静载荷作用下的ITER重力支撑系统有限元静力分析

针对ITER重力支撑系统的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元静力分析方法。应用ANSYS软件,建立了ITER重力支撑系统三维实体模型。采用精度比较高,且计算规模又可以接受的单元网格划分方法,进行网格划分。在Volume之间的界面上定义接触单元。得到了支撑系统有限元模型。对受静负载作用的ITER重力支撑系统进行了有限元静力分析。获得了支撑系统各零件的应力分布及最大应力,分析了这些零件的强度。静力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据。     

ITER外真空杜瓦稳定性分析

介绍了ITER的项目背景、稳定性的基本概念以及稳定性分析的基本方法,以ITER杜瓦设备作为研究对象,对其在自重载荷作用下进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,得到其失稳模态以及失稳时的临界载荷,为杜瓦的整体设计提供参考。     

钢筋笼液压自动支撑装置研究

针对传统钢筋笼支撑装置存在的工作效率低、自动化程度低等问题,设计了新型液压自动支撑装置,并详细介绍液压支撑的原理。通过CATIA软件建立三维模型,然后利用有限元分析软件Workbench对支撑装置进行特征值屈曲分析,采用Block Lanczos方法求出它的屈曲特征值以及特征值屈曲模态。分析结果表明,支撑装置的强度满足要求,不会发生屈曲现象。     

斜直井中钻柱非线性屈曲分析的有限元增量加权迭代法

建立了直井中有重钻柱非线性屈曲平衡方程及相应的泛函表达式，构造了一种能避免发散并加速收敛的有限元增量加权迭代法求解斜直井中钻柱屈曲问题，首次采用直接求解非线性特征值的方法来分析钻柱屈曲问题。计算结果表明，井斜角和屈曲位移幅值中任意一项增大，钻柱的非线性屈曲临界载荷也随之增大，且呈非线性；重力线密度对屈曲载荷的影响与屈曲状态有关；井壁约束力和特征向量的幅值随屈曲位移幅值增大而增大；扭矩对屈曲的影响很小，可以略去。研究结果为实际钻井作业中屈曲载荷的确定提供了参考。     

几何缺陷对复合材料加筋平板轴压屈曲影响研究

当前的设计准则要求复合材料结构在限制载荷下蒙皮不发生局部屈曲,因此对蒙皮屈曲载荷的准确预测至关重要。设计了三种构型复合材料加筋平板轴压试验件,研究蒙皮在轴压载荷下的屈曲和后屈曲;采用线性特征值有限元方法计算了蒙皮的轴压屈曲载荷;采用多阶屈曲模态线性组合的方式引入初始缺陷,应用非线性方法计算了蒙皮轴压屈曲载荷并进行了缺陷灵敏度分析。计算结果和试验结果对比表明:当前计算蒙皮屈曲的工程方法过于保守,有限元方法可以更准确的计算蒙皮的屈曲载荷;初始缺陷对复合材料平板屈曲载荷有一定影响,其影响大小与缺陷幅值息息相关,不考虑该缺陷,会得到非保守的计算结果。     

凸面受压碟形封头的屈曲分析

利用有限元法和水压试验相结合的方法对凸面受压碟形封头的屈曲行为进行研究。基于ANSYS软件对凸面受压碟形封头进行了非线性有限元分析,采用特征值屈曲分析和非线性屈曲分析相结合的方法,并利用弧长法,计算出结构的临界屈曲载荷值,同时结合水压试验验证。研究结果表明,碟形封头发生了屈曲失效,发生屈曲的位置在靠近筒体纵焊缝的碟形封头上,并且水压试验的结果验证了有限元分析的可行性。屈曲分析的结果对碟形封头的优化设计具有指导意义。     

基于有限元方法的塔机桁架结构屈曲分析

以塔式起重机的金属结构为主要研究对象,借助有限元平台,从简单杆件的分析入手获得了可行的线性屈曲与非线性屈曲分析的方法与流程,进而以此为基础从不同侧面对塔机桁架结构的屈曲问题进行了详细分析.研究结果表明：考虑载荷偏心和初始位移非线性屈曲分析的结果要比线性特征值屈曲分析的结果更符合实际状态.在塔机上计算时只考虑5％的载荷偏心就使结果比原来小了33％,而在实际情况中由于小车轨道不平、风载荷等原因引起的载荷偏心可能会更严重.     

ITER馈线系统冷质支撑的设计和静力学分析

国际热核聚变反应堆ITER是多个国家合作的项目,目的是建造一个大型的可控核反应系统,而ITER馈线系统中的冷质支撑件是系统稳定运行的保障。为了设计出符合工程要求的部件,主要以冷质支撑的强度设计要求为基准点,从支撑结构的确立到材料的选择等方面详细阐述了冷质支撑的设计过程,并利用有限元分析软件ANSYS对其静载荷下的主要零部件的力学性能进行了分析,从理论上论证了这种结构设计方案的科学性与可行性。     

复合材料加筋壁板稳定性影响分析

分别运用特征值法和弧长法开展T字型加筋壁板稳定性及其影响因素分析.分析表明:特征值法和弧长法所得结果相近,弧长法分析结果较为安全,特征值法可作为观察模型屈曲位置及模态图的分析方法.加筋壁板屈曲载荷随筋条间距的变化呈抛物线状,较平均的筋条布置有利于加筋壁板的整体稳定性.加筋壁板屈曲载荷随凸缘宽度的变化呈抛物线状,保持筋条横截面面积不变,筋条凸缘宽为60mm时屈曲载荷达到最大值.较小的凸缘宽度会导致筋条屈曲的发生,应在实际设计中予以避免.     

某中低速磁悬浮转向机构拉杆的失稳分析

通过有限元分析对某中低速磁悬浮转向机构的拉杆进行了失稳分析,通过理论计算,屈曲分析以及大变形计算方法对拉杆分别进行了临界载荷的计算。在屈曲分析中对比了不同初始载荷对计算结果的影响,在大变形分析中对比了不同的扰动力大小对临界载荷计算的影响。研究结果表明：欧拉公式、屈曲分析以及大变形方法计算所得的临界载荷基本一致;当施加的初始载荷不同时,特征值屈曲分析的临界载荷基本一致;大变形分析中,在不同的扰动作用下,扰动越小,计算所得的临界载荷越接近理论值。     

水平井中钻柱屈曲的非线性有限元分析

建立了直井中钻柱屈曲的平衡方程及对应的泛函表达式,使用有限元法对不同约束下水平井中钻柱从稳定到非线性屈曲的整个过程进行了分析。力学模型中考虑了重力和扭矩对屈曲的影响。分析结果表明:钻柱的屈曲是一个从局部屈曲到总体屈曲的过程,屈曲段的井壁约束力、钻柱弯矩和屈曲位移呈周期性变化;重力在水平井中对屈曲有较强的抑制作用;边界约束对屈曲的影响不可忽略;扭矩对屈曲的影响很小,可以忽略。     

变曲率井中有重钻柱屈曲的非线性有限元分析

基于等曲率井中有重钻柱屈曲的平衡方程及对应的泛函表达式,建立了采用有限元法对变曲率井中有重钻柱屈曲过程进行分析的方法,给出了求解变曲率井中钻柱屈曲非线性方程的算法。力学模型中考虑了钻柱重力、井眼轨迹曲率半径变化率对屈曲的影响。分析结果表明:钻柱上端轴向载荷增大时,钻柱的下端先出现局部屈曲,随后屈曲向钻柱上部扩展,导致钻柱发生整体屈曲;屈曲位移、井壁约束力线密度和钻柱弯矩都呈周期性变化;井眼的弯曲对钻柱屈曲具有抑制作用,井眼轨迹曲率半径变化率越大,钻柱的屈曲也越严重。     

Fundamental buckling of circular plates with elastically restrained edges and resting on concentric rigid ring support

This work presents the existence of buckling mode switching with respect to the radius of concentric rigid ring support. The buckling mode may not be axisymmetric as previously assumed. In general, the plate may buckle in an axisymmetric mode but when the radius of the ring support becomes small, the plate may buckle in an asymmetric mode. The optimum radius of the concentric rigid ring support for maximum buckling load is also determined. Introducing internal rigid ring support, when placed at an optimal position increases the elastic buckling load capacity by 149.39 percent. The numerical results obtained are in good agreement with the previously published data.     

斜直井中考虑摩擦时钻柱的正弦屈曲分析

提出了在斜直井中钻柱正弦屈曲分析时对摩擦阻力的处理方法,给出了考虑摩擦阻力时的屈曲平衡方程,建立了相应的微分求积法列式,用微分求积法时平衡方程直接求解。在力学模型中考虑了摩擦因数、重力线密度、钻柱长度和井斜角对临界载荷的影响,并将数值计算结果与实验数据进行了比较。分析表明,提出的在钻柱正弦屈曲分析时对摩擦阻力的处理方法是正确有效的,能够为实验结果提供理论分析基础;在同等条件下,钻柱正弦屈曲临界载荷随摩擦因数的增加而增大;钻柱越长,摩擦阻力对临界载荷的影响越大,在一定程度上,摩擦可以增加钻柱的稳定性。     

初始挠度及中间弹性支撑对压杆稳定的影响分析

实际工程结构中的细长杆受压时,当存在初始挠度及中间弹性支撑时,不能用经典的欧拉公式计算杆件的屈曲临界载荷.利用有限元软件ANSYS对实际工程结构进行非线性屈曲分析,能够考虑到杆件的初姑挠度以及中间弹性支撑对临界失稳载荷的影响.计算结果表明:机车径向转向架耦合杆初妊挠度为10 mm时,对应的临界失稳载荷相对欧拉公式计算结...     

超重力机自动平衡系统的设计及模拟试验研究

为了解决某些旋转机械转子振动会发生随机突变的问题,以超重力机为例,根据其动力学特性和用户实际使用时的振动幅值、相位变化数据,计算其可承受的最大不平衡量,以此为依据,根据液体"自衡"原理设计连续注排液式平衡头,实现了超重力机转子振动模拟和在线消除。模拟试验研究结果证明,应用连续注排液式平衡头的自动平衡系统可以有效地降低转子的振动,提高设备的稳定性,延长其生产周期。这些数据为此系统应用到超重力机和其他旋转机械提供了参考和依据。     

Study of an upper arm exoskeleton for gravity balancing and minimization of transmitted forces

An upper-arm wearable exoskeleton has been designed for the assistance and functional training of humans. One of the goals of this design is to provide passive assistance to a user by gravity balancing, while keeping the transmitted forces to the shoulder joints at a minimum. Consistent with this goal, this paper discusses: analytical gravity balancing design conditions for the structure of the exoskeleton; a possible implementation of these conditions into practical designs; the minimization of transmitted joint forces to the shoulder while satisfying the gravity balancing conditions; the numerical optimization of the system for gravity balancing and minimization of transmitted forces; and the effect of parameter variation on joint moments and joint forces via numerical optimization. An implementation of the design was undertaken using zero-free-length springs. The design idea presented in this paper may be useful in relieving the actuators effort of exoskeletons to support the weight of the arm and therefore the possibility of using small actuators and making the system light and portable or even a stand-alone passive support device can be developed based on these gravity balancing conditions.     

迷宫式往复压缩机活塞杆导向支承系的稳定性分析

根据迷宫式往复压缩机活塞杆在活塞运动的方向通过导向轴承支承的特点,建立活塞杆力学简化模型,利用ANSYS软件对活塞杆进行模态分析、谐响应分析和屈曲分析,确定相关参数对活塞杆振动和稳定性的影响,最终实现活塞杆导向支承的优化.     

薄壁箱型结构仿真与实验稳定性分析

文中以单节薄壁箱型结构为研究对象,针对不加筋和加筋2种结构形式,利用ANSYS特征值屈曲分析和实物试验对其进行稳定性研究,得到了加筋前后薄壁结构的极限失稳载荷和屈曲形态。仿真与试验结果都表明,加强筋的设置显著提高了薄壁箱型结构的极限失稳载荷,是一种非常有效的提高薄壁结构稳定性的方法。特征值屈曲分析得到的屈曲形态与试验比较一致,可方便快速地为加强筋的形状和位置优化提供理论依据。