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。     

基于子模型法的大型薄壁结构有限元分析

对于大型薄壁结构的有限元计算,一般采用壳单元。但是大量的实例和标准表明,对于结构交叉部位的应力计算精度较低。为对比计算结果,利用Solid186单元和Shell93单元分别建立旋风轴流器实体和壳有限元模型。由计算结果可知,实体和壳单元在喇叭筒体处的最大应力分别为52.3 MPa和47.3 MPa,其应力误差超过10%,而其他部位的应力误差都在5%以内。为提高计算精度,采用壳到实体子模型技术,与实体模型相比,子模型相应部位应力为53.8 MPa,其应力误差在3%以内。所以,对于分析大型薄壁结构,壳到实体子模型技术能够有效解壳单元计算的准确性,提高计算精度,并能节省计算资源和计算时间。     

堆内构件上支承组件在事故工况下的应力计算

堆内构件上支承组件采用不同的建模方法,分别采用壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式、实体单元建模的模式,对堆内构件上支承组件进行了有限元应力计算,比较了不同建模模式下应力计算的各自特点,堆内构件上支承组件实体单元建模模式应力计算结果精确并能满足RCC-M规范应力评定要求,壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式应力计算结果保守且应力评定需等效处理其计算结果。堆内构件上支承组件采用整体实体单元全模型建模的计算方法,计算精确且应力评定简单直接,它可应用于其他工况和不同堆芯堆内构件应力计算及其应力评定。     

梁框三维实体单元与板壳单元的组合建模研究

在Patran全机有限元模型中将梁框的分析部位离散为三维实体单元,其余部分离散为板壳单元,这两种单元采用几种不同的方式连接。在全机有限元模型中施加109种疲劳载荷工况分析计算,提取出梁框分析部位的计算结果组成疲劳应力谱,并将疲劳应力谱转化为R=-1的等效应力谱,采用Miner累积损伤理论估计出分析部位的疲劳寿命,比较不同连接方式对疲劳寿命的影响。结果表明梁框三维实体单元与板壳单元的连接方式不同对各工况的疲劳应力值影响较小,对分析部位的疲劳寿命影响较大。     

基于Abaqus的体壳单元组合建模研究

在体壳单元组合有限元模型中,由于实体元与壳元的自由度不同,使得转动自由度不连续,计算结果往往与实际偏差很大。 Abaqus中提供了一种多点约束法来实现三维实体元与壳元正确联接,阐述了其原理,并通过实例对两种单元联接参数设置的不同进行结果对比,给出了合理的处理方法,为有限元分析中体壳单元耦合及模型简化提供指导与借鉴。     

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。     

基于ANSYS的门式启闭机有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件,对梨园水电站QM4500/1000kN门式启闭机进行结构计算分析,对门架做进一步优化,使结构更为合理,能在投标竞争中处于优势。用ANSYS软件建立SHELL63弹性壳单元模型,对门机结构的连接、约束、载荷进行有效处理,对门架各种工况下的应力、变形进行有限元计算,对比分析手算结果和有限元计算结果,在应力和变形方面,有限元分析结果更直接的反应了门架的应力和变形,局部还可以再优化,使其结构更合理。     

基于HyperWorks的某桥壳有限元分析及拓扑优化技术

以实体单元为基础,利用先进的HyperWorks软件对某拖拉机大马力转向驱动桥壳进行了强度计算和有限元模拟分析,得出了零件的应力和变形分布,验证了设计的合理性,为拖拉机驱动桥的强度评价及疲劳寿命估算提供了相关数据,为同类相关产品的分析提供了参考依据,并对桥壳模型进行拓扑优化以指导桥壳的设计思路。     

变厚度壳单元的旋转叶片振动响应分析

以一个扭型、变截面旋转叶片为研究对象,基于ANSYS有限元软件,采用变厚度的壳单元来建立了叶片的有限元模型,并与实体单元进行对比,通过二者的固有频率和固有振型,验证本建模方法的准确性。随后分析了离心力和气动力共同作用下,实体建模和壳建模叶片的振动位移和等效应力随转速的变化规律。研究结果表明,采用变厚度壳单元可以很好的模拟叶片的固有频率和振动响应,但在计算等效动应力时和实体单元存在较大的误差。研究结果可为叶片结构设计提供理论依据。     

风机塔筒焊缝的疲劳应力计算方法对比研究

塔筒是风力发电机组的主要承重部分,在机组自重等多种载荷共同作用下,塔筒焊缝处会产生较大应力集中,易引起疲劳破坏。通过工程计算方法、有限元实体单元和壳单元模型对塔筒焊缝进行疲劳应力分析;然后根据计算结果,对塔筒焊缝处疲劳应力计算方法进行对比研究。     

基于Workbench的砼搅拌车罐体有限元分析

通过UG参数化建模建立混凝土搅拌车罐体的几何模型,然后将模型导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中,简化后的模型壳单元与实体单元并存,接触设置采用MPC法,对其在不同工况下进行有限元分析,得到相应的应力-应变分析结果。通过对罐体强度和刚度的分析,为罐体进一步的设计优化提供理论依据。     

海上运货6t吊笼结构的设计研究

采用基于梁壳单元组合结构和三维单元的有限元法对海上运货6t吊笼进行了静力分析和模态分析.数值模拟研究发现原设计的由钢管、槽钢、角钢和H型钢组成的吊笼框架结构满足强度和刚度要求,但是底板变形较大,已经接近或超过底板的厚度.计算结果表明:采用壳单元计算底板的应力和变形约为采用实体单元计算结果的1.5倍;采用三维实体单元时,单元边长比从10∶1变为2.5∶1时对变形的影响相对较小,位移相对误差低于3％,但是对应力的影响较大,等效应力的相对误差高达56％.通过增加底盘的加强筋,可以降低底板变形和底盘等效应力.     

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.     

带夹套平板封头弹塑性有限元分析及优化

以带夹套平板封头为研究对象,建立了全实体结构、体-壳连接结构以及全壳结构的有限元模型,通过弹塑性有限元分析,得到了结构的应力和变形,并对不同建模方法的结果进行了比较,发现体-壳连接模型具有计算精度高、时间短的优点。应用分析设计方法并基于最优化理论对封头面板厚度进行优化设计,给出了最佳面板厚度。该研究对此类带夹套平板封头强度的设计具有一定的参考价值。     

大型三排滚柱式转盘轴承的有限元计算分析

为提高三排滚柱式转盘轴承载荷分布的有限元计算效率,基于该装配体的结构特点,提出一种采用壳单元和非线性弹簧单元相结合的等效建模方法。利用弹簧单元替代滚子的载荷变形行为,并采用壳单元模拟滚子-滚道的接触面。该建模方法减小了非线性接触的计算量,以较低的计算规模有效地获取轴承的载荷分布。并通过静加载实验验证了有限元计算模型的有效性。根据有限元计算分析提供的最大载荷,对滚子-滚道进行接触分析,研究了不同间隙下滚子-滚道接触的应力分布。结果表明,随着间隙增大,滚子-滚道接触的边缘区域应力值增大,从而导致轴承疲劳寿命减小。     

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.     

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。     

汽车钢板弹簧的应力和变形分析

应用有限元法对一种在垂直力作用下的3片式钢板弹簧进行分析,其中应用8节点块单元对板簧进行实体建模,采用接触分析来模拟板簧各片逐渐进入接触的情况。对钢板弹簧的中心螺栓、U型螺栓夹紧和卷耳、吊耳部分的铰链约束进行独特的处理。应用所建立的有限元模型计算板簧的应力分布和载荷-变形曲线。对该板簧进行的实验应力分析表明,应用该有限元模型得到的计算应力和载荷-变形特性与试验结果吻合较好。     

汽车车架有限元分析模型的改进与应用

为改进传统车架结构有限元分析中梁模型的缺陷,本文提出一个用梁单元和用壳单元离散的节点单元的新型模型。在一次计算中能得到节点细部应力分布特征和梁截面设计所需要的截面内力。计算结果证明新有限元模型理论上的正确性和对工程的实际意义。     

钢板轧后控冷模拟及残余应力反演研究

采用有限元软件Ansys中的实体单元、壳单元及子模型技术模拟钢板的轧后控冷过程,得到钢板冷却后的三维温度场.结果表明,子模型技术是一种可以方便获得最佳网格密度的方法;在同样的网格密度下,壳单元可以获得较实体单元更精确的结果,因而可以使用壳单元对钢板的轧后控冷过程进行高效率的模拟.进一步推广Prime提出的残余应力测量方法,将其应用于钢板残余应力的反演,实现单次切割反演,获得单个切割面处的残余应力分布;提出单向多次切割和正交多次切割方法,以获得钢板内多个截面处的残余应力分布,应用数值模拟验证残余应力反演方法的可行性.该工作为工程中获得钢板内三维残余应力场及预测钢板切割变形提供一种可行的方法.