基于ANSYS的高速吹灌旋一体机灌装系统组合机架结构优化

为了满足新型高速吹灌旋一体机可靠、低耗和轻量化的要求,同时为了降低新产品的成本,课题组对其组合机架进行优化。基于有限元分析软件ANSYS对原灌装机架进行应力和模态分析,结果表明机架的最大应力和最大变形均较小,机械强度远超设计要求。故课题组采用减薄底部法兰和矩形管厚度的方法对原组合机架进行轻量化改进。研究结果表明：改进后在保证机架满足强度要求的同时,不会发生共振,符合轻量化要求。课题组的研究降低了成本和能耗。     

基于ANSYS的平板封头矩形大开孔优化设计

针对矩形大开孔的拱形平板封头处结构复杂,常规计算方法难以进行应力分析的问题,课题组提出使用ANSYS软件进行模拟计算,并采取MPC接触方式使T型加强筋与其它部件相连接,得到该结构应力分布规律。在满足强度要求与疲劳性能的基础上,使用ANSYS优化模块对结构进行优化设计。分析结果表明：平板封头矩形大开孔结构在优化后质量减少19.6 %,实现了轻量化的目标,有效降低了生产制造成本。     

基于ANSYS Workbench的深松机机架静力学分析及轻量化设计

深松技术是机械化保护性耕作的关键技术。针对深松机机架静力学性能较差及质量较大等问题,开展了基于ANSYS Workbench的深松机机架静力学分析及轻量化设计。通过Solidworks建立了深松机的三维模型,并用ANSYS Workbench对机架的静力学性能进行有限元分析;采用solidThinking Inspire软件进行机架的拓扑优化,从减少质量和提高刚度2个角度考虑,并对优化后的机架进行验证。结果表明:优化后的机架最大应力降低了31. 30%,质量减少了39. 03%,且固有频率与拖拉机振动频率差距较大,有效地避免了共振现象的发生。通过本次优化设计,提高了机架的静力学性能和稳定性,满足了深松作业要求。此方法可以为深松机机架的设计和优化提供参考。     

基于响应面法的地震仪调整平台结构优化

为便于实现地震仪调整平台的无人化安装及其水平度的调节，课题组采用响应面法对调整平台进行结构轻量化的设计。在对地震仪调整平台进行静力学分析以及结构参数化基础上，借助参数敏感度分析获得影响其质量、最大等效应力和最大位移形变的关键参数；利用二次多项式响应面法对调整平台进行相关响应面拟合；并采用 MOGA遗传算法全局寻优；对优化前后的调整平台各指标进行对比分析。结果表明：优化后最大等效应力降低41%、薄弱方向的最大位移形变下降56%，同时质量降低了12.8%。该响应面优化设计不仅达到轻量化的效果，又提升了装置刚度和强度。     

汽车门锁的棘轮棘爪轻量化设计

为了实现汽车门锁的轻量化，课题组将拓扑优化方法应用到汽车门锁的设计中。建立棘轮棘爪的有限元模型，分析确定可优化区域；在满足实际要求的情况下，结合基于变密度法的拓扑优化方法，以整体质量最小为目标，得到棘轮棘爪的最佳传力路径和材料分布。经验证优化后的棘轮棘爪满足强度设计要求，与原结构相比质量减小33.6%。该研究可应用于同类汽车零部件的轻量化设计，具有一定的工程应用价值。     

扇贝脱壳机特征值屈曲特性分析及优化

为实现扇贝脱壳机轻量化设计，课题组运用ANSYS Workbench 18.0对其进行屈曲特性分析，仿真分析得到屈曲特征值和振型图，确定脱壳机发生失稳时的临界应力值及屈曲发生的位置；在此基础上，基于变密度法优化准则进行拓扑优化，将优化前后的屈曲特性进行对比。拓扑优化结果显示:优化后结构整体减轻了12.5%，最大变形量基本保持一致。该研究在保证结构满足正常工况要求的同时，达到扇贝脱壳机轻量化要求。     

龙门式瓦楞纸板卸垛机的设计与动态特性研究

针对目前中小型啤酒企业的瓦楞纸板卸垛作业仍依赖手工完成，存在耗时耗力的问题，课题组采用系统化设计方法，设计了一种新型的龙门式瓦楞纸板卸垛机。采用电缸和气缸组合驱动，实现高精度分步提取纸板的功能；采用气缸连杆机构，设计了一种摆动的纸板打落机构；利用ANSYS Workbench软件对关键零部件进行有限元分析，得到了等效应力云图和变形云图，验证了机构的稳定性和强度要求；并进一步对机架进行模态分析和谐响应分析，得到了前6阶模态参数和位移频率响应曲线。结果表明：当工作频率为17 Hz时，机架易发生共振，频率响应急剧增大，形成峰值。该卸垛机能正常完成卸垛工作，提高了生产效率，降低了成本。     

转盘反应器表面黏性流体液膜速度分区特性

为了探究在不同的介质物性和操作参数下转盘反应器表面液膜径向速度分区特性，课题组设计并搭建了转盘反应器的实验装置；并且以甘油 水溶液为实验介质，通过激光多普勒测速仪对转盘表面液膜的径向速度进行测量。实验结果表明：随着转速和运动黏度的增加，同步区逐渐扩展到转盘中心，浇注区和加速区收缩；体积流量增加，3个分区逐渐向外迁移，浇注区和加速区扩大，同步区收缩；浇注管半径增大，浇注区在逐渐缩小，加速区逐渐扩大，但同步区不变。说明转速和运动黏度对液膜速度的分区影响大致相同，而体积流量和浇注半径的影响则不相同。课题组根据量纲分析法建立了同步区半径的预测关联式。本研究的结果可为转盘反应器的设计和优化提供一定的参考。     

基于ABAQUS的齿轮简化杯状体轻量化设计

为了验证某型号的齿轮简化杯状体构件的使用安全性，并寻求轻量化解决方案，课题组采用有限元软件Pro E进行建模，用Hypermesh进行网格划分，利用ABAQUS软件进行了杯状体构件的模态仿真分析和应力应变仿真分析。根据有限元结果对杯状体底部进行结构优化设计，寻求轻量化解决方案。结果表明：在相关工况下分析得出的最大应力满足许用应力值，此型号的杯状体构件性能安全；所做的拓扑优化设计避开了应力值较大区域，满足安全性要求。本研究为产品进行轻量化设计提供了思路。     

基于ANSYS_Workbench的深海取样外筒多目标优化设计

为了安全、稳定地收集深海浮游微生物，课题组对具有保温、保压和过滤功能的取样外筒进行了优化设计。首先，对取样外筒进行三维建模，通过ANSYS_Workbench软件对取样外筒进行静力学分析；其次，对取样外筒的设计参数进行灵敏度分析，筛选出对输出结果（质量、最大变形和最大等效应力）影响程度比较大的参数，通过响应面法构建设计参数和输出结果之间的近似函数关系。结果表明：课题组的研究在保证取样外筒质量较小的前提下，提高了其综合强度和稳定性，节约了设计成本，提高了材料利用率。