基于有限元分析的下排渣门设计

合集下载

挖机铲斗结构有限元分析-ANSYS FEM大作业

挖机铲斗结构有限元分析-ANSYS FEM大作业1.问题概述：通过ansys软件对挖机的铲斗结构进行有限元分析，将铲斗结构在工作过程中铲土受到的力反向施加在铲斗上，来分析结构的受力状态，结合材料力学第四强度理论来判定结构是否满足强度要求。

图1 几何模型2.问题分析：采用ansys软件，建立铲斗有限元模型，不需要建立挖机的整体模型，在铲斗与挖机动臂连接的销孔位置处进行约束设置，将铲斗工作过程中的力提取出来，反向施加在铲斗上，如图1所示，红色箭头方向即为铲斗的受力方向，其中已知，Fx为109000N，Fy为-110000，Fz为0，最终对铲斗进行强度分析。

3.分析步骤首先通过Proe建立三维模型，随后将三维模型通过ansys几何结构导入至ansys软件中，几何导入路径截图为：图2 几何导入路径单元类型为solid186单元类型，solid186是一个高阶3维20节点固体结构单元，SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。

单元通过20个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.SOLID186可以具有任意的空间各向异性，单元支持塑性，超弹性,蠕变,，应力钢化，大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。

图3 单元类型图4 单元类型定义结构材料为Q235，弹性模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3。

在ansys中材料定义如下所示：图5 材料属性对结构进行网格划分，采用六面体的网格划分方法，让结构尽可能多的用六面体，这样可以减少整体的节点规模，减小计算资源，同时还能保证计算精度。

网格总数为35210，节点总数为40448。

图 4 有限元网格模型根据实际情况进行加载约束，首先约束四个主动臂铰接孔内孔的全部自由度，如下所示其次约束辅动臂的四个铰接孔内孔的轴向和径向自由度，放开转动自由度，如下图所示。

最后按照题目中的载荷要求，在挖机铲斗边缘施加对应的载荷，最终加载约束示意如下，分析过程中还考虑铲斗结构的本身自重问题。

基于ANSYS软件的排气管模态有限元分析报告

基于ANSYS软件的排气管模态有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对排气管的模态进行分析,计算出排气管的固有频率和振型。

然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为排气管的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。

二、问题分析如图1所示为简单排气管模型，包含三段尾管模型，采用Workbench软件建立几何模型，模型尺寸自行定义，尺寸定义要符合实际，并分析三段尾管的自由模态，不同尾管之间采用绑定接触连接，每段尾管的材料均为不锈钢。

图1 排气管三、有限元建模首先进行几何模型建立，先建立中间断尾管的几何模型，排气管建立面体模型即可，首先建立线体截面，然后通过旋转生成几何实体。

旋转草绘面，并进行对称，最终建立中间段尾管几何模型。

再建立第三段尾管模型，首先建立端部直径为50mm的圆，并拉伸16mm，再在距离该圆端部15mm位置建立基准平面，并建立直径为40mm的草绘图，并拉伸80mm通过融合功能，连接直径50mm和40mm的两个圆的端面将上图最右端的圆环面绕距离Y轴200mm的中心轴旋转20°，随后拉伸180mm，最终几何模型如下所示：同理再建立第一段尾管，并对几何过度位置进行适当倒角，最终排气管模型如下图所示：如图 2所示，采用材料默认的结构钢材料即可，材料的杨氏模量为2e11Pa，泊松比为0.3，密度7850kg/m3，三个部件材料均为结构钢。

图 2 材料定义对排气管模型进行网格划分，网格尺寸设置为4mm，网格模型如下所示，自由模态分析不需要施加任何载荷。

图8 网格模型四、有限元计算结果模态分析是研究结构动力特性一种方法，一般应用在工程振动领域。

其中，模态是指机械结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

分析这些模态参数的过程称为模态分析模态分析的作用，往往是为了能够知道所分析结构的模态频率、模态振型等结果。

压缩式垃圾车结构有限元设计档

NZ5151ZYS 型压缩式垃圾车结构的载荷计算、有限元分析与优化设计陈树勋王素暖白斌应鸿烈汤勇项目任务NZ5151ZYS 型压缩式垃圾车按照与厂方的技术合作合同，对其生产的NZ5151ZYS 型压缩式垃圾车结构进行有限元分析与优化设计，内容包括：利用ANSYS商用软件对该垃圾车的箱体、填料器结构进行有限元分析，获得该结构在各种实际工况载荷作用下的位移、变形与应力分布，并通过结构优化设计，在保证结构变形刚度与应力强度前提下，寻求该车箱体、填料器结构的外形布局与构件尺寸最优化设计方案，以尽可能降低该车结构的总重量。

要求优化后设计方案，能使箱体和填料器结构的总重量从4.72吨降低到3.6吨以下，降重1.12吨，占总重量23.73%。

研究方法要对压缩垃圾车车箱与填料器结构采用现代结构优化技术进行优化设计必须对压缩垃圾车车箱与填料器结构进行有限元分析，求出前车架在各种工况载荷作用下的变形与应力。

原始结构有限元分析结果数据是结构优化设计效果的比较依据，也是结构有限元分析计算结果数据与测试结果数据比较的依据。

结构有限元分析结果的准确程度的关键在于针对实际工程结构所建的有限元分析模型、载荷、约束与实际情况的符合程度。

对同一工程结构有限元分析问题，由于不同力学功底的人在建模时的不同认识和不同处理，分析计算结果会有很大不同。

该压缩式垃圾车的结构优化分两步进行：(1) 结构形状优化：通过改变结构外形，降低结构最大应力与外形表面积，为结构减重优化提供条件。

(2) 构件尺寸优化：采用陈树勋教授创立的结构优化导重法，对车箱与填料器结构进行以提高结构强度减少结构重量为目标的构件尺寸自动优化。

对压缩式垃圾车结构进行有限元分析准确程度的关键在于分析模型、载荷及约束与实际情况的符合程度，我们主要采用板单元对车箱与填料器结构进行有限元分析建模，该模型具有35,841 个节点，57,727 个单元。

采用该模型对11 种基础工况和4 种实际工况载荷作用下的变形与应力分布进行了有限元分析计算。

有碴轨道起道过程有限元分析_舒键清

有碴轨道起道过程有限元分析舒键清1，刘美红1，张萌1，姜雷2（1.昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650500；2.昆明中铁大型养路机械集团有限公司，云南昆明650215）来稿日期：2015-01-30作者简介：舒键清，（1989-），男，云南大理人，硕士研究生，主要研究方向：数字化设计与制造方向的研究；刘美红，（1973-），女，云南昆明人，博士研究生，教授，主要研究方向：流体密封及数字化设计制造1引言道碴清筛机是用来清筛道床中道碴的铁路养护机械。

它将脏污的道碴从枕底下挖出，进行筛分处理，之后将清洁的道碴回填至道床，筛分后的污泥则清除到线路之外[1]。

清筛机清筛之前要通过起拨、道装置将钢轨连同轨枕一起提起，以减少挖掘阻力和避开障碍物。

在这个过程中，钢轨会产生形变，特别是当形变在超过钢轨的弹性极限时就会造成钢轨的塑性变形，造成轨道的损坏。

因此，有必要对清筛机起道过程进行研究，确定钢轨的变化规律，从而保证清筛时不会对钢轨造成损害。

采用有限元方法，以RM80型清筛机为研究对象，分析了60kg/m 的钢轨和Ⅲ型混凝土轨枕（每km 铺设1667根）的轨道模型在起道过程中钢轨的变化。

进而模拟出起道力与钢轨的等效应力的变化规律，与钢轨的屈服强度进行对比，进而得出合理的起道力及起道方案。

2轨道的力学模型我国规范采用的轨道竖向静力分析模型有两钟：点支承梁模型和连续支承梁模型[2]。

在起道过程中，由于挖掘链将轨道下的石碴挖开，导致起道处的轨排悬空。

故该处的轨道没有受到石碴的作用力，仅受钢轨、轨排的自重。

而对于尚未开挖及清筛过后的轨道，还受到石碴对轨枕的作用力。

所以所采用的力学模型在连续支承梁模型的基础上进行了处理：模型中钢轨视为支承在弹性基础上的等截面无限长欧拉梁，梁的抗弯刚度为钢轨抗弯刚度EI ，其中，E 为钢轨的弹性模量，I 为钢轨截面对水平中性轴的惯性矩。

在起道过程中，悬空部分的钢轨受到起、拨道装置施加给钢轨的起道力P ，钢轨、轨枕及清筛机的自重[3]；而未清筛部分以及清筛后的部分则受到钢轨、轨枕和清筛机的自重，轨枕和道碴之间的阻力，如图1所示。

汽车车门有限元分析及综合性能优化

汽车车门有限元分析及综合性能优化钱银超，刘向征，邓卫东，邓赛帮（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）来稿日期：2018-02-06作者简介：钱银超，（1985-），男，安徽砀山人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身强度耐久及NVH 仿真分析；刘向征，（1978-），男，山东成武人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身结构优化与疲劳仿真分析1引言车门作为轿车的重要部件，具有缓冲来自外部冲击，隔绝外界噪声的作用。

在汽车开发设计过程中，车门的结构性能已然成为评价汽车品质好坏的重要指标。

车门的主要性能指标包括安装点刚度、强度、NVH 、碰撞以及疲劳耐久等，但这些性能并不是完全一致的，有时甚至是相互矛盾的，如何综合把控车门性能一直是行业内研究的热点和难点。

文献[1]利用MSC.Fatigue 软件，基于Miner 累积损伤理论对某车型后门进行开关耐久分析，并对疲劳寿命危险区域进行了优化设计；文献[2]利用瞬态响应法对某微客车车门进行开关强度分析，在此基础上预测疲劳寿命，并对其进行了试验验证；文献[3]采用Ncode 软件对某SUV 车门进行钣金疲劳损伤分析，并与台架开闭耐久试验进行比对，对薄弱位置进行优化。

上述研究都只是对车门疲劳寿命进行优化改进，并没有结合车门其他方面的性能，而关于车门综合性能优化的研究很少。

以某车型前门为研究对象，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂现象，利用Ncode 软件，基于E-N 法和Miner 累积损摘要：车门是汽车车身中非常重要的功能部件，在日常使用过程中由于反复的开关，其所受应力尚未达到材料许用应力的情况下，局部区域可能产生疲劳裂纹。

以某车型前门为例，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂问题，对车门结构进行了局部优化设计。

首先，采用ABAQUS/Explicit 求解器模块计算出冲击应力时间历程，并在Ncode 软件中对前门开关耐久进行了虚拟仿真分析，预测疲劳寿命危险区域。

骨加工多功能反应罐

骨加工多功能反应罐孙红梅;贾伟;张春晖;董宪兵;李侠;李银【摘要】针对可食性动物骨加工过程中抽提、酶解与调配等单元操作分开进行,操作复杂、成本高等问题,设计了一种集提取、酶解、调配于一体的多功能反应罐.该反应罐通过优化反应罐体设计、搅拌装置、夹套设计及进排料方式等关键结构单元,可以实现一罐多用,提高了生产效率.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2013(031)005【总页数】3页(P74-76)【关键词】骨加工;抽提;酶解;美拉德反应;多功能反应罐【作者】孙红梅;贾伟;张春晖;董宪兵;李侠;李银【作者单位】中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193【正文语种】中文【中图分类】TS203我国是动物源食品生产和消费大国，仅2012年的肉类总产量就接近8 000万t，每年因此产生的畜禽骨产量约2 000万t，再加上鱼骨等海产品加工副产物，我国的可食性动物骨资源极为丰富。

动物骨中含有丰富的蛋白质、脂类、矿物质等营养成分，具有很高的开发价值［1］。

例如利用动物骨加工生产骨素、天然肉味香精以及海鲜调味料等，不仅可以大大提高骨产品的附加值，同时充分利用骨资源，减少环境污染［2］。

在动物骨加工过程中，需要对骨原料中蛋白质、脂肪、矿物质等营养成分进行抽提，然后进行浓缩、酶解与调配等单元操作［3］。

由于通常的抽提操作需要加热、搅拌和进排料等操作，与酶解和调配工艺存在很大的共性要求，因此开发一种集提取、酶解、调配于一体的骨加工多功能反应罐，实现一罐多用，对于合并工艺操作流程、降低劳动强度、减少设备投资等方面，均具有较高的使用价值。

基于有限元分析的无砟轨道结构模型研究

基于有限元分析的无砟轨道结构模型研究有限元分析（FEA）是在工程领域中广泛应用的一种数值模拟方法，它可以通过将具有复杂几何形状和边界条件的结构离散成多个小的有限元素来预测结构的行为。

在铁路领域，有限元分析也被广泛应用于无砟轨道的结构模型研究。

无砟轨道是由轨道支撑系统和基础层组成的一种现代化轨道结构，其主要特点是没有传统的石块或混凝土砟石层。

相比传统的有砟轨道，无砟轨道具有更好的水平稳定性、噪音减少和维护成本较低的优点。

然而，由于无砟轨道结构较为复杂，并且受到列车运行和环境负载的影响，所以对其力学行为进行准确分析和研究是非常重要的。

在无砟轨道结构模型研究中，有限元分析是一种常用的方法。

首先，需要根据实际的轨道结构进行几何模型的建立。

通常，无砟轨道结构可以分为轨道横梁、轨道板、轨枕和基础层等若干组件。

然后，将这些组件划分成许多小的有限元素，每个元素都具有形状、质量和弹性等属性。

接下来，需要对每个有限元素施加适当的约束和荷载条件。

约束条件可以是结构的固定支撑点或边界条件。

列车荷载、环境温度变化和地震等荷载可以通过使有限元素受到合适的应力施加在模型上。

在有限元分析计算中，需要对每个有限元素的力学行为进行建模。

这包括材料的应力-应变关系、弹性模量以及材料的损伤和断裂行为。

为了确保结果的准确性，还需要进行合理的参数选择和校正。

通过完成上述步骤，可以进行有限元分析计算，并得到无砟轨道结构的应力、应变、变形和位移等结果。

这些结果可以用于评估无砟轨道结构的稳定性、耐久性和可靠性，并为结构的优化设计提供依据。

最后，需要对有限元分析的结果进行验证。

验证的方法包括与实测数据进行比较和对不同边界条件进行敏感性分析。

通过验证，可以检验模型的准确性并确定是否需要对模型进行改进。

总之，基于有限元分析的无砟轨道结构模型研究是一项重要的工作。

它可以帮助工程师和设计师更好地理解和优化无砟轨道结构，从而提高铁路的安全性和可靠性。

用Solid Works立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体

·数字技术·用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ立体三维软件结合ＡＮＳＹＳ有限元分析法设计阀体倪伟（四川省自贡市华夏阀门有限公司四川自贡６４３００１）【摘要】阀门是火力发电重要管道部件之一，目前随着我国火力发电技术水平以及环保节能要求的提高，机组参数也越来越高。

随之而来，阀门的研发设计水平也必须提高。

在阀门设计中，最为重要的就是阀体的强度结构设计与流体力学分析。

随着许多制图、计算等辅助设计工具的开发和运用，我们现在可以更加方便快捷和准确地分析和设计。

本文以高温高压的堵阀阀体设计为例，用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ立体三维软件结合ＡＮＳＹＳ有限元分析法设计阀体，从而很快得出直观精确的数据，为我们校核强度改进设计提供有力支持。

【关键词】堵阀三维强度有限元应力边界中管支管【中图分类号】ＴＫ４１３【文献标识码】Ａ【文章编号】１００７－９４１６（２００９）１０－００３３－０１有限元应力分析方法是基于计算技术和数值分析方法支持下发展起来的新型分析法，基于这种计算方法发展起来的计算软件为解决我们以往靠手工计算的复杂的工程分析计算提供了有效的途径，ＡＮＳＹＳ便是其中之一。

有限元分析法是以立体中的点为基础，所以必须运用于零件的三维立体图系统，目前，ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ是比较常见三维制图软件。

因此，运用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ强大的立体制图功能结合有限元应力分析方法来设计阀门零件校核强度结构，具有越来越大的优势。

我们以电厂常用的堵阀为例，针对堵阀阀体结构和工况，通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立阀体结构的三维实体有限元模型，确定边界条件，采用ＡＮＳＹＳ对阀体结构进行有限元分析，确定阀体的应力应变分布规律，在分析结果上对阀体结构提出优化性建议。

堵阀阀体及工况参数如下：阀体材料ＳＡ一２１７Ｃ１２Ａ，温度５５５℃，压力２０ＭＰａ。

许用应力８２．４ＭＰａ，弹性模量Ｅ＝１８３Ｘ１０３ＭＰａ，泊松比“＝０．２８。

首先，我们先用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ完成零件初步建模，建立阀体结构的三维实体有限元模型确定边界条件和载荷条件。

地下工程有限元分析流程

地下工程有限元分析流程地下工程是指人工开凿地下空间，利用地下空间进行各种工程建设活动的工程领域。

地下工程包括地下隧道、地下室、地下管廊等。

对于地下工程的设计和施工，需要进行各种分析和计算，其中有限元分析是一种常用的工程分析方法。

本文将介绍地下工程有限元分析的流程和步骤。

一、建立地下工程有限元模型1. 收集工程资料：首先需要收集地下工程的相关资料，包括设计图纸、地质勘察报告、工程材料等。

2. 确定工程边界：根据设计图纸确定地下工程的边界和约束条件，包括地下工程的几何形状、材料属性等。

3. 建立有限元网格：根据地下工程的几何形状和材料属性，将地下工程划分为若干个有限元单元，并建立有限元网格。

4. 确定节点和单元：确定有限元模型的节点和单元，包括节点的坐标和单元的类型、连接关系等。

5. 定义材料属性：根据地下工程的材料属性，定义有限元模型的材料参数，包括材料的弹性模量、泊松比等。

6. 设置加载条件：根据地下工程的设计要求，设置有限元模型的加载条件，包括施加在地下工程上的力、位移等。

7. 检查模型：对建立的有限元模型进行检查和修正，确保模型的准确性和合理性。

二、进行地下工程有限元分析1. 选择分析方法：根据地下工程的特点和要求，选择合适的有限元分析方法，包括静力分析、动力分析等。

2. 进行数值计算：利用有限元软件进行数值计算，求解地下工程的应力、位移等参数。

3. 分析结果：分析计算结果，评估地下工程对外部载荷的响应，包括应力分布、变形情况等。

4. 结果后处理：对分析结果进行后处理，绘制应力云图、位移云图等图表，直观地展示地下工程的受力情况。

5. 分析评价：根据分析结果对地下工程进行评价，并提出相关建议和改进建议。

三、优化设计与施工1. 优化设计：根据有限元分析的结果和评价意见，对地下工程的设计进行优化，提高工程的稳定性和安全性。

2. 施工监控：在地下工程施工过程中，对地下工程进行监测和控制，及时发现和解决施工中的问题。

汽车排气系统的三维设计和有限元分析_张光慧

图２消声器的内部结构图
轻型汽车技术 2012（4）总 272
排气系统看似只是简单的管道，实际设计中不仅要考虑到特定的底盘布置，同时排气系统的长度、管径大小、消声器的大小等，还要考虑到排气气体的流动特性，防止背压过大，增加功率损失。因此排气系统设计是车辆设计的重要一环。
１．１排气系统设计与布置日益严格的排放法规和人类环境意识的增强对汽车节能净化提出了高标准的要求，而排气系统作为现代内燃机动力车辆的一个重要组成，其性能直接决定了发动机压力损失以及污染物和气动噪声的排放量，因此如何对排气系统进行有效的设计，如何使其与发动机合理匹配等，就成为现代汽车节能与净化的关键技术之一。在该排气系统的设计中，由于发动机的布置原因，导致发动机的排气口是水平方向，所以与发动机排气口相连接的排气管必须也设计成水平方向，由于该型车的车架悬挂点不足，所以在放置消声器时只能悬挂在特定的几个地方，而发动机的排气孔又是水平方向的，这就必然导致排气管通过弯曲的方式来满足排气系统布置上的要求。但是为了保证排气管中气体流动顺畅，排气管的弯曲幅度不宜太大，而且太大容易导致弯曲处外侧比较薄弱，容易发生断裂现象，所以一般弯曲角度必须大于９０度，
为了降低发动机排放对环境和乘员造成的不良影响，排气系统作为一个重要的组成部分被引入到车辆中来。它的主要作用是将发动机工作时产生的废气经过处理排出并且降低排气噪声。它的质量的优劣直接关系到车辆的动力性、舒适性和排放标准，另外，它对发动机的效率和使用寿命也会产生影响。
所以排气系统甚至是评价整车性能的一个标准。而排气系统的寿命与许多因素有关，比如：路面激励、车速、悬架系统、自身设计、发动机振动等，这
技术纵横
９
①排气管的建模 ②消声器的建模 ③排气系统的装配２．１排气管的建模排气系统除排气组件外，大部分都是由排气管组成。排气管管壁较薄只有２．５ｍｍ，为了满足排气系统的布置要求和降低气体流速的需要，一般排气管都是呈弯曲状。２．２消声器的建模消声器是排气系统的重要组件，用来将发动机的排气噪声降到可以接受的等级，通常位于排气系统的中部和后部。消声器内部结构复杂，一般由消声腔、进气管、排气管、穿孔板、穿孔管等组成。由消声器内部结构图可知，消声器的进气管和排气管均不在消声器中心线上，所以这里我们采用消声器壳、穿孔板、进气穿孔管和排气穿孔管分开建模的方法，最后，通过装配图使其装配成消声器，这种拆分式建模法对内部结构较为复杂的模型比较适用，这样不仅可以对每个零部件进行单独编辑而互不影响，而且也比较符合实际情况。２．３排气系统的装配排气系统由消声器和排气管组成，通过螺栓连接起来，在排气系统的装配之前，我们需要创建一个垫片，防止气体在排放的过程中出现漏气现象。在装配过程中所用到的螺栓和螺母由于均为标准规格，所以可以在ＵＧＮＸ６．０的标准零件库中调用。至此，排气系统的建模过程全部完成。由上面整个排气系统的建模过程，我们可以知道，对于一个较为复杂的零件来说，我们要建立它的模型并不是那么简单，需要考虑的地方还是比较多的，而且在整个建模过程中，我们并没有对该模型添加任何物理特性，比如：弹性模量、刚度、密度等，而且观察装配图不难发现，图中排气管与消声器是用Ｍ１０螺栓连接的，而我们并没有对螺栓施加预紧力，所以

基于workbench门式起重机门架的建模及有限元分析

广西工学院毕业设计（论文）说明书课题名称基于Workbench的门式起重机门架的建模及有限元分析系别机械工程系专业机械设计制造及自动化班级机自Y084学号 ************姓名李志扬指导教师李冰李宝灵2012年 12 月 31 日摘要本文以有限元法作为结构分析手段，利用UG软件建立了水电站门式起重机关键部件——门架结构的三维模型，采用有限元分析系统ANSYS Workbench完成了门架结构的有限元分析，并展望了其结构的优化设计。

门式起重机是水电站最重要的设备之一，用来起吊大坝上的闸门和完成坝上的其他起吊任务。

文章首先通过对2X1600KN 门式起重机门架结构的特点和受力情况的分析，选择自动网格划分对门架结构进行网格划分，并应用ANSYS Workbench软件对起重机架进行了载荷分析，建立了门架结构的UG模型，采用ANSYS Workbench软件对门架进行了分析计算，得到了等效应力和位移云图，并对其优化设计提出设想。

本论文为大型门架结构的分析计算提供了一种精确可靠的方法，使其设计计算更加方便、快捷。

关键词：门式起重机，门架，有限元法，优化。

AbstractIn this thesis, the finite element method is used to be the method of the structure analysis. The 3D model of the gantry is constructed by UGS software, which is the critical component of the hydropower station gantry crane. The finite element analysis package ANSYS Workbench is applied to analyze the structural stress and deformation. Then prospect the structural scheme of the gantry`s optimize. Gantry is the most important hydropower station equipment,it is used to lifted the gate on the dam and the other hoisting task. Firstly, the structure feature and load condition of the 2x1600KN gantry crane are analyzed. Build the UG model of the gantry. Choose the automatic meshing to mesh the gantry is established. The ANSYS package is applied in the analysis and calculation of the gantry and the equivalent stresses and concentration of the structure gantry in working conditions. And the structure optimization is put forward.This thesis research supplies a precise and reliable method for the analysis and calculation of the large gantry structures. It makes the design and calculation process of the large structures to be more convenient and faster.Keywords: Gantry crane, Gantry, Finite element method, Optimization.目录1绪论 (6)1.1课题目的及意义 (6)1.2本文的主要研究内容 (6)1.3门式起重机的发展概况及其作用 (7)1.3.1门式起重机的发展概况 (7)1.3.2门式起重机的用途 (8)1.4起重机研究的国内外现状与进展 (8)2门式起重机的构造 (9)2.1设计依据 (9)2.1.1主要参数 (9)2.1.2技术规范及技术标准 (9)2.2用途 (10)2.3门式起重机组成与结构 (10)2.3.1起升小车 (11)2.3.2大车运行机构 (11)2.3.3司机室 (11)2.3.4夹轨器 (11)2.3.5门架 (12)2.4门架的受力分析与计算 (12)2.4.1载荷计算 (12)2.4.2载荷组合 (12)2.4.3门架上的载荷处理与计算 (13)3门架结构的UG建模 (15)3.1 UG概况 (15)3.2 UG的特点 (16)3.3 UG的主要功能 (16)3.4基于UG NX7.0的起重机门架零部件模型建模 (17)3.5门架的总装配模型 (17)4门架的有限元分析 (19)4.1 ANSYS简介 (19)4.2 ANSYS Workbench 12.0简介 (20)4.2.1 Workbench的产生背景 (20)4.2.2 Workbench的设计思想 (21)4.2.3 Workbench的特征 (21)4.3结构离散化 (22)4.3.2单元特性分析 (22)4.3.3单元组集 (22)4.3.4求解未知节点位移 (22)4.4单元类型的选择及网格划分 (23)4.4.1预处理模块 (23)4.4.2求解模块 (29)4.4.3后处理 (34)5计算结果分析 (36)6结论和展望 (40)6.1结论 (40)6.2展望 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1绪论1.1课题目的及意义现代化水电站工程拥有大刑机械设备和高度自动化系统，以保证电站日常高效、安全运行，期中门式起重机是水电站最重要的设备之一。

冷柜门体堵头的有限元分析及优化设计

冷柜门体堵头的有限元分析及优化设计近年来，温度控制技术的发展使得冷柜的制造业受到越来越多的关注。

其中，冷柜门体的堵头是冷柜设计中不可或缺的一部分。

传统的设计方法已不能满足当前的设计和制造要求。

有限元分析在冷柜门体设计中被越来越多地采用，其有利于提高设计的精密度和可靠性。

本文旨在以冷柜门体堵头设计为例，介绍利用有限元分析的方法进行冷柜门体的设计和优化。

首先，介绍了堵头的基本结构；其次，介绍了利用有限元分析分析堵头结构的方法，包括前处理、有限元分析和后处理三部分；最后，介绍堵头结构的优化设计方法，包括增加堵头的厚度、增强堵头的结构和材料类型等。

首先，介绍堵头的基本结构。

堵头由内胆和表面堵头组成，其作用是当冷柜门体开启后，使热量不能通过表面堵头流入内胆。

内胆的材料通常是金属的，它的结构具有较高的强度，可在应力大的环境中保持平衡状态。

表面堵头的结构决定了堵头的性能，它可以是多种材料，如木质、塑料等。

其次，介绍利用有限元分析分析堵头结构的方法。

有限元分析一般分为前处理、有限元分析和后处理三个步骤。

在前处理阶段，必须建立堵头结构的三维模型，包括内胆和表面堵头。

并对结构进行网格划分和分析参数的设置，这两个步骤是有限元分析的前提。

在有限元分析阶段，将设定好的参数输入到有限元分析软件中，计算出堵头结构受力情况。

在后处理阶段，将计算结果以图形或图表的形式呈现出来，以供设计者进行判断。

最后，介绍堵头结构的优化设计方法。

增加堵头的厚度可以提高其机械强度，从而延长其使用寿命；同时，也可以采用增强堵头的结构效果，比如采用桁架支撑结构或橡胶结构等；堵头的材料也可以更换，采用更耐久的材料，如硅胶替代塑料等。

综上所述，有限元分析对于优化冷柜门体堵头的设计具有十分重要的意义。

通过有限元分析，可以准确分析出堵头的结构特性，以及运行情况下堵头的变形情况；此外，还可以分析出加工工艺参数对堵头参数的影响，并对堵头进行优化设计。

因此，有限元分析应该成为冷柜门体堵头设计中主要手段之一。

能量耗散型货车后下部防护装置的开发与有限元仿真分析

硕士学位论文在ＥＣＥＲ５８法规的基础上，ＧＢｌｌ５６７．２．２００１法规增加了移动壁障追尾碰撞试验：质量为ｌ１００ｋｇ左右的移动壁障以３２ｋｍ／ｈ速度１００％重叠率的碰撞方式撞击连接在固定车架上的后下部防护装置，要求在碰撞过程中，后下部防护装置可以变形、开裂、但是不许整体脱落，保证其阻挡功能和缓冲吸能功能，并对移动壁障的加速度峰值、反弹速度峰值和钻入量峰值做出限制。

１．２．２国外相关法规欧洲、美国以及日本对货车后下部防护装置的研究及法规制定起步较早也比较全面。

美国在数十年前就发布了相关法规ＦＭＶＳＳ２２３《后碰撞防护装置》和ＦＭＶＳＳ２２４《后碰撞保护》，欧洲关于货车后碰撞防护的法规ＥＣＥＲ５８于１９８３年７月１日就已正式实施，日本在它的汽车安全技术法规中并没有明确指出试验条件，而是把相关内容放在了保安基准法中。

美国的法规对后下部防护装置强度的要求相对其他国家或地区的法规更高；日本的法规在防护装置设计方面的规定相对较为详细；欧洲更侧重主动安全方面，因此法规要求相对比较适中【５Ｊ。

欧洲ＥＣＥＲ５８、美国ＦＭＶＳＳ２２３／２２４以及我国ＧＢｌｌ５６７．２．２００１对后下部防护装置的相关法规对比概要见表１．１。

表１．１欧美和中国关于后下部防护装置法规的对比能量耗散型货车后下部防护装置的开发与有限元仿真分析选用显式有限元理论的软件能够来描述结构的耐撞性，处理复杂的结构大变形问题【１３】。

在保证有限元模型精度及边界条件设置正确的基础上，碰撞仿真软件的模拟结果能够很好的预测实车碰撞结果，这样便可以在较短的时间进行碰撞仿真分析（参见图１．４）。

本研究将综合应用计算机有限元仿真技术进行能量耗散型后下部防护装置的开发研究。

图１．４后下部防护装置碰撞仿真１．４后下部防护装置研究现状欧洲、美国和日本对于货车后下部防护装置的研究及法规制定起步较早也比较全面【９￣１３】，而我国则起步较晚。

研究方法主要采用实车碰撞试验与仿真模拟试验相结合的方式，其现阶段研究主要集中在提高小轿车与货车的碰撞相容性方面，即如何提高防护装置的缓冲吸能效果。

非公路用自卸车用离合器总成的有限元分析与优化设计

非公路用自卸车用离合器总成的有限元分析与优化设计随着城市化的不断推进和建设项目的蓬勃发展，非公路用自卸车在土方、矿山、建筑工地等领域的使用越来越广泛。

作为自卸车的核心部件之一，离合器总成承担着传递动力和控制变速的重要任务。

因此，对离合器总成进行有限元分析和优化设计，能够提高自卸车的工作效率和可靠性，降低故障率，满足用户的需求。

有限元分析是一种通过将连续体分割成有限数量的离散单元，借助计算机数值计算和仿真的方法，来模拟和分析工程结构的技术。

在离合器总成的有限元分析过程中，我们可以考虑以下几个主要方面。

首先，需进行材料力学分析。

离合器总成通常由摩擦盘、压盘、隔季盘、离心机械等零部件组成，各个零件之间的力学性能直接影响到整个总成的可靠性和寿命。

通过有限元模拟，可以对各个零件的应力、应变、变形等参数进行分析，确定材料的强度和刚度，并评估零件在工作过程中的可靠性。

其次，需进行动力学分析。

在离合器总成的使用过程中，由于发动机的旋转带动离合器盘与变速器输入轴之间的传动，会产生一定的振动和冲击。

这些振动和冲击会对离合器总成的性能和寿命产生重要影响。

通过有限元分析，可以模拟和分析离合器总成在不同工况下的振动和冲击响应，进而优化结构设计，改善离合器总成的动力学性能。

另外，需进行热传导分析。

在离合器总成的工作过程中，由于摩擦盘与压盘的摩擦和变速器输入轴的旋转，会产生大量的摩擦热。

这些热量需要及时散发出去，以保证离合器总成的正常工作。

有限元分析可以模拟和计算离合器总成中各个零件的温度场分布，通过调整结构参数和使用有效的散热措施，优化离合器总成的热传导性能。

在进行离合器总成的有限元分析的基础上，我们可以根据分析结果进行优化设计，以满足非公路用自卸车在不同工况下的性能需求。

优化设计可以包括调整结构参数、改变材料、优化摩擦材料与表面处理、改善散热结构等方面。

通过有限元分析和优化设计的相结合，可以提高离合器总成的传动效率、减轻结构质量、降低磨损和噪音，并增强离合器总成的可靠性和寿命。

基于UG的压缩式垃圾车刮板有限元分析

基于UG的压缩式垃圾车刮板有限元分析Finite Element Analysis of Garbage Truck Scraper Based on UG周楚健张萧笛(长沙中联重科环境产业有限公司，湖南长沙 410100 )摘要：刮板作为压缩式垃圾车收集垃圾的主要结构部件，它的强度和刚度情况影响压缩式垃圾车的正常使用，本文首先根据理论分析确定刮板结构的受力情况和典型工况，然后通过仿真得到刮板的应力和变形云图，并且仿真结果通过试验结果验证，以此确定刮板结构的薄弱位置，后续可指导刮板结构的设计。

关键词：压缩式垃圾车；刮板；典型工况；有限元分析中图分类号：TH123+.4 文献标识码：A0 引言随着城市化的进程和环保要求，对垃圾车要求越来越高，压缩式垃圾车集垃圾收转运、压缩和卸载等功能于一体，同时其装载能力强、密封效果好、二次污染少、自动化程度高等，成为现代城市生活垃圾收集、运输的主要工具[1]。

刮板是后装压缩式垃圾车垃圾收集的主要工作部件，压缩式垃圾车填装工作时，刮板打开，滑板滑动带着刮板一起向上移动，重复以上的操作，刮板会进一步压实垃圾，垃圾会均匀地填满在垃圾箱内[2]。

垃圾车工作时，刮板与滑板通过销轴连接，刮板油缸提供动力，长时间的工作会使刮板出现受力变形的现象，影响垃圾车的工作性能，所以研究刮板的受力性能非常有必要[3]。

UG是一款功能非常齐全的集成化的CAD/CAE/CAM 系统软件，它整合了一系列的工具，包括建模、分析、优化、可视化、流程自动化和数据管理等解决方案[4]。

UG软件支持结构分析、流体分析、多物理场分析等功能，用户可以进行庞大且复杂的有限元模型创建操作。

本文基于UG对某型号压缩式垃圾车刮板的受力性能进行有限元分析，后续为压缩式垃圾车的优化设计提供借鉴。

1 刮板工作受力分析根据刮板结构的工作原理，刮板有以下三个工况：(1)工况1：滑板带刮板上行挤入垃圾工况[5]；如图1所示，刮板对垃圾的压力P 可认为是沿Y方向递减，P合力大小保守认为等于滑板油缸最大拉力F1，且其沿Y向递减规律可由刮板所受外载对铰点O的力矩平衡计算确定。

门式启闭机门架结构有限元分析及优化设计

门式启闭机门架结构有限元分析及优化设计随着国家经济快速的发展,工业生产规模的扩大和自动化程度的提高,起重机已经广泛用于现代化生产的各个领域。

在起重机的传统设计过程中,设计任务量大且繁琐,而且采用安全系数法往往设计出结构偏重、能耗高的产品。

科学技术的飞速发展促进许多跨学科的先进设计方法不断涌现。

与此同时现代社会资源环境的不断恶化,起重机产品势必向着智能化、多样化、节能经济的轻量化方向发展。

因此借助计算机技术和现代优化设计方法,设计出更低耗能、更加智能化、更加安全可靠的环境友好型起重机具有十分重要的意义。

本文以水利工程领域中某型门式启闭机为研究对象,基于参数化思想实现启闭机门架结构的参数化建模,并由此开展门架结构的轻量化研究。

具体研究内容如下：(1)利用有限元分析软件ANSYS中的参数化设计语言APDL实现门式启闭机门架金属结构的参数化建模。

通过门架结构的静力学分析可知,工况五(即静载试验)中门架结构所承受应力和应变最大,所处位置均位于主梁上翼缘板集中载荷作用处(即小车轮压附近),但都满足设计要求。

(2)结合遗传算法,以启闭机门架重量减轻为目标,结构尺寸参数为设计变量,许用应力和刚度为约束条件进行优化设计,优化后减重约30%,优化效果显著。

(3)考虑不确定性对产品质量性能的影响,采用蒙特卡罗模拟法对优化后的结构模型进行可靠性分析,得到优化后模型的可靠度以及各设计变量的灵敏性。

结果表明：优化后结构模型的可靠度为86.5%；功能函数对许用应力、主梁盖板厚度及腹板厚度的变化最敏感。

(4)在门架结构确定性优化及可靠性分析的基础上,引入6δ设计方法,结合蒙特卡罗模拟抽样和遗传算法,完成了门架结构的6δ稳健优化设计。

结果表明：稳健优化结果实现门架重量减轻约为21.6%。

较确定性优化结果,6δ稳健性优化后的模型重量有所增加,但减低了目标函数对主梁盖板厚度及腹板厚度等不确定因素的敏感性,其可靠度达到0.98。

(5)最后结合Visual Basic和ANSYS软件,成功开发了门式启闭机参数化设计分析软件。

基于Midas NFX的自卸车后门有限元分析及优化

基于Midas NFX的自卸车后门有限元分析及优化元博;冯强;陈鹏;邹勇【期刊名称】《湖南农机》【年(卷),期】2015(000)003【摘要】This paper took Midas NFX 2014 software as the tool and made finite element analysis on dump truck back door of STL determined the stress and deformation distribution;at the same time it optimized the back door topologically,and it compared stress, displacement and mass of the back door before and after optimization. The results showed that the optimized back door can not only meet the requirements on the stiffness and strength of the back door,but also effectively reduce the mass,which help to achieve the design goal to light weight and reduce cost.%以Midas NFX 2014软件为工具，对通力自卸车后门进行了有限元分析，确定了后门的应力、形变分布情况，同时对后门结构进行拓扑优化，并将优化前后后门的应力、位移和质量做了比较。

结果表明，优化后的后门既满足刚度和强度的要求，又有效地减轻了质量，达到了轻量化、降成本的设计目的。

【总页数】3页(P61-62,72)【作者】元博;冯强;陈鹏;邹勇【作者单位】陕西通力专用汽车有限责任公司，陕西宝鸡 722405;陕西通力专用汽车有限责任公司，陕西宝鸡 722405;陕西通力专用汽车有限责任公司，陕西宝鸡 722405;陕西通力专用汽车有限责任公司，陕西宝鸡 722405【正文语种】中文【中图分类】U469.4【相关文献】1.基于Midas NFX的自卸车后门有限元分析及优化 [J], 元博;冯强;陈鹏;邹勇;2.基于Midas NFX的自卸车货箱有限元分析及优化 [J], 张永亮;黄伟东;冯强3.基于Midas NFX的某磁电机冲击联轴器的有限元分析 [J], 朱新宇;王威风;李宝国4.基于ANSYS的自卸车车架有限元分析及优化设计 [J], 屈葵林5.基于midas NFX的钢板弹簧非线性有限元分析 [J], 吴孟;韩兴昌;何晨;王钦祥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

汽车车门强度有限元分析与试验研究

参考文献［１］陈家瑞．汽车构造．北京：人民交通出版社，２００５．［２］张新占．材料力学．西安：西北工业大学出版社，２００５．
２２０００
３模型的建立
Ｉ。Ｓ—ＤＹＮＡ是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂
・４０４・
安徽汽车工程学会２０１０学术年会论文集
问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题。本次车门强度仿真分析采用Ｉ。Ｓ—ＤＹＮＡ软件，算法采用Ｌａｇｒａｎｇｅ算法，并用沙漏黏性阻尼控制。在整个模型单元中采用非线性材料模型，多层单点积分和沙漏黏性阻尼控制的四节点四边形非线性薄壳单元，算法上适合于大位移和大转动。这种类型的单元与Ｈｕｇｈｅｓ—Ｉ。ｉｕ壳单元相比，具有更高的计算效率。它的计算高效性是基于以下两个运动学假设：（１）在组集旋转分量时，通过一个单元嵌入坐标系，避免了复杂的非线性力学特性；（２）在组集方程时选择速度应变（变形率），简化了应力分量确定，因为此时采用的是更普遍使用的柯西应力矢量。根据轿车车门的结构参数和材料参数，建立如图２所示的有限元模型，然后再定义其材料和边界条件和载荷，最后进行分析计算。
＼
前门初始耐挤压力中间耐挤压力最大耐挤压力
实验
１１．１５ｋＮ２４．６０ｋＮ５２．９１ｋＮ
模拟
ｌ１．７５５ｋＮ２５．８３８ｋＮ７１．２１８ｋＮ
：，ｒ
／１
ｌ模拟中间耐挤压力ｌ
ｒ——————’——’——’’。１：＝＝＝＝＝＝：＝＝＝＝＝＝：—————，
卜
。；ｑ妒匡函而丽翮
目■＝；＝；ｅｔ＝＝＝＝＝
２车门的侧面强度试验
此次车门的侧面强度试验是在ＧＢｌ
５７４３—１