曲柄群驱动机构连杆断裂研究

针对曲柄群驱动机构实验台连杆桁架中连杆断裂现象,进行受力分析并针对问题提出可调杆件的设计方案。应 用压杆稳定性理论和ANSYS有限元软件对比分析了断裂连杆的临界应力,结果表明结构设计不当造成连杆断裂。最后 优化设计方案,将连杆设计为可调形式的连杆并应用于试验台中,对杆件进行的变形分析验证了优化设计的合理性。     

西郊大桥悬臂浇筑施工挂篮优化设计

为提高挂篮调坡效率和安全性,减小宽幅桥梁后托梁在行走过程中变形过大的问题,以西郊大桥为工程背景,对挂篮主桁结构和后托梁进行优化设计,提出一种自锁式液压顶升装置和在箱梁底模下增加行走导梁及连接翼缘模板下导梁与后托梁等措施,在此基础上,利用Midas/Civil建立优化后的挂篮模型,从挂篮主桁、前上横梁、底托梁和挂篮行走4个方面对挂篮进行有限元分析,得出其在最不利浇筑工况和行走工况下的最大应力和变形,并对自锁式液压顶升装置可调高度菱形架结构连接节点进行检算。结果表明,改进后挂篮调坡快速且安全性较高,强度、刚度和连接节点均能满足施工要求,所提挂篮改进方案可为类似工程提供参考。     

后横向推力杆失效分析与改进

五连杆非独立悬架的后横向推力杆在弯道和坑洼多的off-road路面上试验时出现弯曲现象。从结构力学计算截面系数,进而进行CAE屈曲强度和复合工况下的应力值分析以及固有频率分析,找到后横向推力杆失效的原因。最终提出将横截面由原来U型的冲压件改成圆钢的优化设计方案。台架疲劳试验及整车振动试验结果表明,改进后横向推力杆强度更高,疲劳性度大幅提升,杆子固有频率的变化也未放大后悬架的共振。结果显示,提升悬架连杆强度最重要的方法是增大连杆的截面系数,这对解决类似问题具有一定的参考价值。     

基于实验设计法的搁脚机构参数优化设计

针对按摩椅GB/T 26182—2010对机架的力学性能测试要求,运用数值模拟分析软件ANSYS Workbench对设计的按摩椅搁脚机构进行有限元仿真分 析。校核其强度和刚度,仿真结果显示,在测试载荷作用下,应力主要集中于搁脚抬升杆且会发生塑性变形;采用实验设计方法研究搁脚抬升杆的参数并进行优化 ,改善其力学性能,根据参数优化设计结果进行实物样机制作并测试。研究结果表明：通过参数优化设计的方法能够明显改善搁脚机构的力学性能,优化后的结 构在测试载荷作用下不会发生塑性变形,实物测试的结果符合仿真结果的预期,证明了参数优化设计的有效性。课题组的研究能够提高机架的强度和刚度,使其 满足国标规定的测试要求。     

倒立摆模糊控制器的设计与仿真

以小车的位置、速度,摆杆的角度、变化率为状态建立了一阶直线倒立摆的状态空间数学模型,在此基础上分别对小车位置和摆杆角度进行了模糊控制器设计,并将2个控制器进行了耦合。最后在Simulink环境下搭建了仿真实验平台并进行了仿真实验,实验结果表明：小车的位置和摆杆的角度同时得到了控制,最终小车和摆杆均在平衡位置附近极小的范围内振动,保持一种动态平衡,取得了较好的控制效果。     

小剂量灌装机理瓶机构优化设计

针对目前小剂量灌装机的人工上料存在效率低下、安全卫生不达标等问题，课题组提出一种基于四杆机构的理瓶机构方案。运用解析法对理料机构进行了结构分析，针对四杆机构特性创建平面简图，采用解析法针对其运行过程中的运动学理论进行分析计算；采用ADAMS软件对目标机构进行建模与仿真分析，并以四杆机构曲柄、连杆、摇杆长度为设计变量，以压力角最小为目标，各杆件之间相互关系为约束条件，进行优化设计得到最优解，使压力角减少了19.6%。优化设计有效解决了原灌装机全自动理料效率低的问题，并通过ADAMS软件对目标机构的优化设计进一步提升了传动效率。     

自动穿鞋带机的机械夹爪多目标优化设计

为满足灵活穿鞋带过程中无空间干涉及较大的拉扯力需求,夹鞋带的机械夹爪需刚度足够且结构尽可能小巧, 为此,文中用有限元分析软件ANSYS Workbench对夹爪和连接件进行了静力分析,获取了夹爪和连接件的受力和变形情 况。为尽可能避免机械手与鞋面、夹具之间的干涉,运用优化模块Design Exploration,对夹爪和连接件进行了多目标优 化,在夹爪与连接件满足许用应力和最大位移变形的要求下,缩小了夹爪和连接件的结构尺寸。机械手静力分析表明： 机械手满足许用应力和最大位移变形的要求。     

用Pro/E对过约束运动平台动态仿真分析研究

针对过约束多体运动机构的动态受力分析难点,以一个具体的多曲轴运动平台为例,提出一种基于Pro/E中Mechanism仿真模块进行动态仿真的解决方法。在Pro/E中进行了3维建模;针对分析的重点,对系统模型进行了适当简化;并结合虚拟样机技术在Pro/E中的具体运用,对简化模型进行动态仿真;并运用仿真结果分析了各类因素对该机构运动及受力的影响,提出了优化设计方案。     

基于ANSYS分析的安全阀研磨支架优化设计

针对目前安全阀阀座维修效率低,劳动强度大的难题,开发出新型阀座研磨维修设备。采用SolidWorks软件建 立研磨机构三维实体模型,根据理论力学原理对支架梁结构进行受力分析,将分离的支架模型导入Workbench中。基于 ANSYS静力学分析理论,对支架机构进行静力学分析,分别得到应力云图、变形云图。依据工程材料轻量化设计原则, 对支架进行综合优化设计,并从理论上验证支架结构的安全性能。对比优化前后支架主要参数的变化,结果表明：优化 后支架的质量和体积减少38. 7%,有效降低了生产成本。     

基于ANSYS Workbench的双刀立式车床横梁静动态分析

为了研究双刀立式数控法兰车床的薄弱部位,并对薄弱部位进行静动态分析,为优化设计提供依据。通过 SolidWorks三维软件建立整机三维模型,在ANSYS Workhench中,对整机简化模型进行模态分析,发现横梁是整机中的 主要薄弱零件。取双刀架处于横梁中部位置时为极限工作位置,对横梁进行静态及模态分析,获得横梁的应力应变分 布、固有频率和振型,分析表明：横梁中间位置变形最大,局部刚度分配不均匀,会影响机床的加工精度。通过静动态分 析找出了零件的薄弱部位,为横梁的优化设计提供一定依据     

基于ANSYS的变截面悬臂梁形状优化设计

为了以最少的原材料满足结构强度、刚度要求,利用大型有限元分析软件ANSYS对一个变截面悬臂梁进行了优化设计,得到了体积、最大挠度和最大应力等计算结果,通过分析比较有限元计算结果与理论结果,验证了有限元计算结果的正确性,并比较了两种优化设计方案之间的变化,为改善产品形状最优化设计提供了参考。     

基于响应面法的单座阀阀杆预锻工艺优化

为解决单座阀阀杆实际锻造生产中预锻坯料摆放定位不准的问题,课题组提出了开设等效阻力墙的模具优化方案。基于响应面法对坯料初始温度、飞边厚度及等效阻力墙高度3个参数进行了优化设计,分析了各参数分别对最大模具应力和模具磨损深度的影响规律,确定了最佳参数组合为：初始坯料温度1 150 ℃,飞边厚度6 mm,等效阻力墙高度2.45 mm,对应的模具磨损深度的期望值为5.67×10-5 mm,模拟验证值为6.24×10-5 mm,优化目标相比优化前均有明显改善。课题组通过试验验证了优化结果的可靠性。     

基于ANSYS中Monte-Carlo法对带局部夹套卧式容器的可靠性分析

利用ANSYS有限元软件对带局部夹套卧式容器进行应力分析,获得了卧式容器的应力强度分布图,可知该卧式容器的最大应力强度发生在夹套堵板与筒体连接位置靠上的部分,最大应力强度为208.628 MPa。然后利用ANSYS有限元软件中的蒙特卡罗（MonteCarlo）法来分析该卧式容器的可靠性,经过分析,获得了卧式容器在置信度为95%的情形下,初值极限状态Z<0的概率平均值为2.622 54%,即说明容器的可靠度为97.377 46%,并绘制了Z在置信度为95%的情形下的输出结果参数的灵敏度图。通过此次分析证明了该卧式容器是安全的,再次证明了ANSYS有限元软件中的蒙特卡罗法对复杂结构进行可靠性分析是可行的,为压力容器实际工程应用中提供了可靠的、高效的理论依据。     

反应器超静定支架支撑杆的应力研究

某反应器转轮由超静定支架支撑,无法用理论方法进行受力计算及分析。为了确保其安全性,对受力杆件进行 了现场应力测试,测量数据重复性较好,可信度较高。在此基础上,研究和分析了该超静定支架中受力杆件的应力、应变 情况及其变化规律,确认了该反应器转轮系统强度及其安全系数足够;提出了在强度校核时必须考虑疲劳强度问题及改 善加工和安装精度以提高系统的安全性。     

钢筋混凝土空心剪力墙的拓扑优化设计

传统现浇钢筋混凝土剪力墙结构具有自重大、刚度大、抗震作用大、延性差以及保温隔热性能低等建筑节能性能差等等诸多的缺点.随着建筑业的迅猛发展,大量的试验研究和有限元计算分析表明：钢筋混凝土空心剪力墙刚度小,延性好,是一种很好的节能性的延性剪力墙结构,更适用于高层建筑.本文主要利用ANSYS的结构拓扑优化模块对钢筋混凝土空心剪力墙的拓扑形状进行结构优化设计,建立以总体积为目标函数,以应力和变形状态变量为约束条件,以空心剪力墙孔洞的直径为优化变量的钢筋混凝土空心剪力墙的优化设计模型,并采用零阶方法进行优化设计和计算.     

新型脚手架扣件的静态有限元分析

在建立新型钢管脚手架扣件的有限元分析模型的基础上,对扣件各部件之间的连接以及斜楔的预紧力问题进行了处理。应用有限元软件ALGOR对其进行了静态性能的分析,得出扣件的应力和位移变形云图,结果表明所分析的对象在其安全的使用范围内。论文提出的研究方法为同类产品的优化设计提供了新的研究思路。     

基于Shapley值法的移动增值服务价值链利润分配模型

研究对象为任意节点连接和任意支撑的平面框架。一般梁单元由等截面直杆及其杆端的轴向弹簧、切向弹簧和转动弹簧组成，推导得到此类单元的刚度矩阵、单元在8种基本荷载作用下的等效节点荷载。采用Matlab语言编写了适用于一般节点非线性连接框架的静力分析程序，非线性形式为指数函数或多项式函数，可以得到结构不同连接刚度下的节点位移、杆端位移和杆端力。算例显示出节点柔度对结构受力和变形的影响。     

基于ANSYS的复合型阶梯变幅杆动态特性研究

为了对某复合超声变幅杆进行动态特性研究,基于变幅杆设计理论,利用仿真软件MATLAB和ANSYS对其进行动力学分析。根据复合变幅杆的3个主要设计参数,即面积比、端口直径和圆锥过渡长度,对变幅杆进行有限元仿真试验,记录每组试验的共振频率、放大系数及最大响应应力等动态性能参数进行分析。结果表明：面积比或端口直径越大,有限元得到的共振频率和放大系数越偏离解析值,最大响应应力也越大;圆锥过渡长度越大,有限元得到的共振频率和放大系数越接近解析值,最大响应应力也越小。3个设计参数对变幅杆动态特性都具有显著影响,过大的面积比或端口直径都有可能导致变幅杆失真而无法工作或是最大响应应力超出材料的许用应力导致变幅杆损坏。增大圆锥过渡长度可以减小共振时产生的频率误差和最大响应应力值,但同时会减小放大系数。     

基于LMS与ANSYS Workbench的排气系统悬置参数的优化设计

为了分析吊耳刚度对排气管振动的影响,提出了一种基于LMS Poly Max及ANSYS Workbench的优化设计方法。首先建立了排气管的三维实体模型以及有限元模型,并对其进行约束模态分析;其次,利用LMS软件对排气系统进行了试验模态分析,通过计算模态与实验模态进行对比,验证模型的正确性;最后,利用修正后的有限元模型,以排气系统的一阶固有频率为优化目标,运用ANSYS Design Explorer对其进行灵敏度分析以及优化设计。优化后发现排气管的一阶固有频率从23.73 Hz提高到34.9 Hz,从而避开了怠速时发动机的激励频率,为排气系统的减震、降噪提供了重要依据。     

过渡圆弧结构在火管锅炉中的应用

针对火管锅炉管板与壳体连接结构的设计过程中,常常依据设计者的经验设计而无法进行精确的结构优化。文章对给定的3种不同过渡圆弧半径的火管锅炉结构采用有限元分析方法进行热应力分析,得到连接管板与壳体的过渡圆弧应力集中部位,通过对比3种过渡圆弧半径的应力分布和位移状况,建议优化设计圆弧时R取值不宜过大,与此同时也要保证最大应力区的应力在许用的范围内,这对类似结构下的优化设计提供了有力的依据。