梁框三维实体单元与板壳单元的组合建模研究

在Patran全机有限元模型中将梁框的分析部位离散为三维实体单元,其余部分离散为板壳单元,这两种单元采用几种不同的方式连接。在全机有限元模型中施加109种疲劳载荷工况分析计算,提取出梁框分析部位的计算结果组成疲劳应力谱,并将疲劳应力谱转化为R=-1的等效应力谱,采用Miner累积损伤理论估计出分析部位的疲劳寿命,比较不同连接方式对疲劳寿命的影响。结果表明梁框三维实体单元与板壳单元的连接方式不同对各工况的疲劳应力值影响较小,对分析部位的疲劳寿命影响较大。     

机匣静叶耦合振动分析的有限元建模方法研究

悬臂静子叶片连同机匣是航空发动机静子系统的典型结构.应用有限元法分析结构周向弯曲振动的模态频率和振型,分别采用实体单元建模、梁壳单元建模、质量单元取代叶片的三种建模方法建立结构的有限元模型.通过对比分析三种有限元模型的计算结果和计算规模,结构的梁壳有限元模型有较好的计算精度并减小计算规模;在分析低阶模态中用质量单元取代叶片的建模方法满足计算精度,有限元的计算规模大为减小.     

反应堆压力容器支承刚度和应力计算方法

基于CPR1000、EPR、AP1000反应堆压力容器支承,设计了一种反应堆压力容器支承,反应堆压力容器支承采用实体单元建模和接触单元的有限元算法模式,对反应堆压力容器支承进行了刚度和应力计算,反应堆压力容器支承刚度可用于核岛主设备动力学分析,反应堆压力容器应力分析和评定用于校验核岛主设备的安全性。反应堆压力容器支承刚度和应力计算方法可应用于新开发堆芯其它核岛主设备。     

梁柱栓焊连接节点的有限元分析模型研究

使用ANSYS软件,对H型钢梁柱栓焊连接节点,分别使用实体单元建模以及实体单元与壳单元混合建模.对计算结果的分析表明,采用混合模型不但可获得与实体模型较接近的最大应力值和应力分布,计算结果总体偏于安全,还可减小模型规模50％,减少计算用时40％.将该方法用于工程设计的初步设计阶段,可有效提高设计效率.     

ANSYS三维实体单元与板壳单元的组合建模研究

在实际中经常会遇到三维连续体和薄壁板壳组成的结构,对其进行有限元分析的合理方案是将其分别离散为三维实体单元与板壳单元进行计算.即使这两种单元在交接处有共用节点,但由于节点自由度的不同而存在转动自由度不连续的问题,导致计算结果与实际偏差很大.ANsYs中约束方程法与MPC法都能够实现三维实体单元与板壳单元正确联结,文中分别说明了其原理与步骤,并结合算例的计算结果对两种方法进行了综合比较,得出了在三维实体单元与板壳单元的组合建模中MPC法可取代约束方程法的结论.     

不同有限元建模方法对工程机械举升系统强度分析影响研究

工程机械的举升系统是其最主要的部件,其中有较多的转动连接部分,用有限元法计算其强度时,不同的建模方法对其强度仿真结果的准确性有较大影响。以某型号叉车的举升系统为研究对象,在相同工况下,对举升系统的主要部件和转动连接部位分别采用实体网格单元与梁单元约束、实体网格单元与耦合单元约束、壳单元与梁单元约束三种方案建立有限元模型。通过Ansys软件进行强度仿真分析,得到不同的强度计算结果,并与第四强度理论理论计算值进行比较。结果表明,在同一个工况下,采用四节点实体网格单元与耦合单元约束建立的有限元模型更加贴近实际工况,相对误差较小,提高了实际仿真工作的效率。     

变厚度壳单元的旋转叶片振动响应分析

以一个扭型、变截面旋转叶片为研究对象,基于ANSYS有限元软件,采用变厚度的壳单元来建立了叶片的有限元模型,并与实体单元进行对比,通过二者的固有频率和固有振型,验证本建模方法的准确性。随后分析了离心力和气动力共同作用下,实体建模和壳建模叶片的振动位移和等效应力随转速的变化规律。研究结果表明,采用变厚度壳单元可以很好的模拟叶片的固有频率和振动响应,但在计算等效动应力时和实体单元存在较大的误差。研究结果可为叶片结构设计提供理论依据。     

基于ANSYS梁单元与实体单元的组合建模研究

在实际工程中经常会遇到梁和三维连续体组成的复杂结构,对其进行有限元分析的最佳方案是将其分别离散为梁单元与实体单元进行计算。这两种单元的节点自由度不同,因此即使使得两种单元交接处共用节点,同样可能导致计算结果存在较大的偏差。ANSYS中的约束方程法与MPC法均能实现梁单元与实体单元的正确联接,文章以梁单元与实体单元的接触面垂直接触情况为例分别说明了其原理与步骤,并结合算例对两种方法进行了综合比较,得出了梁单元与实体单元组合建模中MPC法可以取代约束方程法的结论。     

计算E形截面受弯构件整体稳定临界弯距单元类型选择的探讨

本文分别采用弹性理论公式、ANSYS软件的梁单元和壳单元计算单跨简支受弯铝合金E形截面薄壁构件在不同载荷形式、不同载荷作用点位置以及不同跨距时的弹性整体失稳临界弯矩。对计算结果的分析表明,使用壳单元计算E形截面薄壁构件受弯整体稳定临界弯矩时,能达到较好的精度。     

基于弹簧支承的柴油机曲轴强度有限元分析

运用MSC．Patran＆Nastran对某柴油机曲轴整体进行三维实体建模、网格划分和静强度有限元分析。在计算中充分考虑主轴承刚度对曲轴应力的影响，采用弹簧单元模拟轴承支承，更接近实际情况。为了避免在计算结果中因弹簧单元的单节点支承而产生的应力集中影响曲轴整体的应力分布，提出曲轴强度分析分两步进行的计算方法，最终得到整体曲轴准确的应力分布。还探讨不同轴承支承刚度对整体曲轴应力状态的影响，结果表明主轴承支承按刚性支承处理是偏危险的。     

WRC107总应力强度计算的适用性研究

管道或容器的接管部位由于结构不连续存在较大的局部应力,且分析设计时不易求解,公报WRC107对此给出了一种计算方法,但用其分析接管结构的误差还不是很明确。针对支腿受轴向载荷的圆柱壳上总应力强度的求解,比较了WRC107和有限元计算的结果,研究了接管壁厚及参数β,γ对WRC107计算误差的影响。针对内压和支腿上轴向力共同作用下总应力强度的求解,采用HG20582--1998（钢质化工容器强度计算规定》（即HG法）作为WRC107的补充,研究了其计算的误差。结果显示,接管厚度超过主管厚度2倍时,空心接管可与实心附件等效。WRC107的计算误差依赖参数β,γ,且与有限元结果相比,存在低估总应力强度的情况。以HG法为补充,WRC107可用于计算内压和支腿上轴向力引起的总应力强度。     

相贯线处含穿透裂纹接管的补强研究

由于含缺陷容器在补强下的安全评价对在役压力容器的使用有重要的意义,使用ANSYS软件,采用三维有限元方法,对带补强圈含肩部穿透裂纹接管在内压作用下结构的应力进行计算和分析。研究表明,在弹性范围内,此结构的最大Mises应力与内压呈线性关系,且结构最大Mises应力的位置为接管腹部下方容器和补强圈的焊接处。在内压一定的情况下,此结构的最大Mises应力比带补强圈无缺陷接管的应力大,比无补强圈无缺陷接管的应力小。此结论能够指导实际工程中对此类缺陷的补强和评定。     

混合单元建模研究

介绍了有限元建模中梁、板、实体的混合单元建模问题,并通过梁单元的偏置和RSSCON Surf—vol方法,利用MSC.PATRAN建立了舱体端面的局部模型。对整个模型进行分析计算,得出相应的计算结果,能为该类结构有限元强度分析提供一种方法参考。     

压力容器筒体与补强圈间的接触特性

在压力容器开孔补强的设计中，通常假设补强圈与筒体之间没有相互接触，其相互间的接触力对于结构的应力分布及强度的影响均未考虑，有限元接触分析可获得这种接触力，分析与实验数据表明，有限元接触分析能很好地预测补强圈的应力场。同时对补强圈与筒体之间的间隙量及不同开孔率对接触的影响也作了初步探讨。     

子模型法在球罐应力分析中的应用

工程设计中常需要对大型球罐的支柱连接区进行详细的应力分析。由于球罐设计需考虑风载荷及地震载荷,有限元分析时需对整体的1／2建模,计算规模大,在一定计算机容量下,网格密度受限,使得支柱连接区很难得到较高计算精度的解。子模型技术是解决此类问题最为有效的手段。对一大型球罐采用壳单元对主体结构进行1／2建模,并应用壳到体的子模型技术对支柱连接区进行应力分析,探讨该技术在大型球罐应力分析中的适用性。分析表明,在有限的计算机资源下采用壳到体的子模型技术可得到精度较高的计算结果。     

压力容器简体与补强圈间接触特性的研究

在应用薄壳理论对压力容器开孔补强结构进行分析时，常常假设补强圈与壳体间没有接触，对于该假设的合理性并没有相应的依据。文中采用ANSYS软件提供的非线性有限元技术，分别模拟内压、接管横向、纵向弯矩作用下补强圈与圆柱壳体间的接触行为。分析与试验数据表明，有限元接触分析能很好预测补强圈的应力场，同时对补强圈与简体之间的间隙量及开孔率对接触的影响也作了初步探讨。     

体壳单元连接MPC法的计算精度分析

在对体单元和壳单元组合模型进行分析计算时,常使用ANSYS软件中的MPC法,其计算精度比共节点法高,通过研究发现,多点约束(MPC)法的计算精度受连接处体单元和壳单元网格划分方式的影响.利用有限元理论分析其原理,结合算例定性地说明其影响方式,最终给出了连接处体单元和壳单元合理的网格划分方式,提高了计算精度.     

大型非锚固原油储罐应力分析

为提高大型非锚固原油储罐应力计算的精度,比较现有理论分析和有限元数值计算解与实测数据的差异,提出一种基于长短组合圆柱壳理论的应力计算新方法以代替目前惯用的长圆柱壳理论分析方法。还提出将原油储罐地基沉降量作为有限元分析的边界条件,以改进目前通用的弹簧杆单元法。以一台150 000 m3的原油储罐为研究对象,开展充水试验期间的应力测试研究和地基沉降监测,并分析比较应力实测值与理论分析值、有限元计算值之间的误差,结果表明新方法的计算精度比原方法有较大程度的提高。     

圆锥滚子轴承外圈过盈配合量对装配高的影响

以33118圆锥滚子轴承为例,介绍了传统轴承过盈配合量与装配高变化量关系的数值计算方法,经与测量结果对比,误差较大(32%)。分析其主要原因为计算中将壳体、外圈等效转化为规则圆环,与实际情况不符,故建立包含壳体、轴承实际结构的有限元模型,计算轴承过盈配合量与装配高变化量的关系,与测量结果误差为2.9%,可以满足工程应用需求。     

300kN压力机上横梁的有限元分析

介绍一种压力机机架上横梁的有限元分析,采用数值计算中的有限元理论,模拟满载荷作用下压力机机架上横梁应力分布状态。主要解决同种材料间接触问题的强度分析,运用ANSYS软件功能。采用上下接触面节点对应的耦合方式,根据实际要求,限制相应自由度,使之具有相同的位移,加载计算,得出结构的应力分布,满足强度要求。