有限元分析软件ANSYS在电磁换向阀优化设计中的应用

采用有限元分析软件ANSYS,对电磁换向阀进行优化设计和计算,得出了相关尺寸的优化参数并与其它优化方法进行了比较.结果表明:利用ANSYS优化的计算过程简单易行,优化精度高,结果比较可信.     

孔洞对透射波频谱影响的有限元数值模拟

从有限元基本原理出发,建立固体中二雏有限元模型.对含有孔洞缺陷模型的声波散射进行了数值模拟研究,通过波场快照图能清晰显示孔洞对超声波传播的影响,对时域A-扫描曲线上透射波到达时间进行计算,验证了结果的正确性.重点对透射波进行了频谱分析,通过频域特征量和敏感频率可以识别出不同尺寸的孔洞.     

三辊数控卷板成形过程有限元模拟系统研究

为配合卷板设备数控系统的研制和对卷板工艺过程进行优化,建立了三辊数控卷板成形过程的弹塑性大变形接触问题的有限元模型系统.系统研究了卷板过程的机理,建立了卷板模拟的弹塑性大变形有限元方程,研究了系统中单元的选取,接触边界条件的处理.根据该模型可对卷板过程中各几何控制参数和成形结果之间的关系进行精确计算.在此基础上开发了相应的有限元程序.计算实例证明了该系统的精确性和可靠性,为制定和优化卷板工艺过程提供了依据.     

汽车模具高速铣削工艺参数优化及数据库系统的研究与开发

从生产实际需要出发,研究探讨应用高速切削有限元模拟、优化处理、数据库设计、实例推理、VC编程等关键技术,实现了高速铣削优化工艺参数数据库的构建,并能为新工件提供成功的高速切削实例作为参考.在UG中通过接口程序调用该系统,为高速切削的CAM编程提供理论依据和实际参考.     

一种易碎复合材料仿生结构的设计与试验

从仿生学植物种子苞荚弹射传播机制角度出发,设计了一种仿生易碎复合材料结构,可在冲击力的作用下实现即刻碎裂工作机制要求.通过有限元仿真计算,确定了满足工作要求的强度极限,然后研制了实物并进行了试验验证.设计分析的结果与试验结果吻合.     

感应淬火电磁-热耦合场的有限元分析

从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了轴对称感应加热工件的电磁场、感生涡流和温度场分布的基本方程;并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了二维有限元分析模型,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对实际的工件感应淬火过程进行了仿真.计算中考虑了工件材料物理参数随温度变化对加热过程的影响.仿真结果形象地描述了感应加热中明显的邻近效应和集肤效应,试验工件的电流透入深度大约为3 mm.仿真温度分布曲线与试验曲线相吻合,说明仿真模型的准确性,为进一步研究感应淬火热处理加工过程提供了很好的依据.     

20MN大型框架式液压机机身有限元分析及优化设计

针对20 MN大型数控框架式液压机机身CAD分析及优化,应用三维软件Solidworks建立了20 MN大型数控框架式液压机机身的三维模型,采用有限元分析模拟软件ANSYS建立了有限元计算模型,并进行静态刚强度分析.计算分析了机身的应力及应变,在此基础上构建了主体结构的优化计算模型,将机身进行了优化设计,并与初始设计进...     

TK6920型数控铣镗床主轴箱的计算机辅助分析及改进设计

文章研究内容针对TK6920型数控铣镗床主轴箱CAD分析及优化,运用solidworks软件建立了三维CAD设计分析模型,并采用ansys有限元软件建立了有限元模型并进行静态刚强度分析.计算分析了主轴箱的应力及应变,在此基础上构建了主体结构的优化计算模型,将主轴箱进行了优化设计,尝试了新的改变约束的方法,与初始设计进行对比分析,为主轴箱的结构设计及改造提供理论依据.     

塑性加工过程有限元法模拟的现状和困难

本文从有限元模拟塑性加工过程的发展出发 ,研究并讨论了影响计算精度的主要因素。用一些计算实例 ,进一步说明模拟成功的前提条件和数值模拟的作用 ,并对数值模拟今后的发展方向进行了探讨     

层复合阻尼镗杆的动力学分析

从弹性力学基本理论出发，建立了层复合阻尼镗杆的数学模型，得出了纯扭转动载荷情况下的解析解，实例计算结果与有限元计算结果和实际测试数据基本一致。     

响应曲面法优化气体淬火过程中的工艺参数

以轴对称问题气体淬火过程为研究对象,提出了阶段换热系数模型,进行了五因子三水平Box-Behnken实验设计．根据实验设计结果,将设计的变量水平代入本文开发的淬火过程有限元分析软件进行计算,用逐步回归法和响应曲面方法对实验结果进行拟合,建立了拟合变形程度、表面单元平均等效残余应力、等效残余应力标准差、平均表面硬度和表面硬度标准差的响应曲面公式．以变形程度为目标,建立了相应的优化目标函数,用Lagrange乘子法对优化目标函数进行了带上下限及约束函数的非线性优化．优化后,五项目标中的四项得到了有利的结果,使用优化后工艺参数进行气体淬火,可以提高零件的淬火质量．     

永磁无刷直流电机的多目标优化研究

CVVL电机是一种用于提升发动机性能、降低汽车耗油量的一款永磁无刷直流电机，以其为研究对象，以提高转子输出转矩、电机效率、降低转矩脉动和定子槽满率为优化目标，以永磁体厚度、转子外径、定子内径、定子槽身宽和定子槽身高5个对优化目标影响最大的结构参数为优化变量，利用仿真软件ANSYS平台对永磁无刷直流电机结构作多目标优化，得到最优解集，最后通过仿真和试验验证优化方法的可行性，结果表明优化后的电机性能全面提升，满足优化目标，本文的多目标优化方法可为永磁无刷直流电机的结构优化提供参考。     

Sensitivity analysis based preform die shape design using the finite element method

This paper uses a finite element-based sensitivity analysis method to design the preform die shape for metal forming processes. The sensitivity analysis was developed using the rigid visco-plastic finite element method. The preform die shapes are represented by cubic B-spline curves. The control points or coefficients of the B-spline are used as the design variables. The optimization problem is to minimize the difference between the realized and the desired final forging shapes. The sensitivity analysis includes the sensitivities of the objective function, nodal coordinates, and nodal velocities with respect to the design variables. The remeshing procedure and the interpolation/transfer of the history/dependent parameters are considered. An adjustment of the volume loss resulting from the finite element analysis is used to make the workpiece volume consistent in each optimization iteration and improve the optimization convergence. In addition, a technique for dealing with fold-over defects during the forming simulation is employed in order to continue the optimization procedures of the preform die shape design. The method developed in this paper is used to design the preform die shape for both plane strain and axisymmetric deformations with shaped cavities. The analysis shows that satisfactory final forging shapes are obtained using the optimized preform die shapes.     

Kriging metamodel global optimization of clinching joining processes accounting for ductile damage

Clinching is a very cheap and efficient cold forming process that enables to join two sheets without any additional part such as a rivet or a bolt. This paper deals with the optimization of the final mechanical strength of a joined component using a global optimization technique based on Kriging meta-model. The optimization process includes both the joining stage and the mechanical strength simulations. It is shown that accounting for plastic strain, residual stresses and damage occurring during clinching is essential if one wants to study the final mechanical strength of the clinched component. The global optimization leads to a 13.5% increase of the mechanical strength for tensile loading and to 46.5% increase for shear loading. The global optimization procedure also enables to study the influence of input geometrical variability on the final mechanical strength, which is essential from an industrial point of view.     

基于灵敏度分析的预锻模具形状优化设计

以最终锻件的形状为目标,采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法,对预锻模具形状进行了设计。针对下模速度为零时,下查形状不能优化有的情况,提出了一种处理速度灵敏度边界条件的方法,该方法可同时对上下模具形状进行优化。针对程度耗时较问题,提出了贮存灵敏度刚度矩阵,减少优化设计变量的方法,大大提高了程序的运行速度。最后,给出了优化设计实例,验证了该方法的可靠性。     

板坯中间包控流装置优化的数值模拟

以某钢厂板坯连铸中间包为模型,利用数学模拟方法,对中间包内钢液流场进行研究。采用正交试验法研究了堰坝距离、坝的高度和堰的插入深度对中间包内钢液流场及RTD曲线的影响,得出各因素对活塞区体积的影响程度及最佳控流装置组合,为现场提出了控流装置的优化方案。优化后中间包活塞区由62.23%提高至70.75%,死区比例由7.11%降至5.75%,明显提高了中间包的冶金功能。     

面向工程广义优化的人机一体优化策略研究

本文在分析工程广义优化是解决现代复杂制造系统设计的基础上，指出人机一体优化策略是解决广义优化设计的有效途径；探讨了人机一体优化系统的体系结构及系统建立应解决的几个关键问题，最后给出了人机一体优化系统的工作过程示意图，为实现面向工程的广义优化提供了一种新思路。     

Technology chain optimization: a systematic approach considering the manufacturing history

The optimization of technology chains is usually conducted as a local problem of each individual process step. However, in order to optimize the technology chain in terms of product properties a local optimization is insufficient and a more holistic approach is indispensable. Existing methods, which consider the manufacturing history of a workpiece, are often accompanied by a high level of effort in research. This paper presents a systematic approach to integrate the manufacturing history into the technology chain optimization process going along with a significant reduction of effort compared to existing methods based on simulation and experiments. Resulting from previous methods and models a set of representative variables is identified to describe interactions and dependencies within technology chains. Furthermore, an approach consisting of three steps is developed which allows a visualization as well as an explanation of the cause-and-effect relationships within technology chains. This approach is used to deduce two different optimization strategies for technology chains. The first strategy allows a global optimization by adjusting specified parameters without changing the processes within the technology chain. Whereas the second strategy comprises a redesign of the whole chain.     

压电磨削测力平台的有限元结构优化设计

压电磨削测力平台结构优化设计的核心是弹性环与传感器三向刚度相互匹配的问题。文章重点介绍了测力平台在力学建模过程中对弹性环刚度的定义，准确得出弹性环结构的优化边界条件。利用有限元分析法建立测力平台的三维实体参数化模型，完成测力平台弹性环的结构优化设计。通过性能标定实验验证，该测力平台的技术指标全面达到CIRP—STCC规定的动态型测力仪标准。     

基于演化算法的复杂机械广义优化设计实现策略研究

针对复杂机械广义优化设计过程中优化模型不易获得这一难题，利用人工神经网络的高度非线性是非线性映射能力，将优化建模转换为求取设计变量到设计方案的映射关系，构建了复杂机械广义优化柔性建模方法；引入模糊评价理论，设计了基于演化计算的优化方法，给出了优化流程图。该策略特别适用于复杂机械概念设计阶段的方案优化。