基于ANSYS Workbench碳纤维复合材料综框的铺层分析与优化设计
2017-06-07 17:10:13   来源:   评论:0 点击:

摘要:为了满足高速织机工作过程中综框振动小和噪声低的要求,基于ANSYS Workbench 15 0对碳纤维复合材料综框结构的四种纤维铺层方案进行模态分析,比较不同纤维铺层方案的低阶固有频率和振
韩斌斌1, 王益轩2 ,任双宁1,张秋霞1
(1.北京星航机电装备有限公司 装备制造技术研发中心,北京  100074;
2.西安工程大学 机电工程学院,西安  710048)
 
摘要:为了满足高速织机工作过程中综框振动小和噪声低的要求,基于ANSYS Workbench 15.0对碳纤维复合材料综框结构的四种纤维铺层方案进行模态分析,比较不同纤维铺层方案的低阶固有频率和振动特性,并与铝合金综框进行性能比较。指出:幅宽为190 cm,横梁厚度为12 mm的综框,采用纤维铺层方案1时,综框具有最佳的动力学特性,其基频提高了4.514 Hz,自身质量减轻了52.50%,在实现轻量化设计的同时增强了综框的抗振性;用Response Surface工具箱的Min-Max Search分析,当设计变量V39为143.58 mm、H29为520.00 mm和H40为50 mm时,碳纤维复合材料综框具有较好的动态特性;研究横梁高度、侧档宽度以及导板安装位置对碳纤维复合材料综框动态特性的影响,并进行不同参数组合优化,可确定综框结构的最佳参数。
关键词:ANSYS Workbench 15.0;综框;横梁;侧档;振动;碳纤维;铺层;方案;纤维;角度;低阶固有频率;动态特性
中图分类号:TS103.8;TS103.133   文献标志码:A   文章编号:1001-9634(2017)03-0008-07
The ANSYS Workbench-based Layer Analysis and Optimization Designof the Heald Frame of Carbon Fiber Composite
HAN Binbin1,WANG Yixuan2,REN Shuangning1,ZHANG Qiuxia1
(1.The R&D Center Beijing Xinghang Mechtronical Equipment Co.,Ltd.,Beijing 100074,China;2.School of Mechanical and Electrical Engineering Xi’an Polytechnic University,Xi’an 710048,China)
 
Abstract: To satisfy the high speed of heald frame regarding low vibration and low noise in the working process of the loom,modal analysis based on ANSYS Workbench 15.0 is done of heald frame structure of the carbon fiber composite with the four types of fiber layer.Comparison is made to the different fiber layer scheme of low natural frequency and vibration characteristics,and the performance with aluminium alloy heald frame.It is pointed out that the heald frame has the best dynamic characteristics with width 190 cm and thickness 12 mm using fiber layer scheme 1,the fundamental frequency of which increases 4.514 Hz,and the mass of which is reduced by 52.50%,and more,the light weight design enhances the heald frame vibration resistance.The Min-Max Search analysis in the Response Surface of the toolkit finds that when the design variables  V39 is 143.58 mm and  H29 is 520.00 mm and H40 is 50 mm,the heald frame of carbon fiber composite has good dynamic characteristics;the beam height,side block width and guide the installation location of carbon fiber composite on the effect of dynamic characteristic of heald frame,and optimization of different parameter combinations can determine the best parameters of heald frame structure.
Key Words: ANSYS Workbench 15.0;heald frame;beam;side block;vibration;carbon fiber;layer;scheme;fiber;angle;low natural frequency;dynamic characteristics
 
收稿日期: 2016-05-27
作者简介: 韩斌斌(1985—),男,河北泊头人,硕士研究生,主要研究方向为CAD/CAE/CAM和虚拟样机技术。
网络出版时间: 2016-10-08 09:29
http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.20161008.0929.002.html
 
参考文献:
[1] 孙亮,祝章深.高速织机综框的优化设计[J].中国纺织大学学报,1999,25(6):65-69.
[2] 邱海飞,王益轩,刘欣.综框模态频率优化设计[J].机械设计,2012,29(5):35-38.
[3] 邱海飞,王益轩,吴松林.新型碳纤维复合材料综框的铺层设计与动力学特性研究[J].科学技术与工程,2014,14(7):168-172.
[4] 中国航空研究院.复合材料结构稳定性分析指南[M].北京:航空工业出版社, 2002.
[5] 韩斌斌,王益轩.剑杆织机综框的动态设计与分析[J].纺织器材,2014,41(4):1-6.
[6] 许进峰.ANSYS Workbench 15.0完全自学一本通[M].北京:电子工业出版社,2014.
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