基于有限元分析的结构优化设计方法

提出了利用ANSYS优化分析功能对结构进行优化分析的方法，通过十杆桁架的优化分析介绍了用有限单元法解决实际问题，实现优化设计的全过程，说明了用ANSYS优化分析功能实现结构优化分析的可行性，从而为其它复杂结构的优化分析提供了新的方法和科学依据。     

薄壁覆盖件的结构优化设计

研究了薄壁覆盖件结构优化设计中的一些关键技术，包括薄壁覆盖件的结构有限分析、优化方法选择、敏度结构重分析，选择了序列二次规划法用于结构优化问题，睡敛效果较好 。以汽车车身为例，对其进行了结构优化设计，计算结果适用，所编制的软件（ＯＰＴＳＨＥＥＴ）使用方便可靠。     

600kW风力机塔架结构参数粒子群优化设计

探讨了一种风力发电机塔架结构参数优化设计方法。采用有限元方法对风力发电机塔架进行模态分析，得出了不同结构参数下塔架的固有频率；采用支持向量机建模方法，建立了塔架结构参数与固有频率之间的快速计算模型；引入粒子群优化方法优化了塔架结构参数。将该优化方法与正交优化和混沌优化的结果进行比较，表明了粒子群优化的优越性，并采用有限元方法对所建塔架结构进行了强度校核。     

基于可靠性分析及频率约束的结构优化

对基于结构可靠性分析的结构优化作了简短评述。在此基础上，引入结构动特性的主要指标之一的结构固有频率，提出了一种新的结构优化形式。这种形式实质上是将可靠性优化与动力学优化有机地结合起来。本文算例表明，这种方法是可行的。     

多工况条件下土石方机械铲斗斗齿的优化设计

根据斗齿的受载情况和结构特点，提出了斗齿结构优化的求解策略，齿座以降低重量为主，齿尖以降低应力为主，因此，对斗齿齿座部分进行尺寸优化，对齿尖部分进行形状优化。最后进行了斗齿结构优化的实例计算，算例表明，通过结构优化设计，可以使斗齿重量减轻，在施工中阻力减小，从而使其耐磨性和使用寿命提高，成本降低。     

考虑固有频率最大化的快速反射镜结构系统拓扑优化设计

基于变密度拓扑优化方法和分段插值材料模型，文中提出了面向快速反射镜结构系统固有频率最大化的拓扑优化数学模型，解析推导了结构固有频率相对于伪密度设计变量的灵敏度。在不同多点固定力学条件下，开展了快反镜支架的拓扑优化设计，得到了不同的固有频率优化迭代曲线和结构拓扑构型。基于拓扑优化结果，进行了快反镜结构系统的三维模型重构，通过有限元模态分析结果可知，快反镜结构系统的固有频率得到较大的提高。     

结构系统的优化理论与设计方法探究

对结构多目标优化的方法进行了综述，并对多目标优化方法的最新进展，特别是关于拓扑优化、模糊优化与渐进结构优化做了阐述。最后，对多目标优化方法在飞机结构设计中的最新应用研究做了简要的介绍。     

机床大件几何优化

机床大件结构几何优化设计是机床结构优化中一个重要研究课题。本文介绍了这方面的研究内容及其数学模型，并分析了几何结构变化规律，提出了将结构截面优化与几何优化相结合的设计策略。优化实例说明其效果是十分显著的。     

带式输送机电动滚筒负载特性分析与动力学仿真

基于现有矿用电动滚筒基本结构，介绍一种矿用电动滚筒结构优化设计方案。从传动系统、齿轮联轴器、轴承、紧固件、滚筒材料等方面介绍了电动滚筒结构优化设计，并采用仿真分析方法，从负载特性分析和动力学分析两个角度对优化设计方案进行仿真验证。确认电动滚筒结构优化设计方案切实可行后，将其应用于工程实践，检验电动滚筒结构优化设计方案应用价值。     

城市地下建设管廊模具支撑架结构设计与优化

针对城市地下建设分体式管廊模具浇筑混凝土重量大，导致模具支撑架结构存在刚强度不足、质量过大的问题，对支撑架结构静态和动态性能进行了研究。提出以支撑架结构静态载荷下刚度最大和动态低阶固有频率最大为目标，采用折衷规划法和平均频率法对支撑架结构进行拓扑优化，得到结构单元密度图，找出支撑架结构的薄弱位置，进而对支撑架结构尺寸参数设计。通过建立尺寸参数优化的数学模型，对支撑架厚度参数进行优化。分析数据结果表明：优化后的支撑架结构不仅提高了力学性能和抑制振动能力，而且支撑架实现轻量化，质量减轻了26%，达到较为理想的优化目标。     

基于有限元计算的电动单梁起重机主梁局部结构设计

设计了一种新的电动单梁起重机主梁局部连接形式,比较了新结构与原结构在整体强度和刚度方面的变化,建立了不同局部结构形式的主梁有限元模型,分析了局部结构改变对强度的影响,标出了结构最大应力点的位置和数值。有限元分析结果显示,新结构的等效应力水平远低于材料许用应力值,具有进一步实验研究的意义。     

等径三通型球罐支柱连接处的应力分析

给出了一种改进型球罐与支柱的连接形式——等径三通型,该支柱形式结构简单,便于加工和组焊,焊接质量容易得到保证,同时受力也较为合理。采用应力分析的方法,给出了在自重和内压工况下该结构的应力状态,并与GB12337给出的个别结构进行了对比,证明了该结构完全可以用于工程实际。     

起重机自重应力对安全评估中应力测试实验结果的影响

应力测试是起重机安全评估中必须进行的一项检测。目前在安全评估工作中常采用应变电测法来采集起重机工作过程中的应力时程数据,由于该方法只能采集到结构由于载荷变化产生的应力,而无法采集到结构因自重产生的应力,导致应力测试无法获取结构的完整应力。利用起重机金属结构自重应力在总应力中占有的权重,分析其对应力测试实验结果的影响大小,试验结果表明在危险截面自重应力大小占总应力大小可达60%,此时不考虑自重应力进行结构安全性的判定是不全面的。可考虑利用仿真技术获取自重应力[1,2],从而使得安全评估应力测试实验结论更加准确。     

120km／h电力机车车体疲劳强度评定方法研究

针对机车车体结构的特征,引进了一种可以对机车车体结构的疲劳强度进行评估的新方法——抗结构疲劳储备系数计算法,该方法以有限元计算的应力幅和平均应力为基础,考虑了疲劳缺口系数和平均应力影响系数对计算的影响。最后以120km／h电力机车车体为工程应用实例,应用投影法将车体结构的多轴应力转化为单轴应力,利用修正Goodman曲线评估法验证了抗结构疲劳储备系数计算法的有效性。     

微机械应力测试结构的温度特性和应力抑制方法

研究了典型微机械应力测试结构的温度特性及从源头上抑制热应力的方法。设计了一种可以代表微机械系统(MEMS)器件温度特性的应力测试结构,并分析了温度对其固有频率的影响机理。指出了与材料弹性模量、结构尺寸变化相比,轴向应力是影响该结构固有频率温度稳定性的主要因素,同时设计了一种可以释放热应力以及加工残余应力的应力隔离结构。考虑硅的线膨胀系数随温度变化的特性,通过建模仿真和实验测试获得了应力测试结构、应力隔离结构的轴向应力以及固有频率的温度特性。结果表明:在-50℃~+85℃,应力隔离结构将轴向热应力抑制到了应力测试结构的2个数量级以下,固有频率-温度系数由5.0×10~(-3)ppm/℃左右降到了5.0×10~(-5)ppm/℃以下。结果显示:设计的应力隔离结构具有非常良好的应力隔离效果,从源头上抑制了主要的温度影响因素引入整个微机械系统,可以应用于其它MEMS结构以获得良好的温度稳定性。     

挖掘机动臂疲劳可靠性分析

为了评估挖掘机动臂结构的疲劳可靠性,以某6t挖掘机动臂为研究对象,对结构进行了合理简化,使用ANSYS有限元分析软件构建挖掘机动臂结构计算模型,分析计算载荷,进行静态强度分析,提取各工况下结构的应力应变最大节点,采集应力应变数据,确定结构的应力和应变时间历程,考虑挖掘机动臂结构设计中材料性能的随机性,采用RBF神经网络响应面法计算危险点处的可靠度,得出明确的可靠度指标,研究结果表明该动臂结构据有良好的疲劳可靠性。     

甲醇合成塔管板结构改进设计

甲醇合成塔管板结构设计是合成塔设计的关键。对某甲醇合成塔管板采用挠性过渡圆角结构,进行改进设计,以增加管板的挠性,同时应用有限元法对管板应力强度和换热管轴向稳定性进行分析。结果表明改进设计的管板过渡圆角处应力强度大大降低,换热管轴向压应力有所减小,提高了其抗压稳定性。研究结果为高温高压换热器管板结构优化设计提供了依据。     

焊接残余应力对正交接管结构强度性能的影响

运用有限元方法对正交接管结构在常规焊接和在线焊接条件下的温度场和残余应力场进行了数值模拟。考虑残余应力,对结构在内压作用下的应力及载荷应变曲线进行了分析。结果表明,在研究该结构的强度性能时,常规焊接条件下可不考虑残余应力的影响,而在线焊接残余应力对强度性能有较大的影响。     

发动机活塞销孔结构强度分析及改善对策研究

运用ANSYS分析软件计算活塞的机械应力与变形,得出活塞销孔内侧应力集中,变形较大.并在此基础上,提出了活塞的结构改进措施,采用了在活塞销孔内嵌入铸铝青铜衬套.使得活塞销孔内侧的应力趋向均匀,改善了销孔的应力集中现象,降低了销孔表面应力峰值,达到了预期的效果.     

泥水盾构接管用三通换向阀橡胶阀座密封研究

针对泥水盾构接管用三通换向阀密封结构易发生泄漏的问题,对三通换向阀橡胶阀座的密封特性进行研究,为提高其密封可靠性采用双道密封结构。建立双道密封结构二维有限元分析模型,对比分析橡胶双道密封在不同侧向介质压力、不同压缩量及不同倒角半径下的密封特性。结果表明:双道密封结构的von Mises应力与剪切应力与所受压缩量与侧向介质力呈线性关系;侧向介质力与倒角半径对第一道密封面的接触应力影响较大;密封面左侧的接触应力较高,第二道密封面的接触应力基本不变;当所受压缩量为2.0 mm,介质压力为1.5 MPa时,双道密封结构的综合密封性能最优。