滚动轴承动态接触特性数值模拟中若干问题

滚动轴承运转过程中的动态接触特性与轴承使用寿命密切相关,目前主要是利用各种数值模拟技术开展轴承动态接触行为研究。通过在ANSYS/LS-DYNA研究平台上开展不同模型设计参数下滚动轴承动态接触特性的数值模拟研究,考察材料模型的设计、边界约束模式的选择和单元大小的定义等因素对数值模拟结果的影响情况。研究结果表明,由刚性体内外圈模型计算得到的滚子组最大应力仿真结果明显大于由弹性体内外圈模型得到的结果,且载荷方向上轴心位移变化起伏较大;采用外圈转动、内圈固定的边界约束模式时,轴承各组件上的最大动态接触应力值以及轴心在载荷方向的位移均高于采用内圈转动、外圈固定约束模式时的求解结果;单元大小也明显影响最终的动态模拟结果,较小单元尺寸下得到的应力结果明显大于较大单元尺寸下的模拟结果。研究结论可以为轴承动态接触特性数值模拟过程中模型构建方案的合理确定提供参考。     

粗糙表面基于G-W接触的三维瞬态热结构耦合

工程表面是粗糙的,其对磨损有较大影响.为了研究磨损过程的热动力学,文中基于G-W (Greenwood-Williamson)接触模型,将两个粗糙表面简化为一规则形状微凸体与一理想平面,分析在移动热源作用下接触面的边界条件,着重考虑摩擦滑动过程中两物体的弹性变形以及摩擦接触温度与接触区域应力的耦合问题,利用热-结构顺序耦合建立三维瞬态有限元计算模型.从而揭示粗糙表面滑动摩擦副的温度和热应力分布规律,为进一步研究热-机械失效问题及磨损机理奠定理论基础.     

冲击碰撞中接触问题的数值模拟研究

介绍了冲击碰撞过程中接触问题的处理方法以及在数值模拟中接触理论的主要算法，提出碰撞接触理论方法在锤击消应力研究中的重要作用。     

排塔的自振周期

排塔的自振周期特别是最初三阶的自振周期是动力分析的重要参数。作者着重讨论了沿排列方向排塔的弯曲振动。利用支承条件与连接条件建立振动微分方程式并导出了矩阵方程。令此方程的系数矩阵行列式为零,借助于IBM-PC微机可以迅速计算出排塔各阶的纵向自振周期。计算结果与现场测得数据能很好地相符。     

完整热导组件使用热耦合方法的数值模拟

本文提出了一个完整热导组件（TCM）的数值模型,模型不依靠其对称条件。模型包括10×10的柱塞阵列及一个壳盖,通过使用一项热耦合技术以引入柱塞和壳盖间的界面热阻,所有芯片（10×10）都包括在这个模型中。第一种工况给出了单个TCM小室的模拟结果,它们和以前报道的数据比较取得了极好的一致。其次对10×10阵列所有芯片上功耗均匀这一工况给出了结果。第三种工况提出了用热耦合技术模拟芯片到柱塞之间界面热阻的单个小室的模型。然后报告了10×10小室及芯片阵列,在非均匀功率分布工况下的模拟结果。在这个最后的工况中,几个芯片不加电,因而模拟了一种现实可能的工况。本文解法所用的单元数大大小于相应的传统有限元解法。这使得无需过多的分析求解时间就可以模拟大型系统,本文还给出了有效使用这一技术模拟大型热传导问题的建议。     

基于热网络与数值仿真模拟的风电轴承瞬态温度分析

新疆达坂城风机齿轮箱的轴承温度超出限度是发生频率较高的故障之一,使用热网络法和数值仿真法分别计算轴承的温度变化并加以对比分析。热网络法首先计算风电齿轮箱轴承摩擦热量,分析轴承内部传热及其与外界换热行为,求解节点之间的热阻,然后根据能量守恒定律搭建瞬态温度方程组,形成风电齿轮箱输出轴轴承的热网络模型,最后利用Simulink求解各节点的温度变化。数值模拟法首先根据轴承尺寸建模,对模型离散化,然后根据实际运转情况确定轴承换热方式及换热量,最后计算各单元的温度变化,得到整体模型的温度变化情况。对比热网络法与数值模拟法,二者计算的轴承各节点温度误差很小,均适用于轴承温度的计算,但热网络法的计算速度远远高于数值模拟,并通过热网络法分析了不同工况下的轴承温度及其对轴承变形和接触应力的影响,结果表明：转速、径向载荷、环境温度提升均会引起轴承温度升高,温度升高会增大轴承的变形和接触应力。     

冲击碰撞中接触问题的数值模拟研究

介绍了冲击碰撞过程中接触问题的处理方法以及在数值模拟中接触理论的主要算法,提出碰撞接触理论方法在锤击消应力研究中的重要作用。     

金属成形数值模拟中的接触单元法

给出了一种基于罚函数方法及库仑摩擦规律的点一面接触形式的接触单元法,根据等向滑动函数的概念,推导了粘着接触与滑动接触的接触单元刚度阵,由于这种方法在单元积分点引入接触约束,扩大了接触搜索面积,因而接计算更加稳定。数值计算表明该方法能得到较好的结果。     

基于接触热阻的主轴热特性有限元分析

在考虑了轴承、主轴和箱体接触区域的接触热阻影响的基础上,利用大型有限元分析软件ANSYS对某型号机床的主轴系统进行了温度场建模,并综合分析了整个系统的热态特性.论述了热源和边界条件等因素的计算方法,考虑了以往建模时较少考虑的接触热阻因素,对模型在有、无热阻两种情况下进行了分析、对比.对比结果表明,接触热阻对系统的影响是显著的,对于精密机床的研究,建模时不应忽略这一重要因素.     

接触热导率数值预测研究

假设粗糙表面轮廓高度服从高斯分布,并将两粗糙表面间的接触等效为粗糙表面与光滑刚性表面的接触。由均方根粗糙度和平均凸峰坡度得出接触点的平均半径和单位面积内的接触点个数,分别建立了用圆柱体和圆锥台来表现接触粗糙峰的两种有限元模型,对接触热导率进行了数值预测。通过对比发现,用圆柱体来表现粗糙峰的模型计算出的结果与试验吻合较好,且其误差随界面载荷的增大而减小。     

基于ANSYS的接触热阻的有限元分析

利用ANSYS对Mosfet功率管和散热片的接触热阻进行有限元分析,提出了一种表面粗糙度的模拟方法,对接触热阻的主要影响因素-表面粗糙度进行了深入的仿真分析研究,得出了接触热阻与粗糙度各因素的关系,并对其他影响接触热阻的因素进行了分析。     

确定拉延筋约束阻力的一种数值模拟方法

利用率形式的虚功原理和考虑弯曲影响的 Mindlin曲壳单元 ,根据塑性变形体积不可压缩的假设 ,将大变形弹塑性有限元应用于板料成形过程中 ,建立了接触摩擦模型。在此基础上 ,利用自行开发的软件 Sheet Form模拟板料流经拉延筋的过程 ,确定板料成形数值模拟中建立等效拉延筋模型需要的拉延筋约束阻力、塑性厚向应变和最小压边力 3个边界条件 ,并与Nine等人的实验结果进行对比 ,证明了该方法的有效性     

电厂流量计受力模拟分析

对热电厂流量计的受力情况进行静态计算分析,分析了流量计的受力挠度情况,并用有限元软件ANSYS对流量计的受力情况进行了数值模拟分析,得出流量计的挠度变化。对于烟囱内流量计的设计和维修监测等等有一定的参考意义。     

随钻扩眼工具与岩石摩擦接触的数值模拟研究

对随钻扩眼工具与岩石间的摩擦接触进行了有限元分析,采用粘-滑摩擦模型模拟接触状态,并用罚函数与拉格朗日组合法进行求解,对随钻扩眼工具在扩眼钻进时的受力进行了模拟分析。数值计算的结果较真实地反映了随钻扩眼工具工作时,所受接触压力、有效应力和摩阻应力的分布变化情况,据此给出了实际可用的建议,研究结果获得了现场试验结论的支持,表明所提分析方法是有效的,为随钻扩眼工具的设计和使用提供了依据。     

金属塑性成形过程再生核质点无网格方法数值模拟

应用微可压缩材料的流动法则,采用再生核函数无网格方法,自行开发了求解方棒压缩、圆棒压缩、反向挤压和轧制等金属塑性成形过程应用程序。应用再生核质点无网格方法计算得到纯铝和铝合金材料金属塑性成形过程的速度场和应力场解析结果,并与自行开发的I-Form有限元程序得到的计算结果以及试验数据进行了分析比较,结果符合良好。再生核质点无网格方法具有求解金属大变形特点,解决了有限元法中的网格重划问题,为复杂金属变形分析提供了良好的研究手段。     

基于加工过程数值模拟的电解加工参数选择方法

要获得稳定的电解加工参数，通常需要进行多次工艺试验。为了减少试验次数并提高加工精度，提出了一种基于加工过程数值模拟的电解加工参数选择方法，即在开发的加工过程数值模拟软件上使用不同的加工参数进行加工过程模拟以获得合适的加工参数。实践表明，用基于加工过程数值模拟的方法获得的加工参数进行加工，可提高加工精度、效率及加工过程的稳定性，能大量减少工艺试验的次数，缩短加工周期。     

基于数值模拟的便携式机箱热仿真分析和设计

随着便携式机箱应用越来越广泛,其小型化和高集成度成为趋势,结构设计问题也随之而来,尤其是散热问题成为其能否可靠工作的关键因素。文中首先介绍了热仿真分析在当今电子设备设计中的重要性,利用数值模拟软件对某便携式机箱进行热仿真分析,采用强迫风冷的散热形式,对仿真分析模型进行合理的参数设置及网格划分,通过改变进风口的结构布局,使其主要功耗器件的温度低于85 ℃,满足了机箱的热设计要求,为其他类似电子设备机箱热仿真分析和设计提供了参考。     

高速切削加工的三维数值模拟

运用有限元方法,借助计算机软件建立高速切削的三维有限元模型。模拟高速切削过程,对切削机理进行了研究分析,更真实的模拟了切削状态的变化过程,得到了切削力、切削温度的变化规律。仿真分析的结果对高速切削的切削参数和刀具的优化选择有重要的参考意义。