加强筋对三维裂纹应力强度因子的影响

对含有表面裂纹的构件,采用加强筋进行局部加强可以阻止或延缓裂纹的扩展。应力强度因子是表征裂纹尖端应力应变场的重要参量,因此研究加强筋对表面裂纹应力强度因子的影响对于加强筋的设计具有十分重要的意义。运用断裂力学的理论,采用有限元分析方法,建立带加强筋的平板表面裂纹三维模型。在裂纹长度不同的情况下,以加强筋的位置、长度、宽度和厚度为参数,分析了不同参数对裂纹应力强度因子的影响。结果表明,应力强度因子与加强筋的位置、宽度及厚度有关,长度对其影响可以忽略。     

微压休闲舱加强筋布局优化及轻量化研究

针对现有民用压力舱体存在质量过大，在模拟不同工况时因刚强度不足而发生失效，结构安全性较低的问题，这里以休闲舱结构为研究目标，深入研究其结构的静动态性能。通过构建多目标函数模型并在HyperMesh软件中定义，进行静动态拓扑优化，并获取舱体的单元密度图，分析确定其薄弱区域，同时对休闲舱加强筋结构重新布局并建模；为实现结构轻量化目标，通过构建尺寸优化的函数模型，对各区域加强筋和舱体壁面厚度参数进行优化。优化结果显示：优化后的休闲舱质量减少11.58%，前三阶固有频率分别提高了8.06%、8.34%、9.68%，最大变形量减少0.633mm，最大等效应力降低10.8MPa，在提高舱体结构安全性的同时实现了一定程度的轻量化。     

多种脉动真空灭菌器的数值分析

对多种脉动真空灭菌器进行建模、求解和有限元分析。在内壁厚度、材料和工作压力等相同的情况下,重点对绕带式和夹套式结构、焊缝形式、加强筋的布局和种类等做对比分析。模拟结果表明在满足良好封闭性的前提下,绕带式灭菌器内壁上的最大应力值最小,为最理想的结构;对于夹套式结构来说,全焊缝应力集中值较小;断续对称焊缝好于交错焊缝;加强筋尺寸和型号选择灵活。整体来说,加强筋在内壁上均匀分布有利于降低最大应力,提高产品的使用寿命。     

157FMI发动机气缸盖结构强度研究

以157FMI汽油机由进气道喷射改为缸内直喷过程中的技改关键技术之结构强度为切入点,以火花塞关于气缸轴线对称的位置为喷油器喷射点,建立气缸盖有限元模型,对气缸盖进行结构强度研究。研究结果表明:气缸盖喷油器孔位的最大应力为80.38MPa,也是整个气缸盖最大强度。通过强度和位移校核,低于材料的屈服强度和结构许用应力,最终结果满足缸盖的强度要求。     

基于ANSYS的包装物品码垛机器人臂部研究

研究平行四连杆机构的码垛机器人的臂部结构的力学性能，能否满足自动包装生产线对码垛机器人越来越高的载荷及运动速度的要求。主要对平行四连杆式并联码垛机器人的臂部结构做了受力分析，并利用ANSYS有限元分析软件对其强度作了仿真分析。得到了前臂及后大臂的受力云图，前臂的最大应力值为38.4MPa，最大应力位置是与后小臂连接的中间孔上方的加强筋上，最大位移量为0.9mm，最大位移发生在与腕部连接的轴孔附近；后大臂的最大应力值为10.7MPa，最大应力位置是与前臂连接轴孔附近，最大位移量为0.02mm，最大位移发生与前臂连接的轴孔端部。通过云图分析得到前臂及后大臂的最大变形量及最大应力值均满足设计要求，证明了平行四连杆式臂部结构能够满足较大的承载能力，为码垛机器人臂部结构的设计的提供了理论依据。     

基于刚柔耦合模型的卫星成像仪多工况强度分析

阐述了子结构模态综合法的分析步骤和改进Craig-Bampton模态综合法,基于Virtual.Lab Motion的刚柔耦合多体动力学分析流程,建立了将某卫星成像仪主体结构作为柔性体的刚柔耦合动力学模型。对模型施加随机、正弦扫频和冲击三种激励,并分别进行各工况下的强度分析,通过结构等效应力云图判断结构最大应力位置,并校核结构强度。在此基础上,基于模态参与因子对主体结构进行优化,结果表明,优化后的结构最大应力位置不变,等效应力大幅降低,满足强度要求。     

基于动态峰值力的客车车架轻量化研究

以某纯电动城市客车车架为研究对象,建立客车整车虚拟样机模型,选择满载弯曲工况与扭转工况对客车进行整车仿真分析,提取各工况各载荷动态峰值力,对客车车架进行参数化优化设计,并对优化前后车架进行对比分析。结果表明,优化后的车架减重12.73%,在扭转工况下最大应力为200 MPa,最大变形为7.45 mm,车架强度与刚度满足安全要求。     

基于ANSYS Workbench 5000 KN摩擦焊机旋转夹具的优化

基于ANSYS13.0 workbench的APDL参数化语言,以5 000 k N摩擦焊机的旋转夹具为研究对象,建立有限元模型,对旋转夹具进行拓扑优化分析和静力学分析,得到钢爪体的等效应力和位移云图,并以质量最小、最大等效位移、最大应力为约束条件,设计优化参数,求解最优参数组合,以达到既满足强度要求又用料最省。     

转向架焊接构架强度模型及其对寿命预测的影响

为了对转向架焊接构架疲劳分析模型的合理性进行了探讨,以构架箱体梁为研究对象,针对主焊缝的不同处理方法建立了名义应力模型、结构应力模型和缺口应力模型。通过三种应力模型下应力特点、疲劳评估、累积损伤和参数影响的比较,结果表明:名义应力模型和结构应力模型下的应力大小和方向相似度较高,名义应力模型忽略焊缝的做法具有一定合理性,但前提是以焊趾前端应变片测试位置为应力取值点。缺口应力模型的特点在于能够较真实的描述焊缝局部的应力状态和循环特性;其优势也体现在能够同时对焊趾和焊根进行疲劳评估,因为计算结果显示箱体梁疲劳破坏也可能源于焊根处。由于结构应力模型对焊缝参数的变化并不敏感,进行焊缝参数优化时只能选择缺口应力模型。     

铸造起重机结构疲劳再制造关键技术

铸造起重机常在高工作级别中工作,由于焊接工艺的缺陷,在使用过程中经常产生焊缝开裂等情况,需要进行焊接修复,修复的质量决定了起重机安全运行的时长。针对以上问题,文中提出了一种基于强度的起重机焊缝开裂修复的设计方法,通过对铸造起重机进行实地测量和分析确定易开裂的焊缝位置,并建立对应的有限元整机模型;对产生开裂位置处局部结构进行改进,确定局部应力变化范围,划分子模型;同时以子模型作为研究对象,导入Ansys软件中进行局部应力分析,以加固结构的最大等效应力作为优化目标,对修复结构的特征几何尺寸进行多参数的耦合仿真试验分析,采用交叉试验方法最终得到强度最高的焊缝裂纹修复结构。     

MW级风机塔筒门框焊缝的强度分析

运用有限元分析软件ANSYS建立某MW级风力发电机塔筒门框的有限元模型,分析了其在极限载荷下的静强度; 同时采用热点应力法对门框焊缝进行疲劳分析,基于临界面理论计算热点应力,并利用雨流计数法和Palmgren-Miner线性累积损伤理论计算了门框焊缝的疲劳损伤,结果表明,门框焊缝的极限强度和疲劳强度均满足使用要求。     

基于Battelle热点应力法的轻量化桥式起重机主梁焊缝疲劳分析

以额定起重量为5 t的轻量化桥式起重机主梁为研究对象,以主梁疲劳试验数据结果为验证依据,预测主梁焊缝的疲劳寿命,建立了包括焊缝的主梁有限元实体模型,按照试验载荷工况对其进行静强度分析,在静强度满足要求的前提下,运用Fe-safe软件中以Battelle热点应力为核心技术开发的Verity模块对主梁焊缝进行疲劳强度分析,分析结果表明,轻量化后的主梁焊缝疲劳强度可满足使用要求,结果可靠,具有较好的可信性。文中采用的分析方法可直接应用于类似结构的焊缝疲劳分析。     

回转窑液压挡轮的应力强度与疲劳断裂分析

运用有限元技术对一台大型沥青焦回转窑设备中发生断裂事故的液压挡轮部件进行强度失效分析及疲劳寿命估算.通过断口形貌分析和金相实验,得出失效机理为疲劳断裂的定性结论.利用Ansys软件建立挡轮的有限元模型,计算出应力和变形等一系列结果.在确定交变应力幅值及裂纹尖端应力强度因子的基础上,利用Paris公式预算含缺陷挡轮的疲劳寿命.在选材及造型设计上对挡轮提出改进方案,将韧性较差的铸钢材料替换为韧性较好的锻钢材料,并优化挡轮轮辐减重孔直径,提高挡轮的疲劳寿命,从而在强度及韧性上均达到最优.设计长期交变应力状态下的工件必须兼顾材料的强度、韧性及其造型优化,这一结论对各类动态承载机械零部件的设计均具有参考价值.     

地铁车辆轮缘润滑装置吊架断裂机理和试验研究

针对地铁车辆服役过程中出现的轮缘润滑装置吊架断裂问题,采用材料和动应力试验与有限元仿真相结合的方法开展断裂机理研究,提出了一种新型结构设计方案。通过对吊架断口微/宏观的全面分析与表征,从材料角度确定疲劳断裂的机理成因;结合动应力试验和累计损伤理论,计算吊架断口关键位置的疲劳损伤值,从线路试验角度确定吊架断裂的结构成因;建立吊架的有限元模型,基于EN13749标准对其进行静强度和疲劳强度仿真,从理论角度判别结构设计的合理性,并与材料和线路试验分析结果进行对比分析;最后,提出吊架结构的改进方案,并进行仿真和动应力测试验证。结果表明：吊架断裂成因为低应力高周疲劳,疲劳源位于加强筋角焊缝内部,且加强筋角焊缝的累计损伤值和材料利用率均大于1;吊架断裂的主要原因为,结构不合理导致加强筋角焊缝承受较为频繁的交变载荷且焊缝存在未熔合缺陷;通过改变吊架结构和材质,提高了焊接质量,达到了轮缘润滑装置在线运行的标准要求。     

低压注塑设备拉杆式合模机构的分析与优化

低压注塑设备在使用过程中,容易产生拉杆式合模机构抬模及压合板变形等问题,导致注塑后产品质量异常。针对以上问题,应用SolidWorks软件对拉杆式合模机构进行建模,通过ANSYS Workbench软件进行静力学最大应力和总变形数值分析,以及拓扑优化。经拓扑优化后,活动压合模板的质量减小了11.3%,局部最大应力由342 MPa减小为291 MPa,最大变形量由0.133 mm减小为0.089 mm。通过对拉杆式合模机构进行分析和优化,提高了其静力学性能,满足低压注塑设备生产中的压合注塑要求,同时提高了设备运行的稳定性。     

轴流压缩机机壳稳态运行特性的数值模拟

通过有限元软件,对轴流压缩机机壳的静力及热稳态运行时的温度场、应力场和变形场进行了有限元分析。静力分析结果显示,机壳在静载作用下的变形及应力均不大,满足设计要求。热应力分析表明：机壳大部分区域等效应力较低,中腔到排气腔的过渡处及排气腔法兰处应力较高,最大应力值为922MPa,超过了材料的屈服强度;机壳在热膨胀的作用下,排气腔直径扩张19mm左右,并且,机壳有较大的轴向伸长,应加强机壳相应部位的强度及刚度,保证机壳安全可靠地运行。分析结果为轴流压缩机机壳的优化提供了参考。     

吊机应力测试试验研究

为了完成对使用已久的吊机进行应力评估,采用电阻式应变片对吊机进行应力测试,测出吊机加载后的应变大小,根据胡克定律得出吊机所受应力大小,从而判断吊机是否能满足强度要求。通过试验测试给出一种测试评估方法,使吊机在不同变幅角度起吊最大载荷,测试其应力大小,从而检验吊机的起吊能力是否仍能满足设计要求。     

一种铝合金扩散焊接工艺方法研究

为了满足雷达产品构件高可靠性、高精度的工艺制造需求,文中对可热处理强化铝合金6063 铝合金的试板以及雷达产品结构相关样件开展了扩散焊接试验。焊接前对试样进行了表面清理以去除表面杂质和氧化膜等,焊接后对样件开展了尺寸检验、密封性测试、强度测试和金相检测测试,评判焊缝质量。样件加强筋处在焊接后出现了明显的变形,变形和下压量成一定比例。样件密封性满足产品要求,试板平均抗拉强度为169.3 MPa。金相检测中有局部孔洞缺陷,这和扩散时间不够充分或界面夹杂物太多导致焊接面的晶界迁移不够充分有关,因此扩散焊接中零件的表面状态和焊接工艺参数的合理选择对焊缝接头的质量至关重要。     

基于Optistruct的地铁构架有限元强度分析及优化

建立地铁构架的有限元模型,根据UIC515-4、UIC615 4和EN13749标准对构架进行静强度和疲劳强度评定.结果表明,构架符合静强度和疲劳强度要求.此外还使用Optistruct软件对构架板材厚度进行尺寸优化,优化结果符合构架静强度和疲劳强度评定要求,优化结果可行.优化结果相比初始设计,减重达到12.3％.     

基于Optistruct的地铁构架有限元强度分析及优化

建立地铁构架的有限元模型,根据UIC515—4、UIC615—4和EN13749标准对构架进行静强度和疲劳强度评定。结果表明,构架符合静强度和疲劳强度要求。此外还使用Optistruct软件对构架板材厚度进行尺寸优化,优化结果符合构架静强度和疲劳强度评定要求,优化结果可行。优化结果相比初始设计,减重达到12．3％。