复杂载荷下火车轮轴的有限元分析

目的　通过对火车轮轴在复杂载荷作用下的有限元分析 ,实现火车轮轴结构与体积的优化 .方法使用 Solidworks建立参数化三维模型 ,采用通用的有限元分析系统 ANSYS进行分析 ,对火车运行中复杂情况 (主要受到机械力和由于刹车而引起的热应力 )进行简化 ,对接触部分采用合理的接触单元模型 .结果分别求出了轮轴在不同边界条件下的应力分布情况 .结论　实现火车轮轴的优化设计 ,优化后轮轴的最大应力均小于屈服应力 ,满足我国铁路的标准要求     

多体摩擦型接触问题的边界元与有限元耦合法

结合巨型泄洪引水闸门４００ｔ压力定轮轴瓦的应力计算与理论分析,提出了多体摩擦型接触问题的边界元与有限元的耦合解法,并将有限元的子结构法引入到多体摩擦型接触问题的边界元与有限元耦合计算中,提高了求解大型和复杂多体接触问题的功效。本方法也适用于非接触区情况比较复杂的其它多体接触问题。     

平面接触问题有限元计算

通过和实际结构相同的平面接触模型的光弹性试验与有限元计算应力分布的对比，验证了ＭＡＲＣ有限元计算程序在进行气门杆头部接触问题的应力分析时的可靠性；采用多级有限元计算法对具有分析解的典型接触问题接触区应力进行分析，证明经过多级网格逐级细化有限元计算可以精确分析接触面附近的应力分布，为应用有限元法分析接触问题提供了有效的途径     

接触问题对曲轴有限元分析的影响

为准确模拟曲轴的实际工作状况,利用软件ANSYS11.0对曲轴强度进行了三维整体模型有限元分析。采用轴承接触约束边界条件,模拟了曲轴与轴承之间的接触状态。以三缸液压约束活塞发动机曲轴为例,分析了接触约束对曲轴部件有限元结果的影响。结果显示：在压缩和拉伸工况下,最大等效应力和变形相差不大。说明,轴承接触有限元模型满足强度约束,能够比较真实地模拟曲轴工作的实际状况。     

基于弹性接触理论的连杆有限元分析

基于弹性接触理论，对连杆进行了接触问题的有限元分析，并对连杆受压的传统处理方法和接触分析方法进行了对比研究。以LJ377MV汽油机连杆为例，通过所建模型、应用有限元分析方法进行了计算和对比分析。结果表明，用接触分析的处理方法对连杆进行结构分析，能相对准确地反映连杆的应力和应变，有利于连杆的优化设计。     

碟式分离机转鼓锁环的有限元应力分析

碟式分离机转鼓在工作时，转鼓内的物料以及转鼓自身的质量在离心力作用下，会在转鼓各个部件内产生很高的应力。由于转鼓复杂的几何特性和各部件间的接触作用，所以很难确定应力分布情况。本文考虑锁环对鼓体施加的预紧作用，利用ANSYS有限元软件对转鼓进行应力分析，在计算过程中，利用接触单元模拟锁环，鼓体，顶盖，活塞之间在真实情况下的相互作用，最后对锁环进行了详细的应力分析，在分析过程中，利用APDL语言进行二次开发，解决了ANSYS软件不能直接施加呈二次型分布压力的问题。     

金属基／陶瓷涂层的接触应力有限元分析

以球形压头为模型,采用I-deas CAD/CAE软件对Hertz弹性接触状态下金属基／陶瓷涂层的应力分布情况进行了理论建模;并基于静态模型,计算了在不同的涂层厚度／接触半宽度比和涂料／基体弹性模量比情况下的应力分布情况。论述了无涂层弹性半空间体的有限元分析结果与经典的Hertz 接触力学解析解结果的一致性,计算结果有助于工程中陶瓷涂层的设计与可靠性应用。     

无副车架自卸汽车车架多目标轻量化优化

为了进行无副车架自卸汽车车架轻量化设计，本文应用有限元分析软件，建立无副车架自卸汽车车架有限元模型。对扭转工况下车架结构强度进行有限元分析，得到车架应力分布，并对车架进行模态分析，根据车架结构强度的有限元计算结果，对安全系数较高的结构件进行灵敏度分析，确定优化设计变量。采用最优拉丁超立方法进行样本采集，建立Kriging近似模型，以质量和最大应力最小作为目标，以一阶模态频率为约束，基于NSGA-II算法对自卸汽车车架进行多目标优化设计。优化结果表明，在保证车架模态频率的情况下，质量减小了15.55%,最大应力减少了1.55%。该优化方法满足设计要求，具有较好的轻量化效果。     

大型上承式桁架拱渡槽的三维有限元分析

采用三维有限元的方法对南水北调某渡槽的初步设计方案进行了分析,得到了组合工况下整体的变形和应力分布规律.根据受力情况对平板橡胶支座的接触方式进行了简化,降低了计算量.针对拱脚压应力较大的情况,进行了局部加大的优化处理,取得了较好的效果,为工程设计提供了科学依据.     

V形刚构梁拱组合桥最不利位置局部受力分析

V形刚构梁拱组合桥受力体系复杂,用有限元法计算分析桥梁结构时,工程上普遍采用几何小变形、材料线弹性假定,将桥梁整体等效为梁结构或者是杆系结构。为了能够准确得到V形刚构和牛腿处的局部应力分布,以永安大桥为例,利用大型通用有限元软件Abaqus建立三维有限元模型,对整桥模型进行实体单元离散,考虑几何非线性、接触非线性等因素,采用实体单元、杆单元、弹簧单元分别来模拟混凝土、钢筋、桩基,对成桥阶段的六种主要工况进行仿真计算,确定每种工况下的最不利位置及相应的应力分布情况,并指出了各位置最危险工况,为设计与施工提供指导。结果表明:除牛腿接触位置外,桥梁整体拉、压应力水平均较低,整桥在成桥阶段是安全的。     

多晶体材料晶界孔洞应力场分析

采用率相关晶体塑性模型，对于不同取向晶粒构成的三晶体在晶界处存在孔洞的应力分布情况进行有限元计算分析，结果表明在三晶交界的孔洞周围应力场呈现复杂分布规律，其应力分布与邻近晶粒的取向相关，这与采用均匀材料进行描述时是不同的。计算同时表明，相同条件下，多晶材料晶界处孔洞周围比单晶内孔洞周围的应力集中情况更加严重。     

塔脚板底板接触应力非线性分布及弯曲应力表达式

基于我国输电铁塔基础结构中四地脚螺栓塔脚板的相关设计规范，以及对四地脚螺栓塔脚板的有限元数值模拟，分析四地脚螺栓塔脚板与混凝土基础考虑非线性接触时，不同厚宽比下的应力场变化。利用非线性接触理论推导，得出塔脚板底板最大弯矩表达式；再结合有限元仿真结果，得出不同厚宽比下的应力计算表达式以及底板最小厚度表达式。根据相关设计规范设计其他规格实体塔脚板模型，开展有限元仿真塔脚板仿真校核。校核结果表明：所设计的塔脚板应力场分布情况与理论计算结果吻合较好，验证了四地脚螺栓塔脚板与基础接触的应力表达式具有适用性，能够通用于不同尺寸规格的塔脚板。     

火车车轮非线性有限元热应力分析

目的 对火车车轮在车轮和轴的安装过程中所产生的应力以及在刹车过程中产生的热应力进行分析，保证火车在高速行驶状态下的安全性及强度能满足要求。方法 利用ANSYS软件进行几何建模，并对该结构非线性 有限元分析。结果 得到了车轮和轴结构的温度场图和应力场图。结论 计算结果表明：该车轮结构设计合理，作者同时了提出了一些改进设计的合理建议。     

盘型悬式绝缘子瓷件的应力分析和结构优化

为减少盘型悬式绝缘子断裂事故的发生,研究了绝缘子瓷件的应力水平以及结构的优化.建立盘型悬式绝缘子的有限元模型以计算绝缘子受拉伸作用下的应力分布特性,以及在不同拉力方向的作用下,绝缘子瓷件上的应力情况.采用有限元和机器学习相结合的方法对绝缘子的结构进行优化.结果表明:在拉力作用下,瓷件与水泥胶合剂的接触面部分分离,导致绝...     

木浪河拱坝加高培厚三维有限元分析

木浪河拱坝加高工程为拱坝加高培厚成折线型重力坝,坝体加高幅度大、结构受力复杂.采用有限元分析软件ADINA的非线性接触功能模拟新老坝体的接触关系,对新老坝体结构在各种工况下的应力变形状况进行仿真分析,计算结果表明：在正常蓄水位工况下,加高培厚后的坝体能够较好地整体工作,新老坝体接触面没有脱开,但有较大范围的粘结滑移;新...     

基于Hertz接触理论的涂层界面应力分析

应用大型有限元分析软件ANSYS 8．1，对接触载荷条件下涂层材料的应力场进行了数值模拟．通过比较有限元解与经典Hertz解析解验证了有限元模型的可信度；分析了不同涂层厚度、不同涂层／基体弹性模量比情况下，接触应力分布情况及接触宽度随着载荷的变化情况．数值模拟结果表明：涂层／基体界面剪应力峰值出现在略偏离界面中心位置；涂层／基体界面正应力峰值出现在界面中心位置；涂层／基体的弹性模量比在1～2．5之间取值时，对涂层／基体结合效果较为有利；涂层过薄容易导致界面剪应力过大，致使材料失效．模拟结果能够为涂层材料的力学研究及设计提供参者．     

湖滨东路跨线桥顶升工程施工监控有限元分析

采用Midas/Civil软件建立厦门市湖滨东路跨线桥有限元计算模型,对桥梁顶升工程施工过程中梁体的应力状态进行有限元分析。桥梁需要进行全联顶升一定高度后与新建桥梁连接。由于桥梁线形为复杂的平纵组合曲线,所以运用了三维投影定位技术精确建模,同时采用子模型技术获得局部应力分布。分析了三种状态下梁体的应力分布,证明了梁体在三种状态下具有较大的压应力储备。在顶升施工过程中可以保持安全状态。     

施加反拉力的超声振动拉丝过程仿真

基于库伦摩擦模型和非局部摩擦模型对超声振动拉拔钛合金丝材的全过程进行有限元分析,分析结果表明：当反拉力小于临界反拉力时,拉拔应力基本保持不变,当反拉力超过临界反拉力时,拉拔应力迅速增加。在拉丝过程中施加临界反拉力可以在保持拉拔应力基本不变的情况下,减径区接触压应力和摩擦应力均有一定程度减小,且在非局部摩擦模型下所得结果比常规摩擦模型下所得结果误差要小。     

确定斜拉桥最优恒载索力方法的探索

采用有限元计算同优化分析相结合的方法来确定斜拉桥的最优恒载索力。用一种新型单元－虚拟层合梁单元对结构进行计算，以梁和塔的最大应力最小为目标、用拟牛顿法对索力进行优化。运用该方法对一实际斜拉桥进行索力优化，并得到一组索力，在该索力下，结构的应力状况良好、塔顶偏位较小。分析结果表明：该方法简单、有效。     

张拉膜结构的有限元分析

膜结构具有复杂的造型、独特的空间曲面与合理的受力机理。采用非线性有限元理论,对马鞍形膜结构进行了初始平衡形态的确定和均布荷载下的应力分析,研究了单双轴弹性模量对于理论分析结果的影响。研究结果表明膜面最大应力采用双轴弹性模量的分析结果比采用单轴弹性模量的分析结果大10％以上,使用单轴弹性模量的有限元模型偏于不安全,且双轴弹性模量更能反映膜材料的实际情况,工程设计时应该采用双轴弹性模量来进行分析。