基于ANSYS的机床主轴优化设计

文章主要是在运用APDL建立机床主轴的参数化有限元模型,并在有限元分析软件ANSYS的基础上对机床的主轴进行优化和设计。以主轴的重量作为优化的目的和重点,使其在主轴的支承跨度的距离和主轴的外径以及悬伸的长度进行优化计算,并且对优化设计的结果和数据进行了有效地分析。     

基于ANSYS的土钻钻头的强度分析

对土钻的组成结构,特别是对钻头的结构及其工作原理进行了阐述,分析了贯人阻力、摩擦力和附着力对土钻钻头工作过程的影响.利用Pro/E软件建立了钻头的三维模型,并将其导入ANSYS软件.同时,对钻头在不同土质工作条件下进行了应力计算,得到了钻头的应力云图.结果表明:钻头的内应力随着工作土质的工作阻力增加而增加;在一定的土质工作阻力条件下,钻头的最大应力发生在钻头前刀面的根部.研究成果为后续土钻钻头的设计与研究提供了重要的理论依据.     

基于ANSYS的拖拉机传动系统元件优化设计

拖拉机是一种用途非常广泛的农业机械,其传动系统的设计大多停留在传统水平上,阻碍了拖拉机整体性能的提升.ANSYS是一种大型通用有限元分析软件,具有多种接口和良好的兼容性,在产品设计中展现出广阔的应用前景.为此,以东方红轮式拖拉机为平台,由三维UG软件建立传动系统的几何模型,并在几何模型及静态应力测试基础上,基于ANSY...     

基于ANSYS的混凝土坝优化设计

根据混凝土坝的几何特征和设计要求确定优化设计变量、约束条件和目标函数,提出基于ANSYS软件的参数化设计语言（APDL）来编制程序,以实现混凝土坝的有限元体形优化设计。不同坝体都有反映其几何形状的特征参数,把这些特征参数作为设计变量,在有限元程序中由这些设计变量和一些已知参数建立坝体和相应地基的有限元模型,并把坝体体积作为目标函数,然后调用ANSYS软件的优化模块,以有限元模型为基础,根据约束条件不断对设计变量进行调整计算,直到坝体体积最后收敛于某一极小值,此时这一目标函数所对应的设计变量即为最优解,从而实现混凝土坝的体形优化设计。在实例中按照这种设计思路,分别对重力坝和拱坝进行了优化设计,计算结果表明该优化设计方法直观、合理。     

基于ANSYS Workbench的车架支座优化设计

在ANSYS和SolidWorks联合的设计仿真环境下,通过预留的数据传输接口进行零件的设计仿真一体化。在建模软件中建立模型后传输到仿真软件进行静力学分析,并通过结构优化模块中的优化组件进行尺寸优化,进而获取在特定工作条件下的尺寸最优解,为车架支座在给定工况下满足工作要求和轻量化提供了一定参考。     

基于ANSYS的悬挂式挖坑机钻头静力学分析

利用参数化造型软件PRO/ENGINEER建立了一种悬挂式挖坑机钻头的三维实体模型,并将该模型导入ANSYS中对叶片进行有限元静力分析,得到了其应力分布规律和变形情况。分析时,采用8节点六面体单元进行网格划分,结果表明能够有效保证求解精度,使结果更加接近实际。另外,通过改变叶片结构参数,得到了螺旋升角与叶片强度变化的关系,为植树挖坑机钻头的设计和结构优化提供了理论依据。     

表层原状土壤专用取土器设计

针对植物、微生物培养等研究需要较大体积表层原状土的情况,参照植物培养所需土样的体积,设计了一款内嵌植物培养器具的专用取土器。利用ANSYS有限元分析软件对取土器的关键部件进行强度分析,得到可靠的结构设计。文章设计的取土器能够满足大体积原状取土要求,解决实验土样取样困难的问题。     

基于ANSYS的吊物架横梁的优化设计

用于搬运工程机械用大型不规则板件的吊物架在工作时要求安全、可靠。横梁是吊物架的关键部件,横梁的静态性能直接影响吊物架能否进行安全可靠地工作。因此,利用Pro/E软件构建吊物架模型,然后将横梁模型由Pro/E软件直接导入ANSYS软件进行有限元分析,从而实现对横梁结构的优化设计,提高了横梁的可靠性。     

基于ANSYS的机床床身尺寸优化设计

基于ANSYS有限元分析方法,利用响应面优化和灵敏度分析,对机床床身进行静态、动态性能分析。以床身外壁厚度和内部筋板厚度作为设计变量,以其最大变形量和一阶固有频率作为目标函数建立数学模型。对比优化前后的尺寸参数,得出机床床身最佳优化尺寸,使机床床身的结构性能得到改进。     

基于正交设计法的“V”形管优化设计

基于无阀压电泵中扩散/渐缩管流动特性,提出一种新型“V”形管.为了获得“V”形管最佳的流阻性能,对“V”形管的结构参数进行优化设计.基于正交设计法,采用有限元仿真的试验方法,设计了一个四因素三水平的正交方案,并对仿真试验所获得的数据进行极差分析,得到了各几何参数对“V”形管流阻系数影响的主次顺序,同时获得较合理的新方案.通过进行再设计和分析,并与正交方案进行对比,最终验证了新方案是最优方案,为“V”形管无阀压电泵的优化设计提供了一定的参考.     

基于响应曲面法的土壤离散元模型的参数标定研究

为准确地建立土壤的离散元模型,获取土壤离散元仿真中的仿真参数,以真实的土壤直剪切试验,与堆积试验来获取土壤的泊松比、堆积角.以堆积角为响应值,基于响应面优化,标定土壤离散元的相关参数.采用Design Expert软件依次设计Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验与Box-Behnken试验得到土壤的最优参数...     

基于遗传算法的轴流泵优化设计

针对轴流泵进行水力性能设计和优化,在满足设计要求的基础上,实现泵机组水力性能的提升.在优化过程中,控制叶片安放角为优化参数,采用遗传算法及二进制编码对轴流泵进行优化.在遗传操作过程中,以水力效率为优化目标函数,借助计算流体动力学对目标函数进行求解.根据验证结果可见,优化之后,轴流泵的水力性能得到提高并达到设计要求工况,其水力效率从81.68%提高到86.19%,扬程从3.73 m提高到4.56 m.通过流动分析得出,优化之后,由于叶片吸力面与压力面之间的压力差增大,水泵扬程得以提升.根据对水力损失的分析得出,由于泵内水力损失的减小,水泵的效率明显提高.同时,最优效率点移动到设计工况,高效区明显扩大.所采用的数学优化方法能够快速有效的对轴流泵进行优化设计,在原有设计方案的基础上,可有效地进行水力性能的提升.     

基于正交试验的高速井泵优化设计

为了提升高速井泵的水力性能,探讨影响其性能的主次因素,以100QJ10型高速井泵为研究对象,按照L18(37)正交表,选取叶片出口宽度、叶轮出口直径、叶片数等7个因素,每个因素选取3个水平,共设计18组叶轮,并分别与同一个导叶装配.应用CFX 15.0软件对18组模型泵进行全流场数值模拟,利用极差分析法研究影响100Q...     

基于ANSYS的拖拉机传动装置结构优化研究

以拖拉机传动装置为研究对象,分析主要传动机构中锥齿轮传动副存在的共振的风险.通过对拖拉机传动装置中弧形锥齿轮进行参数设计,并计算其接触应力、啮合频率及回转频率,建立锥齿轮传动副三维模型,并利用ANSYS进行接触应力和模态分析.结果表明:有限元分析所得接触应力与理论计算值相当,模态分析所得固有频率与啮合频率和回转频率相差...     

基于ANSYS的2BYFGJ-4型播种机机架优化设计

以2BYFGJ-4型玉米苗带秸秆还田旋耕施肥播种机机架为主要优化分析对象,通过有限元分析软件ANSYS对其进行静力学分析和模态分析,得出该机机架设计的薄弱环节。根据前几阶模态频率和振型,提出机架的优化方案,并以模态频率为衡量指标对各方案进行比较分析。结果表明:优化后的机架具有更好的动态性能,可为下一轮样机制作提供重要依据。     

基于正交试验及CFD的消防泵叶轮优化设计

针对大流量消防泵在使用过程中效率偏低的问题,根据L₁₈(3⁷)正交表,选取Z,β2,φ,d1,b2等7个因素,每个因素取3个水平,设计出18种叶轮模型方案.同时,采用计算流体动力学软件Fluent对18种方案的消防泵内三维定常流动进行数值计算,并对计算结果进行极差分析,研究几何参数对消防泵性能的影响,得到了消防泵几何参数对各性能指标影响的主次顺序,并确定出最终优化模型.结果表明:随着叶片数和叶片包角的增大,消防泵效率得到显著提高,而效率与叶片进口直径呈负相关,即效率随叶片进口直径的增大而减小.同时,对扬程影响最大的因素为叶片数,扬程随叶片数的增大而显著增大,叶片出口安放角对扬程影响很小.对优选消防泵的性能试验结果表明:优选方案在设计工况点较原模型的效率提高了4.5%,满足设计要求,验证了正交设计方法的可行性.     

基于正交试验的高扬程混流泵优化设计

为了提高高扬程导叶式混流泵的扬程和效率,选择叶轮叶片进、出口安放角、包角和叶轮外径等4个因素,每个因素取4个水平,利用正交设计软件SPSS进行正交试验方案的设计,应用CFD软件ANSYS CFX对设计的16副叶轮进行三维数值模拟,利用极差分析的方法分析得到各因素对扬程和效率的影响程度,进而得到最优组合方案,最后对比分析原始模型与优化模型的内部流动情况,验证优选方案的可行性.结果表明:叶轮叶片出口安放角对扬程影响程度最大,叶片包角对效率影响程度最大.在设计流量下,兼顾扬程和效率所选出的最优方案扬程和效率均有所提高,泵段内水流流态较好,压力分布均匀,达到优化设计的目的.因此,基于正交试验的高扬程混流泵优化可行,优化方案的参数搭配能够有效地减小高扬程混流泵的水力损失,提高其水力性能,并改善其内部流动.