperMesh有限元分析软件,构建了人体臀-腿部与座椅接触界面的有限元分析模型,仿真得出了就座时人体臀-腿部软组织的应力分布.根据三维应力分布的特点,通过对Xm、Ym和Zm3条路径的分析,同时运用体压分布测量系统对人-椅界面压力的分布进行了测量.仿真试验结果表明,当人体就座时,臀-腿部软组织内部的应力远大于界面应力,最大应力发生在坐骨结节下方,并向四周逐渐减小,骨骼与软组织界面层的应力最大,而肌肉层与皮肤-脂肪层界面的应力最小.该研究结果可使人们更好地理解长时间就座引起疼痛的原因,同时也为座椅人性化设计提供了有效的参考数据.

复杂多接触面托圈热-机械耦合三维有限元分析

转炉托圈是一个重型的复杂空间焊接结构,在使用中承受机械载荷以及长期温度载荷。托圈所承受的机械载荷经由多个复杂的接触面接触传递,所承受的热负荷是经由热辐射和接触面热传导形成的温度载荷。为了分析托圈结构的强度和变形,文中建立含多个复杂接触面的托圈三维热弹性有限元模型,利用建立的模型完成托圈温度场、应力场和变形场的计算分析,分析结果应用于实际托圈结构的优化设计和制造。实践表明,计算分析结果可以作为结构强度评估和结构优化设计的可靠依据,为大型托圈结构的安全可靠性分析提供依据。

菱形收割机车架有限元分析及优化

为了提高收割机对丘陵山区狭小的梯田地形的适应能力,提高收割机的通过性,将铰接式菱形底盘引入到收割机车架的结构设计中,并对其进行结构优化设计研究。首先针对菱形收割机车架的结构及受力特点,考虑各种典型工况载荷,建立满足各总成布置和实际行驶要求的初始车架有限元模型,并分析了各种典型工况载荷作用下的车架应力分布。然后通过有限元分析结果指导车架的结构尺寸优化,从而实现了菱形收割机车架轻量化设计,缩减了生产成本和设计周期。

高压容器筒体与封头连接处有限元分析及优化

为了求解高压容器筒体与封头连接处的应力,利用有限元ANSYS建立了有限元模型,通过模型的加载求解,得到该结构的应力分布图,结果显示连接处存在明显的应力集中现象。连接处的应力大小与其尺寸有一定关系,建立了优化数学模型,利用ANSYS的优化模块OPT进行了优化设计,得到了使应力集中系数最小的最优结构尺寸,按分析设计标准进行强度分析,结果表明结构满足强度要求。

基于ADAMS和Ansys Workbench的机器人固定支架优化设计

目的通过有限元分析和优化设计2种现代机械零部件设计的主要途径,来改善已研究的工业机械零件的强度、质量等。方法通过在三维软件中建立机器人转动关节固定支架的三维模型,应用ADAMS仿真软件进行动态仿真,得出支架在关节转动状态下的受力分析,然后根据分析的数据结果在Ansys Workbench下进行受力分析和优化设计。结果固定支架的自身质量减少了21.7%,但整体强度加强了。结论此方法优化效果良好,可以明显改善机械零部件结构的质量和强度等。

离心泵轴向力在线监控装置测力弹性元件的优化设计

对离心式旋转机械轴向力在线监控装置做了简单介绍 ,然后详细介绍了一种离心泵轴向力在线监控装置测力弹性元件的优化设计 ,为了保证测力传感器的性能 ,采用有限元法计算了不同结构及尺寸的弹性元件在轴向力约为 39 2 2kN时的应力、应变及垂直位移的分布 ,在此基础上优选了最佳的弹性元件结构及最佳的电阻应变片位置 ,显著地提高了测力传感器的灵敏度 ,并通过实验得到了验证。

航空发动机高负荷涡轮盘双辐板结构优化设计

转速高负荷重的涡轮盘是发动机重量大户,采用单辐板结构设计难以有效减轻重量。提出并建立了涡轮盘双辐板结构优化设计数学模型及方法,筛选了涡轮盘子午面形状设计参数,建立了应力约束条件,利用AN-SYS优化平台,编制了轮盘结构优化程序。针对典型高负荷涡轮盘结构优化问题,分别进行了单辐板盘和双辐板盘结构优化设计,结果表明,在满足轮盘变形、强度要求的条件下,双辐板盘比单辐板盘重量可减少25.3%,应力分布更均匀,说明对于高负荷涡轮盘,双辐板盘具有明显的优势。

UHV串联式TV高压隔离部分的有限元分析及优化

用于超高压和特高压的电压互感器可采用多台电压互感器在一次侧和二次侧串联实现,一次绕组的串联结构与传统的串级结构相似,二次侧的串联结构需要使用高压隔离电压互感器,目前这种互感器还没有设计的经验。为此以1 000 kV串联式标准电压互感器为例,用有限元分析软件ANSYS对高压隔离互感器的三维电场分布进行了数值模拟计算和性能优化。结果表明,基于有限元法的数值模拟是分析和设计串联式电压互感器的有效手段,经优化设计后的高压隔离互感器能够同时满足绝缘和精度方面的要求,优化结果为更高电压等级的串联式电压互感器的设计和制造提供了可靠的、科学的数据。

应用ANSYS平台的胶层拓扑优化及应力分析

运用有限元法对复合地板中胶层进行拓扑优化,寻求胶层的最佳位置及用量,并探讨了不同胶层宽度和厚度对应力分布的影响。结果表明,合理的胶黏剂分配在不影响整体力学性能的前提下,减少了胶的用量。胶层边缘应力集中明显,且外侧边缘的应力大于内侧。胶层中等效应力的最大值与胶层的宽度和厚度成非线性变化,在某段范围内出现极小值。