液压隔膜泵用环状U型隔膜挠曲变形分析

为了建立新型液压隔膜泵用环状U型隔膜基础理论体系和设计方法,借助Ansys有限元分析软件的非线性分析工具,对其挠曲变形与变形量的关系进行了分析.以液压隔膜泵样机用环状U型隔膜为物理模型,建立了具有几何和材料双重非线性特性的环状U型隔膜的薄壁中空双层壳体有限元模型;在工作范围内,对模型固定支撑端施加固定约束,运动支撑端施加位移约束,内外表面施加面载荷,分析了模型在不同压缩、拉伸位移载荷下的挠曲变形;应用差分进化算法对环状U型隔膜挠曲变形的位移数据进行曲线拟合,通过控制均方差、相关系数和决定系数等判断标准,反复修正拟合曲线,总结了其挠曲边线的运动规律,获得了其挠曲变形曲线的等效解析解,推导了其工作容积理论计算公式;通过工程实例计算,验证了工作容积理论计算公式的可行性,为形成液压隔膜泵用环状U型隔膜工作机理及隔膜结构和优化设计方法提供了理论基础.     

回转分级筛主轴的强度分析和结构优化

某型号回转分级筛的主轴偶尔出现断轴现象,为了找出原因和结构优化,应用有限元分析软件Ansys对回转分级筛主轴进行了强度分析.通过回转分级筛主轴的载荷分析计算、实体建模和有限元计算,求出主轴上应力分布情况并进行了结构优化.结果表明:主轴最大弯曲应力由383MPa减小到247MPa,原危险部位的弯曲应力由383MPa减小到132MPa,提高了主轴的安全性.     

金龙XMQ6608NE1客车车架分析研究

车架作为汽车总成的一部分,行驶过程中会承受复杂交变载荷的作用,所以,对其强度和刚度的设计尤其重要。运用有限元法对车架进行分析。利用UG建立了金龙XMQ6608NE1客车车架结构模型,运用UG中有限元模块对车架进行有限元静强度分析,得出车架应力分布云图和位移云图。分析结果表明:最大应力值为165.21MPa,最大位移为2.815mm,在弯曲工况中,最大应力发生在车架首、尾部,相对于车架的总长度而言,最大位移变形量和最大应力均满足设计要求。     

强夯起重机臂架结构有限元分析及优化

针对强夯起重机臂架实际工况下的应力集中、结构冗余等问题,以某新型强夯起重机为分析对象,采用UG NX及其Nastran模块建立三维模型,有限元分析计算确定多种工况载荷,得到强夯起重机在静载和动载荷作用下的位移和应力分布情况,确定应力集中和结构冗余部位,通过优化设计改善结构应力分布,减轻臂架质量并提高其力学性能。对起重和脱钩工况的优化结果表明,臂架最大应力和最大位移分别减少12.5%和6.99%,臂架质量减轻2.36%。     

基于SolidWorks Simulation弯形旋耕刀有限元分析

本文以小型旋耕机械作为平台,弯形旋耕刀为研究对象,对旋耕刀进行尺寸参数设计,分析旋耕刀工作时的应力、应变、位移状态。采用SolidWorks三维软件结合设计尺寸参数建立旋刀三维模型。根据旋耕刀工作参数计算出旋耕刀工作载荷F=428.16N,通过Solid-Works Simulation插件在工作载荷的作用下分析校核旋耕刀。结果表明,刀尖变形量最大,为0.249mm,刀柄所受的应力最大,为48.65MPa,远小于许用应力300MPa,满足工作要求。本研究为小型旋耕机械的旋耕部件改进设计提供了参考依据。     

高压核电平板闸阀的设计与数值模拟

针对核电工业的需要设计了公称压力为25 MPa、公称直径为150 mm的高压电动平板闸阀,介绍了其主要结构的设计及计算方法.分析了阀门开启状态下流动压力损失的产生原因及分布区域.对阀门进行了流固耦合计算,以研究介质载荷对其结构产生的影响.建立了闸阀及水体的三维模型,利用CFX软件对模型进行网格划分并定义边界条件,计算后得到了介质流动状态下的压力、速度分布,并指出了产生压力损失的主要部位.利用Ansys软件将介质载荷施加到闸阀上进行流固耦合分析.结果表明,介质在阀座区产生涡流损失,阀座区之后静压值明显下降,流道壁面处流速减小,闸阀中腔上部的压力降和速度都很小.闸阀的流阻系数为0.093,闸阀的最大变形为19.4μm,最大应力值为70.8 MPa,分别位于阀座出口端的顶部和侧面;开启状态下闸阀的变形及应力均在允许范围内.     

基于ABAQUS旋耕机刀片结构受载有限元分析

应用Solidworks软件建立了1XGJ-160型旋耕机的三维图,并应用Abaqus软件对材料为45#钢的旋耕机刀片进行了有限元分析,由软件后处理模块得到了刀片在工作载荷压强小于70 MPa时的最大应力、应变和位移。分析结果表明,最大应力、应变发生的位置为刀片与刀座连接处的侧面;最大位移的位置为刀片最前端;工作面的最大载荷应小于60MPa;每增加1 MPa工作载荷,最大应变增大8.202×10^-4,最大位移增加0.293 5 mm。仿真试验为旋耕机刀片的优化和选用提供了参考。     

温室三七收获机有限元分析

根据三七种植新农艺的要求,设计了一款应用于温室种植模式的三七收获机。为提高其工作性能,利用ANSYS有限元软件进行有限元分析,获取在静载荷作用应力、变形的大小及分布情况。结果表明:应力集中发生在电机安装位置及车架纵梁连接处,最大变形发生在车尾处,机架强度符合要求。对机架进行模态分析,获得其固有频率并进行谐响应分析,分析可知:在频率15Hz时电机安装位置处可能发生共振,此时电机安装位置处应力和位移达到最大,最大应力为4.34MPa,最大位移为2.03mm,机架满足激励载荷下的强度要求。对挖掘铲进行静力学分析,得到挖掘阻力5 000N,挖掘铲最大变形量为1.334 4mm,最大应力为20.894MPa。本文为后续温室三七收获机的减振以及机架、挖掘铲优化提供了理论依据。     

基于Abaqus的农用车制动踏板刚强度分析及拓扑优化

为了验证某新型农用车制动踏板的刚度特性与强度特性是否合格，采用Creo软件建立仿真分析模型，基于Abaqus软件对其进行材料设置、添加约束、加载集中力和划分网格，分析踏板在承受横向左右各100 N载荷和法向500、2 000和2 500 N载荷时的位移变形和应力分布。分析结果表明，其横向位移之和、承受法向500 N载荷时的位移量、2 000 N载荷产生的永久变形量及2 500 N载荷时的最大应力均满足工况要求。对制动踏板进行了拓扑优化分析，并对结构优化后的模型进行了静力学分析，结果表明，符合工况标准的要求，可以作为该型农用车制动踏板轻量化设计的依据。      

基于ESO的罗茨泵叶轮拓扑优化设计

针对大流量和高转速罗茨泵的运行特点,应用进化结构优化算法(ESO)对双叶罗茨泵叶轮进行结构拓扑优化.对优化过程中出现的结构突变现象,提出基于奇异单元联结特征的筛选和删除算法,在此基础上对ESO算法进行改进,确保了优化过程的连续性与稳定性.采用Ansys参数化设计语言APDL,编程以实现改进后的ESO算法.通过区间逼近并结合优化程序可视化进程确定初始删除率允许区间,在该区间内,分别以5种不同初始删除率对受到1 500 r/min惯性载荷的罗茨泵叶轮进行优化,对不同的优化结果进行性能参数指标分析、筛选,获得了合理的叶轮拓扑结构.有限元对比分析表明:新结构在受惯性力作用时其应力分布更为均匀,材料利用率显著提高,优化后新结构的最大应力、应变、位移分别较原叶轮结构减小17.7%,17.5%,18.7%;质量较原叶轮结构减小55%,大大提高了罗茨泵在高转速、大流量运行工况下的安全性和稳定性.     

旋转脱膜式残膜回收机关键部件仿真与模态分析

设计了一种旋转脱膜式残膜回收机具,针对搂膜弹齿不稳定造成残膜回收率降低的问题,通过Ansys软件对其进行仿真分析和模态分析,得出主搂膜弹齿等效最大应力232.15MPa,总位移为10.2mm,副搂膜弹齿等效最大应力138.737MPa、总位移为6.7mm,所得数据均小于设计最大值;二者前6阶固有频率范围分别为17.7~292.1Hz和25.1~292.1Hz,不在所受外界激振频率范围内,作业过程中不会产生共振现象。本研究可为弹齿式残膜回收机的设计提供参考。     

动态显式分析在冲压件结构优化设计中的运用

针对车身冲压件结构复杂,成形易产生缺陷的特点,运用非线性动态显式有限元方法,采用弹塑性各向同性材料本构模型,提出了基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法。利用MSC-Dytran对某型号轿车的前横梁托架进行冲压过程的计算机模拟,对零件毛坯在冲压成形后的缺陷进行了分析,提出了结构修改方案,最终完成了结构优化设计。结果表明,零件结构修改可以有效避免冲压缺陷产生,并说明用非线性动态显式有限元方法进行冲压过程分析结果的可靠性和基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法的可行性。     

基于流固耦合的除杂风机应力应变及模态研究

叶轮是除杂风机的重要部件之一,叶轮在运行中的应力应变对除杂风机的安全运行有着重要的影响,而叶轮振动是风机的常见故障,所以流固耦合条件下的除杂风机叶轮变形及振动分析对甘蔗收获机除杂风机的安全有着重要的意义。为此,采用有限元分析软件Ansys Workbench对除杂风机叶轮进行了单向流固耦合计算分析,结果表明:叶轮在流固耦合作用下会发生弯曲扭振变形,最大应力分布在叶片与轮毂的交界处,最大应变分布在叶片外缘处;所设计的叶轮最大应力为21.48MPa,小于材料极限应力,而工作转速也远离振动转速,均满足工作要求。该研究为甘蔗收获机的除杂风机设计提供了参考。     

基于有限元法的秸秆餐碗静压应力仿真分析

论述了秸秆餐碗的特点,建立了餐碗的有限元模型,通过有限元方法对其在静压载荷作用下的力学特性进行仿真分析,得出沿餐碗高度方向的应力分布图,并分析了应力分布特点,为餐碗的结构改进和优化设计提供了参考依据.同时,将仿真结果与试验结果进行对比,证明了有限元仿真的正确性.     

基于流固耦合的轴流泵叶片应力特性

为计算轴流泵叶片的应力及变形情况,在Workbench平台上,采用Ansys和CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行双向顺序流固耦合联合求解,其中流场计算基于RANS方程,采用RNG k-ε双方程湍流模型,结构计算采用弹性体结构动力学方程.对叶轮叶片在流固耦合作用下的变形和应力分布进行了计算,分析了流固耦合作用对轴流泵扬程和效率的影响.计算结果表明:在流固耦合作用下轴流泵叶片的最大位移发生在叶片进水边轮缘处,叶片出水边及根部位移较小;叶片根部与轮毂接触处靠近进水边一侧存在明显的应力集中现象;叶片的应力和变形均随轴流泵流量的增大而逐渐减小;与不考虑流固耦合作用相比,考虑流固耦合作用的数值计算得到的轴流泵扬程和效率均有所下降,但下降幅度较小.     

水轮机顶盖部分螺栓断裂后剩余螺栓的强度分析

针对水轮发电机组由于顶盖连接螺栓断裂而导致水淹厂房等严重事故的问题,建立了某电站实际顶盖及螺栓的模型并进行有限元分析.基于Ansys,采用有限单元法求解静力学基本方程,计算得到各种工况下螺栓的应力分布;研究了某混流式水轮机顶盖全部螺栓正常工作时的强度,对部分螺栓断裂后剩余螺栓的强度进行了分析,对比了螺栓在断裂数量为1,2,4,8根以及断裂位置为90°对称分布、邻近分布、180°分布时的应力情况.计算结果表明:部分螺栓断裂后,由于偏载和突变,其余螺栓的最大应力值都会升高;螺栓断裂个数越多,断裂螺栓的分布位置越邻近,则其余螺栓强度越不足.当断裂螺栓数量为4根且处于邻近分布位置时,剩余螺栓的最大应力为744.03 MPa,十分接近螺栓材料的极限容许应力744 MPa;当断裂螺栓处于邻近分布位置且数量达到8根时,剩余螺栓的最大应力达776.21 MPa,增幅达19.69%,已远远超过材料极限容许应力,威胁电站安全运行.