隔膜泵曲轴轴承半套装配体接触非线性有限元分析

隔膜泵曲轴部装包括:曲轴、连杆、轴承等零件。曲轴部装作为隔膜泵动力端的关键部件,在隔膜泵动力系统中发挥着重要作用。曲轴曲柄、半套和连杆轴承组成的系统是将曲轴的旋转运动转化为十字头直线往复运动的关键部件,半套的不同设计结构尺寸会导致其在运动过程中产生不同的受力状态和变形结果。本文利用ANSYS软件对曲轴曲柄、半套和轴承内圈组成的装配体进行接触非线性有限元分析。针对两种不同尺寸的半套结构分别进行分析,获得了计算结果,分析了半套和曲轴曲柄接触宽度对半套机械强度影响。分析结果对半套的设计有一定的指导意义。     

隔膜泵半套强度有限元计算方法研究

隔膜泵动力端曲轴、半套和轴承座部装是隔膜泵传动系统中的关键部件,主要作用是将曲轴旋转运动转化为十字头水平往复运动,在隔膜泵运行过程中,曲轴、半套和轴承座装配体不断承受动力端负载,半套极易发生磨损及疲劳断裂事故。对动力端半套进行应力分析,评判其强度是否满足使用要求是十分必要的。曲轴、半套和轴承座装配体有限元强度分析,有时为了简化计算,不考虑半套与轴承压盖之间的间隙,将半套考虑成整圆,这种简化处理往往是不符合实际情况,计算出的半套应力也不准。本文以某型动力端曲轴、半套和轴承座装配体为研究对象,利用Adina装配非线性计算功能,分析半套应力分布,得到半套变形和应力状态。在此基础上,研究了中间支撑轴承套带切口与不带切口的应力及变形变化,对轴承座及半套进行强度分析。分析3种工况:(1)考虑半套切口及半套与轴承套压块之间的间隙;(2)仅考虑半套切口,不考虑半套与轴承套压块之间的间隙;(3)不考虑半套切口(整套),考虑半套与轴承压块之间的间隙。     

往复式活塞隔膜泵轴承座装配体有限元分析

轴承座及轴承压盖是隔膜泵动力端重要支承部件,轴承座固定在地基上用来支撑曲轴和轴承,同时固定轴承外圈,仅使轴承内圈转动,保持轴承运转平稳。轴承座设计、安装不当会影响曲轴和轴承的平稳运转,导致轴承的运行失效。本文以一种新结构隔膜泵箱体轴承座装配体为研究对象,利用ANSYS Workbench软件结构接触非线性分析功能,分析了轴承座装配体在工况载荷作用下的变形和应力状态,分析过程中各接触面进行接触定义,螺栓连接处施加螺栓预紧力,保证了分析结果的准确性。为隔膜泵动力端轴承座设计和安装工艺的制定提供技术参考。     

隔膜泵曲轴轴承半套过盈装配压缩量仿真研究

半套和轴承是隔膜泵动力端重要的支撑和传动部件,其作用是支撑曲轴,连接曲轴和连杆,并将曲轴的旋转运动转化为连杆小端的水平往复运动,推动活塞做功。曲轴、半套和轴承之间的装配技术直接影响半套和轴承的使用寿命,进而影响曲轴部装的连续无故障运转时间。本文以隔膜泵曲轴、半套和轴承内圈装配体为研究对象,利用Adina软件结构接触非线性分析功能,分析了该装配体在装配后的径向变形量和接触面上压力分布规律,分析装配后曲轴、半套和轴承之间的贴合状态。然后比较各个零件之间不同的过盈量和间隙量组合,以及不同半套厚度对各个零件的变形和接触面压力的影响,找出一种比较优化的装配过盈量和间隙量组合,为隔膜泵动力端轴承安装工艺提供技术参考。     

大型隔膜泵介杆有限元分析方法的改进

介杆是大型隔膜泵动力端的关键部件之一。在隔膜泵的设计过程中,应根据其实际所受载荷对介杆进行静强度与疲劳强度分析,以确保介杆在隔膜泵运行过程中安全性。介杆的分析可分为单件与装配体分析,传统的介杆分析是进行单件静强度分析计算,相比于装配体,约束与加载方式对于介杆的分析结果影响较大,所得到的结果与真实情况可能存在偏差。因此,本文基于有限元软件ADINA对介杆进行单件与装配体分析,对比两种分析方法的差异,验证传统分析方法的准确性,确定最优的隔膜泵介杆分析方法。     

基于ANSYS非线性屈曲的隔膜泵活塞杆有限元分析

在发展高压重载大流量隔膜泵过程中,对杆类零件的强度和稳定性有了更高的要求。本文应用有限元软件ANSYS对隔膜泵的活塞杆进行了强度和稳定性分析,为活塞杆的设计生产以及改进提供了理论依据,具有现实工程价值。     

基于有限元的滚动轴承非线性接触分析

基于有限元分析软件ANSYS,对滚动轴承进行非线性接触分析,得到其受载过程中的应力和应变分布情况。将计算结果同赫兹解比较,二者较为接近,说明该仿真方法可行。     

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.     

大型隔膜泵动力端连杆的强度分析与结构改进

连杆作为隔膜泵动力端的重要关键件,其结构与运行特性对隔膜泵的整机安全性与使用效果有着重要的影响。本文利用国际上通用的有限元分析软件ANSYS对不同结构动力端连杆进行强度分析与校核,通过对比研究得到结构最优的动力端连杆结构,为大型隔膜泵动力端相关零部件的设计提供了一定的理论指导。     

基于接触非线性分析的隔膜泵下箱体结构优化

下箱体是隔膜泵动力端重要的支撑部件,其作用是支撑整个动力端系统,并连接隔膜泵动力端和液力端。下箱体在隔膜泵运行过程中不断承受隔膜泵动力端负载的周期性作用,随着隔膜泵动力端负载不断加大,下箱体极易发生由于强度不满足要求导致的断裂事故,因此,强度是下箱体安全与否的一项重要考核指标。本文提出了一种更加符合实际工况的下箱体强度有限元分析方法,该方法对下箱体轴承座处应力状态能更加准确模拟,利用该方法对某型号隔膜泵下箱体轴承座处应力分布进行模拟,找到该下箱体轴承座可能的强度薄弱位置及对应的应力值,针对该强度风险点,找到强度不足的原因是圆角半径太小,发生局部应力集中,通过增大该处圆角半径,达到降低该处应力,提高强度的目的。提出的下箱体接触非线性分析方法可为下箱体轴承座处应力精确分析和轴承座结构优化提供一种实用、有效的途径。     

接触界面对拉杆组合柔性转子轴承系统的非线性动力特性影响

对于拉杆柔性组合转子轴承系统,其接触界面类型复杂、数量众多,是影响其动力特性的众多因素之一。以拉杆柔性组合转子轴承系统各轮盘间的接触界面为考察对象,根据接触界面压力结合微观模型有限元分析,得到其宏观尺寸下的界面接触刚度。采用无质量无长度的均质面弹簧对接触界面进行等效,推导了接触界面作为附加弹簧单元对系统产生附加刚度矩阵的一般形式,并完成了计及接触界面效应的系统动力学建模。结合应用计及轴向力的铁木辛格梁轴单元的整体转轴建立的有限元模型,得到系统的动力学方程。而后采用打靶法和Floquet稳定性判别理论对系统进行分析求解,得到了计入接触界面影响后系统的稳定性边界和分叉形式,数值结果表明接触界面对不平衡组合转子的动力特性影响不可忽略。     

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.     

钢板弹簧刚度特性及接触摩擦的非线性有限元分析

传统的钢板弹簧计算方法在精确建立力学模型时难度较大。考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素,建立某钢板弹簧的计算模型。提出考虑由相邻叶片所组成的接触对上接触压力和应力的分布分析方法,计算不同摩擦系数和载荷情况下的变形、等效应力和接触摩擦力对板簧力学性能的影响,以及不同簧片接触对之间接触压力、摩擦应力,接触总应力的相关性,得到若干研究结果。所提出的方法为进一步研究钢板弹簧中相邻叶片之间的非线性状态提供参考。     

法向接触刚度对装配体振动模态影响的研究

在对装配体进行模态分析时,装配体接触面间的法向接触刚度对计算结果具有很大影响,但在实际中由于处理困难却往往被省略。基于有限元建模方法分析了装配体接触面法向接触刚度对装配体振动模态的影响。首先,根据接触力学理论推导了法向接触刚度与接触表面粗糙度和接触应力之间的关系;然后,探讨了通过改变层单元弹性模量来模拟法向接触刚度的有限元建模方法;最后,通过算例分析了考虑与不考虑接触刚度时振动模态的差异。研究结果表明,考虑法向接触刚度的有限元等效模型计算结果与解析解非常接近,不考虑接触刚度的整体模型计算结果与解析解异较大,一般超过了10%以上,且频率越低差异越大,另外振型也有明显差异。本文建立的有限元建模方法可用于研究法向接触刚度对装配体振动模态的影响。     

非线性接触状态下的盘式制动器制动噪声分析

针对盘式制动器的制动噪声问题,建立盘式制动器的动力学仿真模型。首先对盘式制动器制动时的瞬态结构进行分析,然后根据制动盘与摩擦片在制动过程中的接触状态,将制动盘与摩擦片之间的接触面划为4个具有各自特征的接触区域,每个接触区域对应不同的接触应力。仿真过程中,分别将各接触区域相应的接触应力作为输入载荷进行加载,通过复特征值法的有限元仿真分析,得到制动器不稳定模态的分布及其振型,进而得到可能产生制动噪声的频率。最后通过制动试验,验证仿真结果的正确性。结果表明,盘式制动器的制动过程是一种非线性的接触过程,过大的非均匀分布的接触应力及其非线性变化将导致制动噪声,噪声频率主要分布在1 500 Hz～2 100 Hz之间。     

基于接触非线性的车-路耦合系统动力响应分析

采用四分之一车辆模型和三维线弹性沥青路面模型,借助ANSYS有限元分析软件,将车、路有限元模型通过接触单元联系在一起,进行了接触非线性瞬态求解。分析了车辆匀速行驶过一段路面时车-路耦合系统的动力响应特点。通过修改系统参数,计算分析了行车速度、路面平整度、基层模量、轮胎刚度、轮胎阻尼、悬架刚度、悬架阻尼等七个参数对车-路耦合系统动力响应的影响。最后分析了车-路耦合系统的共振问题。结果表明：在文章给定的路面结构组合下,最大纵向拉应力和最大横向拉应力均出现在基层和底基层结合处,容易导致疲劳破坏的产生;沥青面层层底剪应力是导致其破坏的主要原因;控制协调好车-路耦合系统中的各个参数,对提高路面寿命和行车舒适性有重要意义;车-路耦合系统的共振问题不容忽视。     

考虑滚动体滑移的全陶瓷角接触球轴承非线性动态特性分析

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承系统的振动特性和周期规律。由模型计算结果可知,滚动体发生滑移运动时接触变形和接触面积随载荷的增大而增大,然而接触变形远小于正常接触时的情况,接触面积大于正常接触时的情况。搭建了轴承转子试验台进行振动试验,在试验工况条件下得到的全陶瓷轴承振动幅值与模型计算的结果平均误差仅为0.68%,证明了模型的准确性。该研究为全陶瓷角接触球轴承的接触机理研究和动态特性分析提供了一定的理论依据。     

碳纤维布加固RC梁中粘结性能的非线性有限元分析

碳纤维布加固钢筋混凝土(RC)梁中,碳纤维布与梁底混凝土的剥离破坏使碳纤维布的强度不能得到充分发挥.分析碳纤维布与梁底混凝土的粘结应力,是研究碳纤维布加固剥离破坏承载力的基础问题.根据4根碳纤维布加固RC梁的试验研究结果,采用商业有限元程序MSC.Marc建立有限元模型,进行了非线性计算分析.通过分离总粘结应力中的局部粘结应力,得到粘结延伸长度范围内的锚固粘结应力分布,并结合试验数据对其分布规律进行了研究.根据分析和试验结果,引入了“有效锚固粘结长度”和“锚固粘结应力”的概念,给出了极限荷载下锚固粘结应力的计算建议.     

考虑接触非线性的航行体出水结构动力学分析

水下发射航行体在出水过程中,随着沾湿表面积减少,航行体与周围流体相互作用而产生时变流固耦合效应,并引起结构动力学特性的变化。同时,考虑到航行体通常采用舱段式结构,各舱段在连接处存在非线性接触问题,对结构动力学特性也存在实质性影响。在考虑上述因素影响的情况下,将航行体简化为Timoshenko梁模型并利用有限元方法对结构动特性和动响应进行计算分析,得到了出水过程时变流固耦合效应及连接刚度非线性对航行体结构固有频率及动力响应的影响规律,在此基础上进一步分析了连接结构、载荷及出水速度的变化对结构动响应特性的影响。     

随机荷载下陡波形立管的非线性动力分析EI北大核心CSCD

对陡波形立管在随机荷载作用下的非线性动力响应进行了数值分析。考虑内部流体,基于柔性杆理论建立了陡波形立管(SWR)的数值模型,采用Newmark-β法求解立管动力响应,利用MATLAB软件编写相应计算程序DRSWR,将DRSWR的计算结果与OrcaFlex进行对比验证,然后对陡波形立管在随机波浪、顶部浮体随机运动共同激励下的应力响应进行了参数敏感性分析。结果表明:浮子段应力水平、应力变化幅值最高;应力极值点为拱弯点和垂弯点;大波高、低周期的波浪会导致立管整体应力水平急剧升高;平均静偏移增大导致立管应力极值减小;大幅高频的慢漂运动会使悬挂点应力显著增大;高密度、高流速内部流体会使陡波形立管处于高应力状态。