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面對更高的要求，飛機(jī)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)應(yīng)力分析技術(shù)仍需要不斷向前發(fā)展。“”細(xì)節(jié)決定成敗，精益創(chuàng)造未來”值得疲勞專業(yè)不斷踐行的專業(yè)理念。 下載地址：實用飛機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析及尺寸設(shè)計

大綱纖維排向?qū)Ξa(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有顯著影響，史丹利百得團(tuán)隊在研究一款添加30%碳纖維之PA66制成的錘釘產(chǎn)品，其外殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否足以通過測試。要評估纖維排向之于產(chǎn)品機(jī)械性質(zhì)的影響不是一件容易的事情，因此史丹利百得團(tuán)隊透過整合模流及結(jié)構(gòu)分析仿真工具，獲得關(guān)鍵分析數(shù)據(jù)，以利執(zhí)行精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)分析，確保產(chǎn)品整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

<p>在<a href="https://m.yqgqt.org.cn/qa/3655" rel="noopener noreferrer" target="_blank">ANSYS結(jié)構(gòu)</a>動力分析時，時程分析（瞬態(tài)分析）的后處理經(jīng)常想要提取全時程結(jié)構(gòu)響應(yīng)的最大值及對應(yīng)的時間步。

預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 對于薄壁結(jié)構(gòu)，如細(xì)長梁和薄板，由于彎曲剛度比軸向拉壓剛度小很多，當(dāng)結(jié)構(gòu)受外載作用時，由于應(yīng)力剛化(SSTIF)效應(yīng)，在進(jìn)行模態(tài)分析時，一般需要考慮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的影響，即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析需要分為兩次求解實現(xiàn)，首先進(jìn)行靜力分析，其目的是求解應(yīng)力剛度矩陣(為常值)，然后在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行模態(tài)分析。

地下3層為明顯超長的混凝土結(jié)構(gòu)，為確保地下結(jié)構(gòu)抗裂性能，有必要模擬成型收縮過程對其組合應(yīng)力進(jìn)行計算分析，即選定工況建立結(jié)構(gòu)模型，按通常施工順序與分段用時，考慮混凝土成型收縮與彈性模量增長變化規(guī)律，對混凝土成型收縮過程進(jìn)行時程分析。五、仿真計算結(jié)果分析 整體模型計算時間約12h，計算結(jié)果ODB文件15GB，整體模型施工過程收縮應(yīng)力如下。

(a)原始桁架結(jié)構(gòu) (b)尺寸優(yōu)化后的最優(yōu)桁架結(jié)構(gòu) 圖 4-1 尺寸優(yōu)化設(shè)計簡要模型 尺寸優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)可以采用結(jié)構(gòu)的體積或者重量，也可以采用結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)如綜合應(yīng)變能、位移、頻率等。約束條件可以采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的體積比，也可以采用結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)如應(yīng)力、位移、頻率等。

此外，根據(jù)仿真分析的結(jié)果，可以對泵蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，例如增加筋板、改變壁厚或材料配置等，以提高其抗熱應(yīng)力和抗變形能力。本文基于PERA SIM Mechanical仿真分析軟件建立了泵蓋熱結(jié)構(gòu)耦合仿真的過程，從導(dǎo)入幾何模型開始，到劃分四面體網(wǎng)格、賦予泵蓋材料參數(shù)、施加溫度和靜力載荷與邊界條件，以及設(shè)置熱結(jié)構(gòu)耦合仿真分析參數(shù)，最終得到泵蓋熱變形與熱應(yīng)力分析結(jié)果。

冰雹工況下有限元分析結(jié)果如圖4所示：圖4 臺冰雹工況下有限元分析結(jié)果 由圖4可以看出，金屬部件最大應(yīng)力=286 Mpa 低于材料拉伸強(qiáng)度393MPa，主體結(jié)構(gòu)滿足要求。篷布最大應(yīng)力=90.4 Mpa ，超出材料拉伸強(qiáng)度43MPa，篷布有被撕裂的風(fēng)險。 因此，為了設(shè)計出能夠滿足目標(biāo)的雨棚，需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，通過尺寸優(yōu)化可以滿足目標(biāo)。

在有限元分析中，首先要對車體幾何模型進(jìn)行簡化處理，采用共節(jié)點的方式來模擬車體的實際焊接關(guān)系，車體幾何模型處理好后再對車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對于厚度遠(yuǎn)小于長寬尺寸的板殼結(jié)構(gòu)采用二維網(wǎng)格劃分，而對于相對較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)則采用三維實體網(wǎng)格劃分，二維及三維網(wǎng)格的單元尺寸均為20 mm,從而保證了節(jié)點之間耦合關(guān)系，其中二維四邊形網(wǎng)格數(shù)量為60 176個，二維三角形網(wǎng)格數(shù)量為447個，三維網(wǎng)格數(shù)量為78 567個

造成局部應(yīng)力值過大的主要原因有：(1)由于結(jié)構(gòu)功能要求，前、后端梁的橫截面尺寸大于前、后連接裝置(鑄造件)的截面尺寸，造成前、后端梁在前、后連接裝置處的剛度較大，其余部分剛度較小。(2)前、后端連接裝置存在高度差，鐵路運輸時，車架有0.6°傾角，在縱向載荷作用下將產(chǎn)生附加彎矩。(3)傳遞縱向載荷的工字型大梁組成偏離受力區(qū)域，導(dǎo)致變形不協(xié)調(diào)，縱向力傳遞不暢，局部區(qū)域應(yīng)力過大。

在極限工況下，許用應(yīng)力小于500MPa認(rèn)為安全；在彎曲工況下，許用應(yīng)力小于250MPa認(rèn)為安全，因此，將序號1的橫梁尺寸由50*30*2.5變?yōu)?0*30*1.5，因緊急制動工況下變形較大，故主橫梁尺寸不變，結(jié)果如圖6所示。

在HyperWorks中建立有限元模型，設(shè)置邊界條件，在優(yōu)化模塊OptiStruct中定義優(yōu)化的設(shè)計變量、目標(biāo)和約束，通過求解器進(jìn)行迭代計算和分析，得到近似優(yōu)化值，完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化。圖3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程 2.1 尺寸優(yōu)化后計算結(jié)果在初始模型仿真計算中，防撞柱立柱底部應(yīng)力最大，已超過許用應(yīng)力，不符合設(shè)計要求。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，首先考慮尺寸優(yōu)化的方案。

靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析設(shè)置

5結(jié)論本文應(yīng)用 HyperWorks 中的 OptiStruct 對起重機(jī)車架進(jìn)行了輕量化設(shè)計，調(diào)整車架截面尺寸和部分板件的厚度。經(jīng)過優(yōu)化，車架主焊接結(jié)構(gòu)減重253KG(5%)，剛度性能比優(yōu)化前略有提升，應(yīng)力滿足要求，吊載應(yīng)力測試試驗及可靠性試驗均滿足要求。

本文通過abaqus顯示動力學(xué)的方法對BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運算速度，為點陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。a.首先建立立方體實體，然后對實體進(jìn)行處理，得到點陣單胞點陣結(jié)構(gòu)。

根據(jù)設(shè)計變量的類型不同，結(jié)構(gòu)優(yōu)化已由較低層次的尺寸優(yōu)化發(fā)展到較高層次的結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化，進(jìn)而發(fā)展到更高層次的拓?fù)鋬?yōu)化。優(yōu)化算法也由簡單的準(zhǔn)則法發(fā)展到數(shù)學(xué)規(guī)劃法，進(jìn)而發(fā)展到遺傳算法等。在保證產(chǎn)品達(dá)到某些性能目標(biāo)并滿足一定的約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設(shè)計變量，使產(chǎn)品的指標(biāo)或性能達(dá)到最期望的目標(biāo)，就是優(yōu)化方法。

前處理需要進(jìn)行建立和導(dǎo)入三維模型、材料的定義、網(wǎng)格的劃分；求解需要施加荷載和求解；后處理為查看計算結(jié)果、檢驗結(jié)果的正確性和結(jié)構(gòu)分析，得出結(jié)論。此次結(jié)構(gòu)分析主要用到ANSYS靜力學(xué)分析，計算時可以考慮線性和非線性的載荷施加，如大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、蠕變和超彈性。