基于ABAQUS的风机塔筒模块化结构有限元分析

对76.7 m大型水平轴风力发电机锥筒式塔筒进行模块化设计,采用分段分瓣结构形式,各瓣塔筒连接板连接,各段采用反向平衡法兰连接,用高强度螺栓紧固.根据塔筒整体应力分布,取模块化塔筒底部反向平衡法兰建立子模型,用有限元软件ABAQUS对塔筒子模型进行强度分析.结果证明,模块化塔筒强度满足工程要求,保持了设计前塔筒力学特性,为大功率风力发电机塔筒制造、运输、安装优化工艺,降低成本.     

腹板连接节点焊缝应力强度因子的参数分析

为定量的确定荷载作用下钢框架结构延长翼缘连接板梁柱腹板连接节点焊缝应力强度因子的大小,采用断裂力学与有限元积分相结合的方法,研究腹板连接节点的断裂性能.判断延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝开裂的依据是Ⅰ型应力强度因子,应力强度因子可以通过有限元计算J积分的方法求得.通过有限元计算分析了初始裂纹深度、梁截面尺寸、柱截面尺寸和梁柱长度对延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝应力强度因子的影响.采用正交设计法进行研究方案设计,根据有限元分析结果归纳出应力强度因子计算公式.研究结果表明：延长翼缘连接板腹板连接节点梁下翼缘焊缝比上翼缘更容易开裂,应力强度因子随梁截面参数的增大而增大,随柱截面参数的增大而减小.     

楔形翼缘连接板腹板连接节点断裂性能

为定量确定采用楔形翼缘连接板的钢框架结构梁柱腹板连接节点焊缝应力强度因子与初始缺陷深度之间的函数关系,采用断裂力学与有限元分析相结合的方法.判断焊缝开裂的依据是一型应力强度因子,应力强度因子通过J积分的方法求得.通过有限元计算研究初始裂缝深度、梁截面尺寸、柱截面尺寸、梁柱长度和翼缘连接板伸出柱边缘的长度对腹板连接节点焊缝应力强度因子的影响.采用正交设计法进行研究方案设计,根据参数分析结果归纳出应力强度因子计算公式.结果表明,梁下翼缘焊缝比上翼缘更容易开裂,采用楔形翼缘连接板可以明显改善焊缝边缘的断裂性能,应力强度因子与梁截面参数是增函数关系,与柱截面参数是减函数关系.     

基于有限元分析的高温管道法兰密封设计

针对石油化工领域内设备的管道法兰连接系统的泄露问题,为提升其安全性,提出了一种法兰密封的设计方法。以某试验台高温管道处的法兰连接系统为研究对象,根据Taylor-Waters法对该连接系统垫片处进行紧密性分析,建立该连接系统的三维有限元模型。进而,对该连接系统进行温度场分析以及对该系统各部件的法兰连接不连续部位进行沿路径的线性化分析,得到法兰、螺栓、垫片的稳态温度场分布。结果表明：法兰内外壁温度具有沿半径方向逐渐降低,沿轴线方向呈先增后减趋势等规律。其次,根据《钢制压力容器——分析设计标准（2005年确认）》,对法兰接头进行强度评定,可知不同工况时,上下法兰、螺栓与垫片应力分布云图均具有对称性,且经多次应力评定,该法兰与螺栓的强度均能满足要求。最后,对垫片作路径分析,得各工况下的垫片压应力均远大于其初始密封比压,该垫片具有良好的密封性。     

非标法兰连接系统结构设计及应力分析

法兰、垫片、螺栓连接系统是压力容器及管道设计中的重要内容,同时也是工程设计及使用过程中容易出现问题的关键部位.由于工程应用需要,对公称直径为450 mm的非标管道法兰、垫片、螺栓以及阀门连接系统进行了设计,开发出膨胀石墨和0Cr18Ni10Ti两种材料覆合的新型垫片.同时,将该系统作为一个整体,考虑到法兰旋转、内压对法兰、垫片、螺栓以及阀门的受力与变形的影响,应用三维有限元技术,分析在螺栓预紧过程和加压过程中法兰连接系统的整体应力分布.结果表明,法兰、螺栓等的应力强度满足要求,垫片应力及残余压紧压力满足密封要求,设计的非标法兰连接系统结构合理,应力分布均匀,使用情况良好.     

接触面喷砂处理的高强螺栓连接性能的试验研究

对接触面喷砂处理的5个摩擦型高强螺栓连接试件进行了性能试验,试验结果表明,喷砂处理的接触面抗滑移系数较规范建议值低;高强螺栓的预拉力对接触面的抗滑移系数有影响,预拉力愈大,接触面抗滑移系数愈小.还对其中一个试件做了有限元分析,模拟结果表明,连接板件相对滑动时螺栓孔周围大部分区域的应力达到了板件钢材的屈服强度,而连接破坏时,螺栓孔周围的板件应力均达到了钢材的抗拉强度.     

大型熔盐罐结构设计、温度分布与强度分析

熔盐蓄热是目前太阳能热发电中应用最广泛的蓄热技术.为了进一步研究高温熔盐储罐的安全性,采用API(The American Petroleum Institute)650标准中规定的变点设计法及其相关规定,对储盐量约为1.65×10⁴ m³大型高温熔盐罐进行了结构设计;利用计算流体力学软件Fluent软件对大型高温熔盐储罐进行了温度场分布模拟,验证了储罐保温结构的合理性,得到了罐内熔盐及罐体内部温度场分布规律;通过有限元分析软件ABAQUS对大型高温熔盐储罐进行了静力分析;根据顺序耦合法,对大型高温熔盐储罐稳定工况下的热应力进行了模拟计算,确定了稳定工况时温度梯度对罐体结构应力的影响,并根据第三强度理论完成了储罐应力评价.     

立式低温储罐的实体模型简化分析

根据给定的立式低温储罐的结构尺寸,应用creo1.0软件完成了60 m3低温储罐的三维实体模型,并选取所有工况中最危险工况(地震工况)为分析对象,通过有限元分析软件workbench分析两种结构模型,两种结构分别为不考虑径向拉带压缩失稳结构和考虑径向拉带压缩失稳结构,对两种结构受地震载荷时的应力进行对比分析,其结果证实了模型简化结构的正确性.     

风力发电机组螺栓强度计算校核系统设计

应用VC＋＋,设计了螺栓强度校核系统,通过运用连接螺栓静强度计算和疲劳强度计算功能模块,实现了螺栓相关理论参数的计算与获取,达到让这些复杂繁琐的理论计算更加高效的目的．最后以螺栓疲劳应力模块为例,将其计算结果与有限元软件分析结果进行比较,两结果基本一致．     

14 m大型高空作业平台力学性能分析

目的 分析大型高空作业平台力学性能,确定在3种不同工况下结构危险位置,探讨平台结构构件选择的合理性,为进一步的优化设计提供依据.方法 借助ANSYS建立了以梁单元为基本单元的平台有限元分析模型,并根据吊篮的相关标准建立了3种典型工况,进而进行了平台静态分析,计算高空作业平台在不同工况下的应力强度和具体变形,对其进行分析比较.结果 ANSYS静态分析法得出的最大应力强度为114.978 MPa和最大变形为10.88 mm均在设计要求的范围内,同时指出在危险工况下底部横杆、底部架与边立杆的连接位置是容易发生破坏的.结论 高空作业平台满足力学性能要求,对3种不同工况下的危险部位进行了探讨,为悬吊平台的安全性提供依据,并能够为结构构件的进一步优化选择提供有效方案,具有重要实际意义.     

半挂牵引车车架的强度特性分析

根据某型半挂牵引车车架的结构特点和使用工况,详细讨论了半挂牵引车车架不同结构有限元组件的连接和边界条件的设定,建立了半挂牵引车车架系统的有限元模型,计算了四种载荷工况时的车架应力并进行了车架的固有模态特性分析。发现该车架具有较好的静态强度和动态特性：弯扭工况时车架纵梁后部出现最大应力,但也能满足强度要求;车架的固有频率避开了悬架振动频率和发动机激励频率;但前后钢板弹簧支架处于两种振型的拐点,会出现较大应力。     

考虑地基固结效应的储罐静力特性分析

建造在软土地基上的储罐,其底板和壁板的受力不但与底板的坡度有关,而且与储液的加载速度、地基参数有关.针对地基基础与储罐共同作用问题进行非线性固结弹塑性有限元数值模拟计算,分析地基变形、储罐内力与变形的时间效应.计算结果表明,地基内的孔隙水压力变化趋势与一维固结特性相似,底板的径向应力和壁板的环向应力在设计中起控制作用,底板坡度建议值为2%～5%.壁板发生"象足"的位置位于距离储罐底板1 m左右处,该位置容易发生屈曲破坏.     

某电动汽车转向节危险工况受力分析研究

将某电动汽车转向节UG模型导入Hypermesh软件进行网格划分.根据转向节的装配形式以及受力分析,对转向节有限元模型进行约束和加载,根据汽车在行驶过程中的三种典型危险工况(紧急制动工况、越过不平路面工况和以最小半径转向且不侧滑工况),对转向节进行了受力分析,通过计算得到了各工况下的转向节计算载荷,得到其各工况应力云图并进行分析,确定了其结构满足安全工作强度要求.     

深水桁架式Spar平台总体结构强度评估

为设计出安全、可靠的桁架式Spar平台结构,针对桁架式Spar平台的结构特点和受力特征,以平台结构整体的弯矩、剪力为控制内力确定控制荷载工况,并结合ABS规范对平台结构进行了强度校核。首先介绍了桁架式Spar平台结构强度校核的分析流程;然后建立了考虑系泊、立管系统的Spar平台耦合运动模型,并进行了平台水动力分析,确定了平台最不利荷载工况;最后基于准静态分析方法和局部精细化有限元模型,对最不利荷载工况下平台结构进行了强度分析,并根据规范对平台主体结构进行了强度校核。结果表明:平台关键连接部位应力水平很高,应力比都超过了0.9,评估结果可为类似平台结构的分析和强度设计提供参考。     

轿车后副车架有限元分析

根据某车型的后副车架结构建立了有限元模型.利用有限元分析(FEA)软件对该副车架在转弯工况下的静态强度进行分析,结果表明:该副车架受到的最大应力值小于材料的屈服强度,满足设计的要求.对副车架进行模态分析,计算出副车架的模态振型与相应的固有频率,并通过固有频率与振型从整体上考虑副车架的局部强度问题.同时,以副车架的材料厚度为设计变量,以副车架质量为设计目标,对副车架进行了改进设计.     

新型钢结构桁架检修车力学性能分析

设计一种新型桥下伸缩型桁架检修车,应用SAP2000有限元软件对该检修车在不同工况下的力学性能进行分析。分析结果表明:在最不利荷载的作用下,支座最大反力为65. 16 k N,完全能够满足各连接处的螺栓强度要求;当检修车全收缩时,主桁架节点位移达到最大(16. 62 mm),符合设计要求。通过软件刚度校核,桁架杆件的最大应力比为0. 406,低于规范要求的最大应力比,表明检修车的结构强度在设计允许范围之内。     

20 MN锚链试验机承载框架空间结构有限元分析

大型锚链试验机的设计校核是一个繁杂的计算过程，利用有限元方法可以节省大量的工作。对20MN锚链试验机的承载框架空间结构进行了有限元建模和分析，计算出框架在正载和偏载两种工况下的最大应力和变形，对该试验机框架结构设计进行了刚度和强度校核，并计算出纵梁和前后横梁之间联接螺栓所需的最小预紧力。结果表明该设计满足强度和刚度要求，并重点指出设计中应需注意的一些关键部位。     

大型空气球罐开孔结构的强度评定及疲劳分析

采用应力强度评定与疲劳分析的方式探究球罐开孔结构是否满足设计应力强度要求,以2 000 m³的大型空气球罐为例,利用有限元分析软件对空气球罐上、下极板进行了设计工况下的静力分析。计算得到球罐下极板最大应力强度值为334.07 MPa,位于人孔M2凸缘内拐角处,上极板最大应力强度值为404.28 MPa,位于放空口N4接管内壁。在球罐开孔结构选取的14条路径上的应力值作为强度评定依据,上、下极板的最大应力值作为疲劳分析依据。结果表明:其计算结果均满足强度评定标准,空气球罐开孔结构交变应力满足疲劳要求,大型空气球罐开孔结构的设计满足设计应力强度要求。     

基于优化和有限元分析的人字架结构设计

应用Matlab编程对人字架结构进行优化设计,根据优化所得数据,应用Solidworks对人字架进行了三维建模和有限元分析,得到其应力、位移分布图.该设计方法不仅可以得到人字架的最优化结构,满足工程实际需求,还可根据可视化有限元分析结果,对设计结构进行相应调整,在强度满足的条件下实现产品轻量化的要求.     

JJ315-40-K井架的静强度及动态特性分析

运用有限元分析方法,利用ANSYS软件对石油钻机JJ315/40-K进行了三种工况下的静强度分析,计算出了井架的节点应力和节点位移,根据计算结果可知井架满足强度设计要求.用ANSYS对井架进行了模态分析,得出井架的前四阶的固有频率和固有振型,可预知井架结构的变形规律.