基于有限元和多体动力学联合仿真的疲劳寿命预测

针对运动机构部件多轴疲劳载荷历程提取困难等问题，提出了基于联合仿真的疲劳寿命预测方法.结合有限元方法和多体动力学仿真分析获得部件的工作载荷历程，然后通过有限元方法和疲劳分析联合求解，预测部件的疲劳寿命.在动力学仿真部分，采用模态综合法获取部件的应力及载荷历程信息.寿命预测采用多轴裂纹萌生疲劳分析，其中部件的多轴特性通过二轴分析获得.以发动机曲轴部件为例，叙述了设计流程的应用过程.应用结果表明，该方法可以对疲劳事故的原因进行诊断，并且可以作为采用工艺强化措施的依据     

油膜润滑的发动机曲轴疲劳寿命分析

在Virtual lab中建立某型V8发动机曲轴系统的多体动力学模型,考虑曲轴系统的油膜润滑条件,创建主轴颈处润滑的油膜文件,通过多体动力学仿真计算,得到曲轴在弹性支撑下的载荷历程,并将其作为疲劳寿命分析的输入参数;利用Virtual.Lab的Durability模块对曲轴进行疲劳寿命计算,获得精确的曲轴损伤分布和疲劳寿命。仿真结果表明:通过系统多体动力学仿真能够得到部件准确的载荷情况,考虑油膜润滑真实的反映了曲轴受载情况;曲轴寿命最短处为第一曲拐与第二主轴颈过渡处内侧。     

火箭滑橇的多体系统有限元动力学分析及仿真

针对火箭滑橇试验平台的恶劣工况,文中从多体系统有限元理论的角度讨论了火箭滑橇的仿真模型,分析了滑橇运行过程中的恶劣工况及边界条件的建立方法,利用联合仿真的手段对所建动力学模型及边界条件进行了仿真验证分析.仿真结果表明:当滑橇运行速度在300m·s~(-1)时,橇体刚度完全满足要求;速度增大到500 m·s~(-1)时,橇体的三向过载增大显著.仿真结果与实飞试验结论基本一致,建立的多体系统有限元模型及其边界条件的模拟方法合理,多体系统有限元动力学分析方法可行.     

发动机曲轴动力学仿真研究

探讨了结合有限元分析软件ANSYS和多体系统动力学分析软件。ADAMS对曲轴进行动力学仿真的方法．运用ANSYS建立某军用V8柴油机曲轴的有限元模型，结合ADAMS建立了包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的发动机曲轴系的多体系统动力学模型，得到了关键构件的运动及载荷变化曲线，为更深入的分析曲轴系动态响应奠定了基础．     

ZK6型转向架侧架疲劳寿命分析

将多体动力学和有限元法相结合,采用有限元法和多体动力学对转向架侧架疲劳寿命进行分析．以我国某型铁道货车为例,在多体动力学软件SIMPACK中建立整车模型,提取其转向架侧架的时间一载荷历程,然后利用有限元软件ANSYS获得结构的动应力响应因子．最后,基于动栽荷历程和Palmigren-Miner线性损伤理论,利用n-soft软件进行疲劳寿命分析．     

基于离散零空间法的机织物降维多体模型

针对机织物卡尔丹角多体模型维数较高、计算效率较低的问题,采用离散零空间法降低多体动力学方程维数.通过隐式龙格库塔法对方程直接离散,结合离散零空间等效变换,消去拉格朗日乘子项和结点参数化实现两次系统降维,提出基于离散零空间法的机织物降维多体模型;通过KES单轴拉伸试验与仿真,验证了模型的正确性和有效性;并通过两种模型计算复杂度及计算效率的特征指标对比,证实了本文模型在降维和计算高效方面的优势,尤适于大型织物仿真.     

基于ADAMS的盘-销模型制动尖叫发生机理研究

在结合有限元分析理论和多体系统动力学分析理论的基础上,应用HYPERWORK软件和ADAMS软件,建立盘-销多柔体仿真模型,配合制动台架尖叫试验,通过仿真来预测各零件的运动响应,从而进一步深入研究摩擦特性、模态耦合对触发制动尖叫的影响.结果表明,用多柔体系统动力学仿真来研究制动尖叫的技术路线是可行的;制动尖叫发生与否主要取决于模态耦合;仿真尖叫频率在2100Hz,与台架试验2000Hz一致.灵敏度仿真分析表明,制动尖叫对制动盘转速不敏感,但对摩擦力和法向载荷大小敏感;只有在合适的法向载荷下,才会发生制动尖叫;摩擦系数越大,则越容易发生制动尖叫.     

柴油机曲轴与气缸体系统动力学仿真研究

利用有限元模态综合技术得到曲轴、飞轮及气缸体柔性体模型，运用雷诺油膜方程描述主轴承油膜的非线性特性，建立了曲轴组件与气缸体耦合多体动力学仿真模型，在ADAMS仿真平台上对模型进行了多柔性体动力学仿真分析.由仿真计算得到关于气缸体NVH（噪声、振动与平顺性）特性的载荷和位移边界条件，如活塞侧向拍击力、主轴承载荷、主轴承油膜最小厚度随曲轴转角曲线.在仿真环境下比较了采用柔性气缸体和刚性气缸体两种条件下曲轴的主轴颈轴心轨迹图，最后利用试验测量的气缸体表面节点振动数据验证了耦合系统动力学仿真结果的有效性.     

曲轴强度多体动力学与有限元子模型法仿真

建立以曲轴系为核心的多柔性体动力学仿真系统,曲轴系及气缸体组件模型采用AVL Excite软件进行刚度与质量矩阵装配.在考虑轴承弹性流体动力学特性的条件下得到各轴颈轴心轨迹和油膜压力分布,利用有限元（FEA）子模型方法先求解曲柄臂整体模型的结果并驱动圆角子模型,得到危险工况下圆角精细有限元模型的各处动态应力历程及分布,最终使用高周疲劳应变寿命模型校核了圆角动态疲劳安全系数满足设计要求.对曲轴结构模态和运转条件下扭振响应的计算结果与实验值进行了对比,说明柔性体多体动力学结合有限元子模型方法进行曲轴动态疲劳强度的计算和校核是精度和效率均较高的一种计算方法.     

锤式破碎机可重用的动态仿真和数字化分析

针对国内外目前研究现状,在数字化设计的大背景下,以锤式破碎机为研究对象,对其进行数字样机可重用的建模、动态仿真和数字化分析.建立了锤式破碎机的几何模型和动力学仿真模型.提出了基于ANSYS和ADAMS联合仿真分析平台解决问题的新方法,实现了多体动力学软件与有限元软件结合的模式.为了提高精度,在动力学分析中,考虑多刚体动力学和多柔体动力学相结合的方式.利用ANSYS/APDL对锤式破碎机关键零部件进行参数化建模,利用联合仿真分析平台,实现瞬态动力学求解,得到分析结果,指导工程实际.     

基于Pro／Mechanica某产品测试仪结构优化设计分析

通过有限元分析方法建立的机械结构系统分析模型已成为理论建模中重要的方法之一。基于Pro／Mechanica对某产品测试仪产品的结构设计进行有限元分析,对设计参数进行灵敏度分析及优化设计,建立以最大应力为目标函数、以应力极限为约束的优化数学模型,对其设计参数尺寸进行优化设计。通过优化设计,将产品设计与三维仿真及有限元分析系统有效地结合起来,可在满足精度要求的同时,满足产品设计的高效、低成本、自动化等要求。     

Simulation optimal design of a compliant mechanism with circular notch flexure hinges based on the equivalent beam methodology

This paper presents an in-depth study of Equivalent beam model (EBM).Firstly three-dimensional (3D) finite element analysis (FEA) model for circular flexure hinge developed by Zettl et al.was verified by the comparison with Smith’s experimental results and the 3D FEA model was feasible within 5.5% error.Then the accuracy of Timoshenko short-beam due to shear force was verified based on finite element method.The results showed that the EBM has good accuracy within 5% error for 1≤r/t≤3.Finally the EBM methodology was applied for the simulation optimal design of a bridge-type compliant mechanism.The results showed that the EBM methodology has very high numerical efficiency and satisfactory accuracy for simulation optimal design of planar compliant mechanism with flexure hinges.     

Micro-Scale Motion Precision Simulation Method for a New-Type 6-DOF Micro-Manipulation Robot

A new 6-DOF micro-manipulation robot based on 3-PPTTRS parallel mechanisms in combination with flexure hinges is proposed. The design principle of the mechanism is introduced, and the kinematics analysis method based on differentiation is used to get the     

荷载列作用下曲线箱梁剪力滞空间有限元分析

采用三维有限元仿真技术研究了车辆荷载作用下某城市立交匝道箱梁剪力滞效应。基于ANSYS程序建立钢筋混凝土曲线箱梁空间实体有限元模型,荷载分别考虑2种不同的作用位置和3种不同的移动速度（[v]=10 m/s、15 m/s、20 m/s）,得到了荷载分别沿着内道与外道移动到跨中截面时剪力滞效应分布规律。结果表明:车辆荷载作用下,曲线箱梁翼板剪力滞效应显著,剪滞系数峰值高达3.0;荷载速度和荷载作用位置对曲线箱梁剪力滞效应均有影响,荷载速度对曲线箱梁剪力滞效应较为显著;保持荷载速度不变,荷载作用于内道时曲线箱梁剪力滞效应比荷载作用于外道时更明显。     

Bending properties of GCr15 steel guide rail under the multi-step loading

To analyze the bending properties of GCr15 steel guide rail based on the elastic-plastic theory, the novel bending loading method consisting of multi-step loading and corresponding unloading was applied in three specimens with different cross section shape and different heat treatment condition. According to the experimental results, using numerical calculation software program and the numerical simulation with finite element analysis (FEA), the relationships among the maximal load and displacement on cross section shape with each step bend loading, the loading stroke with the heat treatment condition, and the loading stroke with cross section shape were gained, and also those curves were discussed qualitatively. Finally, the contrast results between the numerical simulation and experiment were carried out to study the influence about the multi-step loading on specimen. It is put forward that enlightenment for the straightening stroke in the precision linear guide rail manufacture process.     

曲壳有限元法中曲面交线处位移连续性问题的坐标转换法

提出了在曲壳有限元法中用坐标转移法处理曲面交线处结点位移的连续性问题。该法被编入一个基于修正拉格朗日描述（Ｕ．Ｌ法）的曲壳大线性有限元程序中。对一个直接焊接的钢管节点进行了分析，并讨论了该法的优点．     

折板基础的有限元分析及简化计算

将作用于折板上的地反力换算成等效的均布荷载,根据构造措施和实际受力情况,可按周边固定的单元板进行计算,对折板基础进行有限元分析,并与弯矩分配法计算结果进行比较,说明有限元方法与弯矩分配法的计算结果基本吻合,同时能提供更详尽的数据,是分析折板基础的可靠方法。