几何参数对螺栓连接载荷导入系数的影响研究

载荷导入系数与被连接件的几何尺寸和外载荷有关,当被连接件结合面上有效夹紧接触区域的接触状态不随外载荷的变化而变化时,系数仅与几何尺寸有关。为了研究螺栓连接的几何参数对载荷导入系数的影响,以四个无量纲化几何参数为研究对象,采用控制变量法进行仿真分析。研究结果表明,被连接件宽高比与外载荷作用相对高度对载荷导入系数有影响,不同几何尺寸的螺栓连接结构,可以由拟合公式或拟合曲线计算对应的载荷导入系数,为实际工程运用提供了一定的借鉴意义。     

摩擦因数对钢丝绳应力和疲劳寿命的影响分析

以6×36+WS结构钢丝绳为研究对象,在SolidWorks中建立了其三维模型,并导入ABAQUS中,通过定义接触对、设置边界条件,建立了钢丝绳有限元模型。在相同的轴向载荷下,仿真分析了不同摩擦因数对钢丝绳应力分布和疲劳寿命的影响。结果表明,钢丝绳在拉伸状态下,绳股外侧钢丝应力较大,且绳股与绳股接触处钢丝应力最大;随着摩擦因数的增大,钢丝绳应力逐渐增大,疲劳寿命逐渐减小,钢丝绳在应力最大处疲劳寿命最小。     

滚动接触疲劳载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹应力强度系数的影响

为研究轮轨滚动接触疲劳(Rolling Contact Fatigue,RCF)载荷对铁轨表面裂纹应力强度系数的影响,以UIC60铁轨轮廓尺寸为依据建立轮轨接触的三维有限元模型,通过改变RCF载荷大小、轮轨表面摩擦因数和接触中心位置等轮轨接触的输入参数,计算铁轨表面接触裂纹尖端的应力强度系数,分析RCF载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹的影响.结果表明RCF载荷作为控制铁轨表面接触裂纹的重要因素,其变化直接导致裂纹尖端应力强度系数的变化,从而改变裂纹的扩展状况.为减缓铁轨表面裂纹的扩展,可以针对载荷采取均匀分布载重量、使用润滑剂降低轮轨摩擦因数等相应措施.     

滚动接触疲劳载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹应力强度因子的影响

为研究轮轨滚动接触疲劳（Rolling Contact Fatigue,RCF）载荷对铁轨表面裂纹应力强度因子的影响,以UIC60铁轨轮廓尺寸为依据建立轮轨接触的三维有限元模型,通过改变RCF载荷大小、轮轨表面摩擦因数和接触中心位置等轮轨接触的输入参数,计算铁轨表面接触裂纹尖端的应力强度因子,分析RCF载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹的影响. 结果表明RCF载荷作为控制铁轨表面接触裂纹的重要因素,其变化直接导致裂纹尖端应力强度因子的变化,从而改变裂纹的扩展状况;为减缓铁轨表面裂纹的扩展,可以针对载荷采取均匀分布载重量、使用润滑剂降低轮轨摩擦因数等相应措施.     

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.     

不平行接触下的螺栓连接刚度及其转子动态特性

针对航空发动机的典型螺栓连接结构,以高温合金螺栓连接为对象,提出了考虑螺栓端头支撑面不平行接触下的连接刚度演化机理及其对转子模态的影响规律.将螺栓与被连接件各结合面的几何误差表征为螺栓端头的不平行接触,建立了拧紧过程和轴向加载过程仿真模型.通过改变支撑面的不平行度模拟几何偏差的影响,分析了不平行度从0°到2°时的连接结构力学性能,揭示了非理想接触下螺栓预紧力的变化规律以及应力分布规律,建立了考虑连接结构不平行度的转子模态仿真模型,揭示了连接刚度不均匀分布下的转子模态变化规律,为转子连接结构的设计及服役性能的评估提供参考.     

海缆铠装结构锚固性能有限元分析

基于有限元显式算法,通过预紧、加载载荷作用次序,研究海缆铠装层的锚固结构在工作载荷和破断力下的承载能力,并对影响锚固性能的参数进行敏感性分析.数值仿真结果显示：在破断力作用下,法兰内壁与钢丝接触位置产生明显压痕,钢丝断裂位置发生在钢丝在锚固出口位置.增加锥形锚固的内锥角可降低钢丝轴向拉伸量,减缓法兰的不利应力.同时.在较低摩擦因数下具有较大内锥角的接头盒依旧具有良好的机械性能.所设计的内锥形锚固维修接头盒能满足施工过程中的最大拉伸载荷要求.     

钢管脐带缆弯曲刚度有限元分析

为评价钢管脐带缆的弯曲性能,用ANSYS建立高效的钢管脐带缆三维有限元模型,采用梁单元模拟其中所有构件,在相互接触的构件之间设置线线接触模拟其相互作用,并采用库伦摩擦模拟构件间的摩擦行为.将弯曲刚度的分析结果与经典的理论分析结果进行对比,验证有限元模型的正确性.基于此模型,分析不同螺旋角度以及不同摩擦因数对脐带缆弯曲刚...     

基于LabVIEW的机械密封端面真实接触面积数值模拟

机械密封端面的真实接触面积对端面间的摩擦磨损特性和密封性能有着重要的影响;依据分形理论,考虑摩擦作用的影响,建立了机械密封端面无量纲真实接触面积的计算模型;基于LabVIEW编制了机械密封端面真实接触面积数值模拟程序,通过数值模拟计算得到了NHM70型机械密封端面间的无量纲真实接触面积Ar与端面比载荷Pg、端面分形维数D及特征尺度系数G的关系曲线;研究表明,真实接触面积随着端面比载荷的增大而单调地非线性增大;随着特征尺度系数的增大先急剧减小,而后缓慢减小;随着分形维数的增大先增大,后减小,即存在一最佳分形维数,使密封端面间的真实接触面积最大.     

铁路行车中的轮轨接触问题探讨研究

本文基于ANSYS12.0平台,考虑当前铁路运输的高速、重载工况,对轮轨接触问题进行了有限元模拟计算。通过对轮轨之间的不同摩擦因数情况进行分析,得到了对于工程制造具有指导意义的合适的摩擦因数。对列车在水平直轨道和弯道上两种工况下进行分析知道,轮轨之间的横向挤压是不可忽略的,横向挤压是影响列车安全性的重要因素。     

Simulation of prestressed screw joints in complex structures

This paper deals with complex structures consisting of several parts of shell structures which are connected by prestressed screw joints. Since the stress component normal to the midsurface of the shell is assumed to be zero, the contact between the shell midsurfaces is approached by a special one-dimensional contact element which links the midsurfaces pointwise at the positions where the screws are attached. The contact model consists of a prestrained truss element simulating the elastic behavior of the prestrained grip of the bolt and of an equivalent beam/truss element imitating the contact behavior of the flanges to be joined. The parameters of these elements are obtained from the three-dimensional finite-element analysis of a single prestrained screw joint with consideration of the real contact problem.     

弹性预紧约束非线性对结构振动的影响

针对大型空间可展开结构中存在的关节非线性间隙约束问题,研究弹性预紧约束非线性对结构动态特性的影响.首先,基于轴向拉伸力学模型,构造了轴向拉伸关节三维梁单元.其次,使用Kelvin-Voigt接触及Coulomb摩擦模型,建立了粘弹性预紧约束下整体结构非线性动力学方程,继而分析了不同预紧约束下关节对结构非线性振动的影响.结果表明,在关节非线性约束下,结构振动传递特性的高频响应增加,低阶振动能量传递到高阶振动上.     

基于Karnopp摩擦的柔性滑移铰的建模与仿真

对含Karnopp摩擦的柔性滑移铰系统进行动力学建模和仿真.将滑移铰中的滑块视为柔性体,滑道视为刚性接触面,考虑滑道与滑块之间的间隙.由于柔性滑块与滑道的接触状态和摩擦情况比较复杂,采用有限元方法建立了柔性滑块的力学模型,基于罚函数方法建立含Karnopp摩擦柔性滑移铰接触力模型,通过试算迭代法判断柔性滑块各节点的接触状态,基于KED方法和Newmark方法给出了含该滑移铰机械系统动力学方程的数值算法.最后,以含Karnopp摩擦的柔性滑移铰和驱动摆杆构成的机械系统为例进行动力学仿真,分析了其动力学特性,验证了本文给出的方法的有效性.     

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.     

基于ANSYS的螺纹连接法兰结构模态分析

运用工程分析软件ANSYS分析了螺纹连接法兰结构的模态。本文通过建立有限元模型对其进行模态分析得到固有频率、振型,对比分析不同固有频率对结构的影响,为螺纹连接法兰结构的有限元模型简化以及进一步的动力学分析、非线性接触分析提供了理论依据。     

Out-of-plane flexibilities of dovetail joints in machine tool structures

The paper aims to model the flexibility of a dovetail joint encountered in machine-tool structures. The investigation is concerned with the determination of a flexibility matrix through an approximate semianalytical procedure using finite element analysis. The contact region and the pressure distribution on the two mating surfaces are assumed. The deformation pattern of the male and female parts are separately analysed and from compatibility and equilibrium considerations, the overall deformation pattern of the joint is calculated for the three out of plane external force/moment components. The joint flexibility is represented by a 3 × 3 flexibility matrix. Results are presented for the knee-column joint and the column-overarm joint of a milling machine structure.     

注射合模机立柱应力分析和结构改进

针对某注射合模机立柱螺纹根部开裂问题,采用ANSYS Workbench建立单根立柱有限元模型,对某三梁四柱式注射合模机进行强度分析,得到立柱与螺母啮合处的应力大小和分布。在轴向载荷作用下,应力峰值出现在立柱与螺母啮合的第一个螺纹处,其中轴向应力分量最大;若在立柱与螺母啮合的第一个螺纹处进行圆弧过渡,可有效降低应力集中;与无圆弧半径比较,当过渡圆弧半径r=7 mm时,最大von Mises等效应力下降46%。