内压直管对称循环弯曲棘轮效应实验研究

利用多轴疲劳实验机及自行设计的准三点弯曲实验装置，对20钢直管在不同内压与不同循环弯曲载荷下进行棘轮应变测试。棘轮应变由应变计检测，直管径向变形由自行设计的径向位移引伸计检测。实验发现，内压直管在一定循环弯曲载荷作用下，将首先沿环向产生棘轮应变，随着载荷的增加，轴向也将产生棘轮应变，但较环向小。随着棘轮应变的产生，直管圆截面变为椭圆截面。无论是不同试件，还是同一试件的多载荷步实验，均发现相同内压下，循环弯曲载荷增大，棘轮应变速率增大；相同循环弯曲载荷下，内压增大，棘轮应变速率增大。多载荷步加载时，以往棘轮应变会降低应有的棘轮应变速率，尤其在较大的载荷下先发生棘轮应变后，这种影响十分明显。利用直管准三点弯曲实验装置，确定内压直管循环弯曲的棘轮边界。     

内压弯管在面内循环弯曲载荷作用下棘轮效应的研究

利用多轴试验机研究了内压及面内循环弯曲载荷作用下低碳钢弯管的棘轮效应。试验研究表明最大棘轮应变发生在顶线位置的环向。对于个别试件,内缘线位置也发现了环向棘轮应变,但所有试件的外缘线位置均未发现棘轮应变。内压不变时棘轮应变速率随面内循环弯曲载荷的增大而增大;面内循环弯曲载荷不变时,棘轮应变速率随内压的增大而增大。通过用户编程,采用Chen—Jiao—Kim随动强化模型,利用弹塑性有限元法对弯管进行了循环塑性分析。与试验结果相比,Chen—Jiao—Kim随动强化模型能给出较好的预测。采用C—TDF提出的等效塑性应变增量控制法确定了结构的棘轮边界。     

内压圆筒斜接管在面内循环弯曲载荷作用下的棘轮效应研究

利用自行设计的圆筒斜接管面内弯曲加载装置,采用电阻应变法,在多轴疲劳实验机上对面内循环弯曲载荷作用下的20#钢内压圆筒斜接管进行了棘轮效应试验研究,发现斜接管结构的锐角区存在棘轮应变,且主要发生在第一主应变方向即指向焊缝的方向。对于所研究的结构,最大棘轮应变点出现在对称面锐角区的接管侧。采用阶梯加载的方法获得了结构的棘轮边界点。利用修正的Jiang-Sehitoglu随动强化模型(MJS)对结构进行了循环塑性分析,并按日本三维有限元应力评价委员会(C-TDF)提出的等效塑性应变增量控制法确定了结构棘轮边界线,可用于评价结构的塑性安定性。     

利用面内弯曲模态的超声电机定子有限元分析

运用有限元方法对利用平面内弯曲模态超声电机定子进行了模态分析,获得了三种不同类型的面内振动模态,并讨论了电机结构参数对其模态频率的影响,在此基础上得到了一些有益的结论,为利用平面内旋转模态设计超声电机定子提供了理论依据。     

面内循环弯矩作用下内压筒体斜接管结构棘轮边界的确定

利用正交设计方法,确定了16个内压筒体斜接管结构的尺寸参数,采用MJS模型按照等效塑性应变增量控制法对这些结构在面内循环弯矩作用下的棘轮边界进行了计算,并采用最小二乘法对无量纲化的棘轮边界进行了拟合。利用多元回归分析法找到了拟合公式中各系数与结构参数的关系,从而确定了内压斜接管结构棘轮边界的经验公式。根据此式,讨论了不同的结构参数对棘轮边界的影响。     

温度对循环载荷作用下内压直管棘轮效应的影响

为了保障核电压力管道安全运行,本文研究了温度对核电站一回路辅助奥氏体不锈钢Z2CND18．12N内压直管在循环载荷作用下棘轮效应的影响。非线性随动硬化模型和C—TDF方法分别用来评定循环载荷作用下内压直管的棘轮效应和棘轮边界。结果发现,直管的棘轮应变主要发生在环向,初始棘轮应变率较大,然后随着循环圈数减小;棘轮应变随着温度的增加而增大;内压直管的棘轮边界与温度无关。     

不均匀压下面内弯曲成形过程的有限元模拟研究

金属板带不均匀压下面内弯曲成形,能够发展成为一种利用材料塑性变形不均匀、可充分挖掘材料成形潜力的先进塑性加工方法。然而,这方面的研究还不深入,在国内尚属开创性工作。对锥辊实现的这一成形过程,建立了刚塑性有限元模型,对模拟中需要解决的关键问题提出了算法或处理技术;在此基础上,开发了相应的模拟系统并用试验验证了其可靠性。结果表明,所开发的模拟系统可靠,从而为深入系统研究这一过程的变形机理与成形规律提供了一种有效的先进手段。     

基于面内复合模态的直线超声电机振子有限元分析

提出了一种新型的矩形压电复合板直线超声电机,它除了具有直线超声电机的共同特点之外,还具有自身的薄、小、轻、驱动力大等突出特点,可直接用于计算机硬盘磁头驱动等外设装置。该矩形压电复合板直线超声电机利用矩形压电复合振子平面内的两种弯、弯振动模态合成。在一定预紧力作用下,矩形板的两侧边将产生驱动力使动子移动。本文通过ANSYS有限元分析软件对矩形压电复合振子进行了详尽的模态分析,分析讨论了结构参数及弹性体材料对于矩形压电复合层板模态的影响,为利用面内复合模态的矩形压电复合板直线超声电机的设计奠定了基础。     

不均匀压缩下金属板带面内弯曲成形的试验研究

不均匀压缩下金属板带面内弯曲成形是一种不同于传统塑性弯曲的先进弯曲方法,对由锥辊实现的这一弯曲成形方式的影响因素进行了分析;在此基础上,通过正交试验获得了影响的主次顺序,为建立变形区参数与轧件弯曲半径间的函数关系提供了参考依据：对宽度ｂ０＝３５．３０ｍｍ的ＬＦ２１Ｍ冷轧板带获得了相对弯曲半径Ｒ／ｂ０小至１．２６,对宽度ｂ０＝３１．５８ｍｍ的ＬＦ１２Ｍ冷轧板带,获得的弯曲件最外缘处材料纵向延伸率达７     

小模数塑料齿轮轮齿弯曲变形的有限元分析

建立了计算小模数塑料齿轮轮齿变形的合理模型，并利用ＳＡＰ５程序探讨了有限元法分析时需解决的几个基本问题：边界范围的选择、边界约束条件的选择、单元型式的选择、单元总数的确定及单元的合理分割。得出了计算小模数齿轮变形的合理的边界范围、单元型式及单元总数。     

涡旋式压缩机动涡旋有限元分析方法

编制了具有较强通用性的动涡旋三维实体和二维壳体有限元分析网格自动生成软件。分别采用实体单元和壳体单元进行了涡旋式压缩机动涡旋的网格划分和应力及变形计算,总结了两者在求解时各自的优点,并提出了结论。这些软件可应用于涡旋式压缩机的设计和开发。     

小冲杆试验参数的有限元分析

小冲杆试验(small punch test，SPT)技术作为一种新型微试样试验技术近年来发展很快，通过极少量试样材料进行试验就可以得出材料的诸多性能。由于小冲杆试验过程很复杂，如果想直接用分析的办法得到令人满意的解析解很难，早期的一些研究也多重于经验公式的推导。随着计算机技术的发展，有限元方法(FEM)作为一种模拟分析工具逐渐应用到小冲杆试验研究中，文中通过ABAQUS有限元分析软件模拟小冲杆试验过程，并对试验中的钢珠直径d、下夹头直径D和试样厚度t以及摩擦因数μ的变化对试验结果的影响进行考察分析，发现试验结果对t的微小精度差异相当敏感，因此在圆片试样制备中要特别注意试样厚度t的尺寸精度。此外因为目前小冲杆试验参数D和d还不是很统一，因此对D、d不同而引起的载荷一位移曲线变化趋势的讨论将有助于分析比较不同研究者的试验结果。     

微线段齿廓齿轮的弯曲强度分析

介绍了微线段齿轮的形成原理,建立了微线段齿轮有限元计算的力学模型,论证了计算中的奇点问题,并提出相应的解决方案,用正交试验法设计了一组算例并用有限元法进行计算,从而说明微线段齿轮的弯曲强度确实要优于渐开线齿轮。     

叉吊搬运车承弯抗扭门架的有限元分析与轻量化

将叉吊搬运车的回转支承设置于叉车门架横梁中部,实现横梁上的伸缩臂可左右摆动的承弯抗扭门架结构,运用Ansys Workbench对其进行有限元分析、结构优化研究。通过以不同板厚、不同结构尺寸为设计变量,以布置构造尺寸、强度、抗屈曲稳定性等为约束条件,对各不利工况进行结构分析与优化,再对所有工况进行验算,得到在轻量化目标下的各优化结果及其圆整值。以利于充分发挥箱型门架的承弯抗扭性能,有效地实现轻量化设计,可为类似结构的优化提供参考。     

锥面过盈联接静力分析的一种工程方法

锥面过盈联接应力问题本质上是空间轴对称问题。在锥面过盈联接几何模型分析的基础上,运用平面应力问题和平面应变问题结合的方法求解,并结合该问题的边界条件,通过定义尺寸影响系数,得到有限尺寸条件下锥面过盈联接的位移和应力的解析式。结合一个算例,用有限元方法检验该求解方法的有效性,而内、外锥角在不同组合情况下最大相对误差的分析结果表明该方法在一定范围里还具有普适性。通过深入分析几何模型中相关的结构几何参数对外环径向位移的影响规律,为圆锥过盈联接的合理设计提供指导。     

具有两条裂纹的转子系统的振动研究

转轴裂纹是旋转机械的常见故障。文中采用数值模拟的方法研究具有两条裂纹的转子系统的非线性耦合振动响应。裂纹对轴段刚度的影响采用断裂力学理论得到,裂纹的开闭状态由裂纹面的应力决定。研究表日月,裂纹的存住引起系统横向、纵向、扭转振动相互耦合,两条裂纹之间的夹角对系统非线性耦合振动有明显的影响。     

受面内载荷的层压复合材料的层间应力分析

研究任意多向铺层层压复合材料层间应力的有限元分析方法。分别考虑两种建模方法，一种是采用8结点等参实体单元逐层进行离散化，每个子层都视为正交异性材料；另一种方法是在子层面内采崩4结点板元进行离散化，而在层间采用刚性元和弹簧元进行离散化，称为准三维模型。计算实例为两种不同铺层的T300／QY8911碳纤维／双马树脂层压板条，其中一个板条连续，另一个含圆孔，均受到面内拉伸载衍作用。采用的计算软件为MSc．Nastran。计算结果表明，在受拉板条的自由边和孔口附近存在不能忽视的层间应力。两种建模方法有各自的特点，计算结果可以互相印证，而后一种方法更加灵活和有更广泛的适应性。     

基于粗糙集理论下的结构随机分析中的有限元法

根据粗糙集理论中的上、下近似集概念和随机参数的定义,可以把结构分析中的随机参数转化为一定置信度意义下的区间数。当置信度从0取到1,将得到相应的上、下近似集所定义的一系列区间。利用区间算法的概念,可以运用普通的有限元程序对含有随机因素的工程结构进行强度分析。文中在讨论一般算法的前提下,提出三种算法即枚举法、区间方程组算法和区间算法结合力学知识算法。其中最后一种算法可以大大简化计算量。最后算例表明所提方法是有效的。     

压弯组合应力下高强钢焊接板表面裂纹疲劳寿命计算

潜艇上浮下潜运动使得其耐压壳承受交变的外压载荷。潜艇耐压壳的疲劳热点为锥一柱过渡结构连接焊缝焊趾处，该处所受的应力特征为压弯组合应力。压弯组合应力下表面裂纹应力强度因子及其疲劳寿命的计算尚无报道。弄清楚压弯组合应力作用下带表面裂纹焊接板试件的疲劳特性对潜艇等结构的疲劳研究是必要的。文中提出用成一定角度的对接焊板试件和轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇耐压壳锥一柱焊接结合区的应力特征的实验方法。用980高强钢作试件，研究焊趾处预制表面裂缝，并在压弯组合应力为特征的疲劳载荷作用下表面裂纹的疲劳行为。给出高强钢焊趾表面裂纹在压弯组合应力下应力强度因子及其疲劳寿命计算式。该结果可供海洋平台、压力容器及管道的某些受力特征为压弯组合应力的重要结构的疲劳设计时参考。