两种高压软管接头组件的非线性有限元对比分析

在对两种常用高压软管接头组件进行非线性特性分析的基础上,利用有限元分析软件分别建立了两种接头组件的有限元模型,对其装配、扣压和工作状态进行模拟,得到了软管的应力分布.根据应力分析结果,对两种接头组件进行的对比分析,为接头组件的设计和改进提供了参考.     

整体壁板结构纵向连接接头的应力分布研究

纵向连接接头是影响机身整体壁板结构的安全疲劳寿命的关键部位,因此本文设计了一种适用于机身整体壁板纵向连接的阶梯状两台阶铆接接头结构。文中应用ANSYS软件建立阶梯状两台阶铆接接头结构的三维非线性有限元模型,进行静强度有限元分析,得到接头结构上的精确应力分布,确定各铆钉孔边危险点处的应力集中系数,对接头结构的疲劳性能分析有着重要的参考基础,为纵向连接接头的设计及综合验证提供科学依据。     

基于ANSYS的机翼接头强度分析及优化设计

利用ANSYS软件对机翼接头进行强度分析,并对螺栓孔的应力集中问题进行研究.通过在不同工况下对接头的有限元分析,得出了接头的应力分布规律,然后根据分布规律改进了接头模型,有 效地降低了螺栓孔的应力集中,为结构优化设计提供了一种辅助设计方法.     

起重机焊接接头形式的分析与探讨

针对起重机钢结构焊接接头的载荷特点,介绍了数种常用焊接接头形式,分析常见焊接缺陷及其对强度的影响。以T形接头为例,利用有限元仿真技术,对不同的焊缝形式进行力学分析、对比,从而改进接头形式,优化起重机钢结构焊接接头设计。     

典型耳片接头三维Ⅰ型裂纹应力强度因子研究

在二维有限元分析的基础上,得出了典型耳片接头的二维应力强度因子修正系数;进行了典型耳片接头的三维弹塑性接触有限元模型的仿真分析,引入了耳片厚度修正因子,并结合二维应力强度因子修正结果与三维有限元应力强度因子仿真结果对耳片厚度修正因子进行了拟合,得到了典型耳片接头的三维Ⅰ型裂纹应力强度因子表达式。最后,结合相应的剩余强度试验对应力强度因子表达式的准确性进行验证,结果表明,该应力强度因子计算公式准确性较高。     

过盈量和连接长度对探测器接头连接质量的影响

某气体电离探测器顶部为钢铝异种材料连接的接头,提出了一种利用钢铝热膨胀系数差异来实现探测器接头连接的方法。为研究接头的质量,以接头的强度和气密性作为评价要素,利用材料屈服强度和极限抗拉强度两个性能参数,建立材料塑性应变强化的本构模型,运用有限元方法对接头的连接和拉脱过程进行数值模拟;通过分析接头接触表面上接触压力的分布情况,确定了以接触表面上高应力环带上的最小接触压力作为接头气密性的评价准则、以最大拉脱力作为接头强度的评价准则,并以此研究了过盈量和连接长度对探测器接头强度和气密性的影响。结果表明,适当增大过盈量可以提高接头的气密性,但过盈量过大将导致接头强度下降;连接长度对接头强度有影响,两者基本呈线性递增关系。     

考虑垫片非线性时法兰接头性能的三维有限元模拟--法兰接头的应力强度和泄漏过程分析

本文对法兰接头系统建立了有限元模型。利用ANSYS有限元程序 ,详细分析了法兰接头连接系统的强度和紧密性 ,同时分析了接头的泄漏过程。     

整体壁板结构纵向连接接头的优化设计

纵向连接接头是影响机身整体壁板结构的安全疲劳寿命的关键部位,文中对三台阶搭接型、简单搭接型和两台阶搭接型三种机身整体壁板的纵向连接形式进行研究,应用Ansys软件建立这三种连接形式的铆钉接头结构件的参数化全局三维壳体有限元模型及局部细节子模型,进行静强度求解分析,确定接头结构件的铆钉孔边的应力集中系数,并对接头结构件的部分几何构形参数进行敏感性分析和优化设计,为纵向连接接头结构件的抗疲劳设计及综合验证提供科学依据.     

非平衡胶接接头循环温度场强度退化研究

随着汽车轻量化技术的发展,结构胶接技术被广泛应用于车身异种材料的连接工序.通过实验室模拟汽车服役工况的循环温度场环境,采用韧脆性质不同的两种结构胶粘剂,对钢/铝非平衡胶接接头的剪切强度进行环境退化研究.试验结果表明,两种胶接接头在循环温度场作用下,接头的宏观强度表现出不同程度的退化现象,并且随着时间的推移,这种退化趋势逐渐趋于稳定;通过ABAQUS有限元软件对胶接接头进行二维建模分析,并且通过内聚力单元对胶层的破坏过程进行模拟,发现在经历循环温度环境作用后,胶接区域边缘处胶层内部剥离应力和切应力的集中现象更加显著;采用扫描电镜法对胶层失效表面进行样貌分析,发现破坏表面胶体的微观结构也受到了环境变化的影响.     

增强热塑性塑料复合管的接头设计与分析

以玻纤增强热塑性塑料复合管为研究对象,设计两种新型接头结构,提出了新型接头结构参数的理论计算方法,并通过有限元方法分析接头在极限内压载荷下的应力分布情况,有限元结果和理论计算结果吻合度高。最后对新型接头进行相关试验,再次验证了理论计算结果的正确性。     

22MnB5高强钢/7075铝合金热铆接冷模具淬火无铆钉铆接研究

针对目前车用22MnB5高强钢和7075铝合金板料在连接工艺上存在的问题,提出一种高强钢和铝合金异种材料车身零件的热铆接冷模具淬火（Hot riveting quenching, HRQ）无铆钉铆接工艺,利用22MnB5在高温下良好的成形性及易淬性,实现对22MnB5高强钢与7075铝合金的有效连接。通过建立HRQ无铆钉铆接的成形和淬冷有限元模型,证明了该工艺的可行性,使铆接后接头的高强钢具有全马氏体组织,保证了接头的强度。并从仿真和试验两方面研究高强钢铆接温度对接头尺寸颈厚值T_n、自锁值T_u的影响,发现在600～800 ℃区间内,T_n和T_u均呈现先上升后下降的趋势,T_u受温度影响更显著,两者均在700 ℃时获得最大值,表明700 ℃是高强钢板料的最佳铆接初始温度。     

Recent development in finite element analysis of clinched joints

Clinching is a high-speed mechanical fastening technique for point joining of sheet materials. Published work relating to finite element analysis of clinched joints is reviewed in this paper, in terms of process, strength, and vibration characteristics of the clinched joints. It is concluded that the finite element analysis of clinched joints will help future applications of clinching by allowing system parameters to be selected to give as large a process window as possible for successful joint manufacture. This will allow many tests to be simulated that would currently take too long to perform or be prohibitively expensive in practice.     

用弹塑性有限元法对焊接接头裂尖场J积分的研究

采用平面应力弹塑性有限元法研究了中心裂纹板焊接接头裂尖场J积分参量及其应用的可行性，数值分析采用MARC软件的二维弹塑性分析模型，探讨了不同强度匹配（高，等，低匹配）的焊接接头试样在加载过程中裂尖场J积分的变化情况，计算结果表明，靠近焊接接头裂纹尖端的J积分回路明显的路径相关性，而远离裂尖的J积分回路表现出路径无关性，焊接接头强度匹配因子M对裂纹尖端的J积分值有很大的影响，对应于每一个载荷P／P0，J积分的值随M的增大而减小，特别是当P／P0＞1．0时这种情况更明显。     

顶驱中心管螺纹力学行为模拟及优化研究

针对顶驱中心管螺纹粘扣、断裂等问题，基于弹塑性理论、von Mises屈服准则以及中心管材料本构模型试验研究结果,建立了扭矩作用下的二维、三维有限元模型，并通过实验结果与数值模拟结果验证有限元分析的可靠性，对比二维、三维的分析结果验证二维轴对称模型方法的可靠性，获得了中心管螺纹接头的应力分布规律和力学特性，指出紧扣扭矩对螺纹连接强度影响极大。在此基础上，结合现场失效的螺纹接头，对螺纹锥度、螺距以及有效螺纹牙长度3个参量进行敏感性分析，综合考虑连接强度以及生产成本推荐了参量最优值。     

2A12厚板铝合金淬火过程有限元建模研究

淬火残余应力可能造成工件淬后裂纹、削弱其疲劳强度以及造成其体积和形状的变化.在需要进行淬火处理的厚板结构铝合金零件中,这一情况尤为显著.因此,对厚板铝合金淬火过程进行有限元模拟,预测其淬后残余应力大小及分布,具有十分重要的意义.本文运用ABAQUS/Standard软件建立了2A12厚板铝合金的淬火过程有限元模型,并用反传热算法确定了以聚乙撑二醇(PAG)溶液作为淬火介质时的换热边界条件.为了验证模拟结果的可靠性,应用X射线法对厚板淬火残余应力进行了测量.模拟结果与实测数据具有较好的一致性,表明本文建立的有限元模型具有较高的精度.     

Pre-stressed adhesive strap joints for thick composite sandwich structures

A simple but effective design to improve the strength of thick adhesive composite strap joints is validated with experiment and finite element method. The strap joint under investigation, with a particular application to naval ship structures, consists of two thick woven E-glass/vinyl ester laminates joined together with two steel doublers. Longitudinal tensile loads are applied to the joints, resulting in large concentrated shear and peel stresses near the free edges of bondlines. The new design intends to reduce the adhesive peel stress by application of through-the-thickness compressive pre-stress along the bondline and thus leads to an increase of joint strength. Experiment results show that all the joint failures are delamination of the top layer of the laminated adherends. The test further confirms that joint strength increases significantly by applying the transverse pre-stress. Finite element analysis reveals that the pre-stress can effectively reduce the magnitude even reverse the sign of the peel stress in the adhesive layer and the adherends. Recessing the adhesive leading edge could magnify the pre-stress effect and reduce the adhesive peel stress, but would increase the shear stress. For those composite joints with low transverse interlaminar strength and susceptible to delamination, this simple design/technique can considerably improve their joint strength.     

Failure behavior of inclined thick adhesive joints with manufacturing defect

In this paper, numerical model of thick adhesive inclined joints has been prepared and validated against experimental test to study the effect of manufacturing defect on the joint strength. The inclined joint was made up of two laminate webs attached to a wedge by a layer of adhesive. Tensile tests were conducted on many thick adhesive joint specimens with two different geometries. One half of the symmetric test specimen was then modeled using finite element analysis in which cohesive zone modeling (CZM) was used to simulate the initiation and propagation of joint fracture. The progressive fracture through the adhesive layer and along adhesive-laminate interface was carefully examined. Based on inspection of the experimental test specimen, potential manufacturing defect types and locations were incorporated in the finite element model. The reduction in strength due to these manufacturing defects was used to predict the most critical flaw type in thick inclined joints. The differences between the “flawless” numerical model and the experimental test specimen was explained when these manufacturing defects were incorporated. The results were found to be consistent with the experimental tests.

     

双台阶钻柱螺纹联接弹塑性接触特性数值仿真

建立了双台阶钻柱螺纹接头有限元模型，采用弹塑性接触有限元混合法开发了钻柱螺纹接触特性分析程序，并对双台阶钻柱联接螺纹进行了应力应变分析，求得联接状态下由预紧力以及轴向力、内外压力、弯矩和扭矩所引起的螺纹联接部位的位移场和应力场，为评价其承载性能及密封性能提供了一种数值方法。     

小井眼开窗侧钻用高抗弯钻具接头性能分析与结构参数优化

随着小井眼开窗侧钻技术的广泛应用,由井下弯曲段引起的钻具接头失效问题日益突出。为解决因弯曲载荷造成钻具接头变形失效的问题,根据弹塑性力学理论及中心管材料本构模型试验研究结果,建立了钻具接头螺纹连接的三维有限元模型,研究了弯曲载荷作用下钻具接头连接强度和密封性能,并通过胀扣试验验证了有限元分析结果的可靠性。在此基础上利用正交优化方法,对其关键结构参数进行优化,获得了钻具接头较优参数组合,对比计算了API钻具接头与高抗弯钻具接头力学性能。结果表明,优化后的连接螺纹在抗拉/压、扭矩及弯曲方面性能均优于API螺纹,能更好地满足小井眼开窗侧钻的钻井要求。     

基于有限元建模的摩托车车架结构静强度分析及改进设计

应用有限元分析计算软件建立摩托车车架有限元模型,进行了结构静强度分析、模态分析、改进前后对比分析和应力测试实验,提出了车架结构优化改进方案。分析结果显示,改进后车架整体应力值有所下降,上横梁管与加强板连接处应力集中现象得到很大改善,车架整体变形量较改进前减小,具有良好的减振效果,舒适性较好。通过对车架这一摩托车关键部件的有限元分析和结构优化改进,为摩托车的开发设计打下了坚实的随机动态仿真基础,摩托车的整体设计将依托这一基础,应用计算机辅助工业设计进行三维数据模型建立、验证和修改,可以大大缩短工作流程,提高工作效率和数字化集成水平。