应用多体有限元混合法对复杂结构疲劳寿命仿真

利用多体-有限元混合法对复杂结构进行有效的疲劳寿命预测.该法用于处理随机动载荷作用下转向架构架的疲劳设计.作用在大型结构上的时变边界条件和动载荷历程可以通过应用多体系统分析软件SIMPACK的多体仿真技术获得.在ANSYS中利用有限元准静态应力/应变分析技术产生结构应力发生的危险区域.模态分析技术用来获得结构固有频率和模态振型.基于危险应力分布、动载荷时间历程以及Palmigren-Miner损伤理论,最后利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法进行标准时域的结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤预测和最终寿命估计.     

岸边集装箱起重机吊具上架的有限元分析

针对某岸边集装箱起重机吊具上架不同工况条件下的静态、动态特性问题,对吊具上架进行了多种工况条件下的静力分析和模态分析。以Hyperworks为平台建立了吊具上架的有限元模型,通过多点约束模型模拟了质量、力的加载及约束,并基于使用条件和FEM(欧洲起重机设计规范)定义了4种工况。首先通过Optistruct求解器得到了吊具上架在4种工况条件下的应力、位移云图,对比分析了不同工况条件对结构的影响;之后进行了前6阶固有频率及振型分析,得出了不同振型对吊具上架结构的影响结果。研究结果表明:吊具上架的结构满足静力要求,同时也具有良好的动态特性;该方法可为吊具上架的结构设计和优化提供参考。     

应用多体有限元法预测车体结构疲劳寿命

利用多体动力学和有限元法结合的混合方法对机车车体结构疲劳寿命进行仿真研究.首先在SIMPACK中建立机车整车的多体系统动力学模型,根据不同的载荷工况计算其载荷时间历程;其次根据有限元准静态应力分析法,获得车体结构的准静态应力应变影响因子(stresses influence coefficient,SIC),再利用模态分析技术获得车体结构固有频率和模态振型,以及确定车体结构危险点位置.基于危险应力分布的动载荷历程,结合车体材料的S-N曲线以及Palmgren-Miner损伤理论,利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法和WAFO(wave analysis for fatigue and oceanography)技术进行标准时域的车体结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤累积和寿命预测.实测结果和仿真结果相互对比表明,这种方法可以有效预测车体结构的疲劳寿命,其精度和动力学与有限元模型的精度有关.     

MW级风力发电机组变桨螺栓疲劳寿命分析

基于德国船级社Germanisher Lloyd(GL)认证规范,在有限元软件MSC/Marc中对变桨螺栓进行了疲劳应力分析,得到载荷-应力历程;将多体动力学软件Bladed中计算得到的时间-载荷历程与载荷-应力曲线进行通道合并,处理成疲劳分析的时间-应力历程(随机载荷谱),并通过雨流计数法将随机载荷谱处理成规律性的载荷谱.同时依据VDI2230规范建立S-N曲线并对其进行修正,最后运用Palmgren-Miner线性损伤理论得到螺栓最终的损伤值.研究结果表明变桨螺栓在20年的设计寿命中不会发生疲劳破坏.     

基于双向流固耦合的铁路客车水箱的强度分析

以铁路客车水箱为研究对象,采用双向流固耦合方法,利用有限元分析软件Ansys Workbench对客车水箱箱体内液体冲击晃动问题进行了建模与数值分析.通过研究在行车纵向方向对不同盛水量的水箱施加连续冲击载荷,获得了水箱结构应力随时间变化历程以及水箱结构变形随时间变化历程.研究结果表明:箱体所受最大应力与最大位移随盛水量...     

兆瓦级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的疲劳分析

针对1. 5 MW级风电机组叶片与轮毂连接处变桨轴承上的螺栓,提出一种计算连接螺栓的疲劳损伤值的方法。首先,运用Abaqus软件建立合理的有限元模型,对叶根中心处加弯矩载荷,利用Matlab完成弯矩时间历程谱转换成应力时间历程谱。最后对应力时间历程谱进行雨流计数法处理,再利用Miner线性累计损伤理论和S-N曲线对螺栓进行疲劳分析计算。结果表明螺栓的疲劳损伤值在安全范围内,风机到达使用寿命前螺栓的疲劳损伤很小。研究工作可以指导整个风机上连接螺栓的优化设计,为螺栓疲劳设计和寿命分析提供参考。     

车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法*

提出多载荷时间历程的外推方法,给出车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法。基于载荷时间历程的雨流计数矩阵,利用二维核密度估计方法(Kernel density estimation, KDE),提出在多载荷时间历程输入条件下的外推方法;应用平均应力修正公式、累积损伤理论和等效损伤准则,根据外推载荷数据,给出疲劳试验程序谱的编制方法;结合动车组车下设备线路测试数据对外推方法进行验证,编制了车下设备承载结构疲劳试验程序谱,并分别使用疲劳试验程序谱和振动测试数据对承载结构进行疲劳强度计算。数据外推结果表明：多载荷时间历程外推方法计算的损伤与实际载荷损伤误差为3.6%,大的扩展倍数下KDE可以给出低周、大幅值载荷;疲劳强度计算结果表明：由于KDE外推产生了大幅值载荷,疲劳试验程序谱计算的损伤比振动测试数据计算的损伤增加了43.8%,所以,在进行疲劳试验载荷谱编制时,需要计算可能出现的大幅值载荷。此研究为其他结构程序载荷谱的编制提供借鉴案例。     

基于相关分析的高速列车构架载荷相位重构方法

针对高速列车构架载荷谱经雨流计数后丢失载荷之间的相互关系，使载荷谱预测关键应力点损伤与实际损伤偏差较大的问题，开展高速列车构架载荷相位重构方法研究。以某型高速列车转向架构架为研究对象，通过线路实测获得载荷时间历程和关键应力点时间历程，分析关键应力测点不同载荷系分量之间的相关性以及应力与载荷分量之间的相关性。在此基础上，结合试验台加载控制方式，建立载荷相关系数和载荷相位的关系，重构因雨流计数丢失的载荷相位信息，使载荷预测损伤更接近实测应力损伤。研究结果表明，构架载荷之间的相互关系保持稳定，是重构构架载荷相位矩阵的基础；重构的载荷相位矩阵使载荷预测应力与实测应力更接近，最大误差由104%降到6%；测试时间基本对相位矩阵无影响，不同线路条件和列车运行速度对相位矩阵有一定的影响，但平均误差均不超过10%。研究工作为分立载荷谱预测损伤提供了思路，并为载荷谱扩展台架试验奠定基础。     

复杂载荷下含缺陷薄壁内齿轮结构的应力计算

本文利用ANSYS有限元分析软件对在复杂载荷作用下含损伤槽的薄壁行星内齿轮结构进行应力分析计算,比较了完整结构和损伤结构的最大变形量和应力值,通过计算结果分析了损伤槽对整个结构的影响,并提出了对损伤结构修复方案.     

工程机械结构件吊具有限元分析

工程机械结构件各个部件结构尺寸差异性较大,而标准吊具不能完全满足所有工件的吊装需求.为满足工程机械结构件工件吊装要求,提高操作简便性和吊装效率,需进行专用吊索具设计.利用有限元分析软件进行专用吊具的刚强度特性分析,找出吊具在最大载荷作用下的薄弱部位,并利用分析结果对吊具进行优化设计,以保证吊具在实际应用中的安全可靠.结...     

Analysis of the Load-Stress Response Characteristics of the Bogie Frame in Intercity Electric Multiple Unit

Load spectra research for bogie frame requires establishing the load?stress relationship on working condition, which has been omitted by the researchers. With the load?stress of the bogie frame of an intercity Electric Multiple Unit(Hereinafter referred to as EMU) as the research object, an optimization model of the load?stress transfer relationship is established. The load?stress coe cient for EMU bogie frame was calibrated in the laboratory bench and online test was arranged on Dazhou?Chengdu line. Comparison of nonlinear and linear neural networks proves that the linear transitive relation between the load and stress of the bogie frame in the operating process is highly suitable. An optimization model of the load?stress transfer coe cient is obtained. The data calculated with the modified coe cient are closer to the dynamic stress results in the actual operating process than the data calculated with the calibration coe cient. The coe cient of the modified transitive relation is una ected by operating area, empty load, heavy load, or other conditions in the operating process of the intercity EMU. The real loads in actual situations are obtained. The model of online load?stress relationship that is highly suitable for line stress calculation is finally established. The research is helpful for further damage calculation and inferring the time history signal of the load in load spectra research.     

基于nCode Design-Life传动轴可靠性分析

根据链传动提升系统的结构,计算了提升传动轴的受力。基于ANSYS Workbench对其做静态分析得到其应力分布云图,将有限元分析结果导入至疲劳分析软件nCode Design-Life中,对传动轴进行疲劳可靠性分析,得到传动轴在循环载荷作用下的疲劳结果云图以及各节点的疲劳寿命图,验证了传动轴的可靠性。     

某型塔式起重机转台的有限元分析

转台对塔式起重机性能的影响很大。在前处理软件Hypermesh中建立了某型塔式起重机转台的有限元模型;利用有限元分析软件ANSYS对转台整体进行了强度、变形分析,得到了转台在典型工况下的位移分布云图和应力分布云图。该方法可减小用传统方法对各部分分别进行分析及静态线性假设带来的误差。     

汽车车架严重载荷工况下的应力分析

车架的受力十分复杂,首先对某四驱越野车的车架结构进行了分析,对车架模型中不影响整体力学性能的结构部分进行了简化.然后利用Algor软件,建立了该四驱越野车车架的有限元模型.并将紧急制动载荷等效添加到车架模型上.在该车架有限元模型的基础上,对车架在紧急制动和对角线轮上台阶两种严重载荷工况下分别进行了应力分析,得出了整个车架结构的应力分布云图.指出了两种工况下其局部应力较大的部位,并提出了相应的改进措施.     

基于ANSYS Workbench的自走式山地微型水稻联合收割机结构的有限元分析

基于Solidworks软件平台建立自走式山地微型水稻联合收割机机架结构的几何模型,应用有限元分析软件ANSYS Workbench对机架结构进行有限元分析,得出机架结构在承受负载作用时的整体位移和应力分布状态,获取机架应力出现最大值的位置,并用强度校核理论对机架结构的应力分析结果进行了校核,结果表明机架结构的设计符合强度要求。机架某些部位的强度富裕,尚有优化空间。有限元分析结果可为今后机架结构或材料的改进提供参考理论依据。     

高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性研究

为分析高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性,对构架疲劳关键测点进行动应力线路实测并对测点实测时域数据波形进行解析;基于实测应力时间历程及雨流计数法编制二维应力谱,利用Goodman等寿命方程将二维应力谱等效转换为一维应力谱;阐述线性累积损伤及非线性累积损伤模型的建立方法并对实测数据的线性累积损伤及非线性累积损伤进行了计算及对比分析;分别基于线性累积损伤理论及非线性累积损伤理论推导出各理论下的等效应力,基于实测数据对两种等效应力进行了计算及对比分析;通过结合非线性累积损伤及线性累积损伤理论计算的等效应力及不同可靠度下的材料S-N曲线计算并对比分析构架结构的疲劳寿命。研究结果表明,与非线性疲劳分析理论相比,线性疲劳分析理论对高速列车转向架构架的疲劳特性评估偏于保守。     

重载RV减速器的摆线针轮疲劳寿命预测

以某型重载RV减速器中的摆线针轮为研究对象,利用有限元分析软件建立轮齿接触等效模型,得到了摆线轮齿面的接触应力分布并分析了其最大接触应力区,基于刚柔耦合动力学建模,得到了最大接触应力区的应力-时间历程。采用疲劳累计损伤理论,基于疲劳寿命专用仿真软件,以有限元结果和载荷谱为输入,分析了摆线针轮在相应外部循环载荷作用下的最终寿命,研究结果表明：摆线轮最大应力部位和危险部位在分度圆附近且靠近端面,最大应力为817 MPa,疲劳寿命为106.673次,等效寿命为5 233 h,为摆线轮的抗疲劳优化设计提供了参考价值。     

数控转塔冲床机身动态特性分析

为了研究数控转塔冲床机身的振动情况,以江苏亚威机床股份有限公司的HPR-3048数控转塔冲床为例,对机床机身进行有限元模态分析和实验模态分析,建立准确的有限元模型,同时通过塑性成形软件DEFORM计算板料冲孔时模具冲裁力的时间历程曲线,并以此作为动态载荷,通过模态叠加法计算机床的动态响应,得出机身冲裁过程中的最大动应力、最大动态位移以及几个关键点动态位移的时间历程曲线和模态参与因子随时间变化的三维曲面,为减小机床的振动提供实际指导。     

基于CO2激光器印花圆网清洗装置设计

针对印花圆网常规回收再利用存在成本高、效率低和污染大的问题,设计了一种基于CO₂激光器的印花圆网清洗装置。设计折叠式谐振腔CO₂激光器并进行了清洗测试,应用三维软件进行清洗装置总体结构设计,利用有限元软件Workbench对其进行静力分析和模态分析,获得清洗装置机架和传动机构的应力图、应变图及前三阶固有频率和振型。结果显示,机架最大应力集中在后侧横梁连接处,最大值为8.47 MPa,小于结构钢屈服强度;机架和丝杠一阶固有频率分别为27.53 Hz和82.07 Hz,大于激振频率23.7 Hz,验证了清洗装置设计的合理性。基于西门子S7-1200设计了自动控制系统,为清洗装置的生产制造提供了技术支持。     

道岔侧板变形装置刚柔耦合动力学仿真分析

考虑电动推杆的推力、车辆通过时的离心力以及各构件间的相互作用,结合基于有限元法的柔性体模态计算,建立了轻轨道岔的侧板变形装置的刚柔耦合动力学模型,采用ADAMS软件对该装置进行多体动力学仿真计算,得出各构件的载荷、位移时间历程以及侧板和凸轮组的应力云图,可为道岔侧板变形装置的结构设计提供理论依据。