柱壳结构螺栓法兰连接非线性刚度分析

螺栓法兰装配的柱壳连接结构主要由壳体承载压缩载荷,而由螺栓-法兰结构承载拉伸载荷.当拉伸载荷大于临界值时,法兰盘接触面出现压力零域,即发生局部接触分离进而造成连接刚度损失,令螺栓-法兰连接结构呈轴向刚度非线性特征.为揭示预紧力作用下结构参数对此非线性刚度的影响,基于弹性薄壳理论和Couchaux改进梁理论构造了法兰盘与柱壳的变形协调机制,建立此连接结构的理论模型.经与有限元模型对比,此理论模型能正确预测螺栓法兰连接结构分离阶段初始刚度及表征分离阶段的刚度非线性变化.在此模型基础上,进一步研究了螺栓预紧力、装配位置、法兰盘厚度等参数对螺栓法兰连接结构分离条件、分离行为及分离阶段非线性刚度的影响,获得了分离临界载荷随设计参数的变化趋势.     

聚氨酯橡胶摩擦轮有限元及疲劳寿命分析

针对汽车滑板输送机聚氨酯橡胶摩擦轮的开裂问题,对摩擦轮与滑板之间的相互作用进行预压紧力和接触摩擦驱动有限元分析,获得摩擦轮的应力和变形分布等结果. 在获得摩擦轮周向应力分布的基础上,根据疲劳裂纹扩展公式对聚氨酯橡胶部分进行疲劳寿命分析,验证是否满足设计要求. 分析过程和结果能为聚氨酯橡胶摩擦轮的详细设计提供参考.     

用于有限元分析与优化设计的JIFEX软件

介绍了在国家863计划等科技项目支持下,大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室与CAE/CAD软件中心近年来对CAE软件研制开发、有限元分析等先进技术研究进展,及其在JIFEX软件中的实现和应用.主要包括产品结构接触力学分析的参数二次规划算法理论,以及在大规模二维、三维接触非线性分析方面的应用;材料非线性分析与弹塑性接触分析的算法与工程应用;机械结构的热接触耦合分析的理论与算法实现.应用JIFEX软件对柴油机的曲轴、连杆、活塞、汽缸盖和机体,增压器的涡轮机轮盘和压气机轮盘,机车车体、转向架构架、牵引齿轮副和轮对等十几种重要零部件几十种结构,进行了精细的计算分析与优化设计,并获得了很好的结果.     

考虑结构非线性特征的参数化形状优化方法

提出并实现一种将参数化设计技术应用于考虑结构非线性特征的形状优化设计领域的新方法。参数化设计技术是近年来发展起来的新一代CAD软件平台的核心技术之一。文中基于三维参数化CAD平台，将参数化设计技术、有限元建模技术与有限元分析优化系统集成为参数化的形状优化系统；引入非线性分析技术，以解决工程上大量存在的非线性形状优化问题。该方法克服了以往形状优化方法应用于三维实体结构时所面临的几何形状描述、约束与驱动的困难，为机械产品三维结构优化设计提供一个新途径。     

基于A-λ混合单元法的静磁场数值求解

提出采用混合单元法解决静磁场有限元计算中的伪解问题。针对静磁场磁矢势方程,基于约束变分原理,引入Lagrange标量乘子施加Coulomb规范,得到A-λ混合列式,并进一步地识别出Lagrange乘子的梯度为激励电流的不协调部分。基于Newton-Raphson法,对材料非线性问题建立相应的迭代解法。混合单元中的磁矢势A采用棱边元离散,Lagrange乘子λ采用节点元离散。对混合单元法离散得到的鞍点问题,可以通过增广Lagrange乘子技术,将其转换为一个等价问题,并采用Uzawa法进行迭代求解。与传统的节点元和棱边元相比,混合单元可以有效地消除伪解,获得较高的数值精度。     

三维有限元模型的任意剖切及其等值线与彩色云图生成的方法

对三维有限元模型快速有效地生成任意剖面上等值线及彩色云图,是有限元计算后处理中的一个重要技术。该文在建立单元信息描述表的基础上,提出了一种适合于任意三维实体单元类型的通用剖切算法,和在剖切面及外表面生成等值线或高质量彩色云图的方法。     

边界优先的Delaunay-层推进曲面四边形网格生成

为了提高复杂组合曲面四边形网格生成的鲁棒性和边界单元质量,提出一种边界优先的Delaunay-层推进网格生成方法.首先在剖分域内粗的约束Delaunay背景网格的辅助下,以物理域的位置偏差为引导,在参数域中迭代计算边界点的法矢量;然后结合层推进策略,在几何特征附近生成各向异性或各向同性正交网格;最后使用Coring技术加速内部网格的生成并进行单元合并,得到四边形为主的网格.若干复杂平面区域和组合曲面模型的剖分结果表明,所提方法可生成等角扭曲度和纵横比优于主流商业软件的网格;在12个线程的PC平台上,使用OpenMP并行剖分包含21 772张曲面的引擎模型只用了38.68 s.