针对大棚秸秆生物反应堆人工开沟劳动强度大、工作效率低,传统机械开沟体积大、功耗大、深度控制智能化程度低等问题,设计一种液压调节式纵向旋转开沟机。开沟机与拖拉机后三点悬挂配套使用,万向节传动,结构简单紧凑;刀轴纵向循环渐进切土、抛土,功耗低;对开沟机进行结构分析,通过液压控制实现对不同农艺要求的开沟深度。通过静力学分析,开沟机满足设计要求,能够给农业生产带来便利,适应市场需求。

针对部分道路停车空间狭窄并阻挡其他车辆通行这一特定情况,设计一种升降式窄道专用泊车平台。该平台通过液压杆顶升和链条、链轮实现传动,其专用液压系统能充分保证载物平台平稳升降,由继电器等简易元件搭建的控制回路实现载物台的升降控制;同时基于SolidWorks Simulation完成静力学分析,确保平台结构具有较好的安全系数。该平台具有结构简单、施工成本低等优点。

为解决丘陵山区长期使用微耕机等进行土壤耕作造成土地耕层浅、耕层下形成板结的犁底层,影响作物根系下扎困难,水和肥料无法渗入等问题,结合类似贵州这种丘陵山地的地形地貌设计了一款小型自走式螺旋深耕机。该机由8.8kW的风冷柴油机及液压系统提供动力,整机包括液压控制系统、液压升降系统、螺旋深耕装置及履带行走装置几大部分。对螺旋深耕装置进行结构静力学分析结果表明小型自走式螺旋深耕机深耕刀具的最大位移变形量为2.67mm位于深耕刀叶片的拨齿上,螺旋深耕刀具满足强度及刚度上的要求。

以ZF3700/16/26型液压支架为研究对象,介绍一种适用于液压支架底座优化的优化设计。具体研究中采用仿真分析方法对液压支架底座实施静力学仿真分析,结合仿真分析结果介绍液压支架底座优化设计。为验证液压支架底座优化设计的应用效果,将优化设计应用于工程实践,对比优化前后底座质量、性能变化,最终确认液压支架底座优化设计可有效实现降低成本的优化目的。

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。

对常用的支承件结构的筋板布局形式进行了分析,并以某型号立式加工中心的立柱为例,在ANSYS Workbench平台上对其进行静力学分析及模态分析,验证了设计结构形式的合理性。