某载货车电瓶支架断裂分析及结构优化

针对某载货车电瓶支架总成在整车道路试验中出现断裂的问题,在Abaqus软件中建立其有限元模型,进行强度计算校核,找出断裂破坏的主要原因,并提出改进建议.改进后的电瓶支架在试验中无损坏,并已经小批量投产.对电瓶支架总成进行减重,利用Abaqus软件的拓扑优化模块对电瓶支架进行拓扑优化,并对优化后新设计的结构进行计算.拓扑优化后新设计结构满足强度要求,实现减重2.93 kg.     

某型横向橡胶止挡结构优化设计

采用多学科优化平台Isight和参数高阶网格变形软件Sculptor对某型横向橡胶止挡进行结构形状优化设计.通过Sculptor进行参数化建模,通过Isight多目标优化算法NSGA-II获得合理的形状参数.采用Abaqus进行有限元计算,结果表明改进后的止挡垂向静刚度满足设计要求,结构设计合理.     

基于子模型仿真技术的发动机主轴承座设计优化

针对某车用发动机主轴承座在该车型台架耐久性试验中开裂失效的问题,基于AVL Excite的曲轴动力学载荷分析,采用Abaqus和FEMFAT软件创建高精度的主轴承座螺栓疲劳仿真计算模型,通过理论计算分析确定主轴承座螺栓根部开裂的主要原因是螺栓连接副刚度不满足设计要求。考虑设计限制和制造成本,采用增大主轴承盖刚度和增加螺栓长度2个方案进行优化,优化后的轴承座能通过各项验证,满足车型疲劳耐久试验。     

利用MATLAB编程计算精馏塔的热损失速率

根据对流传热的基本规律和精馏塔传热的特点,建立了精馏塔热损失的数学模型并推导了热损失速率的计算公式,随后采用MATLAB对精馏塔的热损失速率进行了编程计算;利用MATLAB图形用户界面(GUI)工具创建了计算程序的输入输出界面。利用所编写的计算程序和所创建的用户图形界面研究了精馏塔保温层厚度,空气温度、相对湿度和风速对精馏塔热损失的影响。结果发现随着保温层厚度的增加,精馏塔热损失速率迅速下降,但下降的速度越来越慢,在精馏塔热损失速率与保温层厚度关系曲线上存在一个拐点,该点可作为精馏塔外壁保温层厚度的最优值;风速和空气温度对精馏塔热损失速率也有一定的影响,随着风速的增大,精馏塔热损失速率迅速上升,但上升的速度越来越慢,最终趋近于一个恒定值;空气温度升高,精馏塔热损失速率下降,二者呈现出良好的线性关系;空气湿度对精馏塔热损失速率的影响不大,可以忽略不计。另外在计算过程中发现对精馏塔进行分段计算非常必要,不进行分段计算得到的结果只有分段计算结果的1/7左右,严重偏离真实值。     

基于Isight与Tosca的抗侧滚扭杆装置优化分析

基于Isight和Tosca软件对抗侧滚扭杆装置轻量化设计问题进行优化分析.采用Isight软件集成Abaqus软件对扭杆轴进行结构参数优化分析;采用Tosca软件集成Abaqus软件和fe-safe软件对扭转臂进行结构拓扑优化分析,研究扭杆轴与扭转臂的轻量化设计方法.     

民居节能建筑外墙保温层最优厚度仿真

为提高建筑外墙保温层厚度计算结果的精度,提出基于LCCA(Life Cycle Cost Analysis)的民居节能建筑外墙保温层最优厚度计算方法。根据采暖度日数、建筑物围护结构的传热阻等值计算建筑外墙热损失。利用保温层投资与采暖燃料投资相加所得值,获取单位面积建筑外墙保温层的生命周期范围内总投资。采用反应系数法与z传递函数法分析并计算围护结构非稳态逐时热流。结合外墙热损失、保温层使用寿命内费用和墙体逐时热流分析结果,计算民居节能建筑外墙保温层最优厚度。实验发现,保温层存在一个最优厚度,可以使建筑的总费用降到最低;相同保温材料,最优保温层的厚度会随着现值因子增大不断增大,随着采暖度日数增大逐渐增大,随着非保温层热阻值增大不断减小;保温材料不同,最优保温层厚度的差异体现在随着现值因子、采暖度日数增大逐渐增大,随着外墙的非保温层热阻值增大逐渐减小;保温层最优厚度计算结果与实际值拟合度高。     

基于响应面法的三维炮尾结构设计优化

为满足某炮尾结构布置的特殊需要,在输弹槽贯穿托弹板的开放式炮尾结构基础上,重新设计传力结构;采用基于响应面法（Response Surface Method,RSM）的多目标遗传算法NSGA-II寻找齿形传力结构的最优参数,通过编写Python脚本控制Abaqus内核实现自动前处理,对其进行有限元分析,并基于iSight实现多目标三维模型设计优化.该方法摒弃传统的二维优化三维验证的理念,将多目标遗传算法与RSM结合起来,在iSight中直接进行三维模型设计优化,可节省计算时间、提高计算效率、改善设计水平.     

一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法;运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化;高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高.     

轨道扣件弹性垫板结构优化设计

采用OptiStruct对某型铁路扣件轨下垫板进行拓扑优化和自由形状优化,实现垫板结构轻量化设计.根据优化空间最大化原则,对垂向载荷工况进行拓扑优化、对极限载荷工况进行自由形状优化.使用Abaqus极限载荷扣件系统仿真模型对优化后垫板结构性能进行验证评价.结果表明:优化后的垫板性能基本不变,质量减少约10%,刚度满足设计要求.优化结果可为垫板轻量化设计提供参考.     

某缸盖高周疲劳分析

基于有限元法和应力疲劳理论,通过Abaqus和FEMFAT软件对某发动机缸盖进行温度场和结构耐久性计算分析.计算结果表明:在当前的载荷下,从温度分布和高周疲劳角度考虑,此缸盖可以满足安全运转需求,但是对于进一步提升发动机性能,其潜在承受能力较小.     

Abaqus在把手静态强度分析和优化中的应用

以电脑工作站侧板上的把手为研究对象,应用Abaqus/Standard模块模拟如何优化工作站中把手的结构和材料,使其满足设计需求,并避免工作站的把手在打开侧板的过程中由于强度不够而产生变形甚至断裂失效.     

Optimization of functionally graded metallic foam insulation under transient heat transfer conditions

The problem of minimizing the maximum temperature of a structure insulated by a functionally graded metal foam insulation under transient heat conduction is studied. First, the performance of insulation designed for steady-state conditions is compared with uniform solidity insulation. It is found that the optimum steady-state insulation performs poorly under transient conditions. Then, the maximum structural temperature of a two-layer insulation with constant solidity for each layer is minimized by varying the solidity profile for a given total thickness and mass. It is found that the cooler inner layer of the optimal design has high solidity, while the hotter outer layer has low solidity. This is in contrast to the steady-state optimum, where the solidity profile is the reverse.     

某型自润滑杆端关节轴承仿真分析

为分析某型自润滑杆端关节轴承的结构、制造工艺和疲劳寿命是否满足使用要求,基于Abaqus软件建立该轴承的有限元模型,通过对产品动态加载和轴承-杆端体过盈装配进行仿真分析和试验验证轴承结构的科学性,通过对外圈挤压和车削过程进行工艺优化仿真提高轴承的密合度,通过对轴承铆压固定和轴向推出过程进行仿真确保铆压固定性能满足要求....     

A layered modular polymeric <Emphasis Type="Italic">μ</Emphasis>-valve suitable for lab-on-foil: design,fabrication, and characterization

Cost-effective fabrication of microfluidic networks require that all components have to be manufactured with up-scalable processes such as reel-to-reel fabrication of foil-based devices. A microvalve design must take into account functional requirements together with manufacturing feasibilities. Here we present the development of a modular polymeric laser structured microvalve. The complete valve structure is designed to be used in a bendable lab-in-foil system. The modular microvalve design consists of three layers: an actuator layer, an interfacing membrane, and a passive microchannel layer to be separately fabricated and then stacked. Different actuator layer concepts are compared out of which a thermal actuation scheme generating sufficient stroke using phase changing paraffin is chosen. The passive layer is designed with a shallow and sufficiently smooth spherical cavity that acts as the valve seat from which paraffin material can reliably retract during solidification. The shape and dimensions of the shallow cavity are derived from the natural membrane deflection and from the channel cross section. It is not essential that all the paraffin within the actuator cavity to be molten for valve closure allowing a high degree of assembly tolerance and inherent sealing of actuator cavity. All the module layers in the current prototype are structured using 3D laser fabrication processes but mass-fabrication methods like reel-to-reel hot-embossing are foreseen as well. A prototype microvalve stack was assembled with a thickness of 1.1 mm which could be further reduced to meet the requirements of extremely flexible lab-on-foil systems. The closed valve is tested up to a pressure of 3 kPa without any measurable leakage. The dynamics of valve closure is evaluated by a new optical characterization method based on image processing of color micrograph sequences taken from the transparent valve.     

硅--蓝宝石绝压传感器陶瓷密封结构设计与分析

介绍了硅—蓝宝石绝压传感器中氧化铝陶瓷—钛合金的真空密封参考腔小型化结构设计,探讨了异质材料不匹配引起的陶瓷断裂问题,对陶瓷—钛合金封装结构的应力情况进行了计算和分析,通过中间缓冲层设计、减小陶瓷承受的结构残余应力,消除了由陶瓷断裂导致的密封失效;选择热胀系数相近的可伐中间层材料,对比不同厚度缓冲层产生的残余应力,优化中间层结构,采用LTCC加工技术与真空钎焊工艺结合制作了陶瓷—可伐—钛合金密封组件,并通过了高、低温度试验考核:组件密封漏率小于1×10-10 Pa·m3/s,密封可靠,满足绝压传感器使用寿命的要求.     

通用集成优化软件SiPESC.OPT的设计与实现

为实现针对复杂工程设计的具有通用设计目标和开放性的优化软件的自主研发,设计并实现面向通用优化计算需求的SiPESC.OPT软件.讨论优化软件开发在优化算法、试验设计和替代模型等方面的需求;设计具有应用层、中间层和核心层的SiPESC.OPT软件架构;根据该软件架构将SiPESC.OPT的功能模块划分为优化任务设计模块、试验设计与近似模型模块、求解器模块、后处理模块和子系统集成模块等.引入优化模型状态类以解耦优化模型类与优化算法类之间密切的依赖关系.风力发电机叶片优化算例和水轮机模型替代算例表明,SiPESC.OPT具有操作简单、功能全面和可扩展性强等特点,可用于复杂优化问题的求解.     

基于有限元的太阳翼驱动机构结构强度分析验证

为研究空间驱动机构在力学和热学环境下的结构强度,提出一种强度分析验证方法。以太阳翼驱动机构为例,在随机振动载荷和热载荷作用下,研究机构强度设计是否满足要求。利用HyperWorks和Abaqus构建有限元模型,借助振动扫频试验数据完成模型的有效性验证,开展随机振动分析和热学分析,并对分析结果进行合理性判断。结果表明：应力强度最大值均在安全设计裕度内,太阳翼驱动机构结构强度满足设计要求。该验证方法可有效指导产品设计、降低研制费用和缩短研制周期。     

基于Abaqus的轻型汽车牵引装置强度分析

为保证汽车牵引装置强度满足最新的国标要求,运用Abaqus中的非线性有限元方法对某轻型汽车的后部牵引装置进行强度分析.通过试验与仿真结果的对比找出牵引装置的薄弱区域和失效原因,并提出避免地板屈曲失稳的优化方案.仿真和试验结果表明优化方案满足设计要求.     

基于机器视觉的钢管壁厚在线检测方法研究

在钢管生产过程中,需要对钢管的壁厚进行实时测量,以检验所生产的钢管是否符合规格。针对人工测量钢管壁厚中所出现的测量效率低、易产生疲劳且无法实时测量等问题,基于机器视觉测量技术,提出一种钢管壁厚在线检测方法。该方法首先采集钢管断面图像,然后对采集到的钢管图像进行预处理,使用Canny边缘检测算子检测钢管断面内外圈边缘特征,最后使用改进后的随机霍夫圆检测算法检测断面轮廓,根据设计的钢管壁厚测量方案计算得到各处钢管壁厚。改进的随机霍夫圆检测由于采用分区采样以及筛选出与边缘轮廓契合度最高的候选圆的方式,提高了原检测算法的检测精度与效率。经过实验验证,该方法测量精度高,效率高,能够满足对钢管壁厚在线检测的要求。