二维接触问题的变形混合求解方法

提出一种接触问题的变形混合求解方法。根据接触应力的Ｈｅｒｔｚ分布，按照一定的离菜度，计算出接触宽度方向上的等效离散分布载荷，运用有限元分析软件建模、计算，可较精确地求出变形结果。该方法综合应用弹性力学方法和有限元分析软件，具有精度高和使用方便的特点。     

塑性大变形有限元静水压力的改进算法

本文针对塑性大变形有限元中静水压力计算精度低的问题,研究了三维八节点等参元的偏应力导数佳点,提出了一种改进的静水压力间接积分算法。将该算法应用于金属塑性成型过程的有限元模拟,较好地解决了大步长情况下应力计算精度低的问题。     

新型矿车减速器壳体有限元分析及测试验证

矿车减速器壳体为整车车重的承力部件,其强度关系到整车的安全可靠性。笔者针对某型矿车减速器壳体进行了有限元分析,并在实际工况中进行了应力测试。结果表明,应力有限元分析结果为72.465MPa,应力测试结果为75.64MPa,有限元分析与实际测试结果相差仅为4.2%,有限元分析可以作为矿车强度校核的可靠工具。     

冲击-接触问题有限元仿真的并行计算

冲击．接触问题广泛存在于汽车碰撞等的模拟计算中。简单介绍了求解该类问题的显式有限元方法，对显式有限元方法的并行性进行了讨论。根据显式有限元和冲击一接触问题的计算特点，设计并实现了接触均衡的分区算法。算例计算结果表明：该并行算法具有较好的加速比和并行效率。     

隔离开关壳体有限元分析及力学性能测试

为了验证金属绝缘开关壳体的力学性能, 通过ANSYS有限元分析法和应变电测法分析了壳体在标准压力 (0. 95Mpa) 及以下应力分布情况, 并对最大应力点进行应力线性分析。最大应力点位于拔口右侧相贯线处, 约为117Mpa, 与电测法实验值112. 9Mpa相近。在标准压力下壳体升压降压时应变均在弹性形变之内, 没有发生塑性变形。应力线性分析结果显示筒体设计合理可靠。实验结果与有限元分析值相符。     

MG750／1800-WD滚筒式采煤机摇臂壳体的有限元分析

大功率滚简式采煤机摇臂壳体承受载荷大,受力状况复杂,其结构的合理与否直接会影响整机的使用寿命和生产效率。本文采用有限元软件Ansys／Workbench对MG750／1800-WD型采煤机的摇臂壳体进行了静力学分析,获取了壳体的应力和应变分布特性,为大功率采煤机摇臂壳体的结构设计和改进提供了理论参考。     

隔离开关壳体有限元分析及力学性能测试北大核心CSCD

为了验证金属绝缘开关壳体的力学性能,通过ANSYS有限元分析法和应变电测法分析了壳体在标准压力(0. 95Mpa)及以下应力分布情况,并对最大应力点进行应力线性分析。最大应力点位于拔口右侧相贯线处,约为117Mpa,与电测法实验值112. 9Mpa相近。在标准压力下壳体升压降压时应变均在弹性形变之内,没有发生塑性变形。应力线性分析结果显示筒体设计合理可靠。实验结果与有限元分析值相符。     

滚动轴承接触的非线性有限元分析

利用MSC.Patran/Marc软件建立了滚动轴承的二维有限元分析模型,进行了接触非线性有限元分析,得到接触应力、应变随接触状态的变化情况.当不考虑摩擦接触时,压力与变形间呈现一定的非线性关系.当考虑摩擦接触时,下板面最大等效应力增加,应力分布形状发生改变,最大切向应力发生点向接触部位靠近,说明摩擦因素对接触表面切向应力大小与最大切向应力发生点产生影响.     

计及塑性接触层的法向接触刚度等效方法

采用典型的粗糙体——刚性面接触模型,针对完全弹性和理想弹塑性两种材料,分析了一般法向接触刚度等效方法是否准确,发现了一般方法在处理弹塑性接触时存在较大差并揭示了其中的本质原因。通过引入界面接触层,提出了接触界面等效的新方法并验证了其准确性,最终实现了对原系统的准确动力等效。通过实例采用两种等效方法对比分析了对动力系统振动特性的影响,为工程实际中含接触界面系统的动力学研究提供了参考。     

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.     

弹塑性接触有限元混合法及其在齿轮传动中的应用

弹塑性接触问题属于一种表面非线性和材料非线性耦合的双非线性问题。本文采用有限元混合法及Newton-Raphson迭代求解。通过有限元离散,建立相互接触物体的接触边界连续方程,求出接触边界上的力学参量,再耦合推导出弹塑性接触有限元列式,编制了相应的Fortran程序,并在通过实例考核以后分析了重点工程重载齿轮的弹塑性行为。数值计算结果表明,本文所提供的方法和程序是通用而有效的。计算结果令人满意。     

复合材料大变形任意加筋壳单元

构造了用于复合材料偏心加筋壳形结构大变形分析的任意加筋壳单元。在此模型中,肋骨连同壳的整体被视为一个单元偏心加筋壳单元。肋骨可放在壳单元内的任意位置和任意方向。所构造单元的特点是在网格划分时,可不必考虑肋骨的位置,这就给网格划分带来了很大的灵活性。在壳和肋骨的方程中,引用Von-Karman大变形理论计及几何非线性的影响,按照Mindlin-Reissner一阶剪切变形理论考虑横向剪切变形。     

AN EXPLICIT HYBRID STABILIZED EIGHTEEN-NODE SOLID ELEMENT FOR THIN SHELL ANALYSIS

In this paper, the explicit hybrid stabilization method is employed to formulate stabilization vectors for the uniformly reduced integrated eighteen-node solid element. An assumed contravariant stress is devised based on the strain associated with the commutable mechanisms of a geometrically regular element. It will be seen that the stabilization vectors can be derived and programmed explicitly without resorting to numerical integration loops. Admissible matrix formulation is employed in evaluating the flexibility matrix which becomes diagonal and thus induces no inversion cost. The element accuracy is comparable with other state-of-the-art nine-node shell and eighteen-node solid elements. FORTRAN subroutines for constructing the stabilization vectors are presented. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

大型多支承回转窑支承结构的接触有限元分析

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的关键设备,它是一种重载、大扭矩、多支点、静不定运行系统。回转窑运行中由于轴线偏差,支承载荷分配严重不均,导致支承部件因接触应力过大而产生压溃、剥落和点蚀等现象。从支承载荷分配与轴线偏差的线性关系出发,根据赫兹接触理论,得出了支承结构接触力与轴线偏差的关系式;采用有限元方法对某档支承结构的接触问题进行分析,得到了接触区域情况及各部件的变形应力规律。分析结论与实际生产一致,为回转窑最佳运行状态的调整提供有效的理论依据。     

A SIMPLE AND EFFICIENT MIXED FINITE ELEMENT FOR AXISYMMETRIC SHELL ANALYSIS

An efficient, perhaps simplest, three-noded mixed finite element is proposed for axisymmetric shell analysis. The key feature in the present formulation is to start with a better variational principle in which the independent unknowns are only the quantities that can be prescribed at the shell edges. If the consistency for field approximations is satisfied, no other numerical consideration is necessary in the present element. Several examples confirm the satisfactory numerical behaviour of the present mixed element.     

三维曲井内钻柱的接触非线性有限元分析

针对三维曲井内钻柱的接触非线性有限元分析,提出了一种符合接触性质的新的接触模型:在接触点处,钻柱的横向位移应限制在给定的环空间隙值内,同时,还必须让横截面绕变形曲线副法线轴的转角为零.利用新的接触模型,采用忽略横向剪切变形的三维空间曲梁单元对三维曲井内钻柱的接触非线性进行了有限元分析,给出了一套计算方法.算例结果表明:新的接触模型与计算方法,对于有解析解的平面问题其精度高,避免了随着单元划分的不同导致解时大时小而不稳定的现象.工程算例——三维曲井内钻柱的接触非线性分析结果偏于安全.     

一个用于大位移大转动非线性动力计算的显式梁元

为了数值模拟建筑结构倒塌过程中的梁柱构件,建立了一个具有大位移大转动非线性动力计算能力的显式梁元。该梁元基于显式有限元单元理论,采用更新拉格朗日列式,考虑了转动的不可交换性,选用共旋(Co-Rotational)方法分离单元刚体位移和变形位移,通过应力更新算法来考虑材料的非线性。算例表明该梁元力学性能良好,具有一定的工程应用价值。     

基于退化理论的空间梁单元有限元分析

从双线性退化板壳单元出发,演绎推导出了一种可以应用于空间有限元分析的退化梁单元。退化梁单元采用基本的平截面假设,并用轴线节点位移来表示梁单元的三维位移场。在进行单元有限元列式时,仍然沿用三维结构的几何方程和物理方程。在退化梁单元的理论基础上编制了有限元计算程序,通过对几个算例的分析,证明了这种基于退化理论的空间梁单元的精确、高效和通用,这种单元也可以广泛应用于大型结构空间双重非线性有限元分析。     

流体固体动力耦合分析的有限元法

应用有限元法探讨了流体、固体接触界面由无限接触点对组成,并以接触点对的瞬态接触内力作为待定变量的流体固体动力耦合模型的数值求解方法.分析了流体、固体域插值函数的特点,用二维八节点等参元及流固接触面上的接触点对单元,对流固耦合系统进行了离散化处理;并采用变分原理推导了反映流体固体动力相互作用机理的接触约束矩阵(或称动力耦合矩阵),建立了有限元控制方程,给出了完整的数值计算方法, 研编了动力耦合系统的分析程序.数值计算结果与经典理论解误差很小,验证了动力耦合模型和有限元求解方法的正确性及其较高的计算精度.     

板壳结构非线性随机有限元法研究

采用摄动随机有限元法研究了具有随机参数的板壳结构大挠度动力响应问题。基于Mindlin-Reissner板理论,采用全量Lagrangian法推导了具有板壳结构的大变形、大转动的动力响应有限元列式;通过基于等参变换的局部模型对随机场进行离散,结合摄动技术,建立了基于摄动技术的增量形式的随机有限元列式,计算结果与Monte-Carlo法相比较表明了该方法的有效性和精确性。通过该方法,为进一步进行结构可靠性分析提供了依据和方便。