残余应力对球墨铸铁容器内压极限载荷影响

为了研究残余应力对球墨铸铁容器承压性能及极限载荷的影响,提出基于数值模拟的塑性分析方法.模拟铸造工艺,获得铸件残余应力的分布规律,选取不同水平的残余应力场,依次作用于球墨铸铁有限元塑性分析模型,分析残余应力对容器极限载荷的影响.对一组型号相同但热处理工艺不同的球墨铸铁压力容器进行承压试验.比较数值模拟结果与试验结果,验证了有限元塑性分析模型的准确性.结果表明,铸造残余应力在一定程度上削弱了球墨铸铁的承压性能,降低了容器的极限载荷,但影响程度十分有限;验证了ASME Ⅷ-1规范不强制球墨铸铁容器进行去应力退火热处理的合理性.     

基于rebar单元的航空轮胎模型建立与分析

运用ABAQUS非线性有限元分析软件并基于rebar单元建立H44.5×16.5-21型航空轮胎有限元分析模型,同时进行装配、充气和静态加载仿真模拟分析。着重研究了二维轴对称模型充气后各部位产生的变形量、变形分布规律,获得了充气轮胎的断面和半径变化量。并分析了充气轮胎各层帘布和橡胶产生的应力和应变。证明了建模的有效性。     

基于ABAQUS的激光喷丸成形有限元仿真

通过有限元软件ABAQUS按照显式-隐式顺序方法,对脉冲激光冲击铝板进行了仿真研究,模拟结果与实验具有较好的一致性。在数值模拟中提出激光高斯空间分布和高压瞬态分布的仿真方法。对材料本构模型及有限元单元种类选取、边界约束的处理等进行说明,给出解决办法。在显式-隐式顺序求解的基础上,提出了等效初始预应力载荷的静态分析方法,把激光冲击工艺参数等效成初应力载荷,以方便对大规模的脉冲成形问题的分析。根据实验结果建立工艺参数与等效初始应力的联系,避免了压力波估算的误差,可以对材料的变形进行精确仿真,加快求解速度。     

考虑油膜润滑的连杆有限元分析

建立连杆多体动力学模型,研究连杆的弹性液体动力学(EHD)特性,分析大头轴承的载荷、油膜厚度及油膜压力在轴瓦表面的分布.建立连杆有限元模型,考虑各组件间的接触关系,分析连杆在装配载荷下的应力分布及变形.通过油膜压力映射的方法对连杆施加载荷,计算连杆在拉、压2种工况下的应力分布与变形.考虑连杆材料与加工工艺,分析连杆的疲劳强度.结果表明,该连杆安全可靠.通过计算不考虑油膜润滑时的连杆强度,分析2种计算结果的差异.结果表明,考虑油膜润滑的连杆强度计算方法更符合实际工况.     

基于疲劳和13°冲击性能的组装式车轮优化设计

为了研究车轮的13°冲击性能,提出了一种基于疲劳和13°冲击性能的车轮结构设计和优化方法。以16×61/2J型车轮为研究对象,基于动态弯曲疲劳试验和动态径向疲劳试验对车轮进行了联合拓扑优化,设计了一个镁合金轮辋和铝合金轮辐的组装式车轮结构。建立了组装式车轮13°冲击试验的有限元模型,基于不同应变率下AZ91D镁合金和6061铝合金的材料本构模型分别分析了冲锤正对辐条和正对窗口冲击两种工况下车轮的应变,并研究了13°冲击性能与车轮结构之间的关系。利用网格变形技术建立了组装式车轮在两种工况下的参数化模型并定义了12个设计变量,使用Isight软件平台集成DEP-MeshWorks和LS-DYNA软件建立车轮多目标优化模型,利用最优拉丁超立方和Box-Behnken设计拟合了径向基RBF网络近似模型并验证了近似模型的精度。利用所建立的近似模型,以车轮质量和冲锤正对辐条冲击时轮辐的最大应变最小为目标,其余应变为约束,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对车轮进行了多目标优化设计。得到了Pareto前沿,综合考虑了车轮13°冲击性能条件下,选取了一个妥协解作为优化设计结果。结果表明:在满足车轮各项13°冲击性能要求的条件下,优化得到的组装式车轮与同型铸造铝合金车轮相比减重30.65%。     

不对称带束层11.00R20全钢载重子午线轮胎有限元分析

借助ABAQUS有限元软件,建立一个带束层不对称的轮胎结构有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触,轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性。通过有限元分析,得到了带束层不对称的子午线轮胎在充气压力下的变形和应力分布情况,带束层和胎体帘线的受力状况和分布特征,并对计算结果进行了分析,以期验证二维模型,为轮胎设计提供参考。     

装载机工作装置动态载荷测试方法与试验研究

为获得装载机铲装作业过程中工作装置各铰接点处的动态载荷时间历程,基于达朗贝尔原理建立了动平衡状态下工作装置的受力模型,提出一种考虑构件重力和惯性力的动态载荷测试方法.构建铰点力、油缸压力、油缸位移和动臂应变等多参数同步采集系统,进行散状物料铲装试验,获得了求解受力模型的基础数据.建立动臂有限元仿真分析模型,对比分析测点应力实测值和仿真值.结果表明:提出的测试方法获得的结构应力值能够准确地反映工作装置在铲掘作业过程中的应力分布规律,仿真值与实测值的变化趋势一致,验证了数学模型和测试方法的合理性.     

基于充气梁理论的充气桁架屈曲行为分析

为了研究在空间充气展开结构中作为承力结构的充气桁架的屈曲行为,利用充气梁理论建立了充气桁架的屈曲分析模型,重点分析了屈曲模态特性及充气桁架主要结构参数对屈曲行为的影响.分析结果表明,径向载荷个数和压强对屈曲行为的影响很小,屈曲载荷受横截面半径的影响很大.为充气桁架结构的设计优化提供依据.     

波纹换热管的非线性有限元强度分析

用ANSYS有限元程序对波纹换热管强度进行非线性分析,列举3种载荷工况,从中得出波纹管一个周期内轴向应力以及径向应力的分布规律,并对结论进行讨论,总结出位移以及内压载荷对波纹管应力分布的影响.     

基于有限元模拟的越障导线飞车安全性分析

越障导线飞车的安全性体现在结构强度与带电作业人员体表场强防护两方面。运用有限元分析方法,选取越障导线飞车作为研究对象,考虑其在承载最大载荷的作业工况下,利用SolidWorks构建仿真模型,然后采用ANSYS Workbench、COMSOL Multiphysics分别对越障导线飞车架体从应力与带电作业人员体表场强分布进行仿真分析。分析结果表明,所构建的飞车模型在负载最大允许工作载荷(300 kg)时,其应力分布满足载荷要求;同时,在典型带电作业工况下,飞车内作业人员体表场强远低于带电作业规定的防护标准。