周于海[1]2006年在《基于APDL的甲板吊臂架结构参数化建模及动态响应研究》文中指出在实际工程结构设计任务中,新产品的开发和系列化变形产品的改型,设计分析过程中为了寻求经济合理的结构方案,经常不得不反复进行“设计—建模—分析—修改设计—再建模—再分析”的过程。重复工作使得设计分析的效率不高,显然跟不上市场的需求。另一方面,随着科学技术的飞速发展,现代结构设计逐渐由静态设计阶段过渡到动态设计阶段。从静态和动态方面全面了解结构的性能,并对其不断地改进和提高,已成为人们日益追求的目标。 为了克服重复建模与分析带来的问题,本文在继承传统APDL参数化有限元建模的基础上,尝试对其进行突破。在第2章中提出了APDL的分解集成法并详细阐述了它的目的、突破口和建模流程。在第3章中结合甲板吊臂架结构特点,应用APDL的分解集成法实现了甲板吊臂架结构的有限元静力学分析,验证了APDL的分解集成法的可行高效性,使结构的修改方便快捷,也为结构的优化、动力响应分析等进一步工作打下了很好的基础。 甲板吊臂架是受力恶劣载荷复杂的重大结构件,本文研究该结构在最大幅度处起吊和回转同时进行这一典型恶劣工况的动力响应。在第4章中先对甲板吊臂架结构进行模态分析,确定结构的固有频率和相应的主振型。然后通过对臂架结构深入地受力分析,确定了吊重钢丝绳拉力、偏摆和侧摆的变化规律,得出臂架结构该工况下的动载变化规律和动载数据,并对臂架结构进行瞬态动力计算,得到结构动力响应。在第5章对臂架结构的动态响应计算结果中的动位移和动应力进行了较深入地分析,为该类臂架结构今后的动态设计分析提供了依据和参考。在第6章对论文的研究工作进行了总结,并指出了今后有待进一步研究探讨的问题。 本文在APDL语言的基础上,以甲板吊臂架为研究对象,获得了结构的参数化有限元建模及其动态响应分析方面一些有用的结论。
姜衡[2]2011年在《FWV-6A立式加工中心动静态特性分析及优化设计》文中认为数控机床和加工中心广泛应用于国防、航空航天和国民经济各部门,是自动化加工最基本的装备,关系到国家的安全和工业生产能否健康地增长。我国数控机床的结构动态设计水平比较落后,基本上还是基于经验、类比、静态的传统设计方法,无法快速响应市场,难以满足高速、高效、高精度加工要求。因此,为了能够快速开发出结构合理、加工精度高、低振动、低成本的机床新产品,来满足市场需求,采用先进的CAD/CAE技术、动态参数优化技术进行产品设计,显得尤为重要。本文针对结构设计动态参数优化展开研究,以佛山中南机械有限公司的FWV-6A立式加工中心为研究对象,进行了整机动静态特性分析及优化设计研究。主要研究工作包括:整机参数化CAD/CAE建模、整机模态分析和模态测试、整机静力学分析、整机响应面模型建立,整机动静态多目标优化。首先,根据加工中心结构确定影响整机质量、动静态特性主要结构尺寸参数。在SolidWorks 2009建立整机的参数化CAD模型,基于ANSYS Workbench仿真模块转化为参数化有限元模型,并对整机进行动静态特性分析。其次,采用与有限元法相结合的模态试验分析方法,对整机动态特性进行了研究。模态测试时,利用单点(多激振点)激励多点响应模态试验分析方法来获取完整模态参数,引入相关函数分析测试信号的可靠性。通过模态试验结果和有限元计算结果对比分析,可知有限元模型建模比较合理,为加工中心的动态优化设计提供可靠的基础。然后,基于前面建立的整机参数化有限元模型,将试验设计、响应面法、抽样技术、多目标遗传算法和灵敏度分析法相结合,对加工中心以高动静刚度和轻量化为目标进行整机尺度参数动态优化,得到了在保证整机动静态性能不变的情况下,减重达6.5%的优化结果。最后,为了本文研究的有限元建模方法、响应面法、多目标遗传算法等的系统优化分析方法能被企业快速掌握,提高产品的开发效率,对SolidWorks和ANSYS软件进行了二次开发,把具体产品建模、设计分析、结构参数动态优化设计方法固化到软件中,开发出可靠、自动化程度高、友好图形用户界面的数字优化设计系统—AutoDAO 1.0,适合企业产品开发需要。
张全飞[3]2012年在《基于正交试验法的卸船机结构轻量化设计研究》文中指出卸船机作为散货物料装卸的装备,在港口散货物料装卸中起到了非常重要的作用。随着国际散货运输船逐步向超大型轮船发展,卸船机也越来越大型化。大型化就意味着整机重量的提升和材料使用的增加,进而导致成本的大幅上升。因此,针对卸船机进行轻量化设计是一项非常重要的课题。本文以2500t/h桥式抓斗卸船机为研究对象,建立了有限元模型,提出了基于正交试验法的卸船机结构优化方法和卸船机的参数化建模方法,开发了基于上述方法的软件。本文的研究工作主要包括以下几个方面：首先,提出了一种基于正交试验法的卸船机结构优化方法,即通过不断迭代的正交试验来寻找卸船机结构参数的最优组合。传统的优化方法在解决卸船机的结构优化问题时,需要大量的调用有限元计算程序,而基于正交试验法的结构优化方法需要的有限元计算次数较少,可以大大减少调用有限元计算的次数,因而可以减少优化过程所需的时间。该方法可以很有效的实现卸船机的轻量化设计,并在计算时间上有非常明显的优势。其次,建立了卸船机的有限元模型。通过分析卸船机的结构特点以及工况、载荷,在此基础上提出了有限元建模的方法,最终建立了卸船机的有限元模型。通过模型计算数据与参考数据的比较,证明了该模型的准确性,可以用于对卸船机的仿真计算。第三,提出了卸船机参数化建模的方法。参数化建模是提高建模效率的非常重要的方法,建模时,它能减少需要输入的参数；修改模型时,只需要修改对应的参数就可以得到新的模型。最后,开发了卸船机参数化建模及结构优化的软件。该软件提供两方面的功能,一是卸船机参数化建模的功能,在界面上输入建模参数即可实现卸船机的建模功能；二是卸船机结构优化功能,利用基于正交试验法的结构优化方法可以实现卸船机的结构轻量化目标。通过案例分析表明,该结构优化方法可以将卸船机的结构重量降低53.66吨,相对卸船机整机减重2.8%。
程铭[4]2008年在《轻型货车驾驶室结构建模研究及模态仿真分析》文中提出在汽车工业和物流业迅速发展的今天,人们对于载货汽车的设计已经不满足于传统的承载量要求,对驾驶室振动噪声及舒适性方面也有了更高的期望。为达到客户要求,缩短开发周期,提高驾驶室设计精度,避免后续质量问题,应用先进的有限元法在三维数模阶段对驾驶室的结构振动及噪声进行准确地预测和改进是非常必要的。本文以简式国际汽车设计公司为五征集团研发的一款轻卡驾驶室为研究对象,综合应用了有限元模拟分析和优化设计等先进方法,通过计算机结构设计、有限元建模、灵敏度分析、结构优化、噪声预估等数字化产品设计开发技术,完成了轻卡驾驶室结构建模和动态优化及噪声预测分析。本文收集整理了国内外大量有关车身结构设计和分析的技术资料,综合评述了车身CAE技术和NVH特性研究的发展趋势和动态,并进一步讨论了现代化车身设计流程和优化方法,结合本文研究的特点,对有限元法和模态计算分析的基本理论、基本方法以及有限元软件应用进行了探究;在此基础上,建立了驾驶室总成有限元模型,研究出了一套较准确、合理、高效的有限元建模方法;基于上述精确的结构模型,完成了各阶次驾驶室振型的仿真模拟及绘制,列出了模态频率及振型分析,提出了载货车驾驶室系统振动模态分析的评价准则;依据该评价体系,对自振频率和振型中反映出的结构问题,做出了局部设计改进,并对修改前后的结构做了振动模态对比分析。为进一步改善结构修改后模型的振动模态特性,本文对驾驶室部件做了灵敏度分析,精确探究出了部件的几何参数对驾驶室模态特性的影响,避免了结构改进的盲目性。基于灵敏度分析的结论,应用ANSYS对驾驶室系统进行了优化设计,给出了使系统模态特性最优时的部件几何参数值,增强了结构设计的科学性和合理性。另外,本文对优化后的驾驶室模型进行了声学模态分析验证,初步掌握了其空间声学特性,预测了可能出现共鸣的振动频率及对驾驶员的影响。本文通过大量的模拟分析和深入的理论探讨,较全面地研究了概念设计阶段载货车驾驶室结构有限元建模和模态特性,提出了载货车模态评价标准,探究了修改灵敏度和优化设计的方法。为同类型载货车驾驶室的设计开发提供了参考和依据。
黄高文[5]2005年在《基于CAD/CAE集成的面天线参数化有限元建模》文中研究说明本课题来源于国防基金科研项目“面向雷达天线结构的三维数字化设计分析系统”。天线结构不同于一般工程结构，对其有某些特殊的要求。因此，如何科学而合理地设计天线结构，是工程界十分关心的问题。面天线结构的有限元分析目前应用已较普及，但是如何正确地在结构设计后建立有限元模型，则是一个较为困难而又十分重要的问题，成为制约面天线行业工程分析技术推广应用的瓶颈，亟待解决。 面天线结构形状基本相同，在结构形状上可形成一个系列。对于系列化产品，可借助参数化设计的思路实现结构建模分析。将参数化设计与有限元结构分析相结合，实现结构参数调整，自动生成分析模型并完成有限元结构分析。针对面天线结构特点，本文提出基于CAD／CAE集成的面天线参数化动态有限元建模方案。使用面向对象语言的编程工具开发的面天线虚拟制造系统和面天线CAE仿真系统都分别与关系型数据库相连。通过这个中央数据库接口，使CAD／CAE集成到一起。面天线虚拟制造系统把设计的面天线结构分解成许多规则的结构，并获取它们特征属性参数存入中央数据库中。面天线CAE仿真系统提取特征参数进行综合分析，简化结构模型，并对结构进行组合，用面向对象语言去编译面天线有限元模型的APDL参数化描述语言。系统运行这些有限元参数化语言，从而动态快速生成面天线有限元模型。 该方案系统为面天线结构设计人员在有限元分析方面提供了专用工具和手段。通过7.3米的面天线结构模型测试，建立了正确合理的面天线有限元模型，分析数据和实际结果吻合。该系统所需处理时间少，性能稳定，用户不必再去建立有限元模型，而且方便用户使用。
李燕[6]2009年在《基于ANSYS塔式起重机臂架参数化有限元分析系统开发》文中研究指明臂架是起重机的重要承载部件之一,也是结构强度薄弱的环节,其力学性能对整机的正常运转有直接影响,故障率较高,危害性大。因此,塔式起重机臂架设计具有重要的工程应用价值与意义。目前国内外广泛使用ANSYS有限元软件对起重机臂架进行设计计算,但塔式起重机臂架结构复杂、载荷较多,若要修改结果,就必须重新建模,当模型较复杂或修改较多时,就相当繁杂、费时,且容易使所建立的模型不准确,导致错误的结果。本论文根据工程实际及产品的设计要求,对臂架结构进行特征参数提取,应用ANSYS的参数化设计语言APDL开发了塔式起重机臂架结构有限元分析通用计算程序内核,确定了合理正确的单元模型、载荷模型和约束条件,完成了参数化有限元建模、加载、分析计算及后处理的全自动过程,主要包括参数化有限元建模、静力学分析(包括强度、刚度和稳定性)、动态特性分析(包括模态分析和瞬态分析),并根据分析结果对臂架结构进行了强度、刚度和稳定性校核。以臂架结构的总重量为优化目标,对臂架的结构型式和截面尺寸进行优化,得到了更为经济合理的结构。采用Visual Basic6.0语言开发分析软件界面,选用Access数据库工具建立系统相关的数据表,并可对其进行查询和调用数据库内的数据参与计算,以文本文件的形式将各种参数及全部结果进行保存,实现对有限元分析软件ANSYS的调用与封装,从而形成了参数化的有限元分析系统。通过工程案例验证了系统的正确性。
戴磊[7]2000年在《参数化有限元建模及动态修改》文中提出有限元方法是在工程领域得到广泛应用的通用数值分析方法，经过多年的发展有限元模型建立的技术已经比较成熟。但是在实际应用过程中，有限元网格模型经常要经过多次修改才能达到满意的计算结果。因此在已经生成的有限元模型基础上如何能够在保持网格的拓扑形状不改变的情况下快速方便的修改有限元模型成为工程领域日益关注的问题。例如，在解决结构形状优化的问题过程中，优化算法就要求在每次迭代过程后，根据优化设计变量的最新值在保持有限元模型拓扑结构不变的情况下返回更新后有限元模型网格信息。 另一方面，为了让工程界更容易的接收有限元方法及形状优化设计，就要把有限元方法与CAD很好的结合起来。参数化设计是新一代CAD系统的主要特征。怎样在CAD平台上建立参数化有限元模型成为本文算法的主要解决的问题。这主要表现在通过这项技术解决结构形状优化领域中连续体结构的设计变量的选取问题，以及解决优化算法与CAD技术脱离的问题。 AutoCAD是最为广泛应用的通用的交互式计算机辅助绘图与设计软件包。近几年，Autodesk公司推出了新的软件Mechanical Desktop（简称MDT），这个软件提供了参数化几何造型手段，使设计和修改过程更加自动化。参数化几何造型可以控制设计元素之间的关系，并且自动更新对模型和工程图所作的修改。同时，MDT个开放的CAD软件二次开发平台，为用户进行二次开发提供了便利的工具。 本文工作主要是根据MDT提供的参数化造型功能，利用MDT建模支撑平台进行二次开发，以ADS、ARX系统为开发环境，在保证有限元网格的拓扑结构不改变的前提下，实现了参数化空间圆柱曲面有限元网格的快速动态修改。
宋雪迪[8]2014年在《基于ABAQUS的框—剪结构参数化建模》文中提出为更加准确地表现结构的抗震性能,需对体系复杂的高层、超高层结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析。而采用纤维模型和分层壳模型的通用有限元软件ABAQUS与采用集中塑性铰模型和墙体宏模型的传统结构工程软件相比,能够得到更为准确的分析结果,现已成为结构动力弹塑性分析的主要工具之一。但目前,基于ABAQUS平台建立复杂高层结构模型十分繁琐,耗时耗力,这制约了ABAQUS在结构动力弹塑性分析中的应用。为提高ABAQUS前处理建模效率,本文基于参数化有限元的建模思想开发了结构模型转换程序,实现将工程软件PMSAP模型转换为ABAQUS有限元模型,从而省略了ABAQUS的建模步骤,大大提高了复杂结构动力弹塑性分析的效率。基于Python编程平台,利用参数化建模思想,通过对PMSAP的几何、配筋以及荷载、质量等有效信息的提取,经过计算、直接转换等工序后改写成标准的IGES格式文件(软件通用中间格式),再将IGES文件导入到ABAQUS/CAE中,通过Python语言后台操纵ABAQUS内核,在CAE中进行细节修改(如重新细化网格等操作),之后生成CAE文件及inp文件。用户只需将CAE或inp文件提交,就可完成有限元计算分析。在实现快速建模的同时,较好地处理了单元网格划分、施工次序加载等细节问题。利用本文开发的转换程序,将五栋不同建筑结构体系的PMSAP模型转换为ABAQUS有限元模型,通过对比各结构在两软件中的模态分析结果验证该程序对模型节点、单元、材料、截面、荷载、质量、配筋等信息转换的正确性。最后,基于本文转换方案,对一框架剪力墙结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性分析。通过考察该结构的塑形损伤过程和底部塑性铰区的发展,对结构做出抗震性能评价。得到结构的薄弱部位及薄弱楼层等分析结果,说明结构在整体变形和层间变形方面均满足规范限值的要求。证明转换模型可以有效地模拟结构的抗震非线性反应,将转换程序应用于钢筋混凝土结构的动力弹塑性分析是实用的,极大地提高了建模与分析效率。
高应振[9]2013年在《基于MCTOOLS程序的桥梁参数化建模及应用分析》文中研究指明在CAD和CAE的主要过程中,前处理占各阶段所用总时间的40%-45%,利用参数化有限元建模方法能够显著提高前处理的速度,直接地提高有限元计算的效率。为提高MIDAS/CIVIL的建模效率,本文介绍了基于参数化有限元建模思想、针对MIDAS/CIVIL而开发的建模辅助工具MCTOOLS程序。该程序可将体现结构有限元信息的数据批量地写入MIDAS/CIVIL的MCT文件中,从而完成结构模型的建立,实现了MIDAS/CIVIL快捷地进行参数化有限元建模。首先,本文介绍了常见桥梁结构在实际中的应用,以及这些结构在有限元软件中建模的理论依据。这些结构包括梁单元单梁简支梁桥、梁单元单梁连续梁桥和梁单元梁格简支梁桥的直桥、斜桥及弯桥,板单元单跨和两跨斜交闭合框架桥,三维实体单元T梁和箱梁桥的直桥、斜桥及弯桥,直吊杆、斜吊杆和网格状斜吊杆下承式系杆拱桥等。之后,总结了直接利用MIDAS/CIVIL建立上述结构模型的方法和不足,并基于MCTOOLS程序建立了上述结构模型的参数化程序。最后,对基于MCTOOLS建立的单跨和两跨斜交闭合框架桥的结构刚度和内力随斜交角度变化进行了计算分析,得出了斜交角度对机构刚度和内力的影响。对基于MCTOOLS建立的网格状斜吊杆下承式系杆拱桥的结构竖向刚度和稳定性随吊杆斜交角度变化进行了计算分析,得出了吊杆倾斜角度对结构竖向刚度和稳定性的影响。本文通过对比直接利用MIDAS/CIVIL建模和利用MCTOOLS程序进行参数化有限元建模,说明了参数化有限元建模的优势。
司志桧[10]2016年在《某迫击炮动态特性分析与弹炮配合间隙优化设计》文中研究指明本文以某科研项目为背景,针对迫击炮靶场射击试验过程中多次出现迫击炮弹尾翼颈部折断现象,利用动态非线性有限元法以及多目标结构优化算法对膛内振动特性进行了分析研究,所做的主要研究工作如下：(1)利用Hypermesh软件对迫击炮炮身、座钣、炮架及迫击炮弹等结构进行网格划分,建立各部件之间的连接关系,完成全炮结构有限元模型的建立。(2)基于有限元模态分析原理和步骤,以迫击炮全炮为研究对象,在Abaqus软件中建立迫击炮模态分析有限元模型,采用Lanczos方法计算了弹丸位于身管的尾部、中部和炮口三个不同位置时全炮自由模态的固有频率和振型,并与发射载荷的频谱分析图进行了对比。(3)基于动态非线性有限元理论,建立了考虑弹炮间接触碰撞的全炮动态非线性有限元模型,利用Abaqus/Explicit显式求解器求解迫击炮发射过程,获得了弹丸初速以及炮口和弹丸扰动,在此基础上研究了不同弹炮配合间隙和土壤特性对尾翼动态强度和过载的影响。(4)基于参数化结构优化方法,以弹炮配合间隙为设计变量,建立弹炮配合间隙参数化有限元模型。以弹丸起始扰动的位移、角位移和角速度为优化目标,利用Isight优化软件,结合多目标优化算法进行了优化分析,得到一组相对最优配合间隙值,为迫击炮弹丸与身管的匹配设计提供一定参考依据。
参考文献：
[1]. 基于APDL的甲板吊臂架结构参数化建模及动态响应研究[D]. 周于海. 武汉理工大学. 2006
[2]. FWV-6A立式加工中心动静态特性分析及优化设计[D]. 姜衡. 华南理工大学. 2011
[3]. 基于正交试验法的卸船机结构轻量化设计研究[D]. 张全飞. 上海交通大学. 2012
[4]. 轻型货车驾驶室结构建模研究及模态仿真分析[D]. 程铭. 北京林业大学. 2008
[5]. 基于CAD/CAE集成的面天线参数化有限元建模[D]. 黄高文. 西安电子科技大学. 2005
[6]. 基于ANSYS塔式起重机臂架参数化有限元分析系统开发[D]. 李燕. 东北大学. 2009
[7]. 参数化有限元建模及动态修改[D]. 戴磊. 大连理工大学. 2000
[8]. 基于ABAQUS的框—剪结构参数化建模[D]. 宋雪迪. 沈阳建筑大学. 2014
[9]. 基于MCTOOLS程序的桥梁参数化建模及应用分析[D]. 高应振. 大连理工大学. 2013
[10]. 某迫击炮动态特性分析与弹炮配合间隙优化设计[D]. 司志桧. 南京理工大学. 2016
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