梁柱栓焊连接节点的有限元分析模型研究

使用ANSYS软件,对H型钢梁柱栓焊连接节点,分别使用实体单元建模以及实体单元与壳单元混合建模.对计算结果的分析表明,采用混合模型不但可获得与实体模型较接近的最大应力值和应力分布,计算结果总体偏于安全,还可减小模型规模50％,减少计算用时40％.将该方法用于工程设计的初步设计阶段,可有效提高设计效率.     

子模型法在球罐应力分析中的应用

工程设计中常需要对大型球罐的支柱连接区进行详细的应力分析。由于球罐设计需考虑风载荷及地震载荷,有限元分析时需对整体的1／2建模,计算规模大,在一定计算机容量下,网格密度受限,使得支柱连接区很难得到较高计算精度的解。子模型技术是解决此类问题最为有效的手段。对一大型球罐采用壳单元对主体结构进行1／2建模,并应用壳到体的子模型技术对支柱连接区进行应力分析,探讨该技术在大型球罐应力分析中的适用性。分析表明,在有限的计算机资源下采用壳到体的子模型技术可得到精度较高的计算结果。     

管板结构轴对称简化模型的分析研究

针对大型换热器管板结构建模复杂与求解困难等问题,根据支撑刚度相等的原理,采用一族等厚薄壁圆筒体来取代换热管对管板的支撑作用,结合多尺度均匀化方法,考虑管子壁厚对管板的加强作用,在此基础上提出了一种管板结构轴对称分析的简化模型即当量管板—壳单元模型,探讨了壳单元个数对轴对称模型计算精度的影响,并将轴对称模型的计算结果与实体模型进行了对比分析和应力评定,所得结果显示简化后的轴对称模型不仅能满足工程设计需要,且能有效地节省计算成本,因此所提出的简化模型能够为管板结构的应力分析设计提供理论参考。     

大型拱顶储罐的模型实验研究

为了探求大型拱顶储罐的合理设计方法, 在本文中给出了一个直径为２．５ｍ 的模型罐在内压及拱顶雪载作用下的弹性应力测试与内压弹性失稳的实验结果。罐的拱顶为加肋球壳, 承压圈为圆环壳, 肋与壳之间为间断焊接。文中给出了计及加强肋与不计及加强肋两种不同的有限元计算方案 （分别简称有肋与无肋方案） 所得数值解与实测值的比较。结果表明： 对于肋与壳间断焊的情况在内压作用下, 应力测试实验值与弹性内压失稳临界压力和按无肋方案计算值相一致;在拱顶雪载作用下, 应力测试值与按有肋方案计算值一致。实验还表明对于大型拱顶储罐,采用圆环壳型的承压圈有较好的承载能力, 这是一种合理的结构型式。     

基于子模型法的大型薄壁结构有限元分析

对于大型薄壁结构的有限元计算,一般采用壳单元。但是大量的实例和标准表明,对于结构交叉部位的应力计算精度较低。为对比计算结果,利用Solid186单元和Shell93单元分别建立旋风轴流器实体和壳有限元模型。由计算结果可知,实体和壳单元在喇叭筒体处的最大应力分别为52.3 MPa和47.3 MPa,其应力误差超过10%,而其他部位的应力误差都在5%以内。为提高计算精度,采用壳到实体子模型技术,与实体模型相比,子模型相应部位应力为53.8 MPa,其应力误差在3%以内。所以,对于分析大型薄壁结构,壳到实体子模型技术能够有效解壳单元计算的准确性,提高计算精度,并能节省计算资源和计算时间。     

胶乳离心机高速转子动力学特性分析

研究了胶乳离心机转鼓有限元建模,建立了转子系统实体模型,讨论了支承弹簧刚度与阻尼,计算了临界转速及振型,分析了陀螺效应及支承刚度对临界转速的影响,对计算结果进行了实验验证。结果表明,有限元计算值与实测值接近,转鼓的陀螺效应影响不能忽略,临界转速随着弹性支承刚度增加而增大,研究方法及分析结果对碟片离心机结构设计、动力学分析与优化等具有指导意义与借鉴价值。     

大型港口机械钢结构细部处理问题的研究

大型港口机械钢结构细部结构处理问题研究,以卸船机为主要研究对象,基于板壳理论,采用有限元法,梁壳单元混合建模,对卸船机的细部钢结构进行分析,并得到细部结构处理问题的意见和建议。     

于ANSYS对混合驱动水下滑翔器耐压壳体设计及分析

对混合驱动水下滑翔器的耐压壳体进行了设计计算与有限元分析。首先对耐压壳体的材料、结构进行了选择设计,然后分别对耐压壳体壁厚、失稳、变形方面进行了设计计算,从而验证了结构、尺寸确定的理论可靠性。最后,通过对混合驱动水下滑翔器的耐压壳体中最危险部分进行强度和屈曲有限元仿真,得到分析结果与设计计算结果基本一致,从而验证了耐压壳体的设计是合理的、可行的,为混合驱动水下滑翔器的实体试验提供了很大的借鉴价值。     

大型钢丝滚道球轴承的接触特性研究

将大型钢丝滚道球轴承中球-滚道之间的接触问题视为非协调性接触问题,采用Hertz理论分析了其非线性特性。理论分析结果表明,轴承组件的几何尺寸不影响接触特性,但其几何非线性依赖于材料的抗拉强度及硬度。采用螺旋电感测微仪对钢球-钢丝滚道和Si3N4陶瓷球-钢丝滚道两种接触方式进行了实验测试,通过对比发现,理论接触刚度均比实验测试值稍大,且相同条件下混合式的接触刚度比全钢式的接触刚度高,其主要原因是经典Hertz理论的假设忽略了库仑摩擦力的作用以及接触体弹性变形时往往伴随塑性变形的发生。理论和实验结果均表明接触体的材料非线性对接触问题影响显著。研究结果为大型钢丝滚道球轴承的预紧研究和工程应用提供了理论指导。     

金属波纹管刚度的简化有限元分析

金属波纹管广泛应用于机械密封系统,而刚度是金属波纹管设计的主要性能参数。介绍了利用ANSYS软件的Matrix27刚度单元模拟金属波纹管的方法,通过建立的简化有限元模型分析了金属波纹管的轴向刚度和扭转刚度。相较于波纹管实体模型,简化模型的规模和计算量大幅度减少,计算效率得到提高。将简化有限元模型计算所得刚度结果与有限元实体模型计算结果及EJMA工程实际经验公式计算值进行了比较,并利用已有的实验结果进行了验证。其结果吻合良好。该简化模型在研究含有波纹管的整体系统时尤其方便,如对基于整体系统响应的各类波纹管的结构参数优化等具有通用意义,并能有效提高有限元建模及分析效率。     

加肋圆柱壳参数化建模与稳定性分析

加肋圆柱壳是鱼雷以及水下航行器较常采用耐压壳体形式。壳体除需满足一定的强度要求外,稳定性也是十分重要的一个方面。本文采用参数化建模的方法,利用ANSYS中的梁、壳单元,使用组合建模的方法进行加肋圆柱壳的建模,在保证足够精度的同时简化了建模减小了计算量。使用APDL语言编制了加肋圆柱壳的非线性屈曲分析程序,对稳定性进行了分析,并与理论计算的结果进行了比较。结果显示此方法具有较高的精度,具有实际应用价值。     

拉床支撑结构有限元建模研究

采用有限元方法对拉床支撑结构进行校核和优化设计,可获得高刚度轻量化的机械结构,前提是建立准确的有限元模型。以拉床支撑结构三大件之一的床台为分析对象,研究拉床结构有限元建模方法,建立5种不同网格类型和连接方案,采用3种约束条件,组合出15组床台的约束模态分析方案。将数值计算结果与实验结果进行对比分析。结果表明,在采用实体模型、只约束侧面顶端和底部的边界条件下,计算结果与实验结果匹配最好。     

基于Pro/MECHANICA的导弹起竖臂模态分析

阐述了基于Pro／MECHANICA的某型导弹起竖臂有限元建模和分析过程，并将分析结果与常用的通用有限元分析软件ANSYS的分析结果进行了比较。针对起竖臂纵梁和横梁盒型截面的特点，用壳中间面来代替实体模型，降低了有限元模型的阶数，不仅保证了有限元计算的精度，而且大大缩短了分析计算的时间。最后得出结论：Pro／MECHANICA软件完全可以实现实体建模和有限元计算的无缝集成，提高设计工程师的工作效率。     

工装约束下火箭舱段壳体的结构振动特性研究

将地面试验中卡环工装对舱段壳的影响转化为弹性边界条件下圆柱壳耦合结构的振动问题,通过卡环工装与圆柱壳接触建模计算得到工装作用于舱段壳的法向约束刚度,并采用增补函数的方法构建了工装约束边界条件下圆柱壳耦合结构的振动理论分析模型。结果表明：本研究模型能够反映卡环工装对于舱段壳振动特性的影响,理论计算结果与试验测试结果的变化趋势基本一致;在卡环工装的约束下,舱段壳的低频振动受到显著抑制,工装的约束刚度及其在舱段壳上的夹持位置对于舱段壳振动特性具有较大影响。     

基于混合单元的压缩机覆盖件的固有频率分析

基于柳州某移动式压缩机生产调试和老化试验中出现门板因震动产生的噪声和焊接件变形开裂等问题。在结合有限元理论基础上提出利用有限元仿真软件对体单元、壳单元及壳梁单元三种不同的网格单元的门板结构固有频率进行分析计算,并采取实验手段对仿真结果分析比较。得出不同网格划分时门板结构在有限元分析中的运算特点,从数据的对比可以看出壳梁混合单元算法是解决此类门板结构件固有频率的最合理的算法。此方法为后续类似结构的有限元分析找到合理的网格划分依据,从而节省设计与分析的时间提高设计效率。     

三维实体模型到有限元板壳模型的自动转换

针对板壳结构有限元分析的需要,将商用CAD软件生成的板壳结构的三维实体模型用STL文件格式输出。对其进行拓扑关系重构并进行表面网格再划分,在此基础上对单元及面进行分类,从而确定并选取有效三角形面片,并计算面片对应的厚度值及其中面位置。将这些三角形面片移动到中面位置,形成适合有限元分析的板壳中面模型。将这种板壳模型自动转换方案应用到几个实际薄壁构件的实体模型上,成功地抽取了这些板壳的中面模型。结果表明,该方法可大幅度降低生成板壳有限元模型的工作量,提高计算效率。     

大型拱顶网壳储罐结构设计与稳定性计算

随着成品油储罐的大型化发展,采用空间网壳结构作为储罐罐顶已成为必然趋势。虽然网壳结构在建筑行业已有成熟的理论和设计经验,但如何应用于大型储罐还存在很多技术问题。比较分析现有大型网壳结构形式的优劣,针对大型拱顶网壳储罐结构特点,给出网壳顶网格类型、杆件截面、节点形式的选型意见;为提高网壳顶与下部罐体连接的安全性,自主提出一种可用于大型拱顶网壳储罐的新型支座结构;研究网壳顶整体稳定性的计算方法,采用考虑几何非线性的荷载-位移全过程分析方法,计算得到拱顶网壳储罐结构的临界失稳荷载,分析下部罐体、不同约束方式和不同安装偏差对拱顶网壳稳定承载力的影响;并依据JGJ7-2010《空间网格结构技术规程》等建筑行业规范标准,以一50 000 m3大型拱顶网壳储罐为例对稳定性计算进行案例分析,验证相关规范同样适用于储罐网壳。     

基于ANSYS的迎流耐压壳体强度与稳定性分析

迎流耐压壳体是水下航行器的重要承压部分,必须对其进行强度和稳定性计算,由于其结构复杂,传统理论计算准确性较低,故应用有限元分析软件ANSYS进行分析。对迎流耐压壳体进行有限元建模、加载、强度分析及稳定性分析,获得迎流耐压壳体的应力情况和失稳临界载荷,为其结构设计提供了重要理论依据。     

基于协同仿真环境的货车驱动桥壳有限元分析

根据工程图纸,利用SolidWorks软件创建某轻型载货汽车驱动桥的实体模型,适当简化对有限元分析结果影响较小的部分特征。基于SolidWorks与ANSYS Workbench的协同仿真环境对某汽车驱动桥装配体模型以及单一桥壳模型进行了有限元分析,求得驱动桥壳在静止满载、冲击满载、最大牵引力、紧急制动以及最大侧向力工况时的应力等效云图及变形等效云图。对比两者的分析结果表明:利用带有钢板弹簧和主减速器壳的驱动桥壳装配体模型进行协同仿真分析,其结果更加符合驱动桥壳的实际工作状况。     

基于质量替换法的刨煤机系统动态特性分析

针对刨煤机系统有限元动力学模型易出现质量零点使计算发散的问题,基于质量替换法,综合考虑刨头移动、刨头与滑架体的间隙、刨链预紧力及链轮多边形效应等因素,建立了刨煤机系统纵向振动-刨头碰撞振动共生时变动力学方程,以实验获得的刨刀刨削载荷作为激励,采用数值分析方法对时变动力学方程进行求解,分析了不同刨深工况下刨煤机系统的动力学特性,并与改进前动力学模型的计算结果及实验测试结果进行了对比分析。结果表明,本方法不仅避免了计算结果发散问题,而且提高了动力学模型的计算准确度。研究结果为刨煤机系统工作稳定性、关键零部件的疲劳寿命分析提供了理论基础。