螺接搭接件的力学特性试验及三维有限元分析

在考虑螺栓与孔壁间的非线性接触、摩擦、干涉配合和螺栓预紧力等因素影响的基础上,利用非线性有限元软件MSC.Marc构建螺接搭接件的三维有限元分析模型.数值模拟结果与试验结果的对比表明,文中所建三维模型能有效地模拟搭接件的表面应变、载荷传递和第三弯矩等三维力学特性,同时搭接件的三维应力、应变特性及干涉配合和螺栓预紧力对载荷传递比的影响规律也进行了讨论,计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据.     

含裂纹螺接件应力强度因子三维有限元分析

对飞机结构螺接件来说,最主要的强度问题之一,是在疲劳载荷下会产生裂纹并扩展。而目前对含裂纹螺接件的应力强度因子(Stress intensity factor,SIF)分析多以简化的二维有限元模型为主。为此,在考虑螺栓与孔壁间的非线性接触、摩擦和螺栓预紧力等因素影响的基础上,利用非线性有限元软件MSC.Marc构建含裂纹螺接件的三维有限元分析模型,通过分析得到不同损伤模式下的SIF与裂纹长度沿板厚度方向的变化曲线。结果表明,虽然螺接件孔边裂纹是复合型裂纹,但Ⅰ型SIF起主导作用,Ⅱ型和Ⅲ型SIF可忽略不计;在裂纹长度一定时,接触面处的SIF最大,外表面处最小,孔边双侧裂纹对称时的SIF大于孔边单侧裂纹情形;裂纹长度相同时,含沉孔螺接件接触面上的SIF大于直孔情形时相应的SIF,而外表面的SIF趋势则恰恰相反。     

卧螺离心机转鼓的三维有限元分析

采用实体单元建立了卧螺离心机转鼓的三维有限元模型,并对转鼓进行了静力分析和模态分析。结果表明,转鼓在正常工况下的强度满足要求;在正常转速范围内也不会发生共振现象。     

基于工控机的螺接件分解控制系统

螺纹连接具有诸多优点,在军用及民用机械工程装备中得到了广泛的应用.在多种机具的维修与螺纹连接的军用装备的处废工作中面临大量的螺接件分解任务.为此介绍一种基于工控机的螺接件分解控制系统,系统自动化程度高,稳定性好,生产效率远高于传统设备.     

基于工控机的螺接件分解控制系统

螺纹连接具有诸多优点,在军用及民用机械工程装备中得到了广泛的应用.在多种机具的维修与螺纹连接的军用装备的处废工作中面临大量的螺接件分解任务.为此介绍一种基于工控机的螺接件分解控制系统,系统自动化程度高,稳定性好,生产效率远高于传统设备.     

核容器接管段三维有限元应力分析

本文应用三维有限元法分析了30万千瓦核电站反应堆压力容器接管段在内压作用下的应力分布。提出了接管段的简化计算模型、边界条件的处理方法、接管与简体相贯区内壁圆弧处座标的作图计算方法。得出进、出口管型的应力分布状态并作了比较。     

转子三维实体有限元分析的前后处理及CAD接

研究了转子系统三维实体有限元网格的生成,提出子块串联2D编号、复杂曲面节点坐标插值等实用方法。上述方法弥补了通用网格自动生成方法的某些不足,比较简单、有效,可以在复杂形体有限元剖分时保持良好的单元形状。采用局域搜索法绘制等应力线图,并利用CAD接口程序实现了对计算结果的后处理,在自行研发的专用有限元程序设计中有普遍应用价值。为实际工程中关于复杂三维结构的前后处理问题提供了处理方法。     

复合材料螺接力学行为精细化有限元分析方法

针对航空用纤维增强树脂基复合材料螺栓连接的力学行为研究难题,采用有限元软件二次开发的方法,提出了涵盖层合板高效建模、扭矩与预紧力关系、钉孔配合间隙与滑移过渡段、渐进损伤判断与性能退化等方面的精细化有限元分析模型。提出了基于应变等效原理的紧固件预紧力-扭矩试验测试方法,降低了紧固件预紧力-扭矩转换精度对数值模拟精度的影响。提出了基于修改螺栓头与层合板接触平面摩擦因数的方法以实现对含钉孔配合间隙的复合材料螺接接头的力-位移响应在滑移过渡段的较好模拟。复合材料单搭接螺接接头单剪试验和有限元预测的力-位移曲线对比结果显示极限载荷最大预测误差为17.2%,证明了所提方法能有效地预测复合材料单钉/多钉螺接结构的力学性能演变规律,且所提方法提高了预测结果与试验结果的匹配度,提升了有限元分析的效率,为航空先进复合材料连接结构的力学行为分析奠定了建模技术基础。     

高压管件斜三通结构的三维有限元分析

综合运用三维设计软件PRO／Engineer和有限元分析软件AN—SYS对高压管件的斜三通结构进行了强度和刚度分析，得到了一些重要的结论，为高压管件结构的合理设计奠定了一个良好的理论基础。     

非比例载荷下缺口件疲劳寿命有限元分析

针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢V型缺口件进行一系列非比例低周疲劳试验。试验结果表明,除圆路径外,各路径下裂纹萌生寿命占总寿命的60%~77%,与先前文献相比较,其分散性较小。采用ANSYS软件进行模拟计算,材料弹塑性特性采用Von Mises屈服准则、多线性随动硬化律和单轴循环应力应变曲线来描述。使用柱坐标系,通过固定试件一端,另一端加轴向和周向位移来实现拉扭应变控制。有限元模拟结果表明,各路径下缺口根部均产生了明显的应力集中,第一主应变、等效应变的最大值均发生在缺口根部。基于模拟得到的缺口根部的应力应变结果,采用Smith-Watson-Topper(SWT)方法进行疲劳寿命预测,除针对单轴路径预测结果偏低外,大部分预测结果位于2倍分散带内。     

冲击载荷下液压支架的力的传递特性分析

液压支架在支护作业中受到巷道顶部矿层压力以及煤矸石等掉落时的冲击力,对液压支架造成了较大的冲击,导致液压支架结构受到破坏,严重影响了煤矿井下的综采安全。因此利用ADAMS仿真分析软件建立了液压支架的动力学模型,主要针对液压支架在受到冲击载荷后力在支架内的传递特性进行分析,结果表明:冲击载荷作用在液压支架的不同位置对各连接位置的力的传递特性影响不同,该分析结果为后续液压支架的优化设计提供了理论依据。     

焊接钢结构件抗拉强度试验和有限元分析

为研究钢筋弯折双面焊形成钢结构的抗拉承载力 ,完成了 2 5Ⅱ级钢筋搭接双面焊、弯折 90°双面焊弯折圆弧段上完全不焊以及弯折 90°双面焊圆弧段上焊平三组钢结构静力抗拉承载力试验。试验表明 , 2 5Ⅱ级钢筋搭接双面焊、弯折 90°双面焊圆弧段上焊平时不会降低 2 5Ⅱ级钢筋焊接结构的抗拉承载力 ,而弯折 90°双面焊圆弧段上完全不焊时 2 5Ⅱ级钢筋焊接结构抗拉承载力大大降低。文中采用结构分析软件ANSYS ,先对已作试验的结构进行非线性有限元分析 ,得到的结果与试验有合理的一致性。随后完成具有不同弯折圆弧半径的此类结构非线性有限元分析 ,结果显示 ,随着弯折圆弧半径的增大 ,钢结构件的抗拉承载力将呈双曲线趋势迅速下降     

汽轮机叶片振动特性的三维有限元分析

提出汽轮机叶片静频和动频的计算方法，引入三维８节点非协调单元，建立了叶片的三维有限元分析模型，并考虑了长叶片几何非线性变形对频率的影响。最后对两个实际叶片的振动特性进行了计算分析，计算结果与试验结果吻合良好。     

螺栓连接单搭接件疲劳特性试验与全寿命估算方法研究

飞机搭接件结构在疲劳载荷下会产生裂纹并扩展,而目前对搭接件结构参数与其疲劳寿命的关系研究还不够系统,且寿命估算模型只考虑了全寿命的一部分。对不同结构参数的三螺栓单搭接件的疲劳特性进行了试验研究,并以现有工程方法为基础,构建了基于材料初始不连续状态的搭接件全寿命估算模型。结果表明,搭接件的疲劳破坏具有一定的隐蔽性,在一定条件下,采用直孔形式、增大孔间距和螺栓预紧力、减小孔直径等都可以改善搭接件的疲劳特性。数值估算结果与试验结果的对比表明,所建寿命模型具有一定的精度,能满足工程需要,计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据。     

复合材料叶片极限载荷有限元分析与试验验证

基于复合材料力学和有限元理论,利用ANSYS有限元软件,根据不同部位的实际铺层材料、铺层厚度和铺层角度,建立复合材料风机叶片的有限元模型,对极限载荷作用下的应力和变形进行仿真,并对屈曲稳定性进行仿真.结果表明,设计方案满足极限强度和挠曲变形等要求,并用试验验证其合理性.文中研究对叶片结构设计具有一定参考价值.     

无人机机翼主翼梁三维有限元分析及试验研究

建立了某无人机主翼梁的三维有限元模型,应用多点约束模拟主翼梁外梁和中梁的连接,基于ANSYS软件,计算得到主翼梁应力分布和变形量,并与试验结果进行对比,吻合较好;分析结果表明:主翼梁强度满足设计要求,最大应力位于外梁和中梁的对接区周围,并且在此区域存在一个高应力梯度区域,该分析结果为机翼及主翼梁的优化设计提供了理论依据;这种有限元分析与试验验证相结合的思路,可为无人机(UAV)其他结构分析提供借鉴.     

刀杆载荷形变三维模型及其有限元仿真

刀杆作为切削加工时重要的零件,因外力载荷产生的变形对制造和加工精度产生的影响不容忽视,为了解决此问题,根据弹性力学理论,建立了刀杆零件形体的形变三维模型,利用ANSYS有限元分析软件对刀杆零件的载荷形变及其分布进行了仿真,并进行了模型实验验证,给出了实例应用的分析,说明了其载荷形变模型在实际设计制造加工中的应用。结果表明,所建立的模型正确可靠,为合理进行零件的制造和加工提供了理论依据和参考。     

拉伸载荷下波纹板的试验研究和有限元分析

分析不同材料以及不同波形波纹板在拉伸方向上的变形,通过两套模具制备紫铜和铝两种材料不同参数的波纹板,研究波纹板在加载位移变形下不同位置的应力分布。通过电测试验求得波纹板上所取位置的应力变化,并建立三维实体模型,运用ANSYS Workbench有限元软件对波纹板在拉伸载荷下的应力分布的仿真,进而利用有限元线性化针对选取与电测实验相近位置进行比较分析。通过拉伸电测试验和有限元分析进行数据对比,从而对波纹板进行优化,提高波纹板的力学性能。     

层合板多钉机构连接载荷分配三维有限元分析

用三维有限元方法对层合板单排四钉机构连接钉载分配进行了分析。计算了复材板与钢板、铝板双接时的载荷分布,结果表明,在最大承载孔上理论值与试验值误差不大于１６％。各孔的载荷分配主要取决于连接板的刚度,孔径关系不大。     

层合板多钉机械连接载荷分配三维有限元分析

用三维有限元方法对层合板单排四钉机械连接钉载分配进行了分析。计算了复材板与钢板、铝板双搭接时的载荷分布。结果表明,在最大承载孔上理论值与试验值误差不大于１６％。各孔的载荷分配主要取决于连接板的刚度,与孔径关系不大。