支架結構的案例
Cast-Designer Weld 液壓支架結構件多道焊工藝模擬
Cast-Designer Weld 液壓支架結構件多道焊工藝模擬
目前，國內液壓支架逐漸向大工作阻力、高性能、超高可靠性方向發展。提高液壓支架焊接可靠性的研究，包括了材料、工藝、結構件類型與組成、焊接質量要求、工裝設計等研究已經成為了液壓支架領域的前沿課題。
我們針對兩柱強力放頂煤液壓支架進行焊接工藝模擬。希望對類似結構件焊接有所借鑒。
我國的液壓支架有垛式、節式、掩護式和支撐式等系列，并針對不同的地質條件和煤層開發了中厚煤層液壓支架、大采高液壓支架、薄煤層液壓支架、放頂煤液壓支架等。液壓支架是現代化煤礦采掘工作面的重要支護設備，而且工作環境惡劣，支架結構件的焊接質量直接影響著煤礦的安全生產，因此，指定合理的焊接工藝尤為重要。
液壓支架主要起到支撐頂板、推移刮板機的重要作用。結構主要為復雜的厚板箱體結構，焊縫復雜多變，焊接質量是評價液壓支架可靠性的關鍵因素。由于結構復雜、焊接量大，很難有效控制焊接變形，因此如何保證液壓支架構件的焊接質量，減少焊接變形是液壓支架加工制造企業面臨的關鍵問題。
焊接工藝參數：
液壓支架焊接工藝參數主要包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度和焊接順序。焊接電流過大容易引起熱影響區(HAZ)脆化，電流過小容易產生焊接裂紋。電弧電壓對焊道外觀、熔深、電弧穩定性及焊縫力學性能都有很大的影響。焊接速度過快會導致焊縫熔深和熔寬減少，焊接速度過慢則會使脆化嚴重，焊接變形增大。液壓支架結構件多為中厚板結構，多采用多道焊，每道高度不超過7mm。關于多道焊的工藝優化，可查看C家精講第三季第19期。
展開 Abaqus在汽車支架結構分析中的應用實例
Abaqus在汽車支架結構分析中的應用實例
前言：
汽車支架結構強度是汽車行業在可靠性設計中所關心的最基本的問題，通過CAE仿真指出支架在不同工況下受到的最大應力等，為進一步改進結構設計提供了理論依據，為汽車行業在提高可靠性、降低產品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。
概述：
針對某款支架的結構強度分析，旨在確保產品在不同工況下不會受到破壞，確保安全。在分析過程中，發現加載300N的力后，最大應力大于抗拉強度，支架會發生破壞，本著讓產品更加優秀的原則，我司對產品進行的優化設計并再次分析，結果小于其抗拉強度，使其破壞風險降低。
使用軟件：
Hypermsh,Abaqus/standard
分析結果：
修改前的應力云圖：
加載300N，最大應力達到80Mpa，大于抗拉強度，支架會發生斷裂。斷裂位置為支架上部分與下部分連接處。
最大總體位移13.42mm。
優化后的分析結果：
加載300N，最大應力61.85Mpa，小于其抗拉強度80Mpa，破壞風險低。最大應力位于背部加強筋處。
最大總體位移8.923mm。
結論：
修改后最大應力61.85Mpa，小于其抗拉強度。修改后模型強度較改前好。修改后總體位移8.923mm，其剛度較修改前好。
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展開 【iSolver案例分享66】鋼結構支架強度分析
1、引言
iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構有限元軟件，對標Nastran、Ansys、Abaqus設計和實現，具備結構有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎算法和組件，精度與Abaqus精度一致。本文以鋼結構支架為例，在iSolver軟件中建立鋼結構支架模型，分析壓力載荷對支架影響，演示了iSolver建模與仿真分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2、模型建立
鋼結構支架采用殼單元結構，矩形板長×寬為300mm×180mm，方管邊長為20mm，高度為100mm。 本文通過shell菜單欄中Rectangle選項，建立長×寬為300mm×180mm的板模型，如圖1所示。
圖1鋼結構支架矩形板建模操作
通過Element Edit 菜單欄中Extrude選項，將板模型中的網格邊線拉伸為面單元，拉伸高度為100mm，形成方管模型，如圖2所示。
圖2鋼結構支架方管建模操作
鋼結構支架劃分網格后，模型如圖3所示。
圖3鋼結構支架模型圖
3、賦予材料截面屬性
材料使用Q235鋼，材料屬性如圖4所示。截面屬性如圖5所示，殼單元厚度為1.5mm。
展開 基于HyperMeshOptiStruct的發動機支架結構拓撲優化設計
基于HyperMeshOptiStruct的發動機支架結構拓撲優化設計.docx
基于Nastran的電動汽車支架結構優化
本文圍繞某元件安裝支架引起的共振問題，基于Nastran分析平臺對安裝支架進行了CAE結構優化，從而大大提高了安裝支架的動態特性，有效降低了電氣件的振動，提高了車輛的穩定性和可靠性。
2 關鍵部件振動試驗測試
2.1顛簸路面電氣部件振動總集
由圖1可以看出，被測試電氣元件振動較大，已經遠遠超過該電氣件的耐震等級。
2.2顛簸路面電氣部件振動頻率曲線
由圖2可以看出，電氣元件的振動頻率以31Hz左右為主。
3 電氣元件安裝支架CAE分析
利用第三方軟件在Nastran環境下進行離散化建模，模型如圖3所示。
基于Nastran相關CAE模態分析軟件，得出電氣元件安裝支架前五階模態頻率如表一所示。
電氣元件安裝支架第2階模態頻率為31.8Hz，可以初步判定，電氣元件的振動是由電氣元件安裝支架與其它部件產生共振造成。
3.2電氣元件安裝支架結構CAE仿真優化
電氣元件安裝支架2階模態振型如圖4，根據模態振型情況進行結構優化設計。
根據模態振型確定幾種結構優化方案，再利用Nastran求解器進行模態分析，確定最優化方案如圖5。
改進后的安裝支架前五階模態頻率如下表二所示，已完全避開共振頻率31Hz。
4 結構優化后的試驗驗證
根據Nastran模態仿真分析的結果，進行實車試驗，得出電氣元件振動如下圖6，經過結構優化后電氣部件顛簸路況下振動由llg降低到5.3g，大大降低了電氣元件的振動，遠遠低于所選電氣元件的耐震等級。
5 結論
1)將試驗與Nastran等相關CAE分析軟件相結合，能夠簡便快速解決汽車關鍵部件的共振問題。
2)新能源電動汽車的CAE模態分析不容忽視，尤其是對各電氣件的安裝支架分析。
展開 副水箱支架模態分析與結構優化
針對某車型發動機怠速過程中副水箱抖動問題，運用HyperWorks軟件分析副水箱支架模態，以一階頻率大于30Hz為目標，對副水箱支架進行結構優化，改進后頻率提高了21.2Hz，超過目標值，支架減重0.141kg，振動問題有明顯改善。
胡小文_副水箱支架模態分析與結構優化.pdf
基于Inspire的公交站臺頂棚支架結構及鑄造工藝澆注系統優化
摘要: 借助 Inspire 平臺，模具及結構設計工程師可快速對接，對新產品進行開發。本文 通過公交站臺頂棚支架結構為案例，介紹了 Inspire 平臺軟件的功能以及應用方法。應用表 明 Inspire 能快速獲取優化結構，通過 Inspire Cast 能快速判斷鑄造缺陷，指導修改澆注系 統，并對改進后的工藝方法進行驗證。
1 概述
仿生設計以自然界萬事萬物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“結構”等為研究對象，有選擇 地在設計過程中應用這些特征原理進行的設計，同時結合仿生學的研究成果，為設計提供 新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上，仿生設計學可以說是仿生學 的延續和發展，是仿生學研究成果在人類生存方式中的反映。
仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點，使人類社會與自然達到了高度 的統一，正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。自古以來，自然界就是人類各種科學技術 原理及重大發明的源泉。人類生活在自然界中，與周圍的生物作“鄰居”，這些生物各種各 樣的奇異本領，吸引著人們去想象和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，開始了對 生物的模仿，并通過創造性的勞動，制造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領 和能力。
本文通過利用 Inspire 的優化獲取接近自然的仿生結構，同時通過 3D 打印與鑄造工藝-熔 模鑄造的方法獲得結構鑄件，其中，Inspire Cast 在模具設計中能輔助工程師快速發現模具 缺陷，指導修改澆注系統，減少模具開發周期，最后通過 Evolve 渲染獲得該結構在公交車 站頂棚的表現。
2 有限元模型的建立
由于頂棚支撐結構常年暴露室外，所受環境因素多變，現對支撐結構的常見載荷情況 進行有限元分析及獲取仿生結構。
展開 基于NX Nastran的顯微鏡部件結構靜力分析及優化設計
摘 要：以顯微鏡支架為研究對象，利用NX12.0軟件Nastran模塊對顯微鏡支架部件進行前置處理、理想化幾何體、三維四面體網格劃分等，生成對應的模型。采用有限元分析法研究在靜力情況下支架部件的受力情況，找到結構設計優化點。通過NX Nastran仿真對顯微鏡支架結構建模進行驗證，對顯微鏡支架部件結構強度和剛度進行校核，判斷結構設計的可靠性。依據仿真結果對顯微鏡支架的優化表明，優化后最大綜合應力減小3.403，最大應變位移減小0.078。在滿足結構穩定性的前提下，優化后支架質量減少8.5%，滿足輕量化設計需求。
關鍵詞：顯微鏡;靜力學分析;Nastran;優化設計;
0 引言
由于顯微鏡機構的復雜性，用傳統方法和手段設計和分析容易導致設計不夠準確。因此顯微鏡支架部件的結構設計尤為重要。目前顯微鏡支架部件可通過簡化公式、試驗以及有限元分析進行評估和優化設計。顯微鏡產品設計除了利用三維軟件建立模型外，有限元分析屬于最關鍵的環節。新產品設計中，應力、應變、力矩、變形等的計算需要應用有限元方法來計算，加上安全裕度后可以在理論上驗證設計的可靠性。
本文首先應用NX 12.0軟件中的Nastran模塊[1]對顯微鏡支架部件進行有限元分析，得出支架的應力及位移云圖，觀察整個支架在受力情況下的變形量，分析材料的選取和結構設計的可行性，驗證結構穩定性。采用Nastran模塊對支架部件進行有限元分析后再進行優化設計，免除了零件或樣機的制作，提前修正產品設計。對支架壓鑄件壁厚和結構進行分析，通過增加支架提手、修改支架壁厚等方式建立優化后的模型，并進行對比，以優化后的結構滿足穩定性、強度和剛度、以及減輕質量的需求。
1 顯微鏡支架三維參數模型的建立
顯微鏡支架用于支撐顯微鏡的各個部件，其加工精度和使用過程的變形量有很高要求。
展開 淺談懸置支架的模態分析
模態分析是動力學分析中最為基礎的分析，結構的振動特性決定了結構對于其他各種動力載荷的響應情況。所以一般情況下再進行其他動力學分析之前，首先進行模態分析。在汽車零部件設計過程中，使用模態分析可以提前避免共振。并根據零件模態頻率與其自身剛度的關系，大致估算零件的剛度。
前文中我們已經詳細的討論了汽車懸置系統在整車NVH性能中重要作用，本文中就不再贅述。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、動剛度及強度三方面的性能指標。本文主要介紹一下對懸置支架模態分析的必要性。
模態分析其實就是支架的振動分析。所謂振動就是指物體在平衡位置附近的做往復運動或者抽象為某物理量相對于某一定值上下波動的運動。支架的振動可以分為自由振動與強迫振動。自由振動是指支架沒有外力載荷的情況下發生的振動，只由慣性力、彈性力與阻尼引起的，并且按照支架結構的固有頻率的振動。固有頻率是支架架構的動力特性，不受外力載荷的影響。相對而言，強迫振動就是在外力作用下發生的振動，此時支架結構的振動頻率與載荷頻率相同。由于自由振動可以反映出支架結構的動態特性。若外力載荷的頻率與支架的固有頻率相同或者相近就會引起共振，振動幅度加大。共振后的振動和噪聲會引起支架架構的早期破壞。
振動關系圖
在自由振動中，沒有外力載荷的激勵，只有支架結構內部的慣性力、彈性力與阻尼力。若忽略懸置支架的阻尼效應，那么在沒有阻尼力的作用下，支架的振動就不會衰減，也就意味著支架的慣性力與其自身的彈性力達到了平衡狀態。
展開 應用MSC產品進行某設備支架的動強度設計
摘要：本文以某設備支架為例，借助MSC/NASTRAN軟件，應用動力學理論和工程設計方法對該部件進行了相關分析和設計。通過控制支架頻率、響應加速度均方根值和結構剛度的動力學設計以避免低頻振動，從而成功的解決了該設備支架的設計問題并重新設計了新的支架。
關鍵詞：結構動力學、隨機響應、動強度設計。
1前言
設備支架是飛機結構中常見的結構，其不僅要承受設備的載荷影響，同時還要承受飛機嚴酷的振動環境，因此對有關設備支架展開動強度設計是非常必要的。
某控制器在飛機飛行中，由于設備支架振動嚴重，影響該設備的使用，因此對這個支架需要進行綜合的設計。
為了對支架設計提供動強度設計依據，特對支架結構建立有限元模型，使用MSC/NASTRAN軟件[1]進行了一系列隨機響應分析。通過分析得到結構重點部位的加速度及共振頻率，并根據計算結果對支架進行了一系列動強度設計，最終解決問題。同時也為今后同類動力學問題的分析探索了一套工程實用的計算方法和設計技術。
2支架結構和故障
某控制器在飛機上采用插片方式安裝在一個專用支架上，支架又通過四個固定點固定在右設備艙上。2006年該控制器在飛機飛行中，由于設備支架振動嚴重，從而影響該設備的使用，因此該設備支架在該設備生產廠進行了振動試驗。試驗條件是將該支架按照飛機上安裝的四個安裝點固定到振動臺上，再將控制器安裝到支架上進行振動試驗，并在支架上控制器螺釘固定處放置了傳感器，振動試驗按0.04g2/Hz和0.07g2/Hz兩個值進行兩次試驗。根據試驗曲線，發現在低頻段支架對振動有放大。然后，該廠針對控制器支架進行支架的振動試驗，試驗結果表明，支架的確在低頻段出現較大振動。
這個試驗的機理就是動強度分析中的隨機響應分析。
展開 基于MSC對某設備支架的動強度設計研究
摘要：本文以某設備支架為例，借助MSC/NASTRAN軟件，應用動力學理論和工程設計方法對該部件進行了相關分析和設計。通過控制支架頻率、響應加速度均方根值和結構剛度的動力學設計以避免低頻振動，從而成功的解決了該設備支架的設計問題并重新設計了新的支架。
關鍵詞：結構動力學、隨機響應、動強度設計。
1、前言
設備支架是飛機結構中常見的結構，其不僅要承受設備的載荷影響，同時還要承受飛機嚴酷的振動環境[2]，因此對有關設備支架展開動強度設計是非常必要的。
某控制器在飛機飛行中，由于設備支架振動嚴重，影響該設備的使用，因此對這個支架需要進行綜合的設計。
為了對支架設計提供動強度設計依據，特對支架結構建立有限元模型[3]，使用MSC/NASTRAN軟件[1]進行了一系列隨機響應分析[4]。通過分析得到結構重點部位的加速度及共振頻率，并根據計算結果對支架進行了一系列動強度設計，最終解決問題。同時也為今后同類動力學問題的分析探索了一套工程實用的計算方法和設計技術。
2、支架結構和故障
某控制器在飛機上采用插片方式安裝在一個專用支架上[9]，支架又通過四個固定點固定在右設備艙上[8]。2006年該控制器在飛機飛行中，由于設備支架振動嚴重，從而影響該設備的使用，因此該設備支架在該設備生產廠進行了振動試驗[6]。試驗條件是將該支架按照飛機上安裝的四個安裝點固定到振動臺上，再將控制器安裝到支架上進行振動試驗，并在支架上控制器螺釘固定處放置了傳感器，振動試驗按0.04g2/Hz和0.07g2/Hz兩個值進行兩次試驗。根據試驗曲線，發現在低頻段支架對振動有放大。然后，該廠針對控制器支架進行支架的振動試驗，試驗結果表明，支架的確在低頻段出現較大振動。
這個試驗的機理就是動強度分析中的隨機響應分析[5]。
展開 
利用ANSYS動力學仿真技術研究行波管結構設計
[/p][p=22, null, left]2.4 隨機振動分析[/p][p=22, null, left] 為了進一步證明有支架模型抗振動性強的特點，在模態分析的基礎上對兩種模型分別進行了隨機振動分析，根據實際行波管的隨機振動試驗條件，將載荷定義為隨機載荷，采用ANSYS軟件中的Random Vibration模塊進行分析。[/p]
[p=22, null, left]通過對行波管整管的無支架結構和有支架結構進行隨機振動分析，得出了整管的模態分析數據、窗結構的最大應力和最大位移的分析數據，結果表明無支架模型比有支架模型比較容易發生共振，有支架結構窗結構的最大應力和最大位移遠小于無支架結構，同時利用與試驗比較證明了有支架模型抗振動性更強、可靠性更高，也說明有支架模型的設計分析合理性。[/p]
展開 基于Inspire的支架優化分析
基于Inspire的支架優化分析
一、項目需求與技術方案
1.1 項目需求
支架強度需滿足在復雜載荷工況下的使用條件，且使用壽命達50年。該支架的設計對重量有嚴格的要求且不能超過許用載荷限值，因此在支架前期設計階段需借助Inspire、Optistruct等先進CAE軟件對其進行結構優化，確定其幾何結構形狀與尺寸，然后再進行強度校核。
1.2 技術方案
該支架設計首先利用Inspire進行拓撲優化分析，為其結構設計提供思路；然后利用Optistruct進行自由形狀優化，確定其幾何結構形狀；最后通過Inspire進行厚度尺寸優化，確定其幾何尺寸。
二、有限元建模及計算
2.1 三維CAD模型
支架結構優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1、2分別表示上下，+方向為正，-表示其方向為負。
展開 基于ANSYS的光伏支架受力分析
摘 要：以光伏支架主體結構為主要研究對象，利用SolidWorks軟件建立光伏支架的3D模型，導入到ANSYS軟件中進行分析，在分析時主要考慮對光伏支架最不利的工況，其荷載主要包括風荷載、雪荷載、恒荷載和光伏支架自重，根據光伏支架結構設計規程相關規定，計算后施加在檁條和組件連接的面上，荷載組合為風荷載、雪荷載、恒荷載相加作用。分析結果中得到光伏支架總變形、x向變形、z向變形、等效應力和等效應變等分析情況。分析結論對光伏支架的研發具有一定參考意義。
關鍵詞：光伏支架;ANSYS;受力分析;有限元;
0 引言
光伏支架（solar panel bracket）是太陽能光伏發電系統中為放置、安裝和固定太陽能面板而設計的支架。自從我國提出碳達峰碳中和以來，光伏行業迎來了新的發展和機遇，光伏支架的需求也是逐漸增長[1]。在設計上，要做到安全適用、經濟合理，應符合GB 50017-2017《鋼結構設計標準》[2]中有關規定，對光伏支架進行有限元分析有助于結構和強度的檢驗和改進及材料的合理應用。
本文以光伏支架主體結構為研究對象，利用Solid Works建立光伏支架三維模型，導入到ANSYS中，根據光伏支架在最不利的工況下，在光伏支架上添加恒荷載、風荷載和雪荷載，同時還考慮了光伏支架的自重，對光伏支架進行靜力學分析，得到了光伏支架的應變、應力圖，對光伏支架結構設計受力情況進行分析。
1 ANSYS的前處理
1.1 ANSYS有限元分析流程
有限元是把一個原來是連續的物體劃分為有限個單元，這些單元通過有限個節點相互連接，承受與實際荷載等效的節點載荷，根據力的平衡來進行分析，根據變形的協調條件來把這些離散的單元組合起來進行綜合求解的方法，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 冠脈支架結構設計全過程，參數化設計支架 ￥9.9
教材詳細講述了冠脈支架的設計思路和三維繪制，支架性能的數值計算
