小钉密排代替大钉疏排的铆接接头疲劳寿命预估与优选设计

连接件钉排布决定了钉载分布,进而决定了连接件的疲劳寿命。优化连接件钉排布,将有效地提高连接件疲劳寿命。损伤力学将结构应力和材料损伤分析结合起来,较为准确地描述应力—损伤的耦合作用以及损伤演化,为工程结构疲劳分析提供有力的依据。以损伤力学为理论基础,以小钉密排代替大钉疏排为连接件钉排布设计原则,结合有限元计算,对连接件钉排布进行优化设计,并预估连接件疲劳寿命。结果表明,小钉密排代替大钉疏排不仅可以有效降低连接件应力水平,显著提高其疲劳寿命,同时也有利于减小连接件质量,实现连接件延寿和减重的双重优化。另一方面,运用损伤力学理论方法结合有限元计算,进行结构疲劳寿命预估,大大减少了试验工作量,为结构抗疲劳设计提供理论指导,大大缩短了连接件结构设计周期,还可用于实际工程结构疲劳损伤的实时监测。     

混凝土数控机床支承件组合结构设计与优化研究

作为数控机床的基础件,支承结构在很大程度上决定了机床的性能,然而基于传统材料的机床结构的优化几乎已接近极值.针对这种情况,提出了一种基于混凝土的组合结构并应用在支承件中.以床身为对象,采用外部钢板、内部填充混凝土制作"三明治"式组合结构,并对导轨进行预埋和稳定性增强设计.首先对铸铁床身以及混凝土床身结构进行动、静力学分析和比较;其次以导轨的静变形为约束条件,对导轨的支撑结构进行优化设计以增强结构稳定性;然后对组合结构床身进行稳态和瞬态热分析验证其热性能.最后,将该方法应用到某卧式加工中心的床身设计与优化中.仿真结果表明:混凝土组合结构床身与原铸铁床身的静刚度基本接近,但动态性能、热性能有了显著提高,并且降低了成本,证明了该结构的可行性.     

复合材料层合板连接件应力分析

复合材料广泛应用于飞机结构中,各部件间的连接主要通过机械紧固件实现。紧固件连接时需要在复合材料上开孔,会导致孔附近的应力集中,同时会破坏纤维的连续性,这便削弱了复合材料结构的承载能力,直接影响飞行安全与使用寿命。基于有限元软件ANSYS,应用参数化设计语言APDL,考虑接触非线性影响,建立了单钉单剪连接件的三维模型,计算连接件的变形及应力分布,为后续复合材料连接件强度分析提供支撑。     

预紧力作用下受拉层合板孔边接触问题研究

预紧力作用下受拉复合材料层合板连接件的孔边受载情况发生变化,对结构承载性能产生一定影响,以单钉双剪复合材料层合板为研究对象,给出了复合材料层合板螺栓连接孔边不同区域的接触边界条件,在此基础上建立三维有限元模型,对预紧力影响下的单钉双剪板孔边应力进行求解,获得了不同预紧力下孔边面内接触应力沿孔分布规律。结果表明:随着预紧力增加在连接孔的孔边接触区、过渡区和大部分非接触区,面内应力水平不断降低,但在孔的160°到180°的非接触区孔边应力取值出现一定上升趋势。     

累积损伤方法估算复合材料多钉连接强度

建立了分析复合材料多钉连接结构的三维有限元模型,针对多钉连接计算过程中接触状态非线性和累积损伤过程非线性造成的计算成本大和难收敛的问题,本文提出利用显式算法对多钉连接件的拉伸过程进行求解,分析多钉连接件在拉力载荷作用下的损伤演化过程,实现了对复合材料层合板机械连接结构整个承载过程的数值仿真模拟,同时进行了复合材料层合板多钉连接件的双剪拉伸试验。对比数值计算与试验结果发现,利用子程序结合显式算法计算得到的复合材料多钉连接强度值与试验相比,误差最大不超过7%。     

加工中心床身尺寸元结构方法的优化研究

针对某加工中心床身结构特点及性能要求,采用有限元理论中Block Lanczos法对其进行模态分析,经分析得出一阶模态振型为立柱侧的床身沿Y方向上下摆动;二阶模态振型为沿Z方向前后摆动;三阶模态振型为在XOZ平面内床身整体发生扭曲变形;四阶模态振型为在XOZ平面内床身整体发生扭曲变形。之后对加工中心床身尺寸元结构的优化进行了研究,在床身基本尺寸不变的前提下,以加工中心床身尺寸元结构的固有频率为优化目标,提出了加工中心床身结构的改进方案,并最终通过分析确定了加工中心床身相应元结构的最优方案,即在加工中心床身结构质量减小的情况下,动态性能得到改善,此筋格的元结构尺寸优化是有效的。     

杆体垂直碰撞组合靶机理研究

为了提高靶体的抗侵彻能力(抗弹能力),通过对比分析单层靶和组合靶的抗侵彻效果,运用LS-DYNA对其三维结构造型进行有限元仿真分析,分析结果表明,"三明治"夹芯组合靶的抗侵彻能力优于均质靶体。     

龙门式数控铣床床身动态特性分析

数控铣床床身的动态特性对机床的加工精度有较大影响。本文利用有限元分析方法对某型龙门式数控铣床床身进行动态特性分析,通过建立床身的有限元模型并进行模态分析,获得床身的固有频率和振型,并通过测试实验验证有限元分析方法的合理性,为龙门式数控铣床床身结构改进设计提供了重要的理论依据。     

复合混凝土立式加工中心床身热特性研究

一种以硅酸盐水泥混凝土为内核主体、环氧树脂混凝土为外部包覆层的新型复合混凝土材料应用到某型号立式加工中心床身的制造,测试该复合材料的比热、导热系数、热膨胀系数等热性能参数,运用有限元分析软件Ansys workbench对床身进行稳态热分析和热-结构耦合分析,并且通过实验验证了分析结果的准确性,结果表明该复合混凝土床身与传统铸铁床身和树脂混凝土床身相比具有更好的热态性能。     

卧式加工中心床身结构的有限元分析

床身是机床关键零部件之一,以某型卧式加工中心床身为研究对象,建立了床身简化有限元模型,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,以固有频率作为衡量床身动态性能优劣的指标,得出了加工中心床身前四阶固有频率及振型。通过分析,指出了其结构刚度的薄弱环节,为该床身的优化设计打下了基础。