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基于ansys workbench二次开发的陀螺仪动力学仿真系统开发研究与应用

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基于ANSYS Workbench二次开发的陀螺仪动力学仿真系统开发研究与...

作者：钟兴志北京邮电大学

学位级别：硕士

动力学分析是用来确定惯性(质量效应)和阻尼起着重要作用时结构或构件动力学特性的技术,包含模态分析、谐响应分析、随机振动分析、瞬态动力学分析、谱分析等。应用在航空、汽车、发动机等众多工程领域,在各种各样的应用场合,机构都存... 详细信息

动力学分析是用来确定惯性(质量效应)和阻尼起着重要作用时结构或构件动力学特性的技术,包含模态分析、谐响应分析、随机振动分析、瞬态动力学分析、谱分析等。应用在航空、汽车、发动机等众多工程领域,在各种各样的应用场合,机构都存在与振动相关的问题,针对此类问题的研究不仅具有较大的理论价值,而且对于国民经济和国防建设都有着重要的实际指导意义。本文主要研究的对象是应用于航空领域的陀螺仪。通过数值模拟方法研究陀螺仪动力特性,在工程上已经受到很高的重视,目前流行的大型有限元仿真商业软件(ansys、ABAQUS等)通用性很强,但都需要经过繁琐的建模、计算条件设置和后处理分析,存在学习速度慢、计算效率低、浪费时间等缺点。本文以陀螺仪为模型载体,对陀螺仪的振动效应进行了深入的研究,在国内首先将ACT应用于二次开发实践中,完成陀螺仪动力学仿真与知识管理系统的设计与应用。具体实现流程是通过系统集成二次开发技术,利用面向对象的编程语言C#/Python,在workbench的基础上对大型有限元分析软件ansys进行二次开发,集成了适合进行陀螺仪分析的前处理和处理模块,并结合知识管理理论,对陀螺仪动力学数值模拟结果及实验数据进行整理规划,建立陀螺仪动力学分析相关的知识库,使得研究人员能够有所参考、快速的进行模型的建立用于动力学相关的数值仿真和实验验证,从而使研究人员从繁琐的建模、计算设置过程中解放出来,专注于对陀螺仪本体结构设计的数值模型研究和结果分析,大大提高研究工作的效率,具有很强的实用性。在本文最后使用一个简化过后的陀螺仪模型,利用本系统进行用例仿真,并对仿真计算的结果与实验结果进行了详细的模型验证分析。分析结果表明,系统计算结果与实验值比较吻合,实验与数值计算数据有较好的一致性,本系统应用于陀螺仪分析动力学分析在工程上的研究是可行的,并能大大提高研究工作的效率。

关键词： ansys workbench 二次开发动力学特性分析仿真系统

基于ansys workbench的简式汽车起重机优化设计

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基于ANSYS Workbench的简式汽车起重机优化设计

作者：王佳怡延边大学

学位级别：硕士

汽车式起重机俗称汽车吊,就是安装在载重汽车底盘上的起重机,由于具有动作灵活、集成化程度高、功率大、稳定性好、操作方便等优点,从而广泛地应用于各种生产实践中。文中所要研究的简式汽车起重机主要由起重机吊臂、底座、起重机柱等... 详细信息

汽车式起重机俗称汽车吊,就是安装在载重汽车底盘上的起重机,由于具有动作灵活、集成化程度高、功率大、稳定性好、操作方便等优点,从而广泛地应用于各种生产实践中。文中所要研究的简式汽车起重机主要由起重机吊臂、底座、起重机柱等组成。其中起重机臂架和支撑装置作为重要组成部分,起着决定性的作用。目前,大多数学者只针对起重臂的优化设计与性能分析较多,对于轻量化的优化设计分析较少。轻量化是世界汽车工业地主要趋势,尤其对于汽车起重机而言,能够进一步减轻其重量,将长期的为企业和个人节省成本。所以利用现代设计方法,进一步实现汽车起重机的轻量化则是本文的研究目的。本文从介绍有限元分析的基本思想入手,具体说明了有限元分析ansys workbench以及CAD软件Pro/E的功能及其主要特点。着重介绍了应用ansys workbench对汽车起重机进行结构强度分析的具体过程。通过Pro/E三维建模技术建立汽车起重机的几何模型,以ansys软件为工具,结构自重为优化目标,强度、刚度为约束条件,为起重机设计和改造提供了理论依据,对汽车起重机进行了有限元优化设计。本文借助Pro/E和ansys workbench软件及其扩展模块,主要研究了以下内容：(1)利用三维绘图软件Pro/E建立汽车起重机的三维模型,并且在Pro/E中对汽车起重机进行了装配,实现了参数化建模。(2)将所建零件模型和装配模型存储为.x t格式的文件后,直接导入到ansys workbench中进行了有限元分析,提高了建模的效率。(3)通过ansys workbench对现有简式汽车起重机进行应力和应变分析,在Shape Finder模块中对研究对象的形状进行优化设计。在保证所研究对象总体结构不变的同时,使体积最小化,尽可能地寻找对整体结构强度不产生负面影响的可去除面积,使汽车起重机轻量化。(4)通过对简式汽车起重机的研究与分析,实现机身的轻量化,为起重机设计和改造提供了理论依据,研究成果具有一定的理论研究价值和实际运用价值。

关键词： ansys workbench 汽车起重机轻量化优化设计

基于ansys workbench的输液管道振动特性分析和振动控制的研究

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基于ANSYS Workbench的输液管道振动特性分析和振动控制的研究

作者：王涛河北科技大学

学位级别：硕士

输液管道系统普遍存在于各个工业领域,尤其表现在过程工业中。管道系统常因为存在振动而引起的管路以及动力机械的破坏而导致的事故屡见不鲜。其中由于液体的不连续加压所造成的管道系统液固耦合振动是引起管道振动的主要原因。因此有... 详细信息

输液管道系统普遍存在于各个工业领域,尤其表现在过程工业中。管道系统常因为存在振动而引起的管路以及动力机械的破坏而导致的事故屡见不鲜。其中由于液体的不连续加压所造成的管道系统液固耦合振动是引起管道振动的主要原因。因此有必要从研究输液管道系统的液固耦合振动特性出发,对管道系统的振动控制做更深入探讨和分析。本文首先通过推导输液管道系统的轴向振动4-方程模型和横向振动4-方程模型了解管道系统液固耦合振动机理。进而通过忽略上述振动控制方程的非稳定项得到其在稳态条件下的控制方程来求解出输液管道系统的初始条件。根据管道系统存在阀门和弯头等物理状态,分别给出其各自的边界条件,为一步建立输液管道系统的仿真模型奠定基础。利用ansys workbench软件双向隐式迭代法建立输液直管的液固耦合仿真模型,使用联合多个软件的多物理场耦合分析求解器——MFX求解管道和流场在时域内的振动特性,并作进一步的分析。然后通过仿真结果和实验结果的比较验证了仿真模型的正确性。建立折弯式管道系统的仿真模型,研究在两种不同进口压力载荷形式作用下系统的振动特性。选择更符合工程现实状况的连续脉冲式压力载荷作用下的输液管道系统做振动控制分析。通过在管道出口端部安装不同尺寸节流孔板,计算管道系统的耦合振动特性和减振效果。按孔占孔板面积在40%0%四种情况进行讨论。由仿真结果可知当孔占孔板面积在20%0%区间时,最有利于本文所建模型振动控制。选择孔面积为16.5%的情况继续进行建模仿真。仿真结果表明,孔径为16.5%的情况对加快管内流场的稳定和抑制管道的振动有一定的作用。

关键词：输液管道系统液固耦合 ansys workbench 节流孔板振动控制

基于ansys workbench的装载机变速箱体优化设计

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基于ANSYS Workbench的装载机变速箱体优化设计

作者：吴慧广西大学

学位级别：硕士

作为装载机传动系关键零部件之一,变速箱体具有支承、连接和密封等重要作用,其可靠性与结构的合理性影响着传动系的工作性能和效率。箱体轻量化是企业生产开发的诉求,同时装载机恶劣的作业环境决定了变速箱体应具有足够的刚、强度,故变... 详细信息

作为装载机传动系关键零部件之一,变速箱体具有支承、连接和密封等重要作用,其可靠性与结构的合理性影响着传动系的工作性能和效率。箱体轻量化是企业生产开发的诉求,同时装载机恶劣的作业环境决定了变速箱体应具有足够的刚、强度,故变速箱体的合理设计就显得十分重要。论文在探究变速箱体的受力状况和校核其刚强度的前提下,以减轻箱体的总重量和提高危险部位可靠性为主要目标,进行了结构拓扑和多目标尺寸优化设计,优化后的箱体对传动系和整机性可以起到一定的改善作用。本文采用参数化建模、有限元分析以及软件协同仿真的方法,在分析装载机变速箱体最大受力状况的基础上,先进行箱体的最大静载荷计算;其次建立箱体的参数化模型并实现Pro/Engineer与物理协同仿真平台ansys workbench的无缝连接,将模型和受力计算结果导入ansys workbench进行有限元分析;根据有限元分析结果,进行了箱体拓扑分析,为其整体结构优化和减重提供依据;在整体优化的基础上,通过多目标尺寸优化,降低箱体主要受力部位的最大应力和变形量,最终达到箱体减重和主要受力部位刚强度提高的双重目的。优化后的箱体减重12.3%,达到期望目标,最大等效应力和最大变形量分别下降19.4%和30%,可靠性得到较大提高。研究成果对于企业产品开发设计,节约制造成本等具有实际的指导意义,研究过程也可作为装载机变速箱体动态受力分析、剩余寿命预测、再制造评估的研究依据。

关键词：装载机变速箱体 ansys workbench 拓扑优化试验设计多目标优化

基于ansys workbench的某车架有限元分析及轻量化研究

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基于ANSYS Workbench的某车架有限元分析及轻量化研究

作者：赵艳梅郑州大学

学位级别：硕士

车架是汽车的主要承载结构,在行驶过程中受力复杂,其强度、刚度和动态特性关乎着整车的安全性和舒适性,对整车性能的优劣有着至关重要的影响。传统的车架设计多是基于理论和经验,过程复杂,周期长,且难于开发新型车型,这与现代汽车制造... 详细信息

车架是汽车的主要承载结构,在行驶过程中受力复杂,其强度、刚度和动态特性关乎着整车的安全性和舒适性,对整车性能的优劣有着至关重要的影响。传统的车架设计多是基于理论和经验,过程复杂,周期长,且难于开发新型车型,这与现代汽车制造技术的要求是不匹配的。随着国家智能制造和节能减排的提出,计算机辅助设计及轻量化设计的广泛应用,工程师在设计初期和进行试验测试之前,运用有限元技术对车架结构进行分析,了解设计的缺陷和优化的空间,对于现代车架结构的设计和优化具有重大意义。本文以某卡车的车架结构作为研究对象,深入探讨了该车架的静、动态性能,为车架的结构参数优化设计提供参考,为车架结构轻量化设计提供依据。本文采用ansys workbench软件,建立了该车架的有限元模型,对其进行了静力学的分析,并分别在满载弯曲、满载弯扭、紧急制动、紧急转弯等4种典型工况下,得到了该车架结构的应力和变形分布,对车架的强度和刚度进行了校核,确定了该车架结构的薄弱部位和优化空间之后,对该车架结构进行了模态和随机振动分析,得到了该结构的固有频率和振型,并结合路面不平度空间功率谱密度,得到了该结构在路面随机激励下的强度和刚度状态;最后,基于静力学分析的结果,采用响应曲面优化法,以车架厚度为优化变量,以车架最大应力和最大变形为状态变量,以车架重量最轻为目标函数,建立了车架优化设计模型,最终实现了该卡车车架的轻量化和参数化设计。

关键词：卡车车架 ansys workbench 有限元分析轻量化研究

ansys workbench二次开发技术及应用

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机械设计与制造工程 2010年第14期 46-48页

作者：李元林江思跃安世亚太

仿真驱动设计已成为当前产品研发的主要模式,而且在产品研发中占据重要地位,并且仿真技术的应用逐渐从通用化、独立软件、单学科仿真向集成化、专业化、多学科联合仿真方向发展。作为仿真领域的杰出代表,ansys公司在仿真技术、软件开发... 详细信息

仿真驱动设计已成为当前产品研发的主要模式,而且在产品研发中占据重要地位,并且仿真技术的应用逐渐从通用化、独立软件、单学科仿真向集成化、专业化、多学科联合仿真方向发展。作为仿真领域的杰出代表,ansys公司在仿真技术、软件开发及工程应用方

关键词： workbench 资源库 ansys workbench 仿真技术定制开发仿真流程仿真分析仿真过程

基于ansys workbench的卸船机钢结构分析

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基于ANSYS Workbench的卸船机钢结构分析

作者：王勇吉林大学

学位级别：硕士

桥式抓斗卸船机作为散货码头的重要卸船和输送设备，被广泛的应用在散装物料的搬运过程当中，成为散货港口码头的主要设备。伴随着船舶的大型化，卸船机的各部分尺寸也随之增大，同时由于卸船机自身结构的复杂性，使得它的应力分布状况... 详细信息

桥式抓斗卸船机作为散货码头的重要卸船和输送设备，被广泛的应用在散装物料的搬运过程当中，成为散货港口码头的主要设备。伴随着船舶的大型化，卸船机的各部分尺寸也随之增大，同时由于卸船机自身结构的复杂性，使得它的应力分布状况也比较复杂。因此，全面准确的计算出它的各部分的应力大小和分布情况，对卸船机整机的设计和维护尤为重要。目前研究评估卸船机钢结构主要部位强度的方法，主要是依据强度理论分析计算和检测相结合，进而分析结构疲劳强度状态，钢结构的刚度、振动指标主要依靠检测的方法，获取变形等主要参数，并按照设定的周期进行测量，以监测主要参数的变化。具体实施形式有在线评估和定期测试评价两种方式。两种评估方式专业性都很强，在线评估相对较准确，但评估系统的费用较高，需定期维护、传感器更换等。而离线评估方式的费用相对较低，但由于数据取样较少，准确度低，实施测试工作过程中，停机时间较长。本文运用有限元分析软件ansys workbench对宝钢原料码头二期、三期卸船机钢结构整体进行强度分析和振动状态分析，进而得出钢结构局部模型的计算位置和数量，并对钢结构局部模型做了进一步的分析，得到了局部关键位置的应力和应变分布状况。本论文的主要内容包括： 1、用ansys workbench对卸船机钢结构整体进行强度分析、固有频率和振型分析。 2、通过卸船机钢结构整体分析的结果，找出钢结构整体强度的薄弱部位（零件）和变形（挠度）最大的部位，得出钢结构局部模型的计算位置和数量。 3、对局部模型的局部关键部位进行有限元分析，确定测试最大应力应变信号采集点的位置，同时考虑信号采集点的位置应方便传感器的安装及测试，为下一步验证理论与实测的一致性做准备。通过以上的研究，可以准确地掌握卸船机钢结构强度疲劳状态，可以对卸船机钢结构主要部位进行有针对性的维护，延长其使用寿命，降低卸船机产品的维护成本、使设备效益最大化，不但经济意义明显，而且对安全使用卸船机也有非常重要的意义。

关键词：桥式抓斗卸船机强度分析模态分析有限元 ansys workbench

基于ansys workbench的注塑模具刚强度分析系统开发

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基于ANSYS Workbench的注塑模具刚强度分析系统开发

作者：涂维青河南工业大学

学位级别：硕士

模具的刚度和强度同时决定了制品的质量和模具本身的寿命，其在整个注塑模具行业中占有非常重要的地位。然而长期以来，注塑模具CAE技术主要集中于对制品的注塑成型过程的模拟及工艺参数的优化，对模具自身的刚强度所作的分析和研究甚... 详细信息

模具的刚度和强度同时决定了制品的质量和模具本身的寿命，其在整个注塑模具行业中占有非常重要的地位。然而长期以来，注塑模具CAE技术主要集中于对制品的注塑成型过程的模拟及工艺参数的优化，对模具自身的刚强度所作的分析和研究甚少，模具设计中刚强度的校核仍然依赖模具设计者的主观经验及简单的计算公式，极易造成模具材料的浪费，而模具的生产成本主要在模具本身的材料上。因此，研究模具的刚强度问题对于减少模具材料浪费、节约生产成本、提高制品的性能具有重要意义。目前，注塑模具刚强度分析主要采用通用商业有限元分析软件，但是这些软件功能庞大、命令多、操作繁琐，并对用户的力学、有限元知识以及工程经验有很高的要求。为了使模具设计和分析人员能够给快速而准确地完成注塑模具刚强度分析，本文基于通用有限元分析软件ansys workbench，开发出针对注塑模具刚强度分析的专用分析系统。本文的研究内容如下：首先，本文总结注塑模具CAE技术及结构分析通用仿真软件研究和应用现状，详细阐述了有限单元法、力学理论及注塑成型数值模拟的基本理论。然后，介绍了ansys workbench的二次开发工具及方法，重点阐述了系统的开发环境，并在此基础上构建了系统的总体框架，详细论述了实现系统的具体方案。在此过程中，基于ansys workbench，开发出针对注塑模具刚强度的专用分析模块，设计了良好的用户界面，以实现友好的人机交互功能;运用JScript调用已编制的APDL参数化程序文件及workbench的分析功能，以实现分析过程的自动化，从而解决了模具设计人员运用通用CAE软件时的不适应性;对具体的工程实例进行了分析研究，通过与传统的力学方法与ansys所得分析结果比较，验证了系统的可行性和可靠性。最后，针对实际注塑成型过程中模具型腔受力状况，从算法的角度，详细论述了模具型腔载荷施加的方法，从而为注塑模具刚强度的分析提供参考，并为今后系统进一步开发提供基础。

关键词：注塑模具刚强度 ansys workbench 型腔载荷

基于ansys workbench的汽车铝合金车轮强度分析

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基于ANSYS Workbench的汽车铝合金车轮强度分析

作者：赵宇河北工业大学

学位级别：硕士

轻量化是世界汽车工业发展的主要趋势,轻质材料铝及其合金等的使用是一种有效的途径。目前,大部分汽车车轮已使用铝及其合金做作为材料,利用现代设计方法,在此基础上进一步实现车轮的轻量化则是本文的研究目的。本文从介绍有限元及疲劳... 详细信息

轻量化是世界汽车工业发展的主要趋势,轻质材料铝及其合金等的使用是一种有效的途径。目前,大部分汽车车轮已使用铝及其合金做作为材料,利用现代设计方法,在此基础上进一步实现车轮的轻量化则是本文的研究目的。本文从介绍有限元及疲劳分析的基本思想着手,具体说明了有限元分析软件ansys workbench以及CAD软件UG NX4.0的功能及其主要特点。着重介绍了应用ansys workbench对铝合金车轮进行结构强度分析、疲劳分析的具体过程。设计过程使用UG NX 4.0软件,按照汽车车轮的国家标准,建构车轮的实体模型;然后把模型导入ansys workbench,按1997年中国汽车行业标准中的汽车轻合金车轮的性能要求和实验方法所规定的疲劳实验要求施加载荷;然后进行强度分析,并对车轮的弯曲疲劳寿命进行可靠预测。研究结果表明,利用CAE分析技术有助于提高汽车车轮的设计水平、缩短设计周期、减少开发成本。该方法在今后车轮设计领域中应用很普遍,可为任何型号车轮的设计和分析提供指导。

关键词：车轮强度分析疲劳分析有限元法 ansys workbench