Ansys_Workbench优化模块结合极限载荷分析在工程设计中的应用

分析设计中的应力分类法无法区分一次和二次弯曲应力,在工程设计中往往会出现或保守或冒进的弊端;极限载荷分析法可避免应力分类法的缺陷,在评定准则和结果的准确性方面优于应力分类法,在一定情况下可作为应力分类法的弥补验证方法。本文将这2种方法相结合,基于有限元软件Ansys_Workbench中的Direct Optimization优化模块,提出了一种结构优化方法,并以工程实际模型为例,详细阐述了该优化方法实施的具体思路和步骤,以期能为工程设计提供一定的思考和研究。

利用Moldflow和Workbench优化鼠标上盖设计及型腔尺寸

模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应该具有足够的厚度,以保证一定的强度和刚度.型腔的厚度通常使用经验公式,对于复杂形状的零件来说使用经验公式误差比较大.本文利用UG软件并联合使用Moldflow和ANSYS/Workbench对鼠标上盖注塑成形过程进行模拟仿真,对模具型腔尺寸进行优化,结果表明对于简单形状的零件,优化尺寸与经验公式相差不大,对于复杂形状零件,在保证足够强度和刚度的条件下,优化的结果可以减小模具的厚度,满足设计要求的同时,提高模具设计的经济性和实用价值.

集成化NMOS核心工艺参数的Taurus Workbench优化

介绍了集成电路TCAD虚拟工厂系统Taurus Workbench,基于CMOS工艺的特点,在TaurusWorkbench环境下进行了深亚微米级n沟器件的核心参数优化。优化结果印证了新的工艺条件对器件特性的改善。

集成化N沟MOS核心参数的Taurus Workbench优化

首先介绍了集成电路TCAD虚拟工厂系统TaurusWorkbench,基于CMOS工艺的特点,在TaurusWorkbench环境下进行了深亚微米级N沟器件的核心参数优化,优化结果印证了新的工艺条件对器件特性的改善。

ANSYS Workbench优化技术在集装箱结构设计中的应用

虽然集装箱工业有几十年的发展历史,但其设计主要基于经验数据,在相同材料用量的情况下难以保证性能最佳。本文介绍ANSYS Workbench优化分析模块及其优化分析步骤,并以集装箱底横梁为例进行优化分析。分析结果证明优化设计技术在集装箱结构设计中的可行性,该方法既能在保证集装箱结构性能最佳的同时降低材料消耗和制造成本,又能将设计者从繁杂的手工计算和试验中解放出来,提高工作效率。

基于ANSYS Workbench稳定性分析的大型真空容器优化设计

真空容器是石油、化工等行业中常见的设备之一,与内压容器不同,真空容器往往发生的是稳定性破坏。文中首先采用有限元软件ANSYS Workbench对DN22000 mm的真空容器进行了特征值屈曲分析,结果表明:其外压承载系数为17.427,远大于外压安全系数2.5。进而采用Response Surface Optimization模块对该真空容器进行优化设计,分析了外压承载系数、容器质量随穹顶壁厚和筒体壁厚的变化规律,以及外压承载系数、容器质量、应力随穹顶辐射筋数量的变化规律。最终确定穹顶壁厚取20 mm、筒体壁厚取22 mm、穹顶辐射筋取16个,优化后结构较最初结构质量减小了83140 kg,减小了17.02%,并且稳定性满足ASME规范要求,实现了容器轻量化的设计目标,从而显著降低制造成本。

基于Ansys Workbench的间冷岛用清洗装置桁架结构优化设计

以间冷塔用清洗装置桁架为研究对象,采用DesignModeler建立桁架模型,对桁架梁结构的启动、静载及吊装情况进行静力分析,对桁架的强度和刚度进行校核,以位移、综合应力及桁架质量为约束条件,对桁架梁截面的型材进行尺寸结构优化,通过相应曲面分析和目标驱动优化分析找到设计优化点,使优化后的桁架既能满足强度的要求,又能减少材料,从而达到降低成本的目的。

基于Workbench的喷浆机器人机械臂固定座有限元分析与优化

为实现喷浆机器人机械臂固定座高可靠性与轻量化的设计要求,在理论计算的基础上,运用Creo软件对机械臂固定座进行三维建模,并通过Creo与Workbench的通用接口,将模型导入Workbench中对其进行静态特性分析和拓扑优化设计。通过对机械臂固定座优化前、后的静力学特性和重量进行对比分析,结果显示在满足可靠性的前提下,机械臂固定座总重量较优化前减轻了约30%。验证了拓扑优化的可行性,同时为机械臂固定座后续的设计和改进提供了参考。

基于ANSYS Workbench超前支架支撑座的优化设计

针对ZT24000/25/45D型特殊超前支架支撑座在现场使用过程中发生变形、开裂问题,通过SolidWorks参数化建模及ANSYS Workbench有限元软件分析,发现其设计缺陷。对支撑座各危险截面进行受力计算,重新设计支撑座尺寸,在ANSYS Workbench优化模块中调用响应面优化设计其最优尺寸方案,并验证优化的可靠性且使产品轻量化。

基于ANSYS Workbench对TK6916减速箱的优化分析

在机器运作中,其刚度、强度、振动情况和变形量直接影响相关部件和使用寿命,为提高机床减速箱的动态稳定性和主体结构强度,利用SolidWorks设计结构并满足机械配合,完成构架减速箱内部承载着齿轮啮合工作,针对这一组构件对减速箱模型进行有限元分析,其强度、刚度及变形量均在许用范围内,得出最终变形量以及应力云图。再进行拓扑优化分析,优化设计经过计算得出材料节约了30%,提高材料利用率满足设计零部件机械设备科研需求。

三自由度精密检测平台结构设计及Workbench响应面优化

孔径测量仪是测量环规直径或量块端度的常用仪器,三自由度精密检测平台是孔径测量仪机械部分的核心,可以稳定支撑待测物,并能进行手动独立调节,满足孔径测量要求。对三自由度精密检测平台进行结构设计,使其满足y向平移、M_(z)偏转、M_(y)倾斜三个自由度的调节。从SolidWorks建立的三自由度精密检测平台装配体中取出底层板三维模型,化简后导入ANSYS Workbench中进行静力学分析,得到其变形云图和应力云图。为降低平台的变形量,在ANSYS中对底层版进行响应面优化分析。响应面优化分析选用中心复合实验设计,设计变量为底板厚度和三个弹簧立柱的支撑力,响应为变形量,得到25组实验点。根据实验结果,利用Kriging插值法建立了底板的响应面模型,并对各相关设计变量进行了敏感度分析。使用多目标遗传算法完成了底板的优化设计,与原始设计的结构方案相比,平台的变形量减少20.1%。

基于ANSYS Workbench的联合收获机滚筒轴疲劳强度分析与优化

切纵轴流谷物联合收获机脱粒能力强、工作效率高,是未来收获行业的发展趋势。联合收获机在作业的过程中由于喂入量不稳定、物料层不均匀使得切流脱粒滚筒所受的交变载荷冲击较大,造成滚筒轴断裂。采用ANSYS Workbench对滚筒轴进行静力学和疲劳强度分析,得到实际作业过程中导致滚筒轴断裂失效的原因为疲劳断裂,然后对轴的结构和材料进行改进,改进后的轴最大应力值减小至原来的40.6%左右,疲劳寿命循环次数有了极大的提高,有效保障了联合收获机长时间的安全作业。

基于AnsysWorkbench的手动火灾报警按钮仿真分析和结构优化

目的:针对一款依靠压杆自身形变自锁和工作的手动火灾报警按钮的结构特点,为使其满足国标不动作试验要求,并改善应力分布情况,对手动火灾报警按钮中关键零部件进行有限元分析和优化设计。方法:通过Creo建立压杆、压板以及底板的装配模型,模拟实验的过程对模型进行约束和载荷的施加,使用Ansys Workbench完成静力学有限元分析,计算出手动火灾报警按钮应力最大值,确定多目标优化设计中目标、变量参数和约束进行,分析出各参数变量对于结果的灵敏度,使用Optimization模块并利用Sceening筛选优化法对关键零部件进行优化设计,在满足国标要求的同时,选取拟合的最优值对压杆进行结构优化。结果:优化后的手动火灾报警按钮压杆受到的最大应力减小19.6%。结论:使用Ansys Workbench软件对零部件进行仿真和优化分析后,提高了产品的强度和研发效率,该研究成果也为后续手动火灾报警按钮压杆设计提供了理论依据。

基于Ansys Workbench的火箭支架结构拓扑优化设计

为降低火箭消极质量,以发动机支架为研究对象进行轻量化设计,基于Ansys Workbench软件,采用实体变密度方法,以结构柔度最小化和固有频率最优化为目标,对支架模型进行拓扑优化。经多个方案的迭代,最终以重构模型质量减轻35%达到轻量化设计目标,为火箭部组件结构设计提供参考。

基于ANSYS Workbench的水马结构拓扑优化设计

针对水马结构存在的材料利用率低、生产成本高等问题,使用SolidWorks建立三维模型,利用ANSYS Workbench中的Design Exploration模拟水马在车辆正面碰撞时的应力应变情况,以优化水马结构为目标进行拓扑优化设计,建立以变密度法保留质量百分比为响应约束的数学模型。优化后水马结构的质量和体积比原有结构下降了约10%,在同等碰撞条件下等效应力和等效弹性应变均减少超过20%,总变形量减少47.59%,为类似优化实验提供参考。

基于ANSYS Workbench的某水阀支架模态分析和结构优化

车载电子水阀发生共振会导致起固定作用的支架断裂,给汽车的正常行驶和人身安全造成巨大隐患。为判断车载电子水阀支架是否会发生共振引起断裂,运用ANSYS有限元分析方法计算车载电子水阀的固有频率,并根据其自身结构数据计算工作频率,判断是否会发生共振;分析水阀支架薄弱位置,提出结构优化方案,为进一步解决现有水阀振动问题及结构改进提供参考。

基于ANSYS Workbench的蓄热室焚烧炉结构优化研究

随着工业的发展,挥发性有机化合物(VOCs)的排放问题日渐严重,对环境造成了很大的影响。蓄热室焚烧炉(RTO)作为一种有效的VOCs处理技术,因其高效、环保的特点而广受关注。鉴于此,通过有限元分析方法对某项目RTO炉进行安全性评定,计算结果显示该RTO炉侧壁部分无法满足设备的强度和刚度要求,需要进行加固改造。在随后的研究中,列举了两种不同的加固方案,并进行比较分析,最终比选出一种更优化的加固方案。该方案在满足强度和刚度要求的同时,也能有效控制挠度。该研究介绍的RTO炉强度计算的建模方法及评定办法对同类工程有较大的借鉴意义。

半地半轨双层立式停车装置框架多目标结构优化

为实现半地半轨双层立式停车装置框架结构的轻量化,利用UG建立停车装置框架三维模型,并导入到ANSYS Workbench中进行静力学和模态分析,获得框架等效应力、总体变形、安全系数云图以及前6阶固有振型与频率,找到框架结构的冗余和薄弱部位,再分别以框架横梁和立柱截面的宽度、长度和厚度为优化变量,质量、应力、变形和安全系数为优化目标,以截面尺寸范围、许用应力和最小安全系数为约束条件,建立优化数学模型。然后在ANSYS Workbench响应面优化模块中进行试验设计,并采用多目标遗传算法对框架横梁和立柱的截面尺寸进行多目标优化,得到其截面尺寸的Pareto最优解集和候选设计点。在此基础上,提出框架整体优化设计方案并完成静力学验证。结果表明,优化后的框架整体总质量由优化前的988.731kg降低到664.645kg,降幅达32.78%,优化效果显著,并且其强度、变形和安全系数均满足安全要求。

基于ANSYS Workbench的某航空发动机截止阀优化设计

截止阀作为航空设备的重要元件,实现了介质传输、截止、调节等功能,其结构强度直接影响到航空设备的安全可靠运行。本文以某航空发动机用截止阀为研究对象,用Solidworks2016软件建立三维实体模型,导入有限元软件ANSYS Workbench进行有限元分析,得到了截止阀的前六阶模态频率,进行了模拟瞬间冲击作用下的响应谱分析,得到等效应力云图。结果表明,在阀本体和法兰盘结合处位置承受Z方向(垂直)应力过大,易造成截止阀断裂,对其结构进行优化设计并再次验证其强度,提高了工作效率,缩短设计周期。

基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化

为优化储能型智能软开关(E-SOP)、传统网侧调控设备的运行策略,提升高渗透率光伏配电网运行水平,提出了基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化模型。首先,提出了“源网荷储”下多种网侧资源协调利用的多时间尺度优化控制架构;其次,在日前阶段构建计及有载调压变压器、无功补偿装置、联络开关、E-SOP和柔性负荷的长时间有功-无功联合优化模型,在日内阶段建立多目标滚动优化模型,并采用线性化方法将模型转换为混合整数线性规划模型;然后,基于KL散度构建源荷不确定性模糊集,给出日前两阶段分布鲁棒优化模型转化过程和基于列与约束生成算法的求解方法;最后,算例仿真验证所提方法的有效性。