掩护梁作为液压支架中重要的承力结构,须具有高强度。在对ZY8800型液压支架主要结构进行概述的基础上,利用UG和Ansys软件建立了掩护梁的静力学模型。研究结果表明,掩护梁在特殊工况条件下存在应力集中现象,其最大应力超过了材料的屈服强度,因而可以通过增加应力集中部位的钢板厚度,减小应力较小部位的钢板厚度的方式,对掩护梁进行结构优化改进,使得结构的最大应力值降低了62.91%。将优化后的掩护梁部署到ZY8800型液压支架工程实践中,经现场应用验证达到了预期效果,掩护梁的使用寿命提升了35%以上,安全效益和经济效益显著。

基于现有煤矿液压支架结构特征,构建液压支架有限元分析模型,并由此开展煤矿液压支架静力学仿真分析。根据分析结果,结合MATLAB工具实施液压支架结构优化,最终将结构优化设计方案应用于工程实践。

以某煤矿企业自研液压组合支架为研究对象,基于有限元分析方法对其进行建模和仿真分析,以此明确该煤矿液压组合支架在均布载荷、集中载荷、偏载、扭转载荷四种典型工况下的静力学分布特征,并对其应力和位移的分布情况进行汇总分析。结果显示,除偏载工况外,其他条件下的液压组合支架在力学性能上基本符合要求。

为提高弹支轴承外圈刚度设计的准确性,通过ANSYS Workbench对3种不同结构参数的外圈静刚度进行仿真分析,得到不同载荷作用下外圈最大变形量。采用最小二乘法分析载荷与变形量的线性关系,确定外圈刚度值,得到符合实际刚度需求的外圈有限元模型并进行响应面优化分析。以刚度值为优化目标,以外圈弹支梁宽度、长度和数量为设计变量,通过响应面优化对弹支轴承外圈进行分析,从而得到最优的设计参数。为确保优化结果的准确性,将最优模型重新进行有限元分析以及实验验证。将最优解的设计方案与初始设计方案对比,结果表明在满足设计变量约束范围的前提下,最优设计解的刚度优化结果与目标误差值小于1%。由此可见,采用响应面优化提高了加工效率,缩短了设计周期,进一步提高了支承刚度的准确性。

基于CFD方法,对极端运行阵风条件下IEA Wind 15 MW水平轴风力机气动性能进行分析。采用ANSYS APDL软件定义复合材料铺层方案建立15 MW风力机叶片有限元模型,并基于Workbench平台对风力机叶片进行模态分析和静力学分析,研究极端运行阵风对风力机叶片结构性能的影响。结果显示极端运行阵风对风力机气动性能和叶片结构性能影响较大,风轮推力与转矩极值出现的时间点均迟于风速极值点,沿叶片展向叶片流动分离区域与风速呈正相关;在极端运行阵风期间,叶片位移均是从叶根至叶尖逐渐增大,叶片最大应力出现在叶片主梁并且距叶根0.6 R处,同时,由于叶片的叶尖位移和最大应力在短时间内大幅度变化,会使叶片破坏的概率增加。

以高温高压球阀为研究对象,通过对密封必需比压和弹簧预紧力进行理论计算,建立组合密封结构和阀座与球体接触的有限元模型,并对球阀在不同介质压力下的阀座密封面的密封特性和接触疲劳寿命进行了分析。结果表明,随着内部介质压力的增大,球阀球体与阀座上的等效应力和密封比压呈现上升趋势,最大密封比压出现的位置在密封面与球体接触的外圈边缘处。通过接触疲劳寿命分析得到结果显示,密封面与球体接触的外圈边缘处接触疲劳损伤达到最大,接触疲劳寿命最小,与最大密封比压分布位置相同,这也说明在长期工作情况下,该位置属于薄弱区域,在设计、加工和维护过程中应加以关注。

利用SolidWorks软件分别建立了刮板连续运输车中圆环链、接链环和溜槽架三维有限元仿真模型,确定了边界条件和所施加载荷大小和方向,并进行相应的网格划分和有限元仿真。通过有限元分析得到了在一定载荷条件下位移、应力和安全系数云图,计算结果表明,所用圆环链、接链环和溜槽架均能满足刚度和强度要求。

针对济南东站道路跨度大、地基厚度小的问题,设计了龙门形充电桩。介绍了龙门充电桩的结构特点并对其各部分的质量进行了核算。基于仿真分析软件ANSYS Workbench,对设计的龙门式充电桩进行静力学分析和模态分析,得到其变形云图、应力云图和前6阶振型图,验证了龙门充电桩设计方案的可靠性和安全性。对样机进行安装调试,实际变形量与仿真分析变形量接近,验证了设计方案的可行性和设计方法的科学性,对龙门形充电桩的设计具有较强的指导意义。通过垫片对龙门充电桩水平部分进行调节,基本消除了水平部分的下垂量,达到了比较理想的效果。

针对目前煤矿巷道支护效率低下的特点,提出了一种具有分度功能的锚杆钻车,在锚护精度和效率上有所提高。采用相关软件对锚杆钻车伸缩臂拓扑优化,并对优化前后伸缩臂进行静力学分析和模态分析。结果表明锚杆钻车伸缩臂满足强度要求,不会发生共振;拓扑优化后伸缩臂最大等效应力减小了2.45%,质量减小了29.55%,达到了优化目的。

首先利用UG三维建模软件建立氢燃料电池车架原始CAD模型,之后将CAD模型导入Hypermesh中,并对氢燃料电池车身有限元模型进行分析优化。基于静强度分析结果,对整车车身结构进行参数优化的轻量化设计,利用Hyperworks中的Optistruct模块进行拓补优化,将拓补优化得到的结果与优化前相比较,进一步减轻汽车车身质量。分析仿真实验结果表明,在保证整车各方面性能要求的前提下,可以达到整车车身减重4%,并能够增加车辆续驶里程,改善汽车的加速、制动等性能,为以后的车身轻量化提供理论基础。