填充对钢管脐带缆截面力学性能影响分析

基于平面应变模型,建立无填充、部分填充和密实填充等3种情况下的钢管脐带缆截面有限元模型．考虑单元间的挤压接触和摩擦等非线性因素,给出径向载荷下脐带缆内核结构力学性能的数值模拟结果．通过对关键构件极值应力、构件间挤压力以及截面整体变形的分析比较,发现填充对脐带缆截面力学性能的影响显著．在进行脐带缆截面设计分析时,必须考虑填充对截面各单元的影响．     

基于数值模拟的钢管脐带缆安装挤压分析

针对钢管脐带缆安装铺设时张紧器挤压力的选择问题,建立钢管脐带缆二维有限元模型,在总挤压力一定时对比不同形式(两履带式、三履带式及四履带式)张紧器下脐带缆关键构件钢管内部应力状态及缆体截面变形情况,发现四履带式作用下的脐带缆不易破坏.探究安装过程中脐带缆在不同截面位置角情况下内部钢管的应力变化和变形,并基于最危险位置角求得脐带缆所能承受的最大挤压力.该分析方法和结果可为脐带缆安装的实际工程提供参考.     

汽车钢板弹簧非线性有限元分析

为在汽车动力学特性设计中准确计算汽车悬架的作用力,用HyperMesh建立钢板弹簧的有限元模型,并在钢板弹簧的接触面中添加接触单元模拟板间摩擦.利用Abaqus计算钢板弹簧刚度,考虑中心螺栓和U形螺栓的预紧力,分析不同摩擦因数对钢板弹簧迟滞特性的影响.计算结果表明该模型可用于分析考虑钢板之间摩擦作用时钢板弹簧的受力情况,探讨非线性有限元分析过程中钢板弹簧的刚度和迟滞特性.     

结构尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管弯曲性能的影响分析

基于ANSYS三维壳模型,依据结构几何尺寸对LNG低温螺旋波纹钢管进行参数化有限元建模.考虑低温环境下材料力学性能的改变和结构几何非线性因素,对弯曲载荷作用下低温螺旋波纹钢管结构力学性能进行数值模拟;分析管体弯曲失效模式和力学行为特点.改变结构几何尺寸,分析比较波峰和波谷极值应力以及管道整体力学性能,发现尺寸参数对低温波纹钢管力学性能的影响显著,分析相应的灵敏度规律,最后给出合理的截面尺寸参数.分析结果可以为低温柔性管道的结构设计提供参考.     

基于异形梁模型的海洋柔性管缆防弯器数值模拟

为防止海洋柔性管缆在自重和环境载荷作用下的局部曲率过大而发生结构失效,在连接部位安装防弯器增加管缆弯曲刚度,并使管缆曲率分布均匀.分析防弯器力学性能和在位特点,阐述计算难点和几种数值建模方法的可行性与效果,并具体讨论用梁单元建立防弯器异形梁有限元模型的优势.利用平面异形梁单元特点,采用等效弯曲刚度进行防弯器结构分析,从而形成一套简洁高效的数值分析方法.通过数值算例评价该计算方法的适用性.     

纳米级动态粘着接触的有限元模型与仿真

对纳米级动态粘着接触过程进行仿真,是为了研究微纳米尺度的机电系统(如MEMS)中所存在的纳米级表面接触和摩擦,对系统进行减粘附设计.利用商用有限元分析软件ANSYS建立的纳米尺度的动态粘着接触模型,采用原子间Len-nard-Jones作用势函数来描述表面力,用数值求解的方法来描述基本球-盘模型的接触-分离行为,最终得到接触过程的力-位移曲线和枯着接触的分离点和粘着力的大小.将有限元粘着接触模型仿真所得结果与常用的接触模型(DMT模型、JKR模型)解析解对比,证明了有限元粘着接触模型的适用性.由于有限元模型不受接触副几何形状和材料性质的限制,可以进一步对表面形貌修饰后的粘性接触过程和多峰粘着接触过程进行仿真.     

弓网电弧接触线温度分布仿真研究

为了分析弓网电弧对接触网导线温升的影响,以接触线为研究对象,建立了电弧作用下弓网系统滑动摩擦副的三维有限元模型,利用COMSOL Multiphysics仿真分析,得到不同类型的接触网导线在不同环境下的温度分布特征.结果表明:相同条件下,铜镁合金、纯铜、铜锡合金接触线的温升依次升高.接触线的截面积越大温升越高.同种接触导线分别处于正常、覆冰和潮湿状态时,接触线的温升依次升高.仿真结果对选择接触线以及降低弓网电弧对接触线的热损伤具有一定参考价值.     

扭转激励下螺纹连接结构动力学行为

根据真实螺纹的几何参数,运用Abaqus建立螺纹连接结构的精确有限元模型,采用扭矩法施加预紧力,分析在扭转载荷作用下螺纹连接结构的动力学行为。结果表明：当螺钉与被连接件之间的摩擦力矩小于螺纹接触界面的摩擦力矩时,连接结构在扭转交变载荷作用下容易发生松动;当螺钉与被连接件和内外螺纹2组接触副之间的摩擦因数增大时,螺纹连接结构的摩擦耗散能变化较小,而当被连接件之间的摩擦因数增大时,连接结构的摩擦耗散能呈线性增加;根据三阶修正Iwan模型得到的响应曲线与有限元分析结果吻合。     

钢筋混凝土拱桥构件重要性评价及超载导致倒塌破坏模拟

针对近年来频频发生的拱桥倒塌事故,以某钢筋混凝土拱桥为例,建立相应的有限元模型,采用基于广义刚度的构件重要性评价方法分析拱桥各构件的重要性,指出保证结构安全的关键部位.利用清华大学开发的TECS程序模拟拱桥因超载导致倒塌的过程,其仿真结果可供拱桥倒塌事故原因分析和抗倒塌能力评定参考.     

含摩擦阻尼器非光滑振动系统的建模与数值仿真

研究了含干摩擦粘/弹性构件的两类非光滑减振器的动力学问题.首先,建立了含摩擦粘性构件和含摩擦弹性构件的力学模型,其中摩擦模型采用Coulomb干摩擦模型,不计弹性构件和粘性构件的质量,给出了该构件粘性力和弹性力的计算方法,通过控制摩擦阻尼器的正压力调整混合阻尼器的粘性力的最大值和弹簧力的最大值.分别建立了含摩擦粘/弹性阻尼器的单自由度和二自由度振动系统的动力学方程,通过数值仿真,首先分析了动、静摩擦系数对含摩擦粘/弹性构件单自由度振动系统动力学特性的影响,然后分析了含摩擦粘/弹性构件二自由度振动系统的动力学特性,仿真结果表明,通过控制摩擦阻尼器受到的的正压力获得更好的减振效果.     

充气梁展开仿真研究

充气展开结构的动力学仿真主要涉及柔性结构非线性接触,基于有限变形的柔性多体动力学等关键问题,以充气梁为模型给出了适合仿真的材料模型、单元算法、接触算法和充气展开算法.利用软件LS-Dyna成功模拟了折叠充气梁的展开过程,推导出充气梁的弯曲刚度与压力的关系并给出计算结果,同时报告了充气展开仿真分析中,压力过高会导致充气梁失稳的现象,接着考察了压力对充气结构固有频率的影响,最后比较了不同压力下的冲击响应.仿真结果表明该方法研究充气结构动力学是可行的,有效的.     

A contact stiffness matrix for finite element problems involving external elastic restraint

A simple and fundamental definition is given for a contact stiffness matrix for finite element analysis. This matrix is applicable to all types of finite elements and can easily model elastic foundations supporting beam, plate or solid elements. Another application envisaged is to membrane elements, where the contact stiffness matrix can be used to simulate adhesion to rigid surfaces. In general the concept is an extension of the formulation of consistent loads and is as widely applicable as are these.     

复杂结构井钻压值的有限元数值计算

通常,钻井过程中钻杆自重生成的钻杆轴向力即钻压的计算是通过解析方法计算的.由于接触条件复杂,钻杆与井壁及套管接触产生的摩擦力一般通过简化的经验系数计入.随着水平井等复杂结构井的普及,解析方法得到的钻杆轴向力的结果误差逐渐明显,不能满足实际需要.因此,采用三维有限元法计算钻杆自重生成的钻杆轴向力即钻压值.模型采用管单元模拟套管和钻柱,并在钻杆与井壁之间设置专门模拟管-管相互作用的ITT摩擦接触单元,判断钻柱与套管和井壁的接触状态,可以准确计算钻杆全长沿井轴方向的轴向力、轴向摩擦力及其引起的钻压变化.在钻杆全长的整体力学行为的有限元计算中,还可以考虑钻杆的屈曲问题.结果表明:有限元法是正确设计钻压的有效理论工具.该数值结果为正确设计钻杆尺寸、得到理想的钻压值提供成功的例子.     

有限元法在板料二次成形中的应用

本文建立了板料成形动力显式有限元模拟，采用四节点退化壳单元对板料进行离散化，利用中心差分法离散时间域，建立显式计算格式，采用罚函数法和修正库仑定理计算接触力和摩擦力。对二次成形过程，建立了有限元分析计算模型。通过Dynaform对板料成形进行仿真得出最后结论。     

Study of pilot's comfortness in the cockpit seat of a flight simulator

Pilot's seat cushion parameters on seating comfort have been investigated using finite element approach. Various parameters such as stiffness and thickness have been considered to study the seating comfort. Uniaxial compression test has been conducted on seat cushion foam to establish the stress-strain relationship. This stress-strain test data has been used for selection of appropriate hyper-elastic model and extraction of material model parameter by using curve fitting. Simplified models of human buttock, pelvic bones and cushion foam have been developed to simulate the mechanical response of cushion foam under gravity load. The result of finite element analysis has been found in good agreement with computational results related to contact stress at interface of buttock-seat cushion available in literature.     

拉伸载荷下钢芯铝绞线的力学特性仿真分析

为了研究钢芯铝绞线(ACSR)结构参数对其在拉伸载荷下力学特性的影响,基于 ANSYS 参数化设计语言(APDL)建立了 ACSR 参数化有限元模型。以 TACSR/AS-410/70 ACSR 为研究对象,基于数值仿真结果研究了该导线股丝应力分布和分层应力应变随拉伸载荷的变化 规律,通过拉伸实验验证了有限元模型的准确性;并基于上述模型数值模拟了不同节径比和铝 钢比下绞线在拉伸载荷下的力学响应。数值仿真结果表明,随铝钢比增加,ACSR 不同层间最 大等效应力随载荷增加而增加的趋势变小,绞线的最大应力值较低,股丝间应力分布更平均; 而 ACSR 节径比越小,绞制越紧密,其不同层股丝应力也越大。研究结果可为 ACSR 的结构设 计、线夹选型及优化设计等提供重要依据。