用有限元—线性规划法解弹性接触问题

本文结合有限元素法和线性规划的单纯形算法,提出了一个求解一般弹性接触问题的计算方法和计算机程序。这种算法适用法向受载的各类弹性接触问题,计算省时而结果准确。文中并以齿轮啮合时产生的接触应力为例,计算分析了在不同情况下的接触应力的一些有意义的结果。     

弹性复合圆柱滚子轴承接触特性分析

为探讨弹性复合圆柱滚子轴承滚动体与滚道的接触问题,首先采用有限元方法和经典赫兹接触理论计算方法对实心圆柱滚子轴承的接触应力与变形进行计算,并将两种方法得到的计算结果进行比较,比较结果表明:两种计算方法结果误差在10%以内,由此可知,有限元方法对计算轴承接触问题具有准确性。鉴于实心圆柱滚子轴承与弹性复合圆柱滚子轴承的内外圈接触副相似,可采用有限元方法对弹性复合圆柱滚子轴承接触应力分析。通过有限元方法对不同载荷下的弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力、接触半宽、接触位移以及接触应力沿轴向分布进行计算与分析,得到的结果表明:一定载荷下,弹性复合圆柱滚动体的接触位移及接触半宽随着填充度的增大而增大;不同载荷下,弹性复合圆柱滚动体接触应力及等效应力随填充度的增大均存在极小值,且随着载荷的增大,极小值呈一定规律变化。弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承在接触应力方面具有明显优势,设计合理的填充度能降低弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力和改善"边缘效应"。     

滚动轴承弹性接触问题的数值计算

结合滚动轴承的弹性接触特点 ,重点论述了弹性接触理论的建模方法及理论数值解法 ,根据柔度法的理论思想编制了基于VC 的弹性接触应力数值计算软件并给出了计算实例 ,以此作为开展轴承CAE分析工作的基础和尝试。     

利用FFT和共轭梯度法求解偏载滚子副的接触应力

根据弹性接触理论,引入弹性趋近量变化函数,将偏载工况下的接触问题转化为一个线性补余问题,同时建立力和力矩平衡方程,利用共轭梯度法求解了接触应力,其中,弹性变形计算部分利用FFT求解。通过分析不同工况参数对接触应力分布的影响:发现随着偏载角或滚子载荷的增大,最大接触应力、偏载效应以及力矩均增大;偏载角增大,偏距呈线性关系增大,滚子载荷增加,偏距呈双曲线分布减小;比较偏载工况下相交圆弧修形滚子、相切圆弧修形滚子以及对数母线滚子的接触应力分布,可知对数母线滚子的抗偏载能力最强。计算结果显示目前该方法具有高效的计算速度和收敛性。     

弹性接触问题的快速算法及其在圆锥滚子接触应力分析中的应用

介绍了一种求解弹性接触问题的快速直接迭代算法,并运用此方法对圆锥滚子的接触应力进行了求解,得到了不同载荷下圆锥滚子中心平面的接触应力分布。     

基于弹性接触的销轴结构应力分析

为了更加准确地对销轴结构进行应力分析,提出将刚度矩阵和赫兹接触理论相结合的弹性接触应力求解方式。考虑销轴结构在工作状态下具有接触突变的特性,根据接触刚度矩阵,推导出接触状态判别式,辅以基于弹性接触的赫兹接触理论,建立了销轴结构应力方程。以某销轴结构为例,应用弹性接触应力方程计算销轴结构的接触应力,证明了提出求解方式的正确性。     

圆锥滚子接触应力数值求解

从弹性接触问题的基本方程人手，基于对线接触问题的理解，假定滚子横向的接触应力为Hertz分布，考虑圆锥滚子截面的曲率变化情况，给出了圆锥滚子接触应力的简化计算方法和步骤，并用实例证明其有效性。     

准双曲面齿轮齿面接触应力过程计算

针对准双曲面齿轮疲劳破坏中出现几率最高的齿面接触疲劳强度问题,在齿面接触分析（TCA）和承载接触分析（LTCA）的基础上,采用弹性力学中2个空间曲面弹性接触计算方法,计算了齿轮副在整个啮合过程中齿面最大接触应力的变化过程,指出了最大接触应力所在的齿面位置,这一点与现有的强度计算方法不同,为实际工程中准双曲面齿轮的接触强度设计与校核提供了更为准确的方法。     

用接触单元计算快开盲板

本文讨论了用接触单元求解两个或多个弹性体间接触应力的一种有限单元法。在弹性体边界间虚设接触单元,用这些接触单元来求解接触问题。作为例子,计算了一种石油管道上使用的快开盲板,计算中未计摩擦的影响,所求得的接触应力分布规律与实验结果基本符合。     

滚动轴承弹性接触动态特性有限元分析

滚动轴承弹性滚动接触动态特性直接影响转子系统的精度及动态特性,针对滚动轴承弹性滚动接触动态特性问题,以深沟球轴承61914为例,在同时考虑内环、外环、滚珠及保持架变形的情况下,建立滚动轴承三维弹性滚动接触有限元模型,采用有限单元法计算滚动轴承在不同转速、径向力及轴向力等载荷工况下滚动轴承的接触应力及滚珠与内环的运动状态。结果表明,有限单元法能在满足高精度计算的情况下求解各种复杂工况下的滚动轴承动力学特性,为进一步研究滚动轴承弹性滚动接触动态特性提供有力的研究方法。     

基于CREO和ANSYS的减速器齿轮接触应力分析

通过建立合理的减速器齿轮有限元模型并计算接触应力,分析了齿轮接触应力的分布和最大应力,并将有限元计算结果与试验结果相比较,评价有限元计算结果的准确度,说明了有限元分析在齿轮接触问题上的有效性,为其他类型接触问题的分析提供了参考。     

高速动车组轴箱轴承接触模型的建立与分析

根据圆锥滚子轴承力学模型,计算了高速动车组轴箱轴承内部载荷分布;基于此,采用切片法建立了轴承接触模型,并对常用的切片法进行改进,提出建立滚子的力平衡和力矩平衡方程组,利用Hartnet关于弹性半空间法向作用力对非作用点变形影响的理论研究了最大承载滚子接触应力分布。建立了高速动车组轴箱轴承有限元接触模型,并采用线性变换趋近的网格划分方法对接触区域附近的网格细化,进而对接触模型进行修正,修正后的有限元接触模型计算结果准确可靠。     

基于快速傅里叶变换和共轭梯度法求解干接触问题

为求解粗糙表面弹性接触问题,将其转化为一个线性补余能问题,进而简化为一个二次函数的条件极值问题,利用共轭梯度法求解。算法实现了在共轭梯度方向上修正步长的优化,有效地提高了收敛效率。而占用大量计算时间的弹性变形求解采用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)技术,该算法有效地克服了传统傅里叶变换所引起的周期性误差。计算实例模拟了点接触单峰表面,正弦表面和真实粗糙表面的弹性接触以及有限长滚子线接触等接触问题。计算结果显示目前所用算法有效地缩短了干接触弹性接触问题的求解时间,对于不同的粗糙表面和接触类型都表现出一致的良好收敛性,同时计算精度对网格的依赖性很小,是工程中有效的分析设计工具。     

HERTZ 接触应力屈服强度问题研究

Hertz接触应力理论是经典的理论,它涉及的计算过程比较繁杂。针对一般的接触问题,通过理论分析和数值拟合,给出了接触曲率函数与接触椭圆率的关系,利用接触曲率函数直接计算出接触椭圆率,不再需要查表和插值计算这种麻烦和不准确的过程,使得接触计算变得相对简化。同时,根据弹性力学分析的结果,建立了接触区表面下关键点的应力状态估计方法和材料屈服强度校核方法。为工程实际应用带来很大的便利。     

渐开线斜齿轮的接触分析

建立斜齿轮接触的有限元模型,基于非线性接触算法对斜齿轮进行有限元分析,得到斜齿轮的齿根弯曲应力和啮合齿面的接触应力结果,在此基础上,将仿真与传统理论计算结果进行比较,结果表明,利用有限元法分析齿轮接触问题是可行的.     

实际工况下啮合传动的弹性接触算法

在实际工况条件下，对轮齿接触的可靠分析必须考虑各种误差和加载的影响。应用空间共轭曲面啮合原理和接触有限元理论，给出了基于接触齿面几何的弹性接触问题完全数值解法。以环面包络蜗杆传动副为研究对象。分析了该算法在啮合传动计算中应用的完整过程，求解了在加载情况下传动副的真实接触区、误差影响下接触区的变化情况、某一瞬时蜗轮工作齿面的最大接触应力和某一瞬时同时啮合的轮齿对数等问题。     

基于有限元方法的销盘实体接触应力仿真实现

建立了销盘实体接触的计算模型,并推导出接触应力的计算公式;利用有限元分析软件ANSYS,采用面-面接触分析,对销盘接触弹性半空间的3个应力值进行了仿真计算,并与推导的理论公式的计算结果进行比较。结果表明,在x向,ANSYS仿真值与销盘实体接触计算模型计算的应力值相差很小,在z向和xz向ANSYS仿真值稍偏大,表明利用ANSYS求解摩擦学实体表面接触问题是准确可靠的。     

用边界元法解无摩擦接触问题

用互易定理导出了弹性静力学问题的边界积分方程,并由弹性接触的协调条件和力平衡条件获得了接触的补充方程,从而将弹性接触问题化为一组线性代数方程求解。接触区的计算采用了逐步逼近法。计算结果与理论值的对照说明这种方法数方法可给出满意的计算结果。     

斜齿圆柱齿轮的三维接触应力分析

本文提供了一种能在微机上实现快速求解三维弹性接触问题的有限元—线性规划法及计算程序。并首次分析了一对斜齿轮啮合时,在对载荷分布不加任何假设的条件下,载荷沿斜齿接触带内的分布。局部加密后,求出了接触区内的真实应力分布。分析了螺旋角对接触区表层下最大剪应力的影响。所得部分结果与已有光弹实验和ISO 标准进行了比较。这对进一步了解斜齿轮接触应力的真实情况具有实际意义。     

理想啮合状态下的圆弧齿轮接触迹区及应力的边界元计算

本文应用自行研制的三维弹性力学接触问题边界元法分析软件3DBEMC,在SIEMENS 7.570—C中型计算机上,对四种不同参数的JB 929—67型圆弧齿轮的接触问题进行了计算分析,计算出它们的瞬时接触迹形状和应力分布。本文为未跑合的高硬度齿面的圆弧齿轮的接触应力分析提供了一个符合实际的计算方法。