螺纹结构精确有限元建模及有效性分析

在对螺纹部件进行有限元分析时，由于螺纹复杂的几何结构，螺纹部件的内外螺纹面往往难以啮合，常造成螺纹结构有限元建模困难、模型数值计算收敛性差等问题。本文基于螺纹垂直于其轴线的任意横截面几何形状相同的事实，选取国际标准化组织（ISO）制定的标准螺旋线公式，采用三维八节点单元，精确建立了螺纹连接件有限元模型。该模型不仅考虑了螺纹螺旋升角对模型的影响，且组成每个节距的单元层整齐排列，每层单元上的节点编号有序分布，内外螺纹面上的节点相互贴近。这些特质使得模型能够准确映射工程中螺纹连接结构的力学特性、优化模型数值计算收敛状况、便于对模型数值计算结果开展力学剖面分析。为验证本文螺纹连接结构有限元建模方案的有效性。首先从理论分析方面对螺纹连接结构中拧紧转角与预紧力的关系和螺纹连接结构中轴向力的分布进行了计算推导，并以M12标准螺栓为例计算出其轴向力分布。然后通过数值实验的方法先后验证了该螺纹连接结构拧紧转角和预紧力关系与理论分析结果的一致性、M12螺栓的轴向力分布与理论计算结果的一致性、螺纹齿根处应力集中系数状态与实验结果的一致性、应力分布和塑性应变分布与实际工程测量的一致性。该螺纹连接结构有限元模型生成的方案通过C++编程语言在Qt平台上借助OpenGL工具开发了一款“螺栓螺母有限元参数化建模软件”，软件可根据输入的螺纹直径、节距数量等参数快捷地查看和生成不同型号的螺栓螺母三维有限元模型，在工程分析和优化设计中，既避免了设计人员繁琐的重复劳动，又提高了设计精度和工作效率，能更好地满足实际工程需要。     

模拟车削成形的三维螺纹计算机建模方法

三维螺纹是在科学技术和工程领域应用很广泛的一种较为复杂的形体。正因为其复杂，所以它在计算机上建模(实体造型)非常困难。本文具体地分析了螺旋线的形成过程、原理和螺旋线的数学模型以及螺纹在车床上车削成形的整个过程，在此基础上，建立了用计算机模拟车削成形的一种三维螺纹建模方法。从该方法的应用实践来看，本文提出的方法是成功的，效率也很高，具有很强的实用价值和良好的推广应用前景。     

模拟车削成形的三维螺纹计算机建模方法

三维螺纹是在科学技术和工程领域应用很广泛的一种较为复杂的形体.正因为其复杂,所以它在计算机上建模(实体造型)非常困难.本文具体地分析了螺旋线的形成过程、原理和螺旋线的数学模型以及螺纹在车床上车削成形的整个过程,在此基础上,建立了用计算机模拟车削成形的一种三维螺纹建模方法.从该方法的应用实践来看,本文提出的方法是成功的,效率也很高,具有很强的实用价值和良好的推广应用前景.     

圆柱螺旋弹簧参数化三维建模方法

针对AutoCAD中不能直接利用已有的命令建立圆柱螺旋弹簧实体的问题，通过对AutoCAD系统三维建模过程的分析及对圆柱螺旋弹簧实体特征结构的研究，提出了以“投影法”为基础的参数化实体建模型方法。利用“投影法”编写三维实体参数化建模程序，可以实现用交互式方式建模的全部过程。使用此方法生成的圆柱螺旋压缩弹簧实体可包含收尾圈及磨平结构。由于用该方法生成实体的精度可任意设置，生成的机械零件三维实体能够满足机构的仿真装配及使用有限元方法对零件进行应力分析。使用AutoLisp语言编写的圆柱螺旋弹簧三雏参数化建模程序已在AutoCAD2000环境下运行通过。为实现复杂实体的参数化建模及建立机械标准零件与常用零件参数化三维实体图形库提供了一种有效方法。     

圆柱螺旋弹簧参数化三维建模方法

针对AutoCAD中不能直接利用已有的命令建立圆柱螺旋弹簧实体的问题,通过对AutoCAD系统三维建模过程的分析及对圆柱螺旋弹簧实体特征结构的研究,提出了以"投影法"为基础的参数化实体建模型方法。利用"投影法"编写三维实体参数化建模程序,可以实现用交互式方式建模的全部过程。使用此方法生成的圆柱螺旋压缩弹簧实体可包含收尾圈及磨平结构。由于用该方法生成实体的精度可任意设置,生成的机械零件三维实体能够满足机构的仿真装配及使用有限元方法对零件进行应力分析。使用AutoLisp语言编写的圆柱螺旋弹簧三维参数化建模程序已在AutoCAD2000环境下运行通过。为实现复杂实体的参数化建模及建立机械标准零件与常用零件参数化三维实体图形库提供了一种有效方法。     

斜齿行星传动参数化有限元建模方法

针对斜齿行星传动中啮合副多、啮合关系复杂的特点,提出1种基于ANSYSAPDL的斜齿行星传动参数化有限元建模方法。根据斜齿轮齿面生成原理,推导出渐开线斜齿轮工作齿廓和过渡曲线的方程。在此基础上,采用"分层切片"方法对斜齿轮齿形进行离散处理,生成能精确表征斜齿轮三维齿形的节点。针对生成的单个轮齿的节点组集提出节点坐标控制策略,采用八节点六面体单元对轮齿进行精细化网格划分。以单个轮齿的有限元模型为基础,采用阵列方法生成完整齿轮的有限元模型,进一步结合齿轮啮合几何关系,构建斜齿行星轮系的三维有限元模型。该方法在舰船后传动系统行星传动装置啮合特性分析中的应用表明,所建斜齿行星传动参数化有限元模型具有通用性强、移植性好、单元划分规整、网格易于调整等优点,可作为后续接触分析、模态分析和动力学分析的基础模型。     

螺纹联接件预紧力控制方法工程应用分析

螺纹联接件预紧力控制方法直接决定联接副拧紧质量。本文在常用预紧力控制原理分析基础上,从工程应用角度,对各种拧紧方法的质量影响因素进行了探讨,并对各自的优缺点进行了比较分析。为实际拧紧工具的开发提供有益指导。     

一种面向对象的参数建模方法

提出了一种交互式的面向对象的参数建模方法。其实现方法是：在交互式绘图的过程中，每当创建图元对象或处理某图形对象时，与参数和拓朴相关的信息被存贮在所创建的或处理的对象中，经过变体处理，并根据实际的参数与模型的形状进行计算，得到所需的对象。     

扭转荷载下螺旋形螺纹连接件的IWAN改进模型

建立了螺旋形螺纹三维有限元模型,通过螺纹表面应力分布等数值计算验证模型方案的有效性,并对扭转载荷下螺纹结构的力学特性开展数值研究。结果表明：螺纹结构在加、卸载阶段均经历了黏着、部分滑移和宏观滑移3种状态;在拧紧过程的宏观滑移阶段由于轴向力增大,扭矩呈上升趋势,在拧松过程中由于轴向力减小,扭矩呈下降趋势。在螺纹结构有限元计算结果的基础上,针对扭转载荷作用下带升角的三维螺纹结构,通过增添宏观滑移时的残余刚度和扭矩整体修正量,建立了修正的IWAN模型。计算结果表明：修正的IWAN模型能较准确地重现有限元模拟结果中扭矩与转角的关系,且3个Jenkins单元模型组成的修正IWAN模型即可足够精确地还原有限元模拟得到的耗散能。     

用面阵CCD测螺纹参数

利用CCD进行尺寸测量是一种非常有效的非接触检测方法，这种方法被广泛应用于工件尺寸的在线检测，笔者以面阵CCD为传感器，研制了一套螺纹测量装置，实现了普通圆柱外螺纹几何参数的自动非接触测量，对面阵CCD在复杂零件尺寸测量方面的应用作出了探索与尝试，为利用CCD对螺旋几何参数的在线测量打下了基础。     

三维CAD的特征建模

介绍机械3D零部件模型的过程、讨论草图添加约束的技巧，同时介绍利用参数化实现零部件模型的系列化技术，分析参数化设计过程中的注意事项。     

压力容器封头参数化三维建模方法

为了满足压力容器设计行业的需要,提高压力容器封头、筒体、法兰及弯头等组件的设计效率,采用内嵌在AutoCAD内部的VBA编程工具建立UCS,编写相关函数,增加插入点功能并融合空间坐标系转换技术,利用布尔运算、旋转等方法实现了封头三维建模.利用该参数化建模方法,设计人员只需输入封头的相关数据,便可在任意视角下、任意捕捉点处得到符合要求的三维封头模型.此外,结合AutoCAD三维造型技术,配合VBA编程,可对压力容器其他组件如法兰、弯头等进行参数化建模,这对于开发设计相关行业AutoCAD三维插件具有一定的指导意义.     

汽车零件全三维模型快速建模设计

针对我国汽车零件产品创新能力不足、设计周期较长的现状,进行汽车零件特征建模与参数化设计技术的研究.对汽车零件结构分析和归纳整理,建立零件MBD模板-模型库,通过MBD模板匹配与特征重构等技术实现产品变型设计;运用组件应用架构CAA进行二次开发,建立汽车零件全三维模型快速建模设计系统,以发动机活塞为典型零件进行实例应用....     

螺纹切削过程建模中有关参数的确定方法

目的：为了建立螺纹切削过程的数学模型，研究用复杂形状刀具加工复杂形状工件时，刀具和工件的描述方法以及切削层参数和形状的记录方法。方法：用将复杂形状刀具工作表面和工件的被加工表面离散化的方法来记录工具、工件形状以及工件形状的变化过程。结果和结论；作者提出的离散化思路在工作弹性变形不大时，不仅适用于螺纹切削过程的数学建模，亦适用于其它复杂形状刀具加工简单形状工件和用简单形状刀具加工复杂形状工件时的数学建模。     

基于切削仿真的刀具-工件的参数化三维建模

针对金属斜角切削过程的数值模拟分析,为方便和快捷地对刀具-工件系统进行三维建模,介绍了刀具-工件的参数化几何建模的关键技术及其过程。通过建立刀具、工件的参数化模型并分别选用了合适的造型方式,应用数据库技术,采用C Builder软件完成了接口设计;在给定刀具的结构尺寸、几何角度和工件的几何尺寸以及刀具与工件的相对位置后,即可生成三维建模的过程文件,并在Marc软件环境中完成刀具-工件的三维几何建模。这样,为进一步斜角切削过程的数值模拟创造了条件。     

螺纹切削过程建模中有关参数的确定方法

目的　为了建立螺纹切削过程的数学模型 ,研究用复杂形状刀具加工复杂形状工件时 ,刀具和工件的描述方法以及切削层参数和形状的记录方法 .方法　用将复杂形状刀具工作表面和工件的被加工表面离散化的方法来记录刀具、工件形状以及工件形状的变化过程 .结果和结论　作者提出的离散化思路在工件弹性变形不大时 ,不仅适用于螺纹切削过程的数学建模 ,亦适用于其它复杂形状刀具加工简单形状工件和用简单形状刀具加工复杂形状工件时的数学建模     

植物三维结构参数化建模系统的设计与实现

基于植物生长规律及其拓扑结构特点，将参数化绘图技术应用于植物三维结构仿真，以提高植物拓扑结构生成的速度．在Windows平台上，使用OpenGL图形接口，结合植物三维形态建模实际需要，采用面向对象编程技术，设计并实现了一个集植物形态模拟及可视化、场景动态渲染、植物生长动画等功能的植物三维结构可视化模拟系统．重点介绍了参数化建模原理、L系统算法的改进、各种植物构造模型的模拟、系统的模块设计及用户界面的实现，最后给出了系统应用的具体例子．     

面向审核流程的船舶CAD系统建模方法研究

为提高船舶CAD建模效率,同时为CAE分析和船体结构设计程序(SDP)校核提供通用数据模型,设计并开发了一套面向审核流程的船舶CAD系统.首先考虑审核流程的需求,采用几何与数据相结合的方式描述船舶模型,所有船舶构件均采用无厚度的几何片体表示.其次建立包含发布模型、设计主模型和工具模型的三层板架模型,以板架属性的形式记录板架及其附属结构的几何关系,并结合自定义结构导航树、通用三维建模软件NX装配树和特征树组织管理板架及其附属结构.然后基于轻量化数据库SQLite设计面向全生命周期的标准库系统,用来存储和管理船舶标准数据,确保快速查询.最后通过参数化建模与基于自定义特征技术的结构建模方法,快速生成船舶模型.该系统具有较强的交互性和稳定性,建模效率高且模型数据量小;模型经过数据转换可直接进行CAE分析和SDP校核,避免重复设计;数据库技术的使用实现了CAD、CAE和SDP模块间的数据共享,解决了数据分散不一致的问题;自定义结构导航树符合专业船舶设计人员的使用要求.