基于Patran和MSC Nastran的某空压机第1级叶轮强度分析及结构优化

基于Patran和MSC Nastran,采用三维有限元法分析某型空压机第1级叶轮在工作转速下的强度,并优化叶轮结构.研究结果表明：原叶轮在叶片进气边分别与轴盘和盖盘的焊接处出现高离心应力区域;原叶轮设计模型的最大应力为970 MPa,与材料抗拉强度试验平均值1 066 MPa相差9%,安全裕量不足.优化设计后的叶轮模型的最大应力为864 MPa,与材料抗拉强度试验平均值1 066 MPa相差19%,安全裕量提高1倍.     

单边驱动式摇摆筛偏心轴的应力与疲劳分析

应用PROE软件建立了单边驱动式摇摆筛的三维结构模型,并对其进行动态仿真分析,得到作用在偏心轴上的载荷历程。运用解析法和有限元法对偏心轴应力进行分析,得到其应力分布曲线和应力云图,分析结果表明,偏心轴上的危险部位出现在中间轴承座支撑处,最大应力值为35 MPa。运用局部应力应变法对偏心轴疲劳寿命进行分析,得到单边驱动式摇摆筛偏心轴的疲劳寿命为0.98a,通过分析能够有效预防事故的发生。该研究成果为偏心轴的设计和改进提供了可靠依据。     

车轮与高速道岔翼轨的接触分析

为合理设计道岔,更好地匹配轮对和道岔型面,用有限元法求解车轮与高速道岔翼轨的接触问题.建立4种不同型面车轮与高速道岔翼轨接触的有限元模型,分析车轮通过高速道岔翼轨的轮岔接触斑和等效应力的变化规律,计算结果表明:机车车轮与翼轨的接触斑位于翼轨轨顸外侧,动车车轮与翼轨接触的接触斑位置在翼轨轨顶中部;磨耗后JM3型面车轮与翼轨接触时,容易出现应力集中,尤其是在距离心轨尖端50 cm位置处;磨耗后JM3型面车轮与翼轨接触产生的等效应力最大.     

燃油箱吊座焊缝的强度和疲劳有限元分析

对某内燃机车燃油箱吊座中T型焊接接头部位焊缝强度和疲劳进行有限元分析.在焊缝熔深为2,3和5 mm(全熔透)时,将吊座有焊缝和无焊缝时应力有限元计算结果与传统方法计算结果进行比较,结果表明:在焊缝全熔透时吊座整体最大应力小于传统方法计算的无焊缝时的最大应力,说明全熔透结构具有更好的连接性能.焊缝全熔透时焊缝处节点应力分布表明几何截面突变明显处的节点应力较大.疲劳计算结果表明该燃油箱吊座满足疲劳强度要求.     

基于SAP2000的通信三管塔风荷载加载方法研究

本文利用分层空间桁架法对风荷载作用下的通信三管塔进行理论计算,得出三管塔的塔柱内力与塔架位移。通过SAP2000仿真软件建立三管塔有限元模型,利用虚面法与刚性隔板两种方法加载,分别进行三管塔结构分析。在此基础上,对不同的加载方式进行了比对。研究表明,刚性隔板法塔架位移的结果与理论值更为接近;虚面法加载时,在虚面划分合理的情况下,塔柱内力的结果更为接近理论值。     

全尺寸无缝声衬静声联合载荷仿真分析研究

针对全尺寸无缝声衬在静声联合载荷作用下难以直接仿真分析的问题,采用旋转对称边界和对称边界对全尺寸声衬模型进行简化,并用薄壁圆筒算例验证了简化方法的合理性,然后分析了简化后的声衬结构在静载和声载联合作用下的力学响应.得出声衬结构在静声联合载荷作用下同时受到恒定静载应力和交变声载应力,声衬在整体鼓包振型对应的固有频率下,受到的声载应力最大,最大应力位置位于穿孔板中心对称面处.最后结论是声衬整体鼓包振型对声载应力有重要影响,在声衬结构强度设计中应重点关注.     

集成上层建筑开口群力学性能分析

针对船舶上层建筑的多种复杂开口群结构形式,用Abaqus进行数值模拟,得到各工况开口区域的振动频率以及在抨击载荷与惯性力载荷作用下的最大von Mises应力和最大位移.给出开口位置、开口尺寸和开口排列方式等情况对结构强度与刚度的影响规律.结果表明,最大von Mises应力和最大位移均出现在过渡面与舷侧的顶部交际处,最大von Mises应力大小在70~90 MPa,最大位移约为5 mm.     

计算微致动器结构可靠度的新方法

为了解决微致动器结构功能函数不能明确表示的可靠度分析问题,以BP神经网络、响应面法为基础,提出了求解可靠度的几何分析新方法:对神经网络响应面法加以改进并利用其拟合极限状态函数,得到显示的结构功能函数表达式;利用均值波动法对微致动器局部应力最大处进行可靠度分析,求得结构可靠度因子β为3.353.与JC法比较,方法简便可行,为结构可靠度计算问题提供了新的有效的思路和方法.     

注射合模机立柱应力分析和结构改进

针对某注射合模机立柱螺纹根部开裂问题,采用ANSYS Workbench建立单根立柱有限元模型,对某三梁四柱式注射合模机进行强度分析,得到立柱与螺母啮合处的应力大小和分布。在轴向载荷作用下,应力峰值出现在立柱与螺母啮合的第一个螺纹处,其中轴向应力分量最大;若在立柱与螺母啮合的第一个螺纹处进行圆弧过渡,可有效降低应力集中;与无圆弧半径比较,当过渡圆弧半径r=7 mm时,最大von Mises等效应力下降46%。     

基于不同网格密度的齿轮强度仿真

对齿轮强度的精确仿真和分析是齿轮优化设计和参数反求的前提。采用的参数化建模方法,创建了精确的轮齿几何模型。在对两类网格模型仿真结果对比分析的基础上,论述了消除舍入误差的必要性。在消除模型舍入误差的条件下,分别对不同网格密度等级的齿轮模型的齿面变形、齿根应力及分布进行数值仿真。对照经验公式的计算结果,进行误差分析,并得出了如下结论:网格的密度等级对齿面最大变形的仿真结果有较大的影响;而对齿面平均变形、总变形和齿根应力影响甚微。     

Strength Analysis of Steam Turbine Diaphragm with a Crack

The diaphragm of steam turbine is one of the main parts of the passage unit for air flowing and the diaphragm of steam turbine is generally made by welding, but during the course of welding, some cracks often have happened, these cracks threaten safety production on the spot, so it is necessary to analyze the strength of steam turbine diaphragm with a crack. For studying its working condition and performance with a crack, the three-dimensional finite element model(FEM) with the software ANSYS 10.0 is established according to the actual working parameters. With the model, the deformation results and stress field results are analyzed and the maximum displacement and stress value are calculated, meanwhile, the maximum stress change with crack depth of steam turbine diaphragm is analyzed. It provides a good foundation for solving the problem in production.     

宽内圈关节轴承径向极限承载破裂失效原因

对端部有台阶（宽内圈）和无台阶（窄内圈）关节轴承施加相同的径向极限载荷时,宽内圈端部台阶发生破裂失效现象,而窄内圈却完好无损。为分析台阶破裂原因,采用有限元方法对2种内圈结构进行径向极限承载分析,从位移、等效应力和主应力等3个方面分别描述两者之间的区别。结果表明：宽内圈端部台阶的局部应力集中部位最大等效应力值较小,但是该部位的变形量较大;第一主应力呈拉应力状态且其数值已超过材料的屈服强度,是造成宽内圈开裂的主要原因。     

某大型发电汽轮机转子热应力数值研究

利用有限元法对一种典型超临界机组汽机高中压转子的冷态启动做初步的分析,找到转子的温度分布与变化规律,求出其瞬态热应力变化,给出启动建议.     

Abaqus在西气东输管道穿越中的应用

针对大口径管道穿越过程中存在的问题,对钻杆在穿越过程中的受力状况进行理论分析;建立有限元模型,利用有限元法分析水平定向钻管在回拖过程中钻具的应力和应变等问题,讨论存在的问题并提出相应的改进技术.     

半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子的计算

在断裂力学中,如何求取应力强度因子一直是一个重要的课题.该文通过MSC.Marc提供的断裂力学模块,采用三维J积分法计算含有半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子.首先通过MSC.Marc.Mentat建立特定裂纹体有限元模型,假设裂纹前缘处在平面应变状态下.由MSC.Marc计算出裂纹前沿的J积分,再由J积分计算出裂纹前缘的应力强度因子值.最后将计算结果与经验公式得到的结果进行了比较.仿真结果表明,通过MSC.Marc采用三维J积分法计算的应力强度因子具有较高的准确性和可靠性.     

基于有限元的不同内圈结构关节轴承径向承载分析

针对宽内圈关节轴承端部台阶处容易出现应力集中而发生开裂的问题，对GEW12型关节轴承的宽内圈提出4种不同的结构形式，利用有限元法分别对其进行轴承径向受载分析，讨论结构变化对等效应力、第一主应力和整体结构位移的影响。试验测试和仿真分析结果认为：在内孔端部倒角为0.2 mm或倒圆角为1.0 mm时，宽内圈容易产生应力集中而导致开裂，而内孔端部倒斜角或沉槽5.0 mm×0.5 mm的结构未发生失效，故后者可作为宽内圈结构设计的较优选择形式。     

城市轨道列车车门结构瞬态响应研究

针对城市轨道列车的实际受力环境,运用有限元分析方法对轨道列车车门门体部分进行了瞬态响应研究。对结构的模态、阻尼特性进行了深入研究,并以此为基础对整体车门结构的动态响应进行了分析,分析表明结构的动态应力和位移满足强度要求和使用条件,为结构优化设计提供了重要依据。     

Investigation of different isoparametric axisymmetric crack tip elements applied to a complete circumferential surface crack in a pipe

Standard isoparametric finite elements can be used as special crack tip elements in fracture mechanical computations by appropriately shifting the middle nodes in the neighbourhood of the crack tip. Such elements have already been applied to several plane and three-dimensional problems so that this method can be considered as commonly well accepted. In this paper the application of isoparametric axisymmetric elements as crack tip elements to a particular axisymmetric problem is studied. For that reason a complete circumferential crack at the inner surface of a pipe under axial tension is considered. The calculated stress intensity factors are compared with results from the literature. The general purpose finite element programs ASKA and ADINA have been used. In the first case triangular and quadrilateral elements were investigated, in the latter case quadrilateral and collapsed quadrilateral elements. In spite of the rather coarse grids good results for the stress intensity factor were found with the only exception of the collapsed quadrilateral elements.     

Solution of elastic crack problems by superposition of finite elements and singular fields

A new finite element method is presented for the solution of plane elasticity problems which contain nonremovable stress singularities. Singular stress field are combined with finite element solutions by a superposition technique; an important feature of the method is that use of the singular fields may be restricted to any specified group of elements which include the singular point. It is shown that good estimates for stress intensity factors are obtained when the method is applied to crack problems.     

求解应力强度因子的样条虚边界元交替法

为求解平面裂纹问题的应力强度因子,提出基于Muskhelishvili基本解和样条虚边界元法的样条虚边界元交替法.该方法将平面内带裂纹有限域问题分解成带裂纹无限域问题与不带裂纹有限域问题的叠加.带裂纹无限域问题利用Muskhelishvili基本解法直接得出,不带裂纹有限域问题采用样条虚边界元法求解.利用该方法对复合型中心裂纹方板和I型偏心裂纹矩形板进行分析.数值结果表明该方法精度高且适用性强.