大迎角机动进气道装置刚柔耦合动力学分析

为了研究机动飞行中飞机的进气道特性,需要发展一套大迎角机动进气道试验装置。同时根据装置的结构特点和运动方式,结合柔体动力学理论,以固定界面模态综合法为基础,建立了基于ADAMS和hypermesh/optistruct的刚柔耦合模型,进行运动学、动力学仿真分析,揭示了装置中柔性体与刚形体耦合时的运动学和动力学特性,为大迎角机动进气道试验装置的成功研制提供了理论依据。     

工程专用自卸车车架疲劳寿命分析

为了准确预测TY-2工程专用自卸车车架的疲劳寿命,提出了一种基于整车道路试验结合模态应力恢复的车架疲劳预测方法。基于有限元和试验模态分析,建立整车刚柔耦合动力学模型,并通过模型驾驶室地板加速度曲线与实车路试时采集的驾驶室地板振动加速度曲线进行对比验证了动力学模型的准确性。根据实际道路试验获得真实的激励输入,通过多体动力学仿真结合模态应力恢复理论,复现了柔性体车架所受的载荷信息。运用疲劳寿命分析方法预测了车架的疲劳寿命。结果表明该分析方法预测的疲劳寿命与工程自卸车实际情况吻合,对于车架结构的优化改进具有一定的参考价值。     

基于刚柔耦合的转向架构架关键部位疲劳分析

以某型地铁车辆转向架构架为研究对象,根据结构模态综合法基本原理,通过有限元模态分析对构架进行主自由度缩减,得到构架模态中性文件。建立地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型,利用多体动力学仿真,得到不同工况下构架关键部位的应力时间历程变化趋势。最后采用惯性释放法对构架关键部位进行准静态应力分析,依据车辆刚柔耦合多体动力学模型得到转向架构架关键部位的边界载荷,结合材料的S-N曲线,最后通过虚拟疲劳仿真的方法预测构架关键部位的疲劳寿命。     

空间驱动机构扭转振动仿真分析

首先介绍了模态分析及多体系统动力学仿真的理论知识,接着建立了某型号传动系的三维刚柔耦合模型,并对系统进行了模态及激励振动分析,找出了系统的低阶频率和振型及振动频率的影响因素,为结构优化设计和避免系统共振提供了可靠的依据。     

空间驱动机构扭转振动仿真分析

首先介绍了模态分析及多体系统动力学仿真的理论知识,接着建立了某型号传动系的三维刚柔耦合模型,并对系统进行了模态及激励振动分析,找出了系统的低阶频率和振型及振动频率的影响因素,为结构优化设计和避免系统共振提供了可靠的依据.     

基于刚柔耦合的轨道车辆转向架构架疲劳分析

对某型地铁车辆转向架构架在运行使用过程中局部区域出现裂纹的问题,首先,基于固定界面模态综合法,通过构架主自由度缩减得到了该型构架柔性体模型,从而建立该型地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型;然后,结合一种基于柔性体计算结构动应力的方法,探讨该型构架的动应力响应,得到该型构架的振动特性;最后,采用准静态应力叠加法对构架电机吊座结构进行了疲劳寿命预测。仿真结果与该型构架实际出现疲劳破坏的位置吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对构架进行疲劳分析方法的正确性。结果表明,利用这种方法可以在构架前期开发阶段为其疲劳寿命预测提供理论依据。     

高速列车车体动态薄弱位置及特征应力谱研究

为了研究高速列车车体的动态薄弱位置及服役条件下薄弱位置应力谱特征,基于车辆系统动力学、有限元理论和刚柔耦合理论,建立了8编组的高速列车高频刚柔耦合动力学模型。基于模态应力恢复法,利用反映服役模式的轮轨扫频激励,研究并识别了车体服役条件下的动态薄弱位置。通过该模型,进一步研究了车体动态薄弱位置处的应力谱特征,分析了不同运营速度和不同曲线半径对特征应力谱的影响。结论表明:车体的动态薄弱位置主要集中在窗角、门框、枕梁、牵引梁与枕梁交接等部位,其对车体一阶垂弯、车体一阶扭转、车体顶棚和侧墙局部高频模态较为敏感。随着车辆运营速度的增加和曲线半径的减小,由于车体模态振动加剧,车体动态薄弱位置的应力幅值显著增加。     

基于ADAMS的装载机工作装置动力学仿真方法研究

文中针对装载机工作装置进行动应力测试需要较高的时间与人力成本,以国产额定载重9t装载机为研究对象。提出一种应用虚拟样机技术快速获得装载机工作装置应力特性的方法。在ADAMS中建立了工作装置虚拟样机模型,对工作装置在不同工况下利用Step函数进行多刚体动力学仿真分析,得到的铰点载荷与实测载荷进行对比,验证仿真方法的合理性。利用Ansys生成动臂、摇臂以及连杆的柔性体文件,采用模态叠加法建立工作装置刚柔耦合动力学模型,导入不同工况下实测液压缸位移与铰点载荷,进行了工作装置动力学仿真分析,与Step函数仿真结果对比,结果表明：对于刚体动力学仿真分析,利用Step函数模拟铲装作业可以较好地反映铰点处的峰值载荷。对于刚柔耦合动力学仿真分析,基于实测载荷的最大应力与基于Step函数模拟的最大应力相对误差不超过26%,研究为装载机工作装置的强度分析与结构优化提供参考依据。     

基于ADAMS柔性体的花岗石砂锯连杆动态分析

以花岗石砂锯主要部件连杆作为研究对象,对其四种调节方式进行了分析;基于虚拟样机技术、柔性体理论及模态分析技术,联合运用SolidWorks、有限元软件ANSYS与动力学仿真软件MSC.Adams,对花岗石砂锯连杆机构刚柔体模型进行动力学分析,得到连杆在工作循环中的动态应力,并对连杆受力最大区域进行疲劳分析,为复杂机械系...     

掘进机回转台动态可靠性与疲劳寿命分析

作为掘进机关键零件的回转台,其性能对掘进机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以回转台为模态中性文件的掘进机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于项目组开发的"掘进机载荷计算程序"计算获得了截割头的载荷文件,通过Adams仿真得到了回转台的应力与应变云图;基于Adams的仿真结果,利用NSOFT软件和可靠性理论对回转台进行疲劳寿命可靠性分析,对疲劳寿命可靠度较低的10个区域进行优化,使回转台等效应力降低了35.027%,关注区域均达到可靠工作条件,满足使用要求。     

基于刚柔耦合系统的人体外骨骼研究

人体外骨骼结构由整体刚性部件和众多液压作动筒组成,为使人体外骨骼具有更好的减震和缓冲功能,在外骨骼结构中还增加了许多弹性阻尼部件。将整个人体外骨骼结构视为刚性部件与众多柔性部件的耦合结构。以60 kg为负重载荷,在ANSYS中创造性地利用刚柔耦合方式建立人体外骨骼结构有限元模型,并分析该外骨骼结构在行走过程中的受力情况和振动模态,获得各姿态应力值及各阶振型、自振频率。经分析得,外骨骼结构除踝关节结构需加强外,其余部件满足静力学强度要求,模态分析结果显示该外骨骼结构避开了人体运动时前后摆动的频率,但易于在左右摆动时产生共振。     

车厢可卸式垃圾车拉臂系统的刚柔耦合仿真分析

针对车厢可卸式垃圾车拉臂系统存在的所受负载不断变化、工况较多的问题,对拉臂系统在满载装卸过程中油缸力、拉臂作用力以及拉臂应力、应变的动态变化规律进行了研究,采用刚柔耦合的分析方法,通过机械系统动力学软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,建立了以拉臂为柔性体的刚柔耦合仿真系统,并进行了联合仿真分析,得到了拉臂系统所受作用力在不同拉臂转角、举升角时的变化值以及拉臂最大应力、应变发生的位置,验证了拉臂装配体强度及刚度要求符合设计要求.研究结果表明,刚柔耦合仿真能有效地模拟拉臂系统受力情况,与典型的工况方法相比,考虑动载对强度分析的影响,能更准确确定拉臂系统的危险工况,从而为拉臂系统的结构优化提供较为可靠的依据.     

基于正交法的凿岩机水封Y形圈结构参数优化

凿岩机水封在工作过程中承受旋转和冲击复合作用,易造成Y形圈密封失效和疲劳失效。为提高凿岩机水封性能,综合考虑旋转和冲击2种运动形式,对不同结构参数下的Y形密封圈性能进行有限元仿真;基于正交试验法,以最大接触应力和最大von Mises应力作为密封性能评价指标,通过极差分析得出影响密封性能的主、次要因素,并对Y形密封圈结构参数进行优化改进。结果表明：对最大接触应力有显著影响的因素是唇厚、倒角长度和唇长度,最大接触应力随唇厚和倒角长度的增加呈上升趋势,随唇长度的增加呈下降趋势;对最大von Mises应力有显著影响的因素是唇厚、唇口深度和唇与钎尾夹角,最大von Mises应力随唇口深度和唇与钎尾夹角的增加呈上升趋势,随唇厚的增加呈下降趋势。经过优化改进后,Y形密封圈的最大接触应力和最大von Mises应力分别下降了15%和45%。在保证密封效果的条件上,最大接触应力的下降减少了Y形密封圈的磨损,而最大von Mises应力的大幅下降,大大提高了Y形密封圈的寿命。     

柔性钻杆O形圈球面密封性能研究

柔性钻杆已成为老井改造和增产提效的重要工具,为保障柔性钻杆球面密封的可靠性,对设计的一种O形圈球面密封结构开展数值模拟和试验研究。基于ANSYS有限元分析软件探究密封间隙、流体压力、转动角度以及有无挡环等因素对O形圈von Mises应力、接触应力、有效密封宽度等密封特性参数的影响。结果表明：流体压力与密封间隙存在耦合关系,流体压力越高要求密封间隙越小;往复转动会导致最大von Mises应力和最大接触应力升高,且随着密封间隙增大而影响加剧;挡环的安装可有效防止在密封间隙和流体压力较大时O形圈挤入缝隙。通过室内试验验证了O形圈球面密封结构的可靠性,为现场应用提供了理论依据和技术支撑。     

货车车轮结构强度分析

为了准确而可靠地评估货车车轮的结构强度,建立车轮的有限元模型,用人工划分和自动划分相结合的方法将车轮划分成六面体单元模型,对模型施加约束和载荷,求解出von Mises应力和最大剪应力,分别用von Mises准则与Tresca准则对车轮进行应力分析,有效地确定车轮结构危险点,并对计算结果的数值稳定性进行分析。对车轮静态弯曲实验的测点进行实验应力分析(包括von Mises应力和最大剪应力),验证有限元分析结果,并分析实验误差的产生原因。结果表明,采用六面体单元的线性有限元分析方法,能准确确定车轮结构危险点,具有很好的数值稳定性,适用于对货车车轮进行结构强度分析。     

乘用车膨胀箱结构分析及改进

针对乘用车冷却膨胀箱工作环境恶劣的现状,对某前期设计阶段膨胀箱进行强度分析,发现存在应力超标现象。对其进行结构改进,并结合模态分析和CFD分析对两种改进方案做出评判,选出最优方案进行整车耐久试验。结果表明:膨胀箱上下腔体焊接面位置为薄弱区域,易出现应力超标,可从内部隔板结构予以改进。改进方案1相比原始方案最大应力减小21.95%,满足设计要求。     

基于ANSYS圆体成形车刀静力及模态分析

基于有限元仿真平台,在不同载荷状况下,对所设计的圆体成形车刀分析其最大变形和最大应力的分布,进而判定刀具强度是否足够;在不同约束条件下,分析圆体刀固有频率和振型变化状况,为评价刀具动态特性提供理论依据。通过稳态结构分析可知,该圆体刀在最大载荷作用时变形量和应力分布都较小,满足强度要求;模态分析可知该刀具的固有频率很高,而外加冲击频率低于该固有频率,表明刀具刚性好,不易产生共振,该圆体成形车刀动态特性满足加工要求。     

大型500 kV变压器主密封法兰系统受力分析

利用有限元分析软件ABAQUS对油浸式变压器的主密封界面的螺栓、垫片、法兰系统进行建模,分析预紧状态下法兰螺栓受力及变形情况,探讨接触应力随橡胶垫片压缩率、流体压力、橡胶垫片硬度的变化规律。结果表明:在螺栓预紧载荷作用下,法兰偏转使螺栓受力不均,箱沿连接处为法兰最易损坏位置,可在箱沿与箱体处加额外刚性固定来增加强度;随着压缩率与流体压力的增大,橡胶垫片的接触应力和von Mises应力均增大;橡胶垫片硬度越大,相同流体压力下的接触应力和von Mises应力也越大,因此当密封界面承受较大流体压力时,应选用硬度大的橡胶垫片。     

高速卧式加工中心床身结构模态优化设计研究

通过对高速卧式加工中心床身的结构、模态振型及振幅的分析,结合各参数在床身重要结合面处的灵敏度,设计了床身结构的综合优化方案。将优化后的模型再次导入ANSYS进行模态分析,并将工作台处及导轨处的最大振幅与优化前进行比较,结果表明,基于这种模态优化方法,床身工作台及导轨处最大振幅较优化前均明显减小。     

Modal analysis of multi-layer structure for chemical mechanical polishing process

In this study, a three-dimensional finite element model was established to perform modal analysis of the chemical mechanical polishing process. The contact boundary conditions were considered in the wafer and pad, and the influence of the static load exerted on the carrier was considered in order to investigate dynamic behaviour of the wafer. The analysis was in two steps. Firstly, a given pressure was exerted on the carrier and the geometric nonlinear effect and large deformation theory were used to carry out static analysis. Secondly, the results of the analysis were used to perform modal analysis of the wafer. The results gave way to four conclusions. (1) Due to the offset configuration of the wafer and pad, the von Mises stress distribution was asymmetric. Therefore, the stress on the wafer appeared to be almost uniform near its centre, goes through a maximum near the edge, and decreased as the edge is approached. This tendency is similar to that of the removal rate profile experiment, which proved that the proposed finite element model for CMP is acceptable. (2) Due to the extremely thin thickness of the film, wafer and pad, most mode shapes are predominant in out-plane deformation. Furthermore, since the y-axis is symmetric in the three-dimensional model, there were double roots in some modes. (3) When the load was larger, the tangent stiffness and the natural frequency would also be reduced. The pressure changes did not have much affect on mode shape. (4) Since the soft materials of the pad and film have significantly different Young’s modulus’ than hard materials, the natural frequencies of harder materials for the pad and film increase.