基于拓扑优化的FSC镂空链轮设计

为满足FSC大赛高效传动及轻量化要求,设计了一种对称结构镂空式链传动结构,对传动比、传动大小齿轮等关键参数进行设计并运用了一种二次拓扑优化方法对其进行优化,使用Workbench+Shape Optimization和ANSYS静态分析等软件仿真结果表明,优化后链轮结构减重48.2%,传动比经设计校核确定为3.54,大、小链轮在极限工况下的形变量和所受应力均符合设计要求。经实车验证,该设计满足实际需求。     

飞机起落架撑杆结构有限元分析及结构优化

根据设计要求建立了某型飞机起落架撑杆的三维模型,然后利用Ansys Workbench有限元分析软件分析其强度,得出最大应力,然后与材料强度值进行比较,再利用软件的拓扑优化功能进行结构优化,优化后再次利用Catia软件进行建模,利用Ansys Workbench软件进行强度校核,结果满足使用条件,在满足强度要求的条件下有效实现了减重设计。     

六旋翼植保无人机旋翼折叠机构有限元分析及拓扑优化

为实现某六旋翼植保无人机轻松折叠和轻量化设计的目标,以该六旋翼植保无人机旋翼折叠机构为研究对象,采用ANSYS Workbench有限元软件对其进行静态特性分析和模态分析,得到静力学分析结果和前6阶固有频率及对应振型。随后进行拓扑优化,对旋翼折叠机构进行去除材料的形状优化,根据拓扑优化云图在SolidWorks中对其形状尺寸修整和三维模型重建,将优化后的旋翼折叠机构三维模型再次导入ANSYS Workbench有限元软件进行静力学计算和模态分析,对优化前、后旋翼折叠机构的静力学特性和动态特性进行对比与分析。结果表明,旋翼折叠机构质量由最初的152.98 g减少至140.22 g,六旋翼植保无人机总重减少76.56 g;全新的旋翼折叠机构强度与刚度均在许用应力范围内,并且该机构在工作中不会发生共振,确定拓扑优化的可行性。     

甘蔗收割机刀盘轴的疲劳分析和优化设计

通过实测甘蔗收割机作业工况的载荷信号,利用nCode Glphyworks进行信号处理,得到了能反映实际工作载荷的载荷谱。通过UG建立刀盘轴的三维实体模型,将三维实体模型导入ANSYS Workbench中进行网格划分和静力分析,得到刀盘在静力作用下的应力结果。根据载荷谱、有限元分析结果和材料的S-N曲线,利用nCode Designlife对刀盘轴进行了疲劳寿命预测,再根据静力分析和疲劳的结果,利用ANSYS Workbench对刀盘轴进行优化,最后验证优化后的刀盘轴是否满足实际使用的需求。     

某品牌盘式制动器热应力分析及优化设计

以某品牌盘式制动器为例,根据产品设计参数利用CATIA进行三维建模,并将其导入至ANSYS Workbench中进行温度场分析。利用ANSYS Workbench热-固耦合模块,将温度场求解结果导入至热应力的求解过程中,并最终求解得到该品牌盘式制动器的热应力结果。在此基础上,对盘式制动器原模型进行拓扑优化设计,在满足强度要求和节省约31.3%的材料前提下,使得拓扑优化后的盘式制动器拥有更加良好的通风冷却性能,在很大程度上保证了汽车制动系统拥有更加持续稳定的制动力。     

立式径向挤压制管机机架疲劳分析

采用CATIA软件对立式径向挤压制管机的机架进行三维实体建模,基于ANSYS Workbench有限元分析平台对制管机机架进行前处理与静态力学分析,并利用nCode Design-Life软件对机架进行疲劳分析。立式径向挤压制管机机架采用Q235B材料,对Q235B试样进行疲劳寿命测试,并得出材料的S-N曲线,将实验结果输入ANSYS Workbench与nCode Design-Life软件中进行仿真分析。结果表明,机架侧支撑的连接处变形量较大,最大应力集中分布在支架立柱与支架侧支撑连接处,总体寿命与疲劳损伤满足设计要求,安全系数在许用范围内。通过实验与有限元分析相结合,有效验证了机架结构的安全性与可靠性。     

卷盘式喷灌机卷盘支架机械结构的设计

根据卷盘式喷灌机的使用要求,对支架进行了设计,并利用Solid Works建立了三维模型,利用ANSYS Workbench对支架在典型工况下的应力、变形进行了仿真分析,结果表明:该支架满足使用要求。     

基于ANSYS的FSAE方程式赛车后轮边系统优化设计和分析

针对某FSAE赛车,基于Altair Hyper Works有限元优化软件,使用拓扑优化的方法对立柱进行概念设计和重建模,对轮毂、制动盘进行集成化轻量化设计,基于ANSYS Workbench对设计零件进行分析,验证其使用强度和刚度。本文为进一步提高赛车的瞬态响应性能给出了更加明确的设计参考。     

基于有限元的农用铣刨机升降装置结构分析及优化

以某型农用铣刨机升降装置为研究对象,采用UG软件对升降装置进行参数化三维建模,并与ANSYS Workbench软件实现数据共享与交换,利用ANSYS Workbench软件对升降装置进行静态和模态分析,了解其动静态特性,根据计算结果在AWE环境下对升降装置进行了多目标优化设计。该优化有效减轻了升降装置的质量,提高了动静态性能。     

测量车检测臂结构设计与研究

简要介绍接触轨非接触检测系统总体结构方案和关键设备的选型,利用SolidWorks对接触轨检测臂进行结构设计;然后导入到ANSYS Workbench中,对机械臂结构进行静力学分析,得到检测臂结构的受力和应力分布;在此基础上完成检测臂的拓扑优化和尺寸优化,检测臂结构在不影响正常检测且满足材料强度的条件下减重30%左右;对优化后的结构进行有限元理论验证,然后进行实物制作,用于接触轨非接触的检测。检测臂结构的设计降低了材料成本,减轻了实物质量,突出了检测设备便携式的特点,优化理论推广为便携式检测设备的研发提供理论参考。     

基于大学生方程式赛车的制动踏板轻量化设计

赛车制动系统的好坏不仅影响着赛车的操纵性能,更影响着赛车的行驶安全性能。基于FSC比赛规则与某赛季的整车参数与实测数据,确定了制动回路的布置形式。为了提高整车制动性能,通过对赛车整车受力分析,并根据赛道附着系数,计算出制动器相关参数,优化前后制动力分配,以解决之前赛季出现的制动力过剩的问题。通过计算,确定制动踏板所能承受的最大力,利用CATIA,CAXA对制动踏板进行建模,并用ANSYS和Workbench软件对其进行有限元分析,然后,利用ANSYS的Shape Optimization模块对其进行拓扑优化,确定制动踏板形状尺寸,最终建模并利用ANSYS Workbench软件进行校核。     

联合收获机脱粒滚筒模态分析与结构参数优化

联合收获机在工作时会产生振动等,为避免联合收获机脱粒滚筒在工作时发生共振,利用Solid Works软件对雷沃RG50稻麦联合收获机的脱粒滚筒进行CAD参数化建模,利用ANSYS Workbench软件中的模态分析模块对脱粒滚筒进行模态分析,得到其固有频率与相应的振型图。为了验证有限元模型的可靠性,对联合收获机脱粒滚筒进行模态试验,结果表明:脱粒滚筒的固有频率与联合收割机的外部激励频率均不相同,故不会产生共振。为了降低制造成本,对脱粒滚筒的幅盘进行结构优化改进,并对其进行强度校核,最大应力为16MPa,远小于材料屈服极限。改良后的脱粒滚筒与改良前相比,滚筒的质量缩减了17%,满足了脱粒滚筒结构优化设计的目标。该研究结果为联合收获机脱粒滚筒结构优化提供了设计依据。     

翻转犁结构设计及支架优化

翻转犁悬挂支架存在设计冗余的问题,为了对其结构进行优化,采用了拓扑优化和遗传算法优化相结合的方法。首先,在ANSYS软件中分析了网格划分方式对于仿真结果的影响,基于得出的可同时保障仿真准确度及解算速度的网格划分方式,利用拓扑优化模块对支架结构的形式进行了优化;其次,基于新的结构形式,设置4个尺寸变量,通过单变量仿真试验及多变量正交仿真试验,分析拟合出了关于支架最大等效应力及质量的多变量数值关系式;最后,以两个多变量数值关系式为优化目标,在MatLab中利用遗传算法对新结构形式下支架的尺寸参数进行了优化和确定。优化结果显示:优化后的支架具有更小的质量和更高的强度,实现了轻量化设计,可为类似结构的优化提供参考。     

发动机支架结构拓扑优化设计

突破传统的零部件设计方法,将基于变密度法的连续体结构拓扑优化方法应用到发动机支架结构设计中,以结构刚度作为约束条件,重量最小化为目标函数,对三种工况载荷下的发动机支架进行了拓扑优化设计,在保证结构强度的前提下,获得优化模型中材料分布的最佳形式,结合工程实践设计出刚度高重量轻的发动机支架合理结构,避免了设计过程中的盲目性和主观性,提高了设计效率。     

基于Pro/E与ANSYS Workbench的深松铲结构分析及优化

采用Pro/E软件建立普通深松铲三维模型,并通过有限元分析软件ANSYS Workbench对模型进行静力分析及模态分析,通过修改深松铲的结构参数对深松铲进行优化设计,为深松铲的进一步试验研究提供依据。     

基于Workbench的U型桁架机械手的有限元分析与优化

用SolidWorks三维绘图软件,建立U型桁架机械手的有限元模型,并依据模型简化原则,得到最合理的三维模型,利用工程分析软件ANSYS Workbench 15.0进行静力分析和模态分析,得出其对应的应力云图和变形云图,以及计算出前6阶固有频率和振型。证实了U型桁架设计的合理性。并采用轻量化设计来优化桁架结构,对以后桁架机械手设计具有一定的参考价值。     

FSAE赛车双横臂独立悬架系统设计

双横臂独立悬架对FSAE赛车行驶平顺性、操纵稳定性和安全性有着重要影响。依据FSAE大学生方程式大赛规则及参照经验值对包括轮距、轴距在内的整车参数进行确定。对轮胎、轮辋等部件进行选择,设计悬架立柱、摇臂部件,并利用CATIA软件进行三维模型的建立。基于ANSYS/Workbench协同仿真平台,对在转向和制动复合工况下的前立柱进行有限元分析。分析结果表明,满足材料的强度要求。设计的双横臂独立悬架为车辆悬架系统的结构优化和轻量化设计提供了参考。     

某型飞机起落架刹车拉杆强度分析及拓扑优化

本文通过建立某型飞机起落架上刹车拉杆的三维模型,利用Ansys Workbench有限元软件分析了拉杆的强度,得出应力最大值,然后与材料强度进行比较,在盈余量和安全裕度较大的情况下把模型导入Ansys Workbench软件中进行拓扑优化,以减少材料为目标进行优化,得出优化结果,减轻了拉杆重量,在实际生产改进中有较大的参考价值。     

集装箱半挂车车架结构拓扑优化设计

用ANSYS软件对某集装箱半挂车车架进行了结构拓扑优化设计。探讨了拓扑优化设计过程中，基本结构建立、优化过程控制及优化结果分析与应用等问题，分析了ANSYS软件中有关拓扑优化函数的应用方法。实现了拓扑优化方法在汽车结构的初始设计过程中的应用。     

随车起重机吊臂结构的有限元分析及优化

以随车起重机吊臂为分析对象,采用CERO软件建模,以有限元分析软件ANSYS Workbench为平台,对吊臂进行各种典型工况的有限元分析,并运用ANSYS软件将一节基本臂进行截面的参数优化设计,目标函数定为吊臂的重量,以满足强度、刚度要求为约束条件,对其进行优化,计算出最合理的结构,以节省成本。