机电产品木质包装箱的有限元分析与研究

目的 为了优化使用不同材质的木材资源,研究某型机电产品木质包装箱的力学性能。方法 利用UG软件建立包装箱的三维模型,并对包装箱的底架枕木和纵梁进行理论分析,得到松木和杨木2种材质的包装箱在堆码工况下的最大挠度与最大弯曲应力,然后在Ansys Workbench中对2种材质的机电产品包装箱进行有限元分析和对比。结果 采用理论分析法和有限元法得到的结果基本一致,最大误差仅为7.962%;在相同载荷条件下,杨木包装箱产生的最大挠度大于松木,但最大弯曲应力与松木相同。结论 用杨木代替松木作为机电产品包装箱的材料,完全满足其强度和刚度要求。     

木质包装箱结构优化设计

目前我国市场使用大量的包装箱仍以木材为主,经调查木质包装箱用料过剩的现象比较严重.以某厂一款产品的包装箱为例,对其进行了结构分析,发现在设计方法上造成木材大量的浪费.为此提出了木质包装箱优化设计的方案,阐述了木质包装箱优化设计的方法和步骤.采用新的木质包装箱优化设计的方法,使该款产品包装箱在满足使用条件的情况下,其木材用量节约30%左右.     

铝合金托盘有限元分析及优化设计

目的通过对不同托盘结构进行分析,选出满足托盘承载性能要求的轻量化的铝合金托盘结构。方法利用Solid Works软件对不同类型托盘进行三维建模,并用Ansys Workbench对其进行静力分析,对比不同类型托盘应力、变形及安全系数,选出结构最优的铝合金托盘,并对其尺寸进行优化。结果方案C的托盘质量、纵梁应力、纵梁变形和纵梁安全系数分别为19.68 kg,247.39 MPa,3.41 mm和1.13,优于其他类型托盘,对其铺板厚度及纵梁相关尺寸进行优化后,其质量减少22%,纵梁安全系数提高20.4%。结论铺板厚度为1 mm,垫块厚度为1.5 mm,以及其他相关尺寸分别为5,5,30 mm的方案C铝合金托盘为载荷一定条件下的最优结构。     

中型电机包装箱底座的设计

运用结构力学分析方法对中型电机包装箱底座模型进行受力分析、弯矩分析、剪力分析,校核了枕木的强度,改进了中型电机包装箱底座中枕木的设计方法,建立了木箱底座上枕木和滑木螺栓连接时以及枕木和滑木钢钉连接时的力学模型,简述了模型的应用。为中型电机包装箱底座设计和安全的研究提供了依据。     

考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究

如果结构在外部激励下产生均匀损伤或均匀变形,则可避免出现薄弱层且可提高承载能力和安全性,以此为目标进行结构优化具有重要意义。将弯剪型结构简化为连续变截面悬臂杆,假定结构截面函数具有自然指数型和幂函数型等形式,将地震和风荷载等外部激励等效为均布、倒三角和惯性相关等三种荷载分布模式。根据均匀变形准则将结构绝对位移曲线关于高度的二次导数为零作为优化目标,建立结构连续化位移方程并进行优化求解,获得了考虑荷载分布形式的弯剪型结构最优刚度和截面分布解析解。理论和数值分析结果表明:截面按幂函数变化的结构能够实现均匀损伤,不同荷载分布模式下的最优刚度或截面分布有所不同。有限元静动力分析结果进一步验证了解析解的准确性和实用性。     

无机玻璃钢代木包装箱应用分析

讲叙了从木材节约和代用的背景意义、平高集团木材包装应用现状、无机玻璃钢代木包装箱结构性能、测试试验、经济效益、社会效益和环境效益分析等.对无机玻璃钢包装箱代替木质包装箱技术应用进行了全面的分析介绍,是木材节约代用和资源综合利用一个很好的企业案例.     

基于Pro/E软件悬臂梁的优化设计

以悬臂梁为例,运用Pro/E软件中的Mechanica模块对其进行敏感性分析和优化分析。通过改变悬臂梁截面的长度和宽度尺寸,获得悬臂梁质量和受力方向的位移随尺寸的变化情况;在满足安全的情况下,对悬臂梁截面的长度和宽度尺寸进行了优化,找到了长度和宽度的最佳值,从而提高了产品的设计质量。     

冷弯薄壁型钢受弯构件承载力与延性优化研究

该文旨在通过改变冷弯型钢的截面尺寸来提高其承载力和延性。基于ABAQUS有限元软件建立已有试验模型,计算了不同尺寸下的腹板翼缘加劲截面和腹板加劲的折叠翼缘截面的抗弯承载力及延性,分析了上述2种截面的几何尺寸与抗弯承载力及延性的关系,并采用人工神经网络(ANNs)和遗传算法(GA)对截面尺寸进行优化;采用逼近理想解排序法(TOPSIS)分别确定了2种截面的最佳截面尺寸并提出截面尺寸的优化设计公式。结果表明:对壁厚为1.5 mm的冷弯薄壁型钢构件,在一定范围内增加截面腹板高度可以提高其抗弯承载力,采用较小的平翼缘宽度可以提高其延性,设置加劲肋的措施可以略微增加结构抗弯承载力但显著提高结构延性;在所研究的截面中,腹板加劲的折叠翼缘截面具有更好的力学性能。     

基于响应面法的无轨伸缩式门式起重机轻量化设计

依赖于传统经验方法的无轨伸缩式门式起重机结构设计往往趋于保守,材料浪费严重,为了充分发挥材料的承载性能,有必要对它进行优化分析。对无轨伸缩式门式起重机结构进行优化设计时,针对非线性接触模型计算不收敛与计算效率低等问题,提出以节点耦合模型代替接触模型来构建响应面近似模型,并将近似模型与多岛遗传算法相结合对结构参数进行优化。以某无轨伸缩式门式起重机各构件截面尺寸为初始设计变量,以结构强度、刚度、自重为模型响应,通过调用Isight平台中最优拉丁超立方设计方法产生设计变量样本点,再由试验设计（design of experiment,DOE）模块调用有限元分析软件ANSYS完成样本点模型仿真以筛选出对响应影响较大的设计变量。利用优选后的设计变量构建响应面近似模型,以结构强度和刚度为约束条件,门式起重机结构质量最轻为优化目标,采用多岛遗传算法对响应面模型进行优化。结果表明：在保证结构性能的前提下,优化后门式起重机质量减轻23.4%,轻量化效果明显。所提出的优化策略可较快获得全局最优解,减少了计算量,为无轨伸缩式门式起重机结构改进提供了理论依据。     

基于神经网络的变截面梁抗撞性分析及优化设计

通过比较不同截面形状薄壁梁碰撞吸能特性曲线,提出了一种有效的变截面薄壁梁结构,并将该结构应用于某车架前纵梁的碰撞模拟中,以提高其动态吸能能力。将人工神经网络引入抗撞性优化设计中,选取变截面梁的主要设计参数作为研究对象,将有限元分析与试验设计、神经网络和遗传算法等结合起来,对变截面梁各结构尺寸进行了抗撞性优化设计。建立了变截面梁结构的总吸能神经网络预测模型,并采用遗传算法进行了优化求解。最后将优化好的变截面薄壁梁结构应用于整车40%偏置碰模拟中,结果表明A柱的加速度峰值显著降低,整车的被动安全性得到提高。     

民机部件 APU 门运输用瓦楞纸包装箱的优化设计

目的针对民机大型部件运输用传统木制包装箱结构重、成本高等问题,使用质量小、成本低的新型瓦楞纸材料研制民机大型部件运输用包装箱。方法以APU门为例,使用有限元软件MSC.Patran/Nastran计算APU门包装箱的强度,加载侧向载荷,使用木质材料和瓦楞纸板材料进行对比。结果同样的结构强度,瓦楞纸箱相比木制包装箱减重60%,瓦楞纸箱的侧向结构需要优化。结论瓦楞纸板用作民机大型部件的包装箱材料是可行的,且有很大的质量与成本优势,但设计中应全面考虑出现的各种载荷。     

框架木箱有限元受力分析

介绍了木包装的基本情况,对木包装中使用广泛的框架木箱的结构设计过程进行分析,并设计制做出了一个框架木箱,对其进行了有限元分析。采用大型有限元软件ANSYS和ANSYS-LSDYNA具体分析其在静载、堆码、叉取、跌落等各种情况下的力学性能,为框架木箱的设计做出有益的探索。     

弹药铁皮包装发展前景探讨

从资源、经济、性能等角度对比了弹药铁塑包装和木箱包装。阐述了对弹药包装及其性能的认识;介绍了枪击试验结果,并对弹药包装选材问题提出了新的认识和建议;最后结合铁塑包装存在的问题及对弹药包装的认识,对弹药包装提出了广泛的以铁代木的技术可能性以及建议。     

变截面梁的应力计算及其分布规律研究

为了合理计算预应力混凝土变截面箱形梁的剪应力,客观反映其应力分布状况,首先推导了任意变截面梁剪应力计算的一般公式,在此基础上,考虑箱形梁的梁高、底板厚度、腹板厚度沿跨度的变化,导出了变截面箱形梁的剪应力实用计算公式。应用导出的公式,结合矩形及箱形变截面悬臂梁算例,分析了变截面梁的应力分布状况。研究结果表明,变截面梁横截面上的最大剪应力并不发生在截面重心轴处,而是在重心轴以下区域或梁底缘处;变截面箱形梁的底板受有很大剪应力作用,为了合理设计变截面箱形梁,不应采用薄底板,而且应加强其配筋及构造处理。     

一种基于复合纸板的新型重型纸质包装箱

目的开发一种用于机电产品包装的新型重型纸质包装,以代替目前的木质包装箱。方法在对现有重型纸质包装研究分析的基础上,评估蜂窝纸板及各种瓦楞纸板的优劣势。采用A瓦楞/蜂窝/B瓦楞复合纸板,利用该复合纸板设计一种新型重型纸质包装,并利用Solid Works软件对2种箱板结合形式的重型纸质包装进行静载力学对比分析。结果该新型箱板结合形式能够改善箱体的应力分布状况。结论该新型重型纸质包装节约储运空间,易于成形,在一定程度上改善了箱体应力分布,是一种理想的代木包装结构形式。     

基于热阻网络模型的硅基微槽热沉多目标优化设计

微槽热沉具有传热效率高、可靠性强的优点,可用于对微尺度高热流密度电子元件进行冷却。为满足其性能需求和控制成本,在对微槽热沉进行设计时需要对其传热能力和流动阻力同时进行优化。传统研究采用的热阻网络模型较为简单,不能很好地反映热阻和流动阻力对微槽道截面形状拓扑变化的响应,且其优化对象通常为既定截面的形状尺寸。为此提出一种基于离散化方法的单层硅基微槽热沉热阻网络模型,将热沉鳍片细分为厚度较小的微元,根据微元热阻对微元宽度的响应及微元热阻对整体热阻的贡献来描述微槽道的整体热阻。以微泵输出功率为优化边界条件,压降和热阻为优化目标,通过SQP（sequential quadratic programming,序列二次规划）方法对层流状态下四边形等截面硅基微槽热沉进行尺寸优化,利用CFD（computational fluid dynamics,计算流体动力学）对优化结果进行模拟和验证。结果表明,当鳍片高度较低时,鳍片截面形状为矩形,随着鳍高增加,截面形状有向三角形发展的趋势。在设计区间内,微槽道截面为梯形、鳍片截面为三角形时传热效率与压降相对占优。用边界点法和理想点法优化模型求得微槽道高度、鳍底宽、槽底宽、槽顶宽的优化结果分别为500,50,64.5,114.5 μm和500,50,50,100 μm。该方法能根据设计需求调整评价函数,同时计算结果具有重要工程意义,为微槽热沉设计人员提供参考。     

太阳能组件的整体包装设计

目的对太阳能组件多片集装进行运输包装设计,为小型机电产品的整体包装设计提供一种方法。方法了解太阳能组件的产品属性、流通过程和环境条件,从产品的防护、装卸搬运、堆码、防潮、防静电等方面考虑,对托盘、内部缓冲装置、外包装箱等方面进行整体包装设计。结果内缓冲包装结构采用胶合板材质的木支架和木质固定块对组件进行支撑和固定,BC楞结合的五层瓦楞纸板做上下垫板,灰底白卡纸板作为纸护角对组件进行分割保护,利用PET打包带对组件和底部的瓦楞纸板垫板进行纵向2道捆扎,并对托盘的结构形式、材质、堆码、防护固定方式等进行设计,完成太阳能组件的整体包装过程。结论该整体设计方案能够完全满足太阳能组件的运输包装需求,在节省材料、降低成本的同时,提高了安全防护性,为小型机电产品的整体包装设计提供了思路。     

一类变截面梁横向自由振动的精确解析解

本文研究了一类变截面梁的横向自由振动问题，半径按抛物线变化的圆形变截面梁以及高度按抛物线变化而宽度接任意次幂函数变化的矩形变截面梁是这类梁的两个典型特例。求得了其横向自由振动的精确解析解。解的形式与楔形梁完全不同，是一以幂函数表示的初等函数。本文最后给出了两个算例。     

基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计

目的 在保障机械结构强度的前提下,对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计,对机械强度进行CAE有限元仿真,并进行振动跌落冲击测试,以降低成本提高产品价值。方法 首先分析产品的使用功能,设计新型包装方案,将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构,建立力学模型,进行底强度分析以及稳定性计算;然后运用SolidWorks建立3D模型,运用ANSYS Workbench进行仿真评估;最后生产出新型包装,并根据包装测试标准进行了测试。结果 新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑,节约了100%的铁质包装材料,并通过了冲击振动跌落测试。优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求,满足运输稳定性的功能要求。结论 本文以价值工程理念为指导,优化设计的新包装结构,在满足产品功能的同时节约了成本,是价值工程在包装优化领域极好的运用,为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。