多工况载荷下机车排障器拓扑和尺寸优化设计

为优化某内燃机车排障器的结构性能和轻量化设计,对其进行多工况载荷下的拓扑和尺寸优化设计.运用OptiStruct软件对排障器进行基于变密度法的结构拓扑优化设计,确定排障器加强肋板的分布.随后,在拓扑优化的基础上运用尺寸优化设计方法对其进行轻量化设计,并对优化后排障器的强度和质量进行分析比较.对比得出,优化后排障器在两工况下最大应力降幅明显,均超过20.00％,质量减轻9.29％,结构应力分布更加均匀、合理,轻量化效果明显,为某内燃机车排障器设计提供了可行方案.     

某重型汽车平衡悬架下推力杆支架优化设计

以某重型汽车平衡悬架为例,建立该悬架下推力杆支架的受力分析模型,根据下推力杆支架的受力情况对其结构进行优化设计,并对优化前后的支架进行有限元仿真分析。结果表明:优化后支架的质量、最大变形量和最大应力均有所下降,改善了支架的受力情况,且能满足轻量化的设计要求。     

基于SolidThinking Inspire的牵引车平衡轴支架结构优化

以某牵引车平衡悬架的平衡轴支架为对象,基于Optistruct求解器建立平衡悬架总成的有限元模型,设置单边跳动、满载制动和满载转弯工况并进行了静力学分析;在SolidThinking Inspire中采用拓扑优化方法,以支架刚度作为优化目标,以支架厚度作为约束条件,对支架进行拓扑优化设计,在CATIA中重新建立优化后的支架模型并进行验证。结果表明:优化后的支架在单边跳动和满载转弯工况下的最大应力分别下降了16.0%与10.3%,满载制动工况下的最大应力升幅为15.4%,减重近12%。     

基于遗传算法的车体钢结构拓扑优化设计

以车体钢结构重量最轻为目标,以梁截面和梁位置拓扑为设计变量,应力、位移为约束条件,建立了优化模型.以MSC.Marc软件作为分析器,将其中的生死单元技术与遗传算法的思想有机的结合起来,建立了一种研究结构拓扑优化的新方案,编制了计算程序系统.并应用此系统对某车体钢结构进行优化设计,取得了成功,充分证明了该系统的正确性和实用性.     

车辆吊耳支架结构优化分析研究

大多数重型车辆均采用吊耳支架将悬挂系统与车架连接,为车架与悬挂系统的关键承载零件之一。基于拓扑优化理论及有限元方法,使用Hyperworks中Opti Struct优化设计模块,对吊耳支架进行了拓扑优化,以在强度允许的前提下取得最佳的材料分布,使得质量最小。优化后进行了CAD模型重构,经与原件的静强度和模态比较结果表明:新设计的零件较原零件质量降低34.07%,一阶模态提高6.81%,最大应力降低5.38%。此优化方法对车辆结构设计改进具有实际工程指导意义。     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

动力总成悬置支架多目标拓扑优化和强度分析

基于Optistruct,以支架的最小柔度、最大固有频率作为优化目标函数;以应力、体积作为约束函数,对一发动机后拉杆安装支架进行拓扑优化,优化结果表明:在满足悬置支架强度和模态要求下,质量减少了12%。     

纯电动物流车电机悬置支架结构优化设计

基于纯电动车对轻量化设计要求的提高,提出了基于CAE的结构优化设计来实现电机悬置支架的轻量化设计目标。首先建立了原支架结构的有限元分析模型,分析得到了原结构在4种工况下的应力及变形分布;在此基础上建立了拓扑优化设计模型,分别对前支架、后左支架及后右支架进行了结构优化设计,与原结构的强度进行了对比分析,结果表明优化后的电机悬置支架在保证强度及刚度满足要求的前提下,减重14.2%。     

现浇箱梁支架受力及预压试验研究

现浇梁桥采用满堂支架施工已是较为普及的工艺,但对于梁体施工安全和质量的有着比较严格的要求,特别是预应力多跨连续梁现浇施工时对梁体模板支架的变形、沉降及安全的控制尤为关键。以一座钢筋混凝土连续箱梁为工程背景,介绍了现浇连续梁桥施工过程中支架的安全验算及其预压试验,通过四级预加载有效地消除了非弹性变形,确保了施工时结构的安全性,并在支架预压的弹性变形值的基础之上对预拱度进行了优化调整。     

现浇梁板施工结构混凝土施工质量控制方法

为了达到现浇梁板支架和模板质量的强度与承载力要求,保障施工质量与安全性,研究现浇梁板施工结构混凝土施工质量控制方法。通过工程概况分析、支架搭设与支架预压等过程,为所研究工程设计现浇梁板施工结构混凝土施工支架与模板;对所设计的支架与模板各位置质量参数实施验算监测,实现对现浇梁板施工结构混凝土施工质量和安全性的控制。结果表明,该方法控制下设计的支架与模板的腹板、顶底板、底模模板等位置的强度与承载力等参数均比所研究工程的施工质量要求值小,可达到该工程的强度与承载能力要求,能够实现有效控制工程中现浇梁板施工结构混凝土施工质量,为工程的整体施工质量与安全性提供有效保障。     

故宫太和殿一层斗拱竖向加载试验

为更好地保护古建筑,对故宫太和殿一层溜金斗拱在竖向荷载作用下的受力性能进行了静力试验.基于平身科、柱头科、角科斗拱的构造特征,制作 1:2 的比例模型进行竖向加载试验,讨论了不同斗拱在荷载作用下的破坏形式、内力及变形特征,探讨了斗拱的竖向刚度计算模型.结果表明:在竖向荷载作用下,太和殿一层斗拱的坐斗及与之相交的头翘、正心瓜拱容易破坏,下层构件受力小于上层构件;斗拱极限承载力从大到小依次为柱头科、角科和平身科,斗拱变形和残余变形从大到小依次为平身科、角科和柱头科,斗拱延性从大到小依次为平身科、柱头科和角科;溜金斗拱秤杆后尾受力不大.竖向荷载作用下太和殿一层斗拱竖向刚度计算可简化为三折线模型.      

高速动车组设备舱支架结构抗疲劳性能研究

应用有限元分析软件ANSYS对两种设备舱支架结构进行静力仿真分析,获得了不同气动载荷工况下的支架结构应力响应情况,仿真结果表明：裙板气动载荷对支架结构的应力影响大于底板气动载荷;方案二支架结构改进处焊缝的应力情况得到明显改善.在时速330 km/h的情况下,测试了两种支架结构焊缝关键部位的动应力.采用雨流计数法编制了各测点的八级应力谱,并采用Goodman公式进行了对称化修正.结合材料的S-N曲线和Miner线性疲劳累计损伤理论计算了各测点的等效应力幅.对比计算结果表明,方案二支架结构的抗疲劳性能优于方案一.     

沥青路面最大剪应力分析

采用ABAQUS软件对典型半刚性基层沥青路面及桥面铺装层中最大剪应力影响因素及变化规律进行了计算与分析。分析表明：半刚性基层沥青路面与水泥混凝土桥面铺装层最大剪应力分布与变化规律基本一致,在相同荷载条件作用下,最大剪应力水平亦接近;最大剪应力与车辆垂直荷载和水平荷载作用呈正比关系,最大剪应力受其影响显著;最大剪应力随着面层或铺装层厚度、模量的增加而相应地变小,随着半刚性基层厚度与模量的增加而变大。以上抗剪影响因素及变化规律的研究为解决车辙问题提供了一定的理论基础。     

基于能量的网壳结构协调抗震性能分析

为了揭示地震作用下网壳结构各局部间受力状态及该变化与结构承载能力间的关系,对有限元全荷载域动力时程分析应变能数据进行了再建模,在此基础上应用能量参数系统研究了地震作用下网壳结构各杆件内力重分布.研究结果表明,网壳结构在工作状态下各单元间能够协调、稳定地共同承担外荷载;当结构失效后,各单元间协调变形的稳定性被破坏,基于协调变形可以判断网壳结构的工作状态;在水平向动荷载作用下,单层网壳中下部指数应变能较大,径杆最大值出现在第5环,约为第1环的13倍;三向地震波作用下,中上部指数应变能较大,径杆最大值出现在第2环,约为第6环的15倍.      

新丰江大桥墩旁托架的优化设计

结合新丰江大桥墩旁托架设计,以拟定的托架构造为基础,分别采用简化和整体计算模型进行模拟分析,得出了设计控制杆件的应力和最大变形值,为托架设计提供了依据。通过midas建立托架的整体模型,可以摒弃传统的简化计算的缺点,达到对托架更加合理化设计的目的,所以在设计过程中应该在简化计算的同时建立整体模型进行检校,保证设计的合理性。     

黄河二桥系杆拱桥桥面铺装层最不利荷位的确定

采用目前世界上通用的ANSYS有限元分析软件,对桥面铺装体系进行受力分析.利用移动荷载法确定铺装层间应力的包络面,通过各层间应力发生最大位置处的影响面按规范进行布载,研究了集中荷载作用下铺装层各种最大应力的变化规律,并确定与此对应的最不利荷位.     

沥青路面基层与面层局部粘结失效的受力分析

采用ANSYS通用计算软件,考虑不同的粘结状态,对沥青路面基层和面层间局部粘结状态变化时,各层底面的最大主应力和最大剪应力的变化情况进行计算。结果表明:当车轮荷载作用在粘结状态变化区域时,上面层和下面层底面的最大主拉应力随粘结的失效显著增加,中面层底面的最大主拉应力和各层底面的最大剪应力受粘结状态变化的影响较小;当车轮荷载作用在粘结状态完好区域边缘时,各面层底面将产生较大的剪应力,但最大剪应力受粘结状态变化的影响较小。     

万吨级斜拉桥平转阶段牛腿受力研究

以绥芬河斜拉桥转体施工为例,采用通用有限元程序对转体桥梁的重要结构—牛腿进行平转阶段受力研究。研究表明,牛腿在桥梁重力、预应力和牵引力共同作用下,整个结构呈现压应力为主的受力状态;预应力可使牛腿在桥梁转体发生意外倾斜时起到保险作用;牵引力对牛腿受力影响不大,但使牛腿产生了扭转趋势。根据牛腿各部分结构的受力特点及功能将牛腿划分成三个区域,即承重区域、保险区域和牵引区域。     

沥青路面基层与面层局部粘结失效的受力分析

采用ANSYS通用计算软件,考虑不同的粘结状态,对沥青路面基层和面层间局部粘结状态变化时,各层底面的最大主应力和最大剪应力的变化情况进行计算。结果表明:当车轮荷载作用在粘结状态变化区域时,上面层和下面层底面的最大主拉应力随粘结的失效显著增加,中面层底面的最大主拉应力和各层底面的最大剪应力受粘结状态变化的影响较小;当车轮荷载作用在粘结状态完好区域边缘时,各面层底面将产生较大的剪应力,但最大剪应力受粘结状态变化的影响较小。