基于用户子程序的橡胶类材料接触分析

基于大型非线性有限元软件MSC.Marc。并利用MSC.Marc提供的二次开发平台,通过编写用户子程序,对刚性楔体和橡胶缺口的接触问题进行了非线性有限元分析。结果表明橡胶缺口的尖端场分为扩张区和收缩区,变形前扩张区十分狭窄,变形后则变得十分宽阔,而收缩区,变形前十分宽阔,而变形后则变得非常狭窄。同时将有限元计算结果与理论解进行比较,结果吻合很好。     

液压支架蕾形复合密封圈材料特性实验和有限元分析

通过分析液压支架轴用动密封蕾形复合密封圈的密封原理、有限元的非线性问题、接触问题,阐述了橡胶、聚氨酯的材料特性、橡胶类超弹性体的基本理论和本构模型,并用不同常数的Mooney-Rivlin模型来表征橡胶和聚氨酯的材料特性。通过橡胶、聚氨酯的单轴拉伸和单轴压缩实验,得到两种材料的Mooney-Rivlin模型参数。依据实验参数对蕾形复合密封圈进行有限元分析,发现蕾形复合密封圈适合动密封,且随着载荷增大密封效果下降。本研究对密封件的设计具有参考意义。     

单圆弧PCE型离合器楔合过程力学特性分析

运用有限元和动力学分析方法，针对单圆弧PCE型离合器的接触状态进行了动、静力学分析；在Marc平台上建立了由楔块和内外环组成的PCE型离合器的三维有限元模型，通过分析，得到了各接触体的等效Mises应力、法向应力和接触变形，结果表明，单圆弧型离合器的接触应力和变形相对较大。通过Admas对PCE型离合器的动力学仿真，得到了离合器的楔合时间、楔入冲击力及稳态楔合力等参数。结果表明，单圆弧型离合器楔合时间长、楔入冲击力大、稳态楔合力大。由有限元和动力学计算的结果和解析法一致，证明了有限元和动力学模型的正确性。     

点接触局部应力问题研究

通过经典Hertz理论计算点接触问题的局部应力,并采用有限元方法对点接触的局部应力问题进行深入的研究,利用ANSYS接触分析功能和APDL,对点接触问题进行有限元分析,通过网格的局部细化使得计算结果与赫兹理论解相近,为使用有限元分析软件求解此类问题提供依据。     

基于采充时序的空场嗣后充填体强度要求优化研究

为解决江西某钨矿空场嗣后充填法一步骤采场充填体强度要求优化设计问题,以该矿开采技术条件为基础,利用加拿大米切尔法进行了强度要求解析计算,并基于实际采充时序过程,考虑充填体与矿岩接触作用、二步骤采场非胶结充填体对一步骤采场胶结充填体侧向推力作用,提出了充填体强度要求修正解析方法,并计算了同等条件采场充填体强度要求,进而采用FLAC3D开展采充时序过程中一步骤采场充填体强度要求数值解的搜索计算,对比分析了充填体强度要求数值解与两种解析解,讨论了米切尔法的适用性,校验了修正解析模型可靠性,可为同类矿山充填体强度要求优化计算提供参考。     

楔形掏槽爆破下自由面应力分布数值模拟

基于Satrifeld迭加法,理论推导了楔形掏槽炮孔中柱状药包爆破作用下自由面上应力分布的解析解。建立了相应的数值模型,通过数值模拟对该解析解进行验证,结果表明,在自由面上,沿同一楔掏槽孔连线方向,爆炸应力随与掏槽孔口间距的增大呈递减趋势,该规律与理论分析所得结论基本吻合。     

条形荷载作用下主动土压力解析解

基于经典库伦理论,建立在条形荷载作用下滑动土楔体处于主动极限状态时的静力平衡模型。按微分学求极值的方法,导出了滑裂角解析解;以力系及力矩系平衡条件,推出了主动土压力及其作用点位置解析解;通过单因素及多因素影响分析法,明确了荷载参数、土体参数与土压力值及其作用点位置之间彼此影响,以及相互制约的规律。为研究露天矿边坡工程中重力式挡土结构的设计及主动土压力计算提供了理论依据。     

阶段空场嗣后充填体三维拱应力及强度需求模型

在地下厚大金属矿体的两步骤阶段空场嗣后充填采矿法中,合理平衡一步骤矿房采场胶结充填体的揭露稳定性及其强度需求对安全经济充填采矿影响重大。为获取该采矿法中胶结充填体强度需求的三维解析模型与方法,解决类似矿山确定充填体强度需求主要采用经验类比、缺乏科学合理计算方法的问题,本文借鉴土力学应力拱理论,分析了两步骤采充时序过程中的相邻采场充填体空间接触关系,分别研究了二步骤采场非胶结充填体、一步骤采场胶结充填体(揭露后)的应力分布模式,基于Marston拱应力二维模型,拓展建立了各采场充填体的三维拱应力解析模型,得出了非胶结充填体-胶结充填体-采场围岩之间的应力传递规律及接触力学边界解析方法,并通过FLAC3D模拟的拱应力分布结果进行了三维拱应力解析模型的对比验证。进一步将提出的拱应力解析方法应用至Mitchell强度需求解析模型中,考虑了三维成拱作用下非胶结充填体对胶结充填体的侧向推力作用、采场上下盘围岩对胶结充填体的接触摩擦作用,以底部滑动面方向角、滑动体与围岩接触面摩擦力方向角的不同取值情况,定量表征了揭露后胶结充填体的潜在破坏模式,并据此提出了4种胶结充填体安全系数和强度需求的三维解析模型与方法。再利用FLAC3D开展了不同采场尺寸(长度、宽度、高度)、不同充填体参数(容重、内摩擦角)等条件下的充填体强度需求数值解搜索计算,与4种解析方法计算的强度需求结果进行了对比验证,得出了当胶结充填体底部滑动面方向角α=45°+φ_c/2且滑动体与围岩接触面摩擦力方向角β=45°-φ_c/2时,胶结充填体强度需求的三维解析解和三维数值解吻合度最佳,最终获取了最优的一步骤采场胶结充填体强度需求三维解析模型与方法。     

振动弛张筛橡胶模态分析与测试

对于橡胶弹性元件在动态环境中没有精确的解析公式能够描述其弹性特性的问题,通过有限元分析法和模态实验分析法对橡胶动态特性进行研究。在ANSYS Workbench中对橡胶进行模态分析,获得了橡胶主运动自由度方向上的第1阶固有频率为17.635 Hz及振型,再通过模态实验测得橡胶第1阶固有频率为16.75 Hz。研究结果表明,二者相对误差5.28%,在工程实际允许误差范围内,验证了有限元分析结果的正确性,为橡胶的动态特性分析提出了新思路。     

锚杆安装扭矩计算模型的研究

本文基于锚杆安装扭矩作功用于围岩压缩、螺纹间摩擦发热、及螺母托盘间摩擦发热、杆体伸长而耗功的分析，解析得出螺母、托盘4种接触类型的锚杆安装扭矩的理论解，为锚杆支护设计及施工、管理提供了理论依据。     

基于MSC.Marc引绳锥套装置的接触分析

运用非线性有限元软件MSC.Marc及其接触分析技术,建立了引绳锥套装置的有限元模型,利用直接约束法定义了刚体及变形体,并对引绳锥套装置的接触问题进行了有限元模拟。通过分析得到了锥套变形过程的应力场和应变场,研究结果表明,建立的引绳锥套装置的有限元模型合理,有限元模拟结果与实验所得到结果相符,分析结果能够为引绳锥套装置的设计与研究提供理论上的参考。     

基于MSC.Marc的渐开线直齿圆柱齿轮齿根应力的有限元分析

利用CAXA软件,建立了轮齿的精确齿形,运用有限元分析软件MSC.Marc对齿根进行应力分析计算,得出齿根弯曲应力分布云图。与传统的方法相比,有限元分析法能准确地获得齿轮的真实应力场,为齿轮强度计算提供了可靠的依据。     

利用MSC.MARC前处理功能建立岩土地基的有限元模型

简单介绍了MSC.MARC的前期处理功能，模型建立通常采用的两种方法；详细描述AUTOCAD与MSC.MARC的联合应用的具体步骤，为复杂岩土地基的有限元模型的建立找到一种较为简单的方法。     

边界约束对挖斗支耳焊接残余应力及变形的影响研究

基于热弹塑性有限元方法,应用MSC.Marc仿真软件对某型号挖掘机挖斗支耳关键焊缝的焊接过程进行了模拟计算,分析了不同约束方式及底板约束面积对焊接残余应力及变形的影响。结果表明:支耳中间弓形板及焊缝区域残余应力较大,改变约束对应力大小有明显影响;侧边约束有助于减小支耳变形,但会增大焊接残余应力;底板约束面积对焊接残余应力和变形均有显著影响。通过比较分析,为实际约束方案的制定和优化提供了理论依据。     

衬板材质对磨矿介质冲击力影响的模拟研究

利用自制的模拟测定装置,采用电测法研究了衬板材质对磨矿介质冲击力的影响。模拟试验表明,刚性冲击时,在小由冲击动能决定,冲击作用时间与冲击动能和材料厚度均无关,为一定;橡胶缓冲柔性冲击时,冲击力大小与冲击动能、材料厚度密切相关,冲击作用时间和橡胶材料的缓冲能力只有材料厚度有关,研究结果说明,橡胶衬板不宜在冲击破碎为主珠一同中使用。     

砂带磨削接触有限元分析

针对砂带磨削中接触状况,研究磨削轮与工件的接触应力关系,利用有限元方法,使用MSC.MARC软件对某型号磨削轮进行应力分析,得出接触应力影响因素的影响程度,指导磨削轮设计和恒压强磨削控制。     

金属切削吸能过程的仿真研究

利用显式有限元软件LS-DYNA,对4340钢的切削吸能过程进行三维数值仿真,模拟了切屑的形成过程。模型以Cowper-Symonds本构模型模拟切削层材料,采用有效塑性应变作为切屑分离准则。研究结果表明,金属切削吸能过程的吸能能力较强,金属材料塑性大变形和变形之后材料破裂的过程是一种理想的吸能模式。     

基于ANSYS的渐开线直齿圆柱齿轮有限元分析

通过AutoCAD三维绘图功能建造直齿圆柱齿轮实体模型 ,采用有限元进行应力分析 ,计算出齿轮的最大应力和最大应变。结果表明 :通过ANSYS软件分析的结果与真实情况很接近 ,据此可以看出齿轮的失效形式 ,也可方便地进行齿轮齿根弯曲疲劳强度以及齿面接触疲劳强度校核 ,有利于对齿轮传动过程中力学特性进行深入研究 ,为齿轮传动的优化设计提供了基础理论。     

矿用载货车前轴装置的有限元分析

运用CATIA建立了货车前轴装置的实体模型。运用MSC.Nastran对货车前轴装置进行了模态分析,对前轴在分别承受45 kN、46 kN、48 kN轴荷,在垂直弯曲、紧急制动、侧滑等3种工况下进行了刚度和应力有限元分析,针对分析结果给出了评价,结果反映了货车前轴在实际工况下的动力学特性和振动情况。