支架的案例
COMSOL模擬堵塞血管支架流動(dòng)、堵塞血管超彈性動(dòng)脈壁支架擴(kuò)張過(guò)程、擴(kuò)張變形動(dòng)脈壁的血液流動(dòng)。 ￥224
本案例為COMSOL模擬堵塞血管支架流動(dòng)、堵塞血管超彈性動(dòng)脈壁支架擴(kuò)張過(guò)程、擴(kuò)張變形動(dòng)脈壁的血液流動(dòng)。
主要對(duì)支架擴(kuò)張前后，血液流動(dòng)分析，針對(duì)擴(kuò)張前進(jìn)行堵塞血管的流固耦合模擬和支架擴(kuò)張后血管的流固耦合分析，收費(fèi)內(nèi)容包含四個(gè)文件，分別為堵塞血管的層流模擬文件、堵塞血管的支架擴(kuò)張過(guò)程模擬文件、對(duì)擴(kuò)張后的模型進(jìn)行導(dǎo)出并重新劃分網(wǎng)格并對(duì)其血液流動(dòng)進(jìn)行模擬，三個(gè)仿真模擬文件（包含結(jié)果）和PPT。
注：本案例和另一視頻課程內(nèi)容一樣。
圖一付費(fèi)案列
圖二 支架擴(kuò)張后的血液流動(dòng)分析
圖三 支架擴(kuò)張前的血液流動(dòng)分析
圖四 支架擴(kuò)張及血管壁變形情況
編輯
圖五 支架及血管網(wǎng)格劃分
展開(kāi) 基于拓?fù)鋬?yōu)化的壓縮機(jī)支架輕量化分析
3 優(yōu)化分析
3.1 拓?fù)鋬?yōu)化分析
按照上述拓?fù)鋬?yōu)化的技術(shù)路線采用Optistruct軟件，對(duì)壓縮機(jī)支架進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化出壓縮機(jī)支架上有限元網(wǎng)格上每個(gè)單元的最佳相對(duì)密度分布。工程上，常采用0.3的相對(duì)密度閾值，即相對(duì)密度小于0.3的單元密度屬于冗余，予以去除，最終優(yōu)化結(jié)果如下圖6所示：
壓縮機(jī)支架中間部位的單元密度小于0.3，對(duì)于壓縮機(jī)一階模態(tài)的提升貢獻(xiàn)偏小，予以去除。拓?fù)鋬?yōu)化是前期概念性設(shè)計(jì)，在考慮鑄造工藝可行性的情況下，重新進(jìn)行壓縮機(jī)支架設(shè)計(jì)，如圖13圖所示。
3.2 模態(tài)分析
基于Block Lanczos法對(duì)壓縮機(jī)支架的模態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)比拓?fù)鋬?yōu)化前后的壓縮機(jī)支架模態(tài)，模態(tài)結(jié)果云圖如圖7和圖8所示：
模態(tài)分析結(jié)果顯示：拓?fù)鋬?yōu)化后的輕量化壓縮機(jī)支架一階模態(tài)低于原壓縮機(jī)支架的一階模態(tài)，但均滿足壓縮機(jī)支架的設(shè)計(jì)目標(biāo)值240Hz，故輕量化后的壓縮機(jī)支架滿足模態(tài)設(shè)計(jì)要求。
3.3 強(qiáng)度分析
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)附近的實(shí)測(cè)道路譜，施加對(duì)應(yīng)的靜力工況，在X-Y-Z三個(gè)方向?qū)照{(diào)壓縮機(jī)支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度校核。輕量化后壓縮機(jī)支架強(qiáng)度分析結(jié)果如下圖所示。
強(qiáng)度分析結(jié)果顯示：輕量化壓縮機(jī)支架最大應(yīng)力均遠(yuǎn)小于材料抗拉強(qiáng)度，故滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。
3.4 試驗(yàn)驗(yàn)證
將輕量化壓縮機(jī)支架與壓縮機(jī)裝配好，一起安裝在臺(tái)架上，先采用錘擊法進(jìn)行壓縮機(jī)支架總成模態(tài)測(cè)試，其受迫敲擊頻率響應(yīng)函數(shù)如圖12所示。敲擊結(jié)果顯示：輕量化壓縮機(jī)支架一階模態(tài)為247.5Hz低于仿真出的一階模態(tài)253.7Hz，但敲擊試驗(yàn)與有限元仿真結(jié)果誤差小于5%以內(nèi)，且均滿足壓縮機(jī)支架模態(tài)240Hz的目標(biāo)值。
將輕量化方案進(jìn)行臺(tái)架隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明：壓縮支架結(jié)構(gòu)無(wú)任何開(kāi)裂、裂紋和變形，故壓縮機(jī)支架順利通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)。
展開(kāi) 基于Hyperworks二次開(kāi)發(fā)的液壓支架等強(qiáng)度設(shè)計(jì)
摘 要：針對(duì)液壓支架應(yīng)力分布不均衡、支架大部分板件的強(qiáng)度都沒(méi)有達(dá)到屈服極限等問(wèn)題，提出基于Hyperworks二次開(kāi)發(fā)的液壓支架等強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法。以典型單元的應(yīng)力強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)差最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)液壓支架進(jìn)行多工況尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)和疲勞壽命驗(yàn)算，使其在滿足液壓支架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，對(duì)原有的模型進(jìn)行等強(qiáng)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，優(yōu)化后液壓支架主結(jié)構(gòu)件在同種工況下應(yīng)力分布更加均勻，同時(shí)提高了液壓支架的疲勞壽命，為液壓支架的設(shè)計(jì)研究提供理論和數(shù)據(jù)支撐。
關(guān)鍵詞：液壓支架；二次開(kāi)發(fā)；等強(qiáng)度設(shè)計(jì)；優(yōu)化；疲勞壽命分析
0 前言
液壓支架是煤炭綜采工程中的重要裝置，起到支撐頂板以確保采煤安全的作用，其運(yùn)用在很大程度上提升了采煤效率和機(jī)械化程度。傳統(tǒng)液壓支架為符合強(qiáng)度和剛度要求，通常選取相對(duì)較厚的支架鋼板。為了提高板式液壓支架的性價(jià)比，有必要對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化。本文以兩柱掩護(hù)式液壓支架為研究對(duì)象，基于有限元理論，將液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，開(kāi)展全工況的等強(qiáng)度優(yōu)化分析。結(jié)果表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)后模型力學(xué)性能和抗疲勞性能提升，有效改善支架應(yīng)力不平均的狀態(tài)，為后續(xù)更換鋼材等級(jí)提供參考依據(jù)，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
1 液壓支架等強(qiáng)設(shè)計(jì)分析方法
液壓支架等強(qiáng)度優(yōu)化分析包含11種工況、2種模型高度，其中10種工況的模型高度一致，若同時(shí)考慮2種模型高度，數(shù)值分析難度較大。本文對(duì)包含工況較多的模型運(yùn)用tcl/tk語(yǔ)言開(kāi)展基于Hyperworks二次開(kāi)發(fā)的液壓支架等強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵板件開(kāi)展以應(yīng)力強(qiáng)度比最小為優(yōu)化目標(biāo)的獨(dú)立尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，求解出各自最佳的尺寸方案，之后對(duì)另一種模型高度進(jìn)行驗(yàn)算，最后應(yīng)用Hyperworks和nCode DesignLife聯(lián)合的方式對(duì)2種模型高度的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，優(yōu)化過(guò)程如圖1所示。
展開(kāi) 汽車空調(diào)壓縮機(jī)支架NVH性能分析
綜上，壓縮機(jī)支架在NVH設(shè)計(jì)過(guò)程中首要考慮的與發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)頻率及周邊部件的頻率避開(kāi)，另外，從問(wèn)題的解決思路上，可以通過(guò)優(yōu)化空調(diào)管，利用空調(diào)管對(duì)振動(dòng)進(jìn)行衰減或者優(yōu)化壓縮機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝，取消壓縮機(jī)支架，從而從根本上解決由于壓縮機(jī)支架帶來(lái)的NVH問(wèn)題。
1 壓縮機(jī)及支架避頻設(shè)計(jì)
壓縮機(jī)支架避頻是當(dāng)下設(shè)計(jì)的主要方法，發(fā)動(dòng)機(jī)頻率公式：
其中n-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，Z-發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸數(shù)，i-諧波次數(shù)
例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍（750~5500）r/min，4缸發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)基頻范圍：(25~200)Hz。為有效避頻壓縮機(jī)及支架模態(tài)頻率f≥1.414×F，壓縮機(jī)及支架頻率大于283Hz。可有效避頻。
某車型，在3檔全油門(mén)工況下3200rpm左右存在噪聲峰值，經(jīng)分析發(fā)動(dòng)機(jī)4階頻率213Hz，經(jīng)測(cè)試壓縮機(jī)支架模態(tài)頻率206Hz，壓縮機(jī)支架頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)頻率沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效避頻率，對(duì)壓縮機(jī)支架開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)。
圖1 壓縮機(jī)支架優(yōu)化方案
優(yōu)化的主要方案是在原壓縮機(jī)支架上增加一個(gè)固定點(diǎn)提升壓縮機(jī)模態(tài)。
表2 單壓縮機(jī)支架模態(tài)
經(jīng)分析，壓縮機(jī)支架模態(tài)較原先有提升，壓縮機(jī)及支架模態(tài)由 216Hz提升至 267Hz。（壓縮機(jī)支架由于受發(fā)動(dòng)機(jī)安裝點(diǎn)的約束條件，無(wú)法提升至＞280Hz）。測(cè)試支架半約束模態(tài)（不安裝空壓機(jī)）、空壓機(jī)附件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模態(tài)。
圖2 壓縮機(jī)及支架模態(tài)測(cè)試
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)響應(yīng)見(jiàn)圖3和表3。
圖3 壓縮機(jī)及支架模態(tài)測(cè)試響應(yīng)圖
表3 壓縮機(jī)及支架模態(tài)測(cè)試
經(jīng)測(cè)試新支架系統(tǒng)共振頻率較原始略有提高，但效果不明顯。新老支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)響應(yīng)在（200~250）Hz。新支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)響應(yīng)（242Hz），對(duì)噪聲表現(xiàn)會(huì)有惡化效果，與整車噪聲測(cè)試結(jié)果相吻合，駕駛室內(nèi)噪聲升高。
展開(kāi) 
基于ANSYS的光伏支架受力分析
摘 要：以光伏支架主體結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象，利用SolidWorks軟件建立光伏支架的3D模型，導(dǎo)入到ANSYS軟件中進(jìn)行分析，在分析時(shí)主要考慮對(duì)光伏支架最不利的工況，其荷載主要包括風(fēng)荷載、雪荷載、恒荷載和光伏支架自重，根據(jù)光伏支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程相關(guān)規(guī)定，計(jì)算后施加在檁條和組件連接的面上，荷載組合為風(fēng)荷載、雪荷載、恒荷載相加作用。分析結(jié)果中得到光伏支架總變形、x向變形、z向變形、等效應(yīng)力和等效應(yīng)變等分析情況。分析結(jié)論對(duì)光伏支架的研發(fā)具有一定參考意義。
關(guān)鍵詞：光伏支架;ANSYS;受力分析;有限元;
0 引言
光伏支架（solar panel bracket）是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中為放置、安裝和固定太陽(yáng)能面板而設(shè)計(jì)的支架。自從我國(guó)提出碳達(dá)峰碳中和以來(lái)，光伏行業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展和機(jī)遇，光伏支架的需求也是逐漸增長(zhǎng)[1]。在設(shè)計(jì)上，要做到安全適用、經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)符合GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[2]中有關(guān)規(guī)定，對(duì)光伏支架進(jìn)行有限元分析有助于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的檢驗(yàn)和改進(jìn)及材料的合理應(yīng)用。
本文以光伏支架主體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，利用Solid Works建立光伏支架三維模型，導(dǎo)入到ANSYS中，根據(jù)光伏支架在最不利的工況下，在光伏支架上添加恒荷載、風(fēng)荷載和雪荷載，同時(shí)還考慮了光伏支架的自重，對(duì)光伏支架進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到了光伏支架的應(yīng)變、應(yīng)力圖，對(duì)光伏支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力情況進(jìn)行分析。
1 ANSYS的前處理
1.1 ANSYS有限元分析流程
有限元是把一個(gè)原來(lái)是連續(xù)的物體劃分為有限個(gè)單元，這些單元通過(guò)有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，承受與實(shí)際荷載等效的節(jié)點(diǎn)載荷，根據(jù)力的平衡來(lái)進(jìn)行分析，根據(jù)變形的協(xié)調(diào)條件來(lái)把這些離散的單元組合起來(lái)進(jìn)行綜合求解的方法，其思想為離散化思想。基于ANSYS的分析流程主要分為前處理、求解和后處理3大步驟。
展開(kāi) 液壓支架三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真
雙伸縮立柱外缸體和底座柱窩之間通過(guò)連接關(guān)系進(jìn)行裝配，外缸體和中缸體之間軸對(duì)齊，中缸體與活柱體軸對(duì)齊，活柱體和支架頂梁柱帽之間用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接關(guān)系進(jìn)行裝配，這樣支架頂梁與底座之間的雙伸縮立柱就裝配好了。前梁和頂梁之間的短柱，其缸體和頂梁耳板軸對(duì)齊、面匹配；活柱和前梁短柱帽軸對(duì)齊；活柱和缸體軸對(duì)齊。至此就完成了ZZS5300／14／28型液壓支架三維實(shí)體模型的裝配，其裝配結(jié)果如圖7所示。
在缺省情況下，系統(tǒng)對(duì)裝配的所有零件統(tǒng)一分配相同顏色和材質(zhì),但實(shí)際上支架不同的零件使用不同的材質(zhì)，故可利用Solid Edge系統(tǒng)給支架的每個(gè)零件分配不同的顏色和材質(zhì)。
根據(jù)以上過(guò)程可將支架三維實(shí)體模型裝配的基本流程歸納如下：
1）在Solid Edge軟件的裝配環(huán)境下，從資源查找器的部件庫(kù)中調(diào)入支架底座到工作區(qū)中，作為要裝配的支架實(shí)體模型的基礎(chǔ)部件，系統(tǒng)對(duì)底座自動(dòng)添加一個(gè)固定裝配關(guān)系。
2）根據(jù)裝配關(guān)系，逐個(gè)調(diào)入支架實(shí)體模型的其它部件，并根據(jù)調(diào)入的部件與當(dāng)前支架裝配件上其它部件之間的裝配關(guān)系，選擇相應(yīng)的裝配命令進(jìn)行裝配。
3）完成支架所有部件的裝配后，進(jìn)行干涉檢查，確認(rèn)無(wú)誤后，保存文件。
為了保證支架設(shè)計(jì)質(zhì)量，在制造樣機(jī)之前對(duì)設(shè)計(jì)的支架進(jìn)行虛擬樣機(jī)干涉檢查，使支架設(shè)計(jì)的出錯(cuò)率降到最低。干涉檢查是檢查支架裝配件中的任意兩個(gè)部件在空間上是否有重疊，檢查出干涉后，分析產(chǎn)生干涉的原因，并對(duì)支架相關(guān)干涉的部件進(jìn)行必要的編輯和修改，然后再次對(duì)支架進(jìn)行干涉檢查。在支架裝配過(guò)程中，可以根據(jù)需要在裝配環(huán)境中隨時(shí)進(jìn)行新零件的設(shè)計(jì)，新設(shè)計(jì)的支架零件在形狀和尺寸上可以與已有的零件或部件保持相關(guān)和協(xié)調(diào)，可以對(duì)已裝配的支架部件進(jìn)行修改和編輯，也可以在單獨(dú)的零件環(huán)境中對(duì)零件進(jìn)行修改，修改后裝配件中的對(duì)應(yīng)零件會(huì)自動(dòng)更新。
展開(kāi) 案例25-心臟支架模擬
案例25-心臟支架模擬
本案例演示了如何模擬在堵塞動(dòng)脈中進(jìn)行支架替換過(guò)程中和替換后的支架-動(dòng)脈相互作用。
主要用到了下列高階建模技術(shù)：
? 接觸
? 生死單元
? 混合u-P公式
? 非線性穩(wěn)定
簡(jiǎn)介
金屬裸露支架是一種能夠有效打開(kāi)動(dòng)脈粥樣硬化和其他堵塞的器件。支架的成功很大程度上取決于動(dòng)脈和支架之間的力學(xué)作用。在支架設(shè)計(jì)過(guò)程和臨床前患者特異性評(píng)估時(shí)，使用有限元法進(jìn)行計(jì)算已經(jīng)成為一種研究支架-動(dòng)脈相互作用的被認(rèn)可的方法。
可行的支架-動(dòng)脈有限元模型必須正確反應(yīng)現(xiàn)象的非線性本質(zhì)，如生物組織的性質(zhì)，動(dòng)脈壁的大變形和支架和動(dòng)脈之間的滑動(dòng)接觸。
問(wèn)題描述
建模包括一個(gè)Medtronic driver牌角膜支架和一個(gè)被嚴(yán)重堵塞的角膜動(dòng)脈。動(dòng)脈被簡(jiǎn)化為兩層垂直的圓柱體，一層代表動(dòng)脈壁，一層代表鈣化斑塊。
使用一個(gè)非線性靜力學(xué)分析來(lái)仿真三步的支架搭建過(guò)程。
1. 使用提升壓力擴(kuò)張動(dòng)脈（血管成形術(shù)）
2. 放置支架
3. 使用平均血壓收縮動(dòng)脈，并在支架和動(dòng)脈壁之間建立接觸
建模：
心血管支架建模包含三個(gè)部分：支架建模，動(dòng)脈壁和斑塊建模，支架-斑塊接觸建模。
支架建模
創(chuàng)建支架的線模型，并使用BEAM189單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格
為了簡(jiǎn)化模型和計(jì)算效率，使用梁?jiǎn)卧仁褂脤?shí)體單元更好。支架裝配體直徑3.5mm，長(zhǎng)15mm，并有8個(gè)冠，用于制造支架的金屬線的截面為圓形，外直徑為0.1mm。雖然支架通常使用鎳鈦記憶合金材料，鎳鈦記憶合金的材料非線性需要單獨(dú)的討論，為了演示該問(wèn)題的建模方法，模型中使用線彈性材料316L鋼替代。
展開(kāi) 基于OptiStruct的蓄電池支架有限元分析
3 計(jì)算結(jié)果圖
3.1 材料線性與非線性對(duì)比分析
由于材料非線性計(jì)算的時(shí)間非常長(zhǎng)，所有僅選擇模型2和模型3進(jìn)行材料線性與非線性對(duì)比分析，工況四及材料非線性條件下，支架最大應(yīng)力云圖如圖7所示，對(duì)比分析結(jié)果如圖8所示。
由圖8可以看出：蓄電池支架在材料線性與非線性條件下的最大應(yīng)力相差不大，平均相差6.7%。但是材料非線性求解時(shí)間為線性求解時(shí)間的120倍左右，因此，為了節(jié)約時(shí)間，提高效率，蓄電池支架可用材料線性求解即可。
3.2 蓄電池支架拉桿孔改進(jìn)方案
對(duì)蓄電池支架拉桿孔不斷改進(jìn)，共設(shè)計(jì)出4種支架模型，如圖5所示。工況四及材料線性條件下，支架最大應(yīng)力云圖如圖9所示，線性條件不同支架模型結(jié)果如圖10所示。
蓄電池支架拉伸強(qiáng)度為126MPa，取安全系數(shù)1.5。由圖10可以看出：模型1、2蓄電池支架最大應(yīng)力均已超出其拉伸強(qiáng)度126Mpa/1.5=84MPa，模型3、4滿足強(qiáng)度要求，模型4為最優(yōu)方案。
4 分析與結(jié)論
運(yùn)用HyperMesh中的OptiStruct求解器可對(duì)蓄電池支架進(jìn)行線性與非線性求解，改進(jìn)后的蓄電池支架可使其拉桿孔不被拉裂，為蓄電池支架注塑成型提供了依據(jù)，滿足客戶要求，為蓄電池支架的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的價(jià)值。分析結(jié)論表明：
（1）蓄電池支架在材料線性與非線性求解條件下，支架最大應(yīng)力相差僅6.7%，因此可用材料線性對(duì)蓄電池支架進(jìn)行有限元分析以提高效率；
（2）蓄電池支架最大應(yīng)力產(chǎn)生在支架拉桿孔處；
（3）通過(guò)不斷改進(jìn)支架拉桿孔結(jié)構(gòu)，支架最大應(yīng)力由132MPa降低至55MPa，滿足其拉伸強(qiáng)度要求。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 王江濤，靳春梅，顧彥，等.轎車蓄電池支架NVH性能優(yōu)化分析.汽車與配件，2009，（31）：24-26.
展開(kāi) ANSYS-WB_心血管支架仿真案例 ￥10
1 問(wèn)題描述
球囊血管成形術(shù)是一種程序，其中球囊導(dǎo)管裝載有凹陷的支架，并通過(guò)心血管系統(tǒng)到達(dá)患病的冠狀動(dòng)脈。 一旦就位，球囊就會(huì)膨脹到預(yù)定的直徑，從而使球囊和支架迅速膨脹。 球囊將支架向外推，破碎并向外推動(dòng)斑塊沉積物，并為血液流向缺乏營(yíng)養(yǎng)的壁掃清道路。 這種擴(kuò)張也會(huì)導(dǎo)致金屬支架塑性變形，提供一個(gè)桁架系統(tǒng)來(lái)保持動(dòng)脈暢通。
FEA 能夠識(shí)別冠狀動(dòng)脈支架的一些機(jī)械特性，而這些特性使用傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)試可能不容易獲得。 美國(guó)食品和藥物管理局 (FDA) 認(rèn)可 FEA 的強(qiáng)大功能，并建議設(shè)備提交需要將模擬作為驗(yàn)證工具； FEA 支架提交通常包括反沖百分比、球囊膨脹引起的最大應(yīng)力和殘余應(yīng)力等數(shù)據(jù)。
探索了由于球囊充氣而膨脹球囊支架組件而發(fā)生的機(jī)械響應(yīng)，然后是球囊放氣。 這些步驟導(dǎo)致成功部署冠狀動(dòng)脈支架。 本報(bào)告的最終結(jié)果包括支架的詳細(xì) FEA，它反映了 FDA 概述的真實(shí)世界提交數(shù)據(jù)，并研究了反沖百分比、最大應(yīng)力的關(guān)鍵位置、這些關(guān)鍵位置的應(yīng)力大小，以及塑性變形引起的殘余應(yīng)力 .
為本教程生成的模型是一個(gè)簡(jiǎn)單的支架幾何形狀，僅為了本教程的目的而制作，并不反映最佳支架設(shè)計(jì)。
2 預(yù)分析
在預(yù)分析步驟中，我們將審查以下內(nèi)容：
數(shù)學(xué)模型：我們將研究控制方程 + 邊界條件以及包含在這個(gè)復(fù)雜的非線性數(shù)學(xué)模型中的假設(shè)。
Ansys 中的數(shù)值求解過(guò)程：我們將簡(jiǎn)要概述 Ansys 用于求解非線性問(wèn)題的求解策略，包括材料非線性和接觸非線性。
預(yù)期結(jié)果的手工計(jì)算：我們將使用我們的力學(xué)直覺(jué)和數(shù)學(xué)模型知識(shí)來(lái)預(yù)測(cè) Ansys 的預(yù)期解決方案。 我們將密切關(guān)注為獲得解析解而必須做出的其他假設(shè)。
數(shù)學(xué)模型
在這里，查看控制方程，我們必須評(píng)估通過(guò)將材料和接觸非線性添加到模型中會(huì)發(fā)生什么。
展開(kāi) 應(yīng)用MSC產(chǎn)品進(jìn)行某設(shè)備支架的動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)
摘要：本文以某設(shè)備支架為例，借助MSC/NASTRAN軟件，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)理論和工程設(shè)計(jì)方法對(duì)該部件進(jìn)行了相關(guān)分析和設(shè)計(jì)。通過(guò)控制支架頻率、響應(yīng)加速度均方根值和結(jié)構(gòu)剛度的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)以避免低頻振動(dòng)，從而成功的解決了該設(shè)備支架的設(shè)計(jì)問(wèn)題并重新設(shè)計(jì)了新的支架。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、隨機(jī)響應(yīng)、動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
1前言
設(shè)備支架是飛機(jī)結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，其不僅要承受設(shè)備的載荷影響，同時(shí)還要承受飛機(jī)嚴(yán)酷的振動(dòng)環(huán)境，因此對(duì)有關(guān)設(shè)備支架展開(kāi)動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)是非常必要的。
某控制器在飛機(jī)飛行中，由于設(shè)備支架振動(dòng)嚴(yán)重，影響該設(shè)備的使用，因此對(duì)這個(gè)支架需要進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)。
為了對(duì)支架設(shè)計(jì)提供動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)，特對(duì)支架結(jié)構(gòu)建立有限元模型，使用MSC/NASTRAN軟件[1]進(jìn)行了一系列隨機(jī)響應(yīng)分析。通過(guò)分析得到結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位的加速度及共振頻率，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)支架進(jìn)行了一系列動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，最終解決問(wèn)題。同時(shí)也為今后同類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析探索了一套工程實(shí)用的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)技術(shù)。
2支架結(jié)構(gòu)和故障
某控制器在飛機(jī)上采用插片方式安裝在一個(gè)專用支架上，支架又通過(guò)四個(gè)固定點(diǎn)固定在右設(shè)備艙上。2006年該控制器在飛機(jī)飛行中，由于設(shè)備支架振動(dòng)嚴(yán)重，從而影響該設(shè)備的使用，因此該設(shè)備支架在該設(shè)備生產(chǎn)廠進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)條件是將該支架按照飛機(jī)上安裝的四個(gè)安裝點(diǎn)固定到振動(dòng)臺(tái)上，再將控制器安裝到支架上進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，并在支架上控制器螺釘固定處放置了傳感器，振動(dòng)試驗(yàn)按0.04g2/Hz和0.07g2/Hz兩個(gè)值進(jìn)行兩次試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)曲線，發(fā)現(xiàn)在低頻段支架對(duì)振動(dòng)有放大。然后，該廠針對(duì)控制器支架進(jìn)行支架的振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，支架的確在低頻段出現(xiàn)較大振動(dòng)。
這個(gè)試驗(yàn)的機(jī)理就是動(dòng)強(qiáng)度分析中的隨機(jī)響應(yīng)分析。
展開(kāi) 淺談懸置支架的模態(tài)分析
作為懸置總成的總要組成部分——懸置支架，一般我們需要討論支架的模態(tài)、動(dòng)剛度及強(qiáng)度三方面的性能指標(biāo)。本文主要介紹一下對(duì)懸置支架模態(tài)分析的必要性。
模態(tài)分析其實(shí)就是支架的振動(dòng)分析。所謂振動(dòng)就是指物體在平衡位置附近的做往復(fù)運(yùn)動(dòng)或者抽象為某物理量相對(duì)于某一定值上下波動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。支架的振動(dòng)可以分為自由振動(dòng)與強(qiáng)迫振動(dòng)。自由振動(dòng)是指支架沒(méi)有外力載荷的情況下發(fā)生的振動(dòng)，只由慣性力、彈性力與阻尼引起的，并且按照支架結(jié)構(gòu)的固有頻率的振動(dòng)。固有頻率是支架架構(gòu)的動(dòng)力特性，不受外力載荷的影響。相對(duì)而言，強(qiáng)迫振動(dòng)就是在外力作用下發(fā)生的振動(dòng)，此時(shí)支架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率與載荷頻率相同。由于自由振動(dòng)可以反映出支架結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。若外力載荷的頻率與支架的固有頻率相同或者相近就會(huì)引起共振，振動(dòng)幅度加大。共振后的振動(dòng)和噪聲會(huì)引起支架架構(gòu)的早期破壞。
振動(dòng)關(guān)系圖
在自由振動(dòng)中，沒(méi)有外力載荷的激勵(lì)，只有支架結(jié)構(gòu)內(nèi)部的慣性力、彈性力與阻尼力。若忽略懸置支架的阻尼效應(yīng)，那么在沒(méi)有阻尼力的作用下，支架的振動(dòng)就不會(huì)衰減，也就意味著支架的慣性力與其自身的彈性力達(dá)到了平衡狀態(tài)。此時(shí)自由振動(dòng)的頻率即為支架的固有頻率或模態(tài)頻率，支架的變形形狀即為支架的模態(tài)。由此可以預(yù)測(cè)支架的共振風(fēng)險(xiǎn)，避免由于共振導(dǎo)致的支架破壞。
模態(tài)分析的目的就是獲取懸置支架的模態(tài)頻率與模態(tài)振型。對(duì)于模態(tài)頻率，一般情況下我們需要計(jì)算前三階的模態(tài)頻率，若前三階的模態(tài)頻率與車身振動(dòng)頻率相近時(shí)就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，從而使噪聲增大、支架結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)早期破壞。此時(shí)就要修改支架結(jié)構(gòu)，使得其模態(tài)頻率不超過(guò)車身振動(dòng)頻率的1/3或者超過(guò)車身振動(dòng)頻率的3倍來(lái)避免共振。
展開(kāi) 
基于ANSYSWorkbench的支架的有限元分析
為進(jìn)一步改進(jìn)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 實(shí)現(xiàn)支架的CAE標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn), 本文采用大型有限元分析軟件ANSYS 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)支架的應(yīng)力分布進(jìn)行了計(jì)算和仿真分析,得出了該構(gòu)件的應(yīng)力和應(yīng)變分布云圖, 從而為支架的強(qiáng)度分析研究提供了比較實(shí)用的有限元分析方法。
1
問(wèn)題描述與分析
支架是現(xiàn)代化機(jī)械工程中進(jìn)行高效生產(chǎn)和安全生產(chǎn)最為關(guān)鍵的構(gòu)件之一。由于支架重量過(guò)大會(huì)給運(yùn)輸、安裝、搬家?guī)?lái)很多困難, 且材料消耗費(fèi)用也是支架成本的主要構(gòu)成部分, 所以選擇其重量以及強(qiáng)度分析具有很實(shí)際的意義。
已知某支架，在兩孔內(nèi)做約束，在頂面上施加1000KN/m2的壓強(qiáng)，然后，對(duì)支架進(jìn)行強(qiáng)度校核，并分析支架的最大變形以及支架的等效應(yīng)力。該支架的邊界條件是兩個(gè)螺栓孔做全固定約束，載荷為均布載荷，分析的目的是判斷該結(jié)構(gòu)是否失效和變形是否符合設(shè)計(jì)要求。利用Pro/E軟件建立的支架的三維幾何模型如圖一所示。
圖1 支架的三維幾何模型
2
建立有限元模型
本模型采用整體智能網(wǎng)格劃分, 有限元模型的網(wǎng)格劃分后如圖2所示；以使有限元計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況。用ANSYS 軟件對(duì)支架模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,支架靜態(tài)分析選定彈性模量為2.0×1011 N/m2, 泊松比為0.3，依據(jù)結(jié)構(gòu)及力學(xué)特點(diǎn), 采用了Solid187 單元進(jìn)行分析、計(jì)算。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)及載荷的對(duì)稱性成分較大, 所以既可采用整體計(jì)算，也可以采用對(duì)稱分析計(jì)算。
圖2 有限元網(wǎng)格劃分模型
3
添加載荷和約束并求解
由于支架是由二組螺栓固定到物體上的,以圖1模型中間的螺栓孔中心為坐標(biāo)原點(diǎn), 縱向?yàn)閄軸、橫向?yàn)閅軸、鉛垂向下為Z軸正向,在加載過(guò)程中,在螺栓固定處施加約束, 使其在各個(gè)方向的位移均為0。對(duì)圓孔表面約束各個(gè)方向的自由度。
展開(kāi) 基于ABAQUS和Isight的液壓支架底座強(qiáng)度分析與優(yōu)化
摘 要：為了降低某液壓支架底座工作時(shí)的最大應(yīng)力，提高其安全性，使用ABAQUS軟件對(duì)3種工況下的底座進(jìn)行強(qiáng)度分析，找出底座的薄弱點(diǎn)。對(duì)底座重新進(jìn)行參數(shù)化建模，使用Isight軟件聯(lián)合Catia和ABAQUS對(duì)底座進(jìn)行優(yōu)化分析。優(yōu)化后，液壓支架底座在3種工況下最大應(yīng)力值有顯著降低，且整體重量下降9.7%.對(duì)液壓支架底座的分析與優(yōu)化，降低了底座的最大應(yīng)力，提高了其安全性；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了底座的輕量化，提高了其經(jīng)濟(jì)性。
關(guān)鍵詞：液壓支架;底座;ABAQUS;Isight;安全性;輕量化;
液壓支架是廣泛應(yīng)用的煤礦機(jī)械，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，不僅提高了礦井的安全性，也提高了煤炭的開(kāi)采效率。液壓支架主要由底座、連桿機(jī)構(gòu)、掩護(hù)梁、頂梁及控制元件組成，底座是液壓支架的關(guān)鍵部件[1]. 李海寧等[2] 僅研究了某液壓支架底座的強(qiáng)度，并未進(jìn)行優(yōu)化。萬(wàn)麗榮等[3]研究了沖擊載荷作用下液壓支架關(guān)鍵零件及底座的受力及強(qiáng)度。田立勇等[4]研究了各工況下液壓支架底座的強(qiáng)度及不同板厚對(duì)底座強(qiáng)度的影響，并簡(jiǎn)單進(jìn)行優(yōu)化。以上對(duì)底座的研究主要集中在強(qiáng)度分析方面，優(yōu)化方面的研究比較少。底座的安全性和輕量化在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中往往不能兼顧。基于前人的研究，本文使用ABAQUS軟件和Isight軟件對(duì)某液壓支架底座進(jìn)行強(qiáng)度及優(yōu)化分析，在提高底座安全性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)底座的輕量化。
1 某液壓支架底座強(qiáng)度分析
液壓支架底座在井下受力較為復(fù)雜，為了分析底座的強(qiáng)度，提取底座的3種典型工況進(jìn)行分析。
1) 工況1:支架底座兩端受扭轉(zhuǎn)載荷。
2) 工況2:支架底座左側(cè)受偏載荷。
3) 工況3:支架底座右側(cè)受偏載荷。
1.1 簡(jiǎn)化模型
為了提高強(qiáng)度分析的效率，在分析前對(duì)底座進(jìn)行簡(jiǎn)化。
底座主體結(jié)構(gòu)由鋼板焊接而成，鋼板間的焊縫強(qiáng)度視為與鋼板相同。去掉對(duì)強(qiáng)度影響不大的孔、倒角等結(jié)構(gòu)。
展開(kāi) 基于MSC對(duì)某設(shè)備支架的動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)研究
摘要：本文以某設(shè)備支架為例，借助MSC/NASTRAN軟件，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)理論和工程設(shè)計(jì)方法對(duì)該部件進(jìn)行了相關(guān)分析和設(shè)計(jì)。通過(guò)控制支架頻率、響應(yīng)加速度均方根值和結(jié)構(gòu)剛度的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)以避免低頻振動(dòng)，從而成功的解決了該設(shè)備支架的設(shè)計(jì)問(wèn)題并重新設(shè)計(jì)了新的支架。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、隨機(jī)響應(yīng)、動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
1、前言
設(shè)備支架是飛機(jī)結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，其不僅要承受設(shè)備的載荷影響，同時(shí)還要承受飛機(jī)嚴(yán)酷的振動(dòng)環(huán)境[2]，因此對(duì)有關(guān)設(shè)備支架展開(kāi)動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)是非常必要的。
某控制器在飛機(jī)飛行中，由于設(shè)備支架振動(dòng)嚴(yán)重，影響該設(shè)備的使用，因此對(duì)這個(gè)支架需要進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)。
為了對(duì)支架設(shè)計(jì)提供動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)，特對(duì)支架結(jié)構(gòu)建立有限元模型[3]，使用MSC/NASTRAN軟件[1]進(jìn)行了一系列隨機(jī)響應(yīng)分析[4]。通過(guò)分析得到結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位的加速度及共振頻率，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)支架進(jìn)行了一系列動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，最終解決問(wèn)題。同時(shí)也為今后同類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析探索了一套工程實(shí)用的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)技術(shù)。
2、支架結(jié)構(gòu)和故障
某控制器在飛機(jī)上采用插片方式安裝在一個(gè)專用支架上[9]，支架又通過(guò)四個(gè)固定點(diǎn)固定在右設(shè)備艙上[8]。2006年該控制器在飛機(jī)飛行中，由于設(shè)備支架振動(dòng)嚴(yán)重，從而影響該設(shè)備的使用，因此該設(shè)備支架在該設(shè)備生產(chǎn)廠進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)[6]。試驗(yàn)條件是將該支架按照飛機(jī)上安裝的四個(gè)安裝點(diǎn)固定到振動(dòng)臺(tái)上，再將控制器安裝到支架上進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，并在支架上控制器螺釘固定處放置了傳感器，振動(dòng)試驗(yàn)按0.04g2/Hz和0.07g2/Hz兩個(gè)值進(jìn)行兩次試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)曲線，發(fā)現(xiàn)在低頻段支架對(duì)振動(dòng)有放大。然后，該廠針對(duì)控制器支架進(jìn)行支架的振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，支架的確在低頻段出現(xiàn)較大振動(dòng)。
這個(gè)試驗(yàn)的機(jī)理就是動(dòng)強(qiáng)度分析中的隨機(jī)響應(yīng)分析[5]。
展開(kāi) 基于Inspire的支架優(yōu)化分析
基于Inspire的支架優(yōu)化分析
一、項(xiàng)目需求與技術(shù)方案
1.1 項(xiàng)目需求
支架強(qiáng)度需滿足在復(fù)雜載荷工況下的使用條件，且使用壽命達(dá)50年。該支架的設(shè)計(jì)對(duì)重量有嚴(yán)格的要求且不能超過(guò)許用載荷限值，因此在支架前期設(shè)計(jì)階段需借助Inspire、Optistruct等先進(jìn)CAE軟件對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確定其幾何結(jié)構(gòu)形狀與尺寸，然后再進(jìn)行強(qiáng)度校核。
1.2 技術(shù)方案
該支架設(shè)計(jì)首先利用Inspire進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析，為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供思路；然后利用Optistruct進(jìn)行自由形狀優(yōu)化，確定其幾何結(jié)構(gòu)形狀；最后通過(guò)Inspire進(jìn)行厚度尺寸優(yōu)化，確定其幾何尺寸。
二、有限元建模及計(jì)算
2.1 三維CAD模型
支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真分析三維模型如圖2.1所示。
圖2.1 支架原始分析模型
2.2 載荷工況
支架需承受軸向力、彎矩以及扭矩等作用，載荷工況類型如圖2.2所示。
圖2.2 支架32種受力工況
注：由角標(biāo)1、2分別表示上下，+方向?yàn)檎?表示其方向?yàn)樨?fù)。
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