基于AN SYS的矩形容器强度分析及结构优化

针对传统的矩形容器设计方法存在的局限性以及设计过于保守的弊端,提出了利用ANSYS分析软件对矩形截面容器结构进行强度分析和疲劳分析,并得到了该矩形容器结构应力分布规律,最大应力发生在筒体的倒圆角处且最大应力强度值为279. 409 MPa。在满足强度和抗疲劳性能的要求下,以矩形容器结构的质量最轻为目标函数,利用ANSYS优化模块对矩形容器结构进行优化分析,使得优化后质量降低18. 86%,有效的降低了制造生产成本,提高企业经济效益。     

挤吹线缆架结构优化设计

针对挤吹线缆架抗支撑能力不足、使用过程中产品变形量大等问题，课题组对含不同加强筋结构的挤吹线缆架在支撑载荷作用下的力学性能进行了数值仿真研究。利用UG（Unigraphics NX）软件建立了2种挤吹线缆架的有限元模型，在受力面上设计了2种不同的加强筋结构；采用正交试验法设计L9(4)正交表对其主要设计参数进行优化分析；仿真计算了挤吹线缆架在支撑载荷下的响应，比较分析了2种不同模型下的应力分布。实验结果表明加强筋的脱模斜度对产品变形量的影响最大，受力面加强筋的角度对产品所受应力的影响最大。加强筋设计为凸起结构时更利于实际生产及产品的使用。     

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。     

高压容器结构不连续区域的随机有限元分析

利用二阶矩法推导出圆柱壳和球壳基于弹性失效设计准则的中径公式的可靠度指标计算公式,并将其应用于一算例中。在此可靠性设计基础上建一圆柱壳和半球形封头连接的高压容器模型,然后利用ANSYS软件对其进行随机有限元分析,求出圆柱筒体与封头连接区的可靠度。结果表明:高压容器中圆柱筒体与封头连接区的可靠度远低于半球形封头与圆柱形筒体的可靠度。本文对输出的功能函数进行的灵敏度分析,可为结构参数的优化设计提供参考。     

充气可展开结构中薄膜皱褶的有限元分析

柔性可展开结构作为新型空间结构日益得到广泛的关注和应用.由于薄膜的大量使用,薄膜皱褶已成为高精度空间结构最关心的问题之一.采用基于屈曲理论的有限单元法来研究矩形薄膜结构在剪切载荷作用下的皱褶变形,分析了剪切载荷、薄膜厚度及材料参数对形面精度的影响规律.研究结果表明,薄膜结构的平面度随剪切位移和薄膜厚度的增加而增大,薄膜材料的弹性模量和泊松比对薄膜结构的形面精度影响很小.     

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。     

功能梯度材料板的弯曲问题

基于一阶剪切变形理论推导了功能梯度材料矩形板的基本方程，并用一种新型的数值方法——微分容积法求解了该方程，讨论了边界条件、梯度指数和相对厚度等因素对板的无量纲挠度和应力的影响。     

高压容器筒体与封头连接区的疲劳计算

在高压容器筒体与封头连接区,由于几何形状的不连续容易产生应力集中并伴随有疲劳现象,因此对此类部件进行疲劳寿命评估是分析设计的一个重点。文章首先利用有限元软件对该结构进行了计算,结果显示在过渡段与筒体的连接处应力值最大。并针对该应力条件,参照JB473295对该部件进行了疲劳计算。最后通过有限元结构疲劳分析加以验证。     

内压作用下双开孔圆柱壳孔间距限定

多开孔接管结构常用于压力容器和管道,文章重点考虑了不同A值和不同开孔间距,采用有限元分析法对内压 作用下轴向和环向双开孔圆柱壳进行了应力分析,基于弹性应力法和极限载荷法对承压结构进行应力强度评价。研究 结果表明,基于弹性应力法的应力强度评价,当轴向双开孔圆柱壳开孔间距不大于2. 010时,结构不能满足弹性应力强 度评定要求;基于极限载荷法的强度评价,双开孔圆柱壳均能满足应力强度评定要求。建议对轴向和环向双开孔圆柱壳 开孔间距分别作出限定     

箱式变电站中变压器结构尺寸优化设计研究

为开发出更低损耗要求的变压器，进行其结构尺寸优化设计是重要的技术途径之一。以型号S18-3150的变压器油箱为研究对象，使用SolidWorks创建了变压器油箱箱体及变压器油的三维有限元模型，基于流固耦合的方法对变压器油箱进行了静强度分析，通过灵敏度分析筛选出油箱零件壁厚度和加强筋厚度作为重要的设计变量，利用多目标遗传算法完成了油箱结构参数的优化设计，为变压器油箱改进设计提供了理论依据。     

高速胶乳分离机转鼓体结构优化

针对高速胶乳离心机转鼓体受载大,应力分布不均,局部应力值大等问题,运用多目标优化设计方法,改善其结 构及应力分布。建立转鼓有限元计算模型,分析转鼓的受力和约束条件,得到转鼓体的应力和应变云图;以转鼓体外径 R1、高度H1、筒体壁厚D1和底面厚度D2作为目标参数,进行结构优化。优化结果：R1,H1和D1分别减少了4.180, 3. 640,2.353 mm,D2增加了1.518 mm;最大等效应力减小了21.09 MPa,下降率为4.29%,最大局部应力减小;总质量减 小了1. 042 kg,下降率为5.85%;最大变形量相对减小0.001 35 mm,下降率为0.65%,基本达到了优化目标。研究结果 及分析方法对碟式分离机结构优化具有参考价值和借鉴意义。     

框筒结构的能量变分解

本文以等效连续体为数学模型，提出了框筒结构的能量变分解法。并给出 了既满足边界条件，又符合“剪力滞后”效应的位移函数。算例结果比较满意，表明该方法 是一个可行的、便于手算的简化方法。本方法也可应用于筒中筒和筒束结构。     

圆筒有压边多次拉深极限分析

依据再拉深时筒壁口部最厚、最硬、最大拉深力出现于技深后期以及变形区小的几个显著特征，假定最大拉深力出现的变形区相应于筒口达到变形区人口位置，并以筒口应力、应变强度及厚度作为变形区于均应力、应变强度及厚度，采用平衡微分方程和塑性方程联解方法建立了有压边圆角凹模再拉深径向应力分布数位解。应用分散性失稳准则，建立了危险断面拉伸失稳强度，计及了厚向异性指数、加工硬化指数、凸模直径及凸模圆角半径的影响。用本文推导的公式借助计算机，可以迅速确定多次拉深的极限拉深系数。通过本文分析，表明筒经对多次拉深极限有明显影响；同次极限拉深系数存在取极小值的凹模圆角半径；减少初次拉深变形程度有利于提高后次拉深的权限变形能力等。     

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。     

一种永磁同步电机齿槽转矩削弱方法

针对永磁同步电机存在的齿槽转矩问题,提出一种电机结构优化的方法削弱齿槽转矩。基于能量法和傅里叶分解法对齿槽转矩进行了解析,确定永磁体厚度和定子槽口宽度作为设计变量优化电机结构。对比优化前后齿槽转矩及其谐波,结果显示所提出的电机结构优化方法能够有效降低12次,24次及36次谐波幅值,且优化之后的峰 峰值仅为优化之前的7.99%。通过比较优化前后电机稳态运行时的电磁转矩,验证了所提出的结构优化方法能够有效改善电机输出转矩特性。     

用于波分复用的双层氮化硅垂直光栅耦合器的仿真分析

面向波分复用技术提出了一种双层Si3N4垂直光栅耦合器结构。基于时域有限差分(FDTD)方法对该结构模型(2D)进行了仿真及优化，重点研究了双层Si3N4的宽度、厚度、位置关系以及双层Si3N4结构距离光栅的高度对耦合效率的影响。结果表明，对于1 550 nm波长的TE偏振入射光垂直入射，当光栅周期为579 nm,占空比为67.5%,加入厚度为60 nm的金属Al反射镜及双层Si3N4结构后，光栅耦合效率超过了94%。与未添加金属反射镜和双层Si3N4的垂直耦合光栅相比，耦合效率提高了约46%。     

基于AutoCAD的钣金自动展开及排样优化

针对传统钣金生产过程中的效率低下、精度不高、材料浪费等缺点,提出基于CAD自动化技术的钣金展开及排 样优化应用系统,设计了系统的整体流程结构;借助于旋转最低水平线的遗传算法、最小矩形包络法和平移靠接算法为 核心,分别处理规则矩形和不规则矩形的排样优化问题。开发了基于AutoCAD应用平台的钣金展开及排样优化的插件 系统,该系统主要由参数化绘图、三维图显示、确定图幅及尺寸精度等功能组成;最后通过实例应用,表明该系统能有效 提高钣金生产的效率和制造精度,降低材料浪费率。     

多分流喷咀叶栅气动变分有限元分析

在蒸汽透平的高压级中,喷咀叶栅的高宽比相当小,一般l/B<1,端损比较严重。为了减少这种损失,本文提出一种新的由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构,以改善高压级喷咀叶栅的气动性能。为了对这种多分流喷咀叶栅进行全流场计算,本文采用了较先进的气动变分有限元方法。以国产30万千瓦机组高压第一压力级为例,对实际运行的带矩形加强筋的窜喷咀结构,带锥形加强筋的窄喷咀结构以及由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构进行了全流场的气动有限元计算。从计算所得的速度分布曲线可知,带矩形加强筋的窄喷咀结构的气动性能最差,而由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅的气动性能最好,它是改善蒸汽透平高压级热经济性的有效途径。     

切线模量法确定强夯地基承载力的现场试验研究

平板载荷试验是检验强夯加固填土地基承载力的重要手段，基于平板载荷试验的切线模量法以安全系数和允许沉降两个控制因素结合Terzaghi极限承载力理论可计算不同沉降要求的地基承载力。为了验证切线模量法计算强夯地基承载力的可行性和优越性，对现场填土地基进行强夯加固后进行平板载荷试验和超重型动力触探试验，以三组[WTBX]平板载荷试验9个试验点的测试结果为基础，反演该地基土性参数并通过切线模量法绘制p s曲线，发现切线模量法计算的p s曲线与现场p s曲线能够很好的吻合，故可用切线模量法计算基础中心不同沉降量所对应的地基承载力,且能够弥补平板载荷试验和动力触探测试方法的不足，故为浅基础的设计提供了一条新的途径。     

基于响应面模型和灰色关联度的板料成形工艺参数优化

以非线性有限元分析软件Dynaform为平台,基于二阶响应曲面法和灰色关联度,对非标准盒制件冲压成形工艺 参数寻优。首先,利用正交试验法获取不同因素的不同组合下的减薄率数值;再采用灰色关联度理论,找到对该盒形件 最大减薄率起主要影响的2个因素即等效拉延阻力和压边力;基于响应曲面模型,利用Design Exper软件,结合中心复合 设计法( CCD)建立优化目标和主要影响因素的二次回归模型;据成形极限图(FLD)的曲线设置板料的目标函数,可求得 等效拉延阻力和压边力的最优解。通过对比优化前后的数值模拟结果可知,优化后的冲压参数可以有效提高板料成形 性能和质量。