非线性渐变刚度钢板弹簧疲劳分析载荷谱编制方法

提出了一种适用于非线性渐变刚度钢板弹簧疲劳可靠性分析评价的载荷谱编制方法。在ANSYS中建立考虑非线性接触的钢板弹簧总成有限元模型并根据台架试验结果进行参数识别,获得了簧片上任意点应力与形变之间的非线性对应关系。在试验场采集获得钢板弹簧在强化路面下的加速度信号,通过处理,获得了板簧弧高随时间变化的信号。结合应力与弧高的对应关系以及弧高随时间变化的信号,精确获得了强化路面下钢板弹簧疲劳热点区域的应力载荷谱。采用雨流计数法对编制获得的载荷谱进行分级计数并依此为基础对疲劳热点进行可靠性分析,预测结果与道路试验相吻合。     

一种求解干摩擦带冠叶片动力学响应的方法

考虑相邻叶冠之间的接触摩擦作用,将扭形带冠叶片简化为自由端带有集中质量的悬臂梁,冠间接触采用带有迟滞特性的宏观滑移模型模拟,基于Timoshenko梁理论和库仑摩擦定理,提出了一种干摩擦扭形带冠叶片动力学响应的数值求解方法。基于所提方法,分析了叶片安装角和扭角对干摩擦叶片动力学特性的影响,并通过有限元方法验证了求解结果。研究结果表明:随着安装角和扭角的增加,会削弱冠间接触表面的减振效果,但并不会对最优法向接触压力产生影响;并且,相比于有限元方法,所提方法在保证求解精度的情况,具有较高的求解效率。此研究结果能够为旋转扭形叶片冠间阻尼结构的设计和优化提供理论指导。     

少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法研究

为研究钢板弹簧的片间动摩擦特性,提出一种少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法。首先根据少片钢板弹簧的变形运动学特性,推导出少片钢板弹簧动摩擦系数与静摩擦系数的关系;然后分别基于力学法和能量法建立少片钢板弹簧静摩擦系数计算模型,根据摩擦功相等原理,得出板簧静摩擦系数计算方法;最后根据钢板弹簧动、静摩擦系数的关系,推导出少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法。计算结果表明:摩擦系数的计算值和实际工况值基本吻合。以某企业实际板簧为例,对上述计算模型进行了实验验证。     

基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法

为了考虑钢板屈曲对双钢板-混凝土组合（DSCC）剪力墙的轴压承载力的影响,该文首先以4个组合墙的轴压试验为基础,采用ABAQUS建立DSCC剪力墙的有限元模型。模型中混凝土采用实体单元,钢板采用壳单元,剪力连接件采用非线性弹簧单元SpringA,并考虑了材料非线性和钢板初始缺陷。在验证有限元模型后,研究了不同参数对钢板屈曲的影响,得到了钢板屈曲应力的计算公式。分析结果表明:当钢板出现局部横向贯通屈曲时,破坏模式为屈曲位置的混凝土压碎;当钢板未发生屈曲时,破坏模式为钢板屈服;墙侧面钢板宽度较小时,侧面钢板不会发生屈曲。最后,基于钢板屈曲分析以及构件极限状态下的应力状态分析,提出了新的DSCC剪力墙的轴压承载力计算方法,引入了钢板屈曲的影响。结构表明:对比规范JGJ/T 380―2015采用的计算公式,该文提出的计算方法具有更高的精度和稳定性,可用于DSCC剪力墙的深入研究以及工程设计。     

航空发动机自带冠叶片减振特性研究

摘 要：将自带冠叶片模化为质量弹簧模型。自带冠叶片减振主要是由于冠间碰撞和摩擦的组合运动来实现的,因此本文将冠间的接触简化为带对称间隙的弹簧阻尼模型,摩擦模型采用Sgn模型,从而建立该系统的动力学方程,进而采用Runge-Kutta数值方法求解系统的动力学方程。本文主要探讨了冠间间隙、刚度比、接触角度、摩擦系数等多种参数对减振效果的影响。结果表明：叶片的振动能量与冠间间隙、刚度比、接触角度、摩擦系数等参数有关,参数选取要考虑工作转速的范围。冠间的碰摩组合运动为硬式分段线性的非线性振动,因此本文同时采用Poincaré映射图和频谱图等方法对系统的非线性特性进行了一定的研究。
     

航空发动机叶片/机匣碰摩热致变形与应力研究

为分析航空发动机叶片/机匣碰摩热致变形与应力,基于有限元方法建立了叶片/机匣碰摩模型,研究多次碰摩下叶片/机匣的应力、 形变、 温度特征,并对碰摩热致变形的主导因素进行探究分析.研究发现,叶尖与机匣的碰摩会引起接触界面摩擦升温,不仅会改变界面温度状态,还将通过热变形引发叶片/机匣产生附加的热应变和热应力:界面摩擦热在改...     

船用长方体形空气弹簧隔振器刚度特性

长方体形空气弹簧因其结构特点可以通过改变特性参数和工况获得理想的垂向和横向刚度比,从而可以更好地满足工程应用的要求。综合考虑橡胶-帘布复合材料的材料非线性、大变形过程中的几何非线性以及基座刚性板与胶囊柔性体之间的接触非线性,建立长方体形空气弹簧的有限元模型,分别计算并绘制在不同的初始工作气压、气体容积、帘线层数以及帘线角度下空气弹簧的垂向与横向刚度特性曲线,并研究这些因素对其刚度特性的影响。最后,通过试验证明有限元分析结果的可靠性。     

基于时变载荷的齿轮摩擦功率损失计算研究

应用齿轮啮合原理、齿轮接触分析和摩擦学理论,提出考虑齿轮瞬态啮合过程中传动效率随齿面接触载荷时变的齿轮摩擦功率损失计算方法;建立了啮合齿面间的相对运动速度、接触压力、滑动摩擦系数及摩擦功率损失的计算模型,并编制了计算程序;分析了齿轮几何参数、运行工况及润滑油温度等对齿轮摩擦功率损失的影响规律.研究结果为齿轮传动及其润滑系统的合理设计提供理论依据.     

干摩擦阻尼叶片的界面约束力描述及振动响应求解

发展了一种描述复杂运动状态下界面约束力的三维干摩擦接触数值模型,该模型通过在接触界面建立多个摩擦接触点对得到多点分布的界面约束力,可以描述界面的粘滞-滑动共存状态和法向接触正压力不均匀分布。在该模型中还考虑了界面动静摩擦系数的不同和界面的各向异性。采用三维干摩擦接触数值模型和高阶谐波平衡法,计算了某真实围带阻尼结构汽轮机叶片在复杂激励下的非线性振动响应。计算出叶片振动响应在一个运动周期出现多个局部极值,呈含多谐波的周期函数。     

方钢管混凝土轴压短柱的非线性有限元分析

借助商用有限元分析软件ABAQUS,考虑材料本构关系的非线性以及受力过程中材料Poisson比的变化等因素,建立了方钢管混凝土短柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型,讨论了钢管与核心混凝土之间的接触压力、荷载对核心混凝土纵向应力分布的影响以及钢管对核心混凝土的约束效应等问题。有限元计算得到的载荷-变形全曲线与试验结果符合较好。     

3D contact modelling of large plastic deformation in powder forming processes

In this paper, the three-dimensional large frictional contact deformation of powder forming process is modeled using a node-to-surface contact algorithm based on the penalty and augmented-Lagrange approaches. The technique is applied by imposing the normal and tangential contact constraints and modifying the contact properties of frictional slip. The Coulomb friction law is employed to simulate the friction between the rigid punch and the work piece. It is shown that the augmented-Lagrange technique significantly improves imposing of the constraints on contact surfaces. In order to predict the non-uniform relative density and stress distributions during the large deformation of powder die-pressing, the nonlinear contact friction algorithm is employed within the framework of large finite element deformation, in which a double-surface cap plasticity model is used for highly nonlinear behavior of powder. Finally, the numerical schemes are examined for accuracy and efficiency in modeling of a set of powder components.     

重卡钢板弹簧断裂失效分析

通过宏观检查、化学成分分析、硬度测试以及金相检验等结果分析。确定了重型卡车用钢板弹簧的断裂原因。结果表明：因超载使钢板弹簧出现过度反弓,造成板簧卡中的螺栓杆与钢板弹簧动态接触．发生磨损腐蚀,形成凹坑．成为应力集中点;在过大的交变应力作用下．应力集中点萌生裂纹并不断扩展．最终造成钢板弹簧疲劳断裂。最后提出了防止其发生断裂失效的预防措施。     

稳态滚动轮胎的有限元分析模型

建立了一个稳态滚动轮胎的有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性、橡胶基复合材料的各向异性及轮胎与地面接触滑动摩擦。结果表明,该模型是较为合理的。      

塑性强化材料颗粒的微观接触摩擦研究

合理的颗粒接触摩擦模型是从微观角度研究各类结构面强度的基础,然而受制于岩土体颗粒在微观高应力环境中表现出的复杂接触特征,该问题一直未能很好解决。Fujimoto 在2000 年给出了受切向荷载作用的微凸体在理想弹性或完全塑性接触状态下的微观位移特性,但却缺少对塑性强化接触状态下的摩擦进行解析,难被用于分析微观高应力状态下岩土颗粒的接触摩擦。为此,以Fujimoto模型为基础,结合作者曾经提出的塑性强化接触变形理论,在构建塑性强化接触状态下颗粒微观位移模型的基础上,系统的研究了切向荷载作用下塑性强化材料颗粒的接触摩擦机理,阐明了不同接触状态下塑性强化材料颗粒的切向微观位移特征。最后通过算例分析显示了模型的合理性。结果表明:颗粒摩擦本质上是不同法向荷载不同接触状态区域按照不同摩擦类型提供摩擦的综合,而摩擦失稳就是接触面上微滑区扩大、粘着区缩小并消失的过程。     

Effect of friction on deformation during rolling as revealed by embedded pin technique

Abstract

The paper investigates the effects of friction on the heterogeneity of deformation during rolling through studies using plane strain (2D) and three-dimensional (3D) finite element models designed to simulate the deformation of the embedded pin inserts during rolling. Redundant work due to friction is defined as a path function along the arc of contact. Since deformation during rolling is profoundly influenced by the amount of redundant work, which depends on friction as a path function along the arc of contact, the study has focused especially on methods of representing these frictional effects. The friction studied has been in one of two classes: the coefficient of friction being constant or varying parabolically along the arc of contact. The results show that the values of shear stress and normal pressure along the arc of contact depend upon the friction profile. The magnitude of these frictional effects is revealed by the through thickness variation of the relative pin insert displacement. This displacement changes in the 3D model because transverse spread reduces the amount of displacement along the axial direction. Comparison of the simulations with experimental pin insert shapes shows close agreement between the predicted and experimental results, while revealing the direction of further work needed to provide suitable mechanics models to interpret experimental pin insert data.     

Optimizing workholding efficiency through fixture function simulation

In the past two decades, simulating workpiece–fixture interactions has remarkably drawn the attention of academia. However, many aspects of the workpiece–fixture system, specifically workpiece–fixture contact condition, still enjoy research effort. For the efficient use of Automated Fixture Design (AFD) systems, verification of their outputs is required. This paper presents a workholding simulation approach that considers assessment of AFD system outputs regarding different workholding parameters. The effect of friction forces on workholding and part rigid body stability is considered. Besides, determining deformation and stress in the workpiece, locators and clamps are modelled and their elastic deformation and stress distribution are computed. A procedure based on the application of contact elements in finite-element method is developed to quantify the status of contact between the workholding elements and the workpiece. Clamping tightness is modelled and its effect on the workpiece–fixture system performance is quantified. The central component of the verification tool is the use of nonlinear finite-element analysis to model the frictional interactions in workpiece–fixture system.     

四辊平整机轧制过程多体接触耦合变形有限元模拟

为了提高四辊平整机的板型控制精度,采用非线性大变形弹塑性有限元法,考虑辊系弹性变形和轧件弹塑性变形的耦合关系,建立辊系与带钢多体接触的平整过程三维分析模型.利用该模型对不同轧制工艺条件进行的模拟计算,得到了平整小压下量时的接触压扁及应力状态分布规律和工艺参数对辊系弯曲变形及辊缝形状分布的影响规律.所建模型和分析结果可用于现场轧制过程离线分析和指导在线模型的设定.