壁厚分析的案例
基于ANSYS Workbench 仿真分析液壓閥塊內部油路極限壁厚
摘 要：在液壓閥塊設計過程中，如何確定液壓閥塊內部孔道間的壁厚是一個很關鍵的問題，壁厚過大則液壓閥塊整體尺寸偏大，材料浪費且不經濟，壁厚過小則存在擊穿的風險，存在一定的安全隱患。為得出不同材質的液壓閥塊在極限壓力 42 MPa 的條件下的極限壁厚，針對液壓閥塊內部進行有限元分析，通過 PROE 三維繪圖軟件進行三維建模，導入有限元分析軟件 ANSYS Workbench 中，通過對液壓閥塊和內部管路賦予一定的材料屬性和施加一定的邊界條件、載荷約束等，得出不同材質的液壓閥塊在極限壓力 42 MPa 的條件下的極限壁厚。本次研究為液壓閥塊在極限壓力 42 MPa 的條件下選擇何種材質提供了一定的理論依據，并為液壓閥塊設計過程中液壓閥塊內部油路間的壁厚間隙選擇提供了一定的技術保障。
關鍵詞：ANSYS Workbench；液壓閥塊；極限壁厚
引言
在液壓系統(tǒng)設計過程中，液壓閥塊作為連接液壓閥（包括板式閥和插裝閥）與液壓系統(tǒng)的重要載體，其重要性不言而喻。現代液壓系統(tǒng)隨著主機設備的進步而日趨復雜，實際工程中許多液壓回路的閥塊都需要自行設計，而液壓閥塊設計的合理與否，對液壓系統(tǒng)的制造、安裝乃至工作性能都有著很大的影響[1]。
液壓閥塊常見的材質有：球墨鑄鐵、Q235-A 鋼、35# 鋼鍛件、45# 鋼鍛件、鋁合金、銅、不銹鋼等。在實際使用過程中怎樣選擇液壓閥塊的材質是一個重要的問題，選擇液壓閥塊材質需要考慮的因素有很多，我們以最常規(guī)的必要條件“承壓大小”進行分析：一般情況下，在不大于 21 MPa 的中低壓條件下可以選擇鋁合金作為液壓閥塊材質，在不大于 42 MPa 的條件下可以選擇 45# 鋼或球墨鑄鐵為液壓閥塊材質。
我們知道鋁的密度為 2.75 g/cm3，45# 鋼的密度為7.85 g/cm3，同體積的 45# 鋼的重量約為鋁重量的 2.9倍。
展開 耐壓厚壁筒結構的可靠靈敏度分析
可靠靈敏度分析
中國造船-2005年 03期-耐壓厚壁筒結構的可靠靈敏度分析.pdf
ANSYS兩厚壁筒熱應力分析(間接耦合)
顯示等效應力分析結果
/expand,27,axis,,,10 ! 設置軸對稱分析結果擴展選項
plnsol,s,eqv,0,1 !顯示兩厚壁筒三維擴展的等效應力分析結果
finish
工業(yè)CT | 海克斯康 VG 軟件 2025.4 版本新功能解讀
接下來，我們將為大家詳細解讀 VG 軟件2025.4版本的功能變化及亮點：
全面改版的壁厚分析用戶界面
在海克斯康 VG 軟件產品線的 2025.4 版本中，壁厚分析的用戶界面已進行了全面重新設計。 在新版界面中，射線法和球體法的所有核心設置現都變得一目了然，而高級選項則可以在單獨的選項卡中輕松訪問。
有什么新變化？
●直觀設計：核心設置一目了然，高級選項則清晰歸類于獨立選項卡。
●高效工作流程：點擊更少，概覽更多，操控最大化。
●一致的對話框：兩個對話框的措辭與布局均已實現標準化，確保兩種方法間的流暢切換。
此項新功能在以下軟件內提供：
? VGSTUDIO MAX
? VGinLINE
? VGMETROLOGY
全新“快速對齊”方法可實現相對于目標對象的預對齊
快速對齊方法是一種高效便捷的對齊方式，通過在兩個對象上選取一至三個匹配點，僅需數秒即可將部件與參照對象快速對齊。該方法適用于各種對象類型（例如 3D 掃描、CAD 模型或體積），即使部件僅部分重疊也能處理，并在應用之前提供對齊預覽。
與傳統(tǒng)對齊方式相比，此方法具有顯著的高效性，且處理速度不受對象復雜程度影響。該方法還可作為后續(xù)精細調整（如最佳擬合對齊）或模板應用的理想起始步驟。
此項新功能在以下軟件內提供：
? VGSTUDIO MAX
? VGMETROLOGY
提升了光學掃描的變形場性能
此項重要增強功能專為處理不完整光學掃描的復雜變形而設計。光學掃描在變形場計算中常面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，因掃描設備的限制而導致的部件缺失問題，以及單面掃描場景下對精準匹配的特殊要求。
我們在軟件中集成了新的參數，顯著提升了其變形技術，使用戶能夠更高效地應對這些難題。
展開 
原創(chuàng)——汽車儀表模具制造工藝
1、產品信息介紹：制作表格、填寫產品的基本信息；
2、分型線分析：清晰簡潔全面的分型線，關鍵區(qū)域的分型線局部放大；
3、壁厚分析：分析產品的整體壁厚，是否有縮痕的可能；
4、脫模角度分析：分析產品脫模角度，是否能脫模、是否有倒扣等并提出修改建議；
5、產品表面分析：了解產品表面處理，如有皮紋考慮皮紋對分型面影響；
6、產品外觀要求及缺陷：提出產品外觀存在缺陷；
7、產品強度要求及問題點：產品的強度是否足夠，評估生產時變形：
8、模具機構及問題點：模具結構是否成立、是否考慮到裝配工藝、加工工藝、成本；
9、裝配要求及問題點：檢查產品裝配問題點、卡扣、產品裝配工藝要求；
產品分析必須要提出問題，說明會導致的結果怎么樣，并給出問題的多個解決方案讓客戶去選擇，而不是讓客戶做方案給我們。提出的問題要量化，用數據去說明
分析產品強度、出模和拔模角度，皮紋面注意出模斜度和分模夾口線；對產品頂出有可能發(fā)生異常提出建議和修改 。
骨位、筋位厚度不能超過1.5mm，通常1-1.2mm左右。產口分模線必須經過客戶審核批準。
組合儀表與本體存在較大間隙，兩件裝配點過少，裝配狀態(tài)難控制。建議增加安裝機構或更改安裝方式。
?訂料（商務）、CNC粗加工、半精加工必須得到客戶指令后方可以加工！大模具為了趕加工進度時間，產品最終數據沒有鎖定需分粗加工、半精加工、精加工下發(fā)；注：粗加工下發(fā)需看產品改動情況決定放加工余量。
展開 模具常用英語大全
(Part Wall thickness)：
1．此處壁過厚，易產生縮水，建議減少壁厚。
計算機X射線斷層成像（CT）掃描促進3D打印增材制造發(fā)展
工業(yè)用計算機X射線斷層成像（CT）掃描是一種新興檢測技術，它為大幅降低產品試制檢測成本，以及在三維無損檢測中快速而準確地分析工件內部缺陷提供了可能。
檢測，無需破壞
業(yè)用計算機X射線斷層成像（CT）掃描允許測量內部結構和缺陷。采用這種技術使用戶能夠以以前只能通過破壞性方法完成的方式可視化內部結構。
拿國際工具與設備公司（TEI）來說，該公司的設計團隊開發(fā)了全電動摩托車Lightning LS-218，旋轉臂是由3D軟件設計公司Autodesk創(chuàng)建的，然后用了三個星期的時間進行鑄造、清潔、熱處理、精加工和檢查摩托車擺臂。
為確保零件滿足機械扭轉的需求，TEI采用了工業(yè)用計算機X射線斷層成像（CT）掃描來測量內部結構和缺陷。作為自20世紀70年代以來醫(yī)學領域的領先技術，CT掃描正在工業(yè)領域成為重要的檢測工具。
工業(yè)CT掃描的基本形式與醫(yī)學CAT掃描類似，只是現在這種CT技術正被用于掃描各種工業(yè)零部件，而不是人體。醫(yī)學CAT掃描主要用于可視化目的，而工業(yè)CT掃描不僅實現可視化，而且還可進行測量。工業(yè)CT掃描是將二維X射線圖像交織形成工件內部和外部三維影像的過程。*
由于采用X射線掃描，因此可在無需夾持的自由狀態(tài)下對脆弱易損的零部件進行檢測。由于無需對工件施加測量力和進行夾持，因此可確保工件被檢測時處于其自然位置。掃描完成后，對數據進行重構，然后用CT CAD軟件進行數據處理，實現零件與CAD模型對比、幾何尺寸與公差（GD＆T）分析、零件與零件對比、組件/缺陷分析、孔隙分析和壁厚分析，并生成逆向工程所需要的CAD數據。利用這種CAD軟件，剛入門的用戶也能輕松地獲取斷層掃描數據，以及開啟/關閉內部組件密度掃描、按密度值進行顏色編碼以及測量等功能。
展開 淺談重力鑄件模流分析
摘要：通過運用模流分析軟件,對重力鑄件進行工藝分析，找出產品缺陷發(fā)生的部位，開展有針對性的工藝設計，然后再使用軟件進行模擬仿真，驗證工藝方案的有效性，最后鎖定工藝方案，以此來達到提高鑄鋁件模具設計的成功率。解決了以往只能靠試生產來驗證工藝方案的可行性問題，提高了模具設計成功率，縮短了開發(fā)周期。
關鍵詞：模流分析 工藝分析 模擬仿真
引言：
鋁合金具有密度低、耐腐蝕、比強度高，熔點低、鑄造性能較好等優(yōu)勢。但是鋁合金在鑄造過程中，由于其具有化學性質較活潑、凝固收縮的特性，使得鋁合金液在流動和凝固過程，易產生氣孔、縮孔等缺陷，會降低產品的機械性能，嚴重時會造成產品報廢。以往在模具設計過程中依賴工程技術人員的經驗進行工藝分析，由于模具制作周期長，模具加工完成后再進行方案整改，過程費時、費力。因此需要使用更為科學的手段對鑄造過程進行全方位的模擬仿真，快速驗證工藝方案的有效性，提高模具設計開發(fā)效率，降低成本。
本文以一種支架零件進行舉例分析，使用材料的牌號為AC2B,具有鑄造性能好，可熱處理強化，力學性能較高的特點。采用金屬型重力鑄造工藝，其優(yōu)點是，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能較砂型高15%左右；本文通過對模流分析的主要過程進行分析，軟件的物理模型進行適當的選用并根據鑄造過程的實際條件設置邊界參數，對重力鑄造過程中的鋁液流動、凝固進行了模擬分析，最終獲得了滿足鑄件質量要求的工藝方案。
1、產品分析：
1.1對支架毛坯數模進行壁厚分析，產品最大壁厚30mm，最薄8mm，本產品整體壁厚較厚，薄壁區(qū)域位于三處螺栓安裝區(qū)，壁厚差異大，因此在厚壁處易形成熱節(jié)，造成產品形成集中的縮孔缺陷。
1.2運用模流軟件對產品進行凝固分析。
展開 冷卻分析需要留意的地方
冷卻分析需要留意的地方
1．
冷卻結構要合理，不合理的冷卻結構分析結果可能不合理；
2．
流動、冷卻工藝設置中材料選擇不統(tǒng)一，如果設置了冷卻工藝條件中的塑料種類后改變了流動工藝條件中的塑料種類，此時冷卻工藝中的塑料種類不能自動改變；
3．
冷卻基準編輯工具條不夠穩(wěn)定，少用；
4．
壁厚對冷卻分析的影響較大，特別是冷卻時間分布結果，如果發(fā)現冷卻時間分布結果不合理，可查看制品壁厚是否也不合理，建議導入圖形生成2DM后用網格管理器對配對厚度進行調整；
5．
如果冷卻分析出現收斂特別慢的情況，可能是網格錯誤造成的，查看冷卻分析日志文件*.clog查看出錯單元，建議手工修復網格；
6．
留意特殊冷卻結構是否和制品相交，如果冷卻系統(tǒng)和制品相交，分析結果在相交部位嚴重不合理。
1．
導入制品圖形時，選擇單位要合理，如果零件本身就很大，選擇米或者英尺就會超出程序中設定的最大范圍，會導致劃分網格死機；
2．
導入制品圖形的時候會進行網格優(yōu)化，其中包含了修復重疊的功能，但修復重疊的算法還有待于改進。如果某個區(qū)域存在重疊，而修復算法多次循環(huán)后不能修復，該區(qū)域的單元就被刪除，如果發(fā)現劃分后的2DM網格中有空洞，就是該原因造成的，此時可用網格管理器手工修復，最好不要自動修復，因為自動修復可能會造成重疊；
3．
展開 案例分享 | 借助增材技術提高包裝行業(yè)的效率
對變形和壁厚的分析（圖6）表明，零件總體上著色均勻，面板上的變形是由于之后手動插入的帶字母的區(qū)域引起的。向外的偏差可以被銑削掉而不產生任何影響。壁厚幾乎連續(xù)呈綠色，顯示出均勻、良好的材料分布，這是確保成功進行增材制造所必備的條件。
總結
該案例展示出了MSC Apex Generative Design和其他MSC工具的性能與優(yōu)勢。除了強大的CAD導入功能可為優(yōu)化模型提供簡單直接的操作準備外，各種設置都可以非常簡單地創(chuàng)建、優(yōu)化結果可以非常快速地生成。之后的調整，例如，額外的支撐桿和法蘭，也可以設計并優(yōu)化集成，只需單擊幾下鼠標，即可得到基于NURBS的CAD格式，并可以使用MSC Nastran進行直接驗證。然后，可以使用Digimat-AM和Simufact Additive來仿真并優(yōu)化生產，從而保證優(yōu)質的打印結果。CT掃描用于檢查實際成分， 使用VGSTUDIO MAX進行的數據分析顯示出總體結果十分良好，通過MSC Software進行數字設計和制造仿真，為生產和使用做好最佳準備。
展開 基于Hyperworks的壓力容器輕量化設計
圖2 模型的有限元網格
4 Hypermesh求解計算及結果分析
該模型為對稱結構，可以對模型的四分之一施加對稱邊界條件。其內表面承受的壓力為設計壓力，容器接管端部所受軸向拉應力為：
求解得應力結果如圖3所示。由應力云圖可知，最大應力出現在封頭與接管連接處，最大應力值為222.5MPa，小于許用應力250Mpa。所以壓力容器壁的強度存在較大富裕，具有輕量化的優(yōu)化空間。
圖3 優(yōu)化前模型的應力云圖
5 壓力容器壁厚的優(yōu)化
根據壓力容器壁厚的應力分析，為了節(jié)省材料，降低生產成本，需要對壓力容器的壁厚尺寸做進一步的改進。根據圖1所顯示的結構，將容器的壁厚、作為設計變量，為優(yōu)化設計中結構的等效應力強度，并作為約束條件，壓力容器質量WT為目標函數。由以上分析可得壓力容器結構優(yōu)化設計的數學模型為:
優(yōu)化的結果應力分布如圖4所示，由圖4可知壓力容器壁最大應力為249.7MPa, 小于許用應力250Mpa，符合工況要求。
展開 
大凸緣薄壁件沖壓成形失效分析及解決方案
試制問題及分析
失效現象
對XX.034前板進行工藝性分析，其中間內圓尺寸為φ40.4mm，拉深高度為18.8mm，高徑比為0.465（18.8/40.4=0.465），此比值屬可一次性拉深成形范疇，再者由于其材料本身具有優(yōu)良的沖壓性，所以在前期安排試制工藝及模具結構設計時，按常規(guī)思路將中間拉深模具設計為90°變形率拉深法（即凹模為直角過渡），通過一次成形到位。但投入試模過程中發(fā)現，中間拉深處幾乎每件均出現了轉接R處破裂現象，如圖2所示，無法制出合格零件。
圖2 轉接R破裂示意圖
問題分析
由于試模件出現上述問題，為此開展原因查找及問題分析。在拉深過程中，裂口處對應凸模圓角處，凸模圓角處是側壁和底部的過渡區(qū)，材料承受側壁較大的拉應力、凸模圓角的壓力和彎曲作用而產生的壓應力和切向拉應力，在這個區(qū)間的側壁與底部轉角處稍上的地方拉深開始時它處于凸、凹模間，需要轉移的材料較少，受變形的程度小，冷作硬化程度低，加之該處材料厚度變薄，使傳力的截面積變小，成為整個拉深件強度最薄弱的地方。同時將失效件進行剖切，對壁厚進行分析，如圖3所示。
圖3 失效零件剖切示意圖
由圖3剖切實物圖可以看出在拉深底部轉接R處(畫圈處)壁厚出現了嚴重減薄現象，經測量已減薄至0.3mm（原始料厚0.8mm），此處成為了薄弱區(qū)域，所以在此位置最先出現了破裂現象。
通過分析，出現上述現象的主要原因在于由于零件凸緣過大，外凸緣展開后是中間拉深部位的四倍之多。這樣造成了外面凸緣的抗拉深力大大超出了中間部位的成形拉深力，外面的材料很難流入中間拉深部位，使中間拉深部位的變形材料不能得到外凸緣材料的及時補充而破裂。
解決方案
工藝優(yōu)化
要解決此零件中間拉深部位的破裂問題，首先要使拉深部位的變形材料在變形過程中能夠及時得到外凸緣材料的補充，為此制定如下成形步驟。
展開 DEFORM旋鍛模擬技術與應用案例
對工件剖分顯示，可直觀的看到攻擊內壁與芯軸接觸情況，從而判斷內徑尺寸是否符合要求，也可通過接觸節(jié)點高亮顯示或距離模面距離變量等方式，精確分析接觸情況。
周向移動變形
與芯軸接觸（剖視圖）
用戶還可分析鍛后的應變分布，對比不同工藝參數下的變形均勻性，調整旋轉速度、軸向進給等關鍵工藝參數。對于管類或板料等工件，還可顯示厚度變量，分析壁厚大小變化。
應變分布
厚度分布
基于NX Nastran的顯微鏡部件結構靜力分析及優(yōu)化設計
4.1 支架結構優(yōu)化
在顯微鏡支架部件的有限元分析中，可以看出，支架在上端部分還是存在隱患，根據顯微鏡設計基本原則上，對支架開展修改與分析，消除隱患，提高產品性能，獲得滿足使用要求的顯微鏡支架部件并降低生產成本。
4.1.1 減小支架壁厚
經過有限元分析，將支架厚度由原來厚度5 mm，減至3 mm。經驗證，減小支架壁厚，不影響顯微鏡支架部件的技術參數。該修改能夠在滿足產品基本功能的條件下，盡量簡化產品結構，合理使用材料，并使產品中零件材料能最大限度地再利用[9]。
4.1.2 圓角處理
原支架內部的加強筋帶有尖角，會引發(fā)應力集中。優(yōu)化時將筋位去除，改為2.5 mm,4 mm的圓角。改圓角后，支架應力集中的情況會減弱。按照理論可知，圓角區(qū)域等效應力均勻分布，應力值較大[10]。
4.1.3 增加支架提手
支架頂端增加提手，提手的寬度為30 mm，厚度為6.5 mm，增加提手既能方便使用，也能提高顯微鏡端部的強度。
4.2 支架壓鑄件優(yōu)化
產品的形狀屬于不規(guī)則形狀，采用壓鑄成型。壓鑄件的形狀結構要求為：（1）消除里面?zhèn)劝迹唬?）避免或縮小抽芯部位；（3）避免型芯交織。合理的壓鑄件結構不僅能簡化壓鑄型的結構，降低制作成本，同時也能改進鑄件質量[11]。
設計鑄件時，壁厚是衡量壓鑄工藝的一個重要指標[12]。壓鑄件的壁厚與整個產品壓鑄件鑄造工藝十分密切。因此在優(yōu)化時需要考慮壓鑄件的壁厚，零件壁厚偏厚會使壓鑄件的力學性能明顯下降[13]。根據壓鑄件的表面積，鋁合金（ZL101）壓鑄件的合理壁厚如表2所示。
表2 鋁合金壓鑄件的合理壁厚參數
經過以上結構優(yōu)化，在滿足顯微鏡支架部件穩(wěn)定性的前提下，顯微鏡支架總體質量有所下降，質量下降了8.5%。
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