混合单元建模研究

介绍了有限元建模中梁、板、实体的混合单元建模问题,并通过梁单元的偏置和RSSCON Surf—vol方法,利用MSC.PATRAN建立了舱体端面的局部模型。对整个模型进行分析计算,得出相应的计算结果,能为该类结构有限元强度分析提供一种方法参考。     

不同有限元单元类型对变压器模态计算的影响

抗震性能是变压器设计中的一个关键指标,而模态分析是一切振动分析的基础。有限元分析中实体抽壳是一种特殊的有限元模型处理方法,可以大大减少单元数量,提高计算效率。文中以简化的变压器油箱模型为例,用ANSYS Workbe nch软件建立了两种有限元模型,分别对实体单元模型和抽壳后的壳单元模型进行了模态计算,分别提取了前20阶的自振频率,并对计算结果进行了对比,对变压器有限元模型简化方法提出了建议。     

多点约束(MPC)法与换热器整体有限元分析

在管壳式换热器中,管板与法兰和壳体与管子间厚度差大,且大型换热器管子根数多.在对管壳式换热器进行有限元模拟时,如果全部采用实体单元建立整体模型,难度大,计算量大.而管壳式换热器壳体与管子为板壳结构,采用壳单元能大大减小建模工作量和对计算机硬件的要求.然而,实体单元与壳单元由于具有不同的自由度,两者不能直接连接.多点约束(MPC)法是在两种单元连接处建立约束方程,从而实现节点自由度耦合.对某固定管板式换热器,建立两个有限元分析模型,一是采用多点约束法,将壳单元和实体单元进行耦合,另一个是全部采用实体单元,并以管板及壳体中的应力强度为指标,对两个模型进行比较,结果发现,采用多点约束法对管壳式换热器进行整体模拟分析,既相对简单,又有足够的精度.     

不同单元建模的桥式起重机箱形梁有限元分析研究

应用ANSYS Workbench有限元分析软件,将桥式起重机箱形主梁划分为实体单元、壳单元和实体壳单元等不同有限元模型,进行3种不同工况下主梁应力和变形的有限元分析。通过分析结果比较,得出应力和变形结果均符合许用要求。实体壳单元与实体单元模型计算结果基本一致;全壳单元模型计算相对误差较大,但单元数量大大减少,计算时间大大缩短。     

蜂窝铝异面压缩变形的有限元分析

考虑蜂窝铝结构细部特征,建立了基于壳单元的有限元模型,利用壳单元模型研究了蜂窝铝的异面压缩特性,验证了蜂窝铝壳单元模型的有效性。利用PAM-CRASH材料库中的41号材料建立蜂窝铝实体有限元模型,由壳单元模型推导计算材料本构关系中的各项参数。对蜂窝铝实体单元模型进行分析,通过将壳单元与实体单元模型进行对比,获得了应力-应变曲线和能量吸收曲线,发现可以利用实体单元模型替代壳单元模型,进行蜂窝铝异面压缩变形的有限元分析。仿真计算结果表明,相较于考虑蜂窝铝结构细部特征的壳单元模型,蜂窝铝实体单元模型计算规模更小,能够大幅缩短计算时间,提高计算效率。     

基于MPC简化模型的非对称换热器有限元分析

对某非对称的固定管板换热器,建立了基于MPC技术的简化模型。该模型由实体单元和壳单元组成,应用多点约束法(MPC)在不同单元连接处建立了约束方程。对某非对称换热器分别应用简化模型和全实体单元模型进行温度场及应力场分析,结果显示,采用简化模型既减小了计算规模,同时具有很高的分析精度。通过对比两个模型的分析结果,验证了该简化方法的可行性和准确性,为大型换热器的简化分析提供参考。     

重型自卸车车架的静态有限元分析

本文介绍了重型自卸车车架静强度有限元计算中力学模型的建立方法,讨论了有限元单元类型的选取及板壳单元在车架应力计算中的处理方法。通过计算实例和实测结果,验证了车架有限元模型的正确性。     

基于HyperWorks的全向侧面叉车车架结构有限元分析

利用Solidworks软件对全向侧面叉车车架进行实体建模,并将模型导入Altair HyperWorks软件中。在HyperMesh模块中建立有限元模型并进行多工况静力学分析。以shell单元为基础单元,建立采用梁单元和RBE2刚性单元焊接方法的车架有限元模型,分析车架的强度及刚度,为全向侧面叉车车架的设计提供参考数据。     

机匣静叶耦合振动分析的有限元建模方法研究

悬臂静子叶片连同机匣是航空发动机静子系统的典型结构.应用有限元法分析结构周向弯曲振动的模态频率和振型,分别采用实体单元建模、梁壳单元建模、质量单元取代叶片的三种建模方法建立结构的有限元模型.通过对比分析三种有限元模型的计算结果和计算规模,结构的梁壳有限元模型有较好的计算精度并减小计算规模;在分析低阶模态中用质量单元取代叶片的建模方法满足计算精度,有限元的计算规模大为减小.     

特种车辆方舱结构的有限元模态分析

为了研究某特种车辆方舱的动h学特性,应用HyperMesh和MSC.Patran软件建立了该方舱有限元模型.建模采用壳单元和实体单元相结合的方法,以模拟方舱结构.同时,运用有限元分析软件MSC.Nastran,对该方舱进行了模态分析.计算结果表明,方舱以弯曲振动为主,前7阶的固有频率集中在53-98HZ之间,振幅较大区域集中于各板上一些窗户和门等开口处.因此,需要增加门沿和窗沿附近的加强筋数量或骨架刚强度,同时为了避免产生共振,引起结构破坏失效,激励频率应避开方舱的固有频率.     

三排滚子转盘轴承的校核计算方法

针对现有转盘轴承在工程应用中所出现的滚道塑性变形、滚道疲劳剥落和套圈结构断裂这三种失效形式,利用转盘轴承的数值分析模型和有限元分析模型建立了联合载荷作用下三排滚子转盘轴承的校核计算方法。数值分析模型借助于变形协调条件和受力平衡条件解决了滚动体负荷分布的静不定求解问题;有限元分析模型将滚子简化为弹簧单元,而套圈仍然采用实体单元,避免了实体滚子与滚道接触的大量非线性数值求解计算。利用所建立的校核方法计算得出了滚道的抗塑性变形安全系数、滚道的疲劳寿命和套圈的结构强度安全系数,为判定该轴承满足给定应用工况要求的程度提供了依据。     

轴流式压缩机叶片有限元分析模型的建立

压缩机叶片是由复杂的自由曲面包络而成的零件,在对其做应力分析之前需进行有限元建模.提出在获得了ANSYS下叶片的实体几何模型的基础上,考虑到叶片实体几何模型的复杂性,为了很好地对叶片进行离散,采用三维实体单元Solid187对叶片进行网格划分.同时为了确保计算精度,将叶片分割成叶型和叶根两部分,分别对其划分网格,然后再...     

基于MATLAB、UG的泛函通用型线涡旋盘有限元建模及分析

利用基于泛函的通用涡旋型线的几何理论,研究涡旋型线方程,改进了传统式生成型线方法的局限性,为涡旋盘的加工和制造提供了理论价值和参考意义。通过MATLAB软件的编程功能,生成数学模型的关键点。在UG环境下生成涡旋型线,使用UG中的拉伸命令,完成涡旋盘的精确三维实体造型,然后将生成的三维实体转换到高级仿真环境下,通过定义材料属性、指派材料、物理属性、划分网格,建立有限元模型,最后建立边界约束条件并加载作用载荷,进行有限元分析。     

高速磨床机械结构参数化建模与模态分析

基于动态子结构法建立了高速磨床零部件和整机的实体参数化模型,利用MSC. Patran/Nastran建立了高速磨床机械结构的有限元模型,并对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了模态分析。应用LMS振动及动态信号采集分析系统对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了实验模态测试与分析。实验表明,采用基于假想材料的高速磨床结合部模拟技术可使磨床组合结构的动态实验结果与有限元模态分析结果相吻合,实验测试得到的高速磨床机械结构动态特性和利用有限元软件仿真分析得到的结果是一致的,说明利用子结构法建立高速磨床机械结构实体参数化模型是正确可行的。     

管结构摩托车有限元建模与实测

针对在UG中建立的管式摩托车结构模型,研发了适用于空间复杂管式车架有限元建模自动前处理软件和后处理软件,先将车架空间模型、车架板件等结构件自动导入ANSYS软件中,并在此基础上建立摩托车整车有限元模型。ANSYS计算分析完成后,经过后处理可为用户提供单元数据列表、各单元和截面内力,以及最大应力截面和最大应力方位。在应用中,某跨骑式125摩托车采用传统方法建立有限元模型需要6个工作日,使用该方法只需1.5小时,并通过实测验证了摩托车有限元模型的合理性。为工程技术人员提供了一套简易、实用的建立整车有限元模型和求解的通用方法。     

升船机承船厢结构有限元分析研究

为解决升船机承船厢设计制造中复杂结构刚度应力计算等问题,将完全薄壁空间结构有限元建模的方法应用到升船机承船厢的模型建立中,改进了传统采用板梁结构对承船厢进行有限元建模而导致计算不准确的不足,综合考虑了承船厢结构的复杂性,使计算结果更为精确。为对空间薄壁结构承船厢模型进行计算分析,应用hypermesh软件的前处理功能对其进行了模型建立及网格划分,并应用ANSYS软件对其进行了求解和后处理。在各极限工况下对承船厢进行了刚度、强度校核,进而指导了承船厢的设计制造。在上述计算结果的基础上,设计了承船厢变形的观测评价方法。研究结果表明,该方法对升船机的设计制造有很好的指导意义,对同类型的升船机承船厢的设计计算具有重要参考价值。     

摆动活齿减速器箱体的有限元模态分析

在CAD系统中对摆动活齿减速器箱体进行三维实体造型，利用该实体模型，在有限元分析系统中建立了箱体的动力学模型，并应用有限元方法研究了箱体的固有特性。     

柔体机构有限元模态分析中铰链联接的处理

以一曲柄摇杆机构为例,利用有限元方法,通过节点耦合和约束方程等方式,验证了采用该方法进行模态分析的正确性和有效性.结果说明:在采用实体单元的有限元模型中,若铰接处采用刚性联接,由于局部刚度的增加,使得机构在相同位置的固有频率增大,并可能丢失某些模态;而采用节点耦合和约束方程,则与采用梁单元铰接的计算结果基本一致.     

基于有限元的特种车辆方舱结构的力学分析

为了研究特种车辆方舱结构的力学特性,文中应用MSC.Patran软件,采用壳单元和实体单元相结合的方法建立了方舱的有限元模型,在MSC.Nastran软件中进行了静力学和动力学的仿真分析.研究表明,该方舱满足结构的刚强度要求;振动以弯曲振动为主,振幅较大区域集中于窗户和门等开口处,前7阶的固有频率在53-98 Hz之间.因此,需增加门沿和窗沿的加强筋数量或骨架刚强度,激励频率应避开方舱的固有频率,以免产生共振.     

基于概率有限元法的准LIGA齿轮系统研究

以一对LIGA法加工的微小齿轮啮合系统为研究对象,基于概率有限元分析方法,建立了齿轮啮合的概率有限元模型,通过与赫兹接触理论计算结果的比较,验证了有限元模型的准确性;研究材料特性参数和所受载荷为正态随机分布时,以上随机参数对微小齿轮系统的运行性能的影响。通过研究保证了该系统运行的可靠性,为该系统的加工制造和热处理工艺提供了参考依据。