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。

纤维缠绕塑料内胆表面处理装置的设计与分析

为提高目前塑料内胆的表面处理质量以及处理时间,节约时间和人工成本,本文针对纤维缠绕塑料内胆的表面处理设计了一套自动化的处理装置。它主要可以实现塑料内胆的自动夹持夹紧定位以及塑料内胆表面处理等功能。文中主要介绍了所设计的夹持传动装置以及等离子表面处理装置等相关结构,并在SolidWorks软件中对此套装置进行了总体设计与装配,在Workbench中对部分零部件进行了强度校核,分析Workbench中的相关结果。结果显示,该装置达到了相关力学要求且能够平稳传动,满足设计要求。

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O形橡胶密封圈有限元分析

为了研究O形橡胶密封圈(以下简称O形圈)的压缩率与接触压强的关系,首先通过ANSYS Workbench有限元分析软件对装置结构进行必要的模型简化,其次进行关键的边界条件设置及载荷的施加等操作,最后完成非线性静态有限元分析。采用后处理分析技术,得到该装置结构的变形量及von Mises应力分布图。结合实际工况,分析螺栓预紧力、O形圈压缩率及接触压强之间的关系,保证介质(含压气体或液体)密封的接触压强满足工况需求,确保介质密封的有效性和可靠性。

基于ANSYS Workbench的行星轮系高楼逃生器动力学研究

为进一步提高行星轮系高楼逃生器的使用性能,开展了行星轮系高楼逃生器的动力学研究。首先,采用Solidworks三维软件对行星轮系进行建模;其次,采用ANSYS Workbench对模型进行仿真,分析其受力情况;然后,探讨行星轮系高楼逃生器在传动过程中的动力学、动态力矩平衡等问题;最后,根据分析结果对设备进行优化。实验结果表明,优化后设备的受力情况得到明显改善,使用性能得到大幅提升。

基于响应面法的马铃薯挖掘铲多目标优化设计

马铃薯挖掘铲是马铃薯收获机挖掘装置的重要组成部分,起到直接与土壤接触,并把马铃薯挖出的作用。在丘陵地区为了保证高效稳定的收获,马铃薯挖掘铲的综合性能对整个收获过程至关重要。使用ANSYS Workbench分析出挖掘铲的应力、应变、变形云图,通过参数化过程选择并验证特征尺寸。基于响应面法建立特征参数和结果的函数关系,通过多目标遗传算法得到候选解集,按照设计要求和优化目的综合考虑选择最优解。优化前后总变形降低了24.88%,总应力降低了21.40%,质量减少了4.58%,减少了质量的同时还明显地降低总变形和总应力,提升了马铃薯挖掘铲的综合性能,为后续实验和生产提供了理论依据。

基于ANSYS Workbench的无袖紧身传感服装设计

为减小人体运动时搭载于紧身服装上的传感模块与人体皮肤间的滑移,采用数值模拟仿真的方法对服装进行了优化设计。首先,利用逆向工程软件Geomagic Studio,建立了人体上半身和无袖紧身服装实体模型;其次,根据紧身服装的款式及各区域皮肤变形范围,对无袖紧身服装进行了裁剪分片设计;最后,以跑步时人体的运动状态为例,利用ANSYS Workbench有限元分析平台,研究了当不同弹性面料组合成服装时传感模块装配点相对皮肤的位置变化。结果显示,当前片和后片选择弹性较好的面料、肩膀和侧边片选择弹性较差的面料时,传感模块与人体皮肤之间的滑移量较小。

流线形激光织构对Ti6Al4V合金摩擦磨损性能的影响

Ti6Al4V合金因同时具有众多优良的机械性能而成为机械中关键零部件的首选材料,然而,Ti6Al4V合金硬度低、耐磨性差等缺陷限制了其在机械领域更为广泛的应用。鉴于此,研究利用激光织构技术在Ti6Al4V合金表面制备流线形对称织构,在油润滑条件下,通过摩擦实验系统研究了不同参数激光流线形织构对Ti6Al4V合金材料耐磨性的影响。利用SEM、LICHEN电子天平等设备对不同样品表面的磨痕形貌、磨损量等进行表征。实验结果表明,当织构长度为400μm,深度为600μm时,样品的摩擦系数及磨损量较小,减摩效果更好。此外,研究还利用ANSYS Workbench软件对润滑油在织构表面的流动特性进行模拟,发现实验中摩擦系数的减小主要是润滑油在织构作用下流速、流向发生变化导致油膜压力增大而引起的。油膜压力增大能提高油膜的承载力,有效降低摩擦副的摩擦系数。

自制旋转机械故障模拟试验台的转子振动特性研究

采用软件仿真与实验分析相结合的方法,研究自制旋转机械故障模拟试验台转子的振动特性。使用Solidworks软件对转子进行三维实体建模,并在Altair Hyper Mesh软件中划分网格,导入到ANSYS Workbench软件进行后处理分析。首先通过静力学分析获得双盘转子变形与应力分布情况;考虑陀螺效应的影响,通过模态分析获取固有频率及振型云图;生成Campbell图,分析转子在设定转速区间内振动分量的变化特征;通过谐响应分析获取特定频域内的动态响应。最后进行实验模态分析,并与仿真结果进行对比,从而验证有限元模型的准确性。研究表明:转轴轴肩位置处存在一定程度的应力集中;临界转速远大于工作转速,可有效避免共振;该结构动刚度良好符合设计要求。在工程问题中,常根据整机的简化动力学模型自行搭建试验台进行研究,研究成果可为该类型转子的振动特性分析提供参考,并为旋转机械故障的模拟实验起到了一定的指导作用。

某型汽轮机试车台位设计及强度分析

某型汽轮机制造需在厂内进行空负荷试车试验,用以检验机组各项性能。本文依据厂内试车要求设计试车台位,并通过数值模拟对台位进行了强度分析与振动特性分析,结果表明台位垫箱单独承载计算与整体计算结果一致,各垫箱承载后形变量较小,其应力小于材料屈服强度,表明设计垫箱强度满足机组试车承载要求;各垫箱固有频率均大于转子激励频率,且各阶振型均分布在汽缸缸处,表明台位垫箱刚度较好,满足试车使用要求。

基于拓扑优化的倒装式机器人结构设计优化

机器人采用倒装式的方法安装在工作台的横梁上。为保证倒装式安装的安全性,倒装式机器人的重量不宜过重。为减轻倒装式机器人的自身重量,以倒装式机器人为研究对象,在ANSYS Workbench中对倒装式机器人的基座、腰部、大臂进行拓扑优化,以优化材料分布的方式,减轻部件的重量,从而提高倒装式机器人的动态性能。优化后倒装式机器人的重量减轻了12.37%,满足了倒装式机器人结构的轻量化设计需求。

塔式定日镜强度分析与参数优化研究

定日镜是塔式光热电站中最基础的聚光单元,同时也是电站中花费最高的组成部分。定日镜的镜面尺寸大小不仅直接影响其结构设计和生产成本,还决定了电站中需要安装的定日镜的总数目。因此,研究商业化运行的塔式电站中的定日镜具有重要意义。通过有限元仿真模拟的方法,对定日镜镜面板进行轻量化设计并分析在8级风作用下的变形情况,最终给企业对镜面尺寸的选择提供参考。

基于ANSYS Workbench的法兰螺栓有限元分析

法兰螺栓连接结构是设备中必不可少的部件之一,对整个设备的正常运行起着十分重要的作用。现以某燃烧炉的法兰螺栓连接结构进行有限元分析,通过三维绘图软件进行模型的建立,导入有限元分析软件ANSYS Workbench中,并对法兰螺栓赋予相应的材料属性以及载荷约束。通过求解得到Von-Mises应力图。同时针对法兰中的垫片也进行了分析,对法兰整体的密封性能进行了研究。该结果对在ANSYS Workbench中模拟法兰和螺栓连接方面的问题提供了参考。

6工位熔管自动压装设备的设计研究

针对传统熔管压装效率低、人力成本高、质量不稳定等问题,笔者在研究传统熔管压装工艺基础上,提出了集装夹、压装、钻孔、压销钉为一体的自动化压装设备。设计了回转台实现工位的转换,工作台上均布6个工位,每个工位相隔60°;运用SolidWorks软件对整个设备机械结构进行了设计,对其关键机构的核心受力部件液压缸座进行了受力分析,并通过ANSYS Workbench软件进行了有限元强度校核;对压销钉机构气缸进行了计算选型;最后,完成PLC(Programmable Logic Croller)控制系统与人机界面的设计,实现了设备的自动化运行以及各工位运行状态的监控。工厂应用结果表明:该设备能够稳定运行,熔管压装效率提高了100%,工人数量减少了67%,满足企业自动化生产需求。

大齿轮齿距偏差测量仪弹性测杆机构仿真及优化

为了实现大齿轮齿距偏差测量难的问题,研制出一种大齿轮齿距偏差测量仪.针对测量仪中的弹性测杆机构的弹性变形影响测量精度的问题,对其组成及工作原理进行介绍并使用ANSYS Workbench进行仿真计算.根据计算结果对其误差进行分析并优化,以提高该仪器测量精度.经过仿真分析,改变铰链厚度可以减小其测量误差,为测量仪今后的误差分析提供了一定的理论基础.

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Workbench的高炉送风装置直吹管有限元分析

文中针对高炉送风装置的直吹管进行了静力学分析和模态分析,研究其结构及振动特性。在静力学分析方面,利用有限元方法建立了直吹管的数值模型,并对其进行分析,以了解筒体的整体变形及等效应力情况。模态分析方面,提取了直吹管前20阶模态的固有频率,并对前6阶的振频、振型和振幅进行了详细分析。研究结果显示,直吹管的固有频率随阶数递增,符合无阻尼振动的特征。此外,前6阶模态的振型和振幅得到了全面解析。通过静力学分析和模态分析,深入了解了高炉送风装置直吹管在静力学和振动方面的特性,为进一步的结构设计和优化提供参考。

压带式输送机压陷阻力有限元分析

压带式输送机作为带式输送机的一种,结构紧凑,可在短距离内实现大倾角输送。目前国内对压带式输送机相关研究较少,须对压带输送机的2条输送带进行相关的分析研究,寻找在恒定压紧力的作用下不同托辊直径对输送带压陷阻力的影响规律。进一步完善输送机的设计计算,不断提高输送机的运行效率并降低运行成本。文中以带宽为1 000 mm的压带式输送机主提升段为研究对象,通过输送带-托辊有限元模型进行有限元分析研究,并模拟在不同托辊直径下输送带的接触应力情况。模拟结果表明,输送带最大应力出现在与托辊接触处,随着托辊直径的增大,输送带接触应力增大,但压陷阻力不断减小。

多工况下的直齿轮接触疲劳寿命仿真研究

基于直齿轮静力学分析的应力特征和瞬态动力学的应力时间子步历程,结合弹流润滑理论下的齿面摩擦因数,使用Workbench建立直齿轮接触疲劳寿命模型。通过弹性力学赫兹接触理论对静力学有限元仿真结果进行校核,确定应力历程输入中的放缩系数,估计材料的S-N曲线,并在Palmgren-Miner线性损伤理论框架下,利用nCode计算直齿轮接触疲劳寿命,得到寿命云图和危险节点位置。结果表明:齿轮接触疲劳的危险节点多出现在齿面沿齿宽方向线接触的两端位置,输入转速、负载转矩与接触疲劳寿命呈负相关,摩擦因数与接触疲劳寿命呈正相关,负载转矩对接触疲劳寿命的影响幅度最大。

基于Workbench的单轨吊驱动部轻量化设计

设计一款单轨吊驱动部轻量化装置.运用SolidWorks对闸片进行三维建模,利用Workbench软件进行数值模拟和有限元分析,通过静力学应力应变特性,对闸片采用尺寸优化、形状优化、形貌优化,使用Workbench的拓扑优化求出闸片轻量化最优解.优化结果表明:在保证闸片强度以及刚度的前提下,闸片的质量最大可降低16.04%,节约了驱动部的制造成本,提高了材料利用率,在满足使用条件的前提下,实现了节能轻量化要求.