用有限元法计算膜片弹簧特性曲线

本文在用非线性有限元法计算碟型弹簧特性曲线获得良好结果的基础上，采用不同的单元类型计算了膜片弹簧的特性曲线，与Ａ—Ｌ法进行比较，获得了较好的效果。结合计算所做的计算网格自动剖分、数据文件自动生成、计算结果的图形对比等膜片弹簧的ＣＡＤ设计计算系统具有良好的先进性。     

气门弹簧动力计算的有限元方法

在发动机配气机构中,气门弹簧的刚度较低,容易在外部激励下发生共振,其应力幅度可增加５０％或更大。因而在气门弹簧的设计试制阶段,需要一种有效的对其进行运动与应力分析的手段。本文采用有限单元法,推导出气门弹簧的动力计算模型,并用此模型对某些发动机气门弹簧进行了动力分析,求出了该气门弹簧固有振型、自振频率及各簧圈的运动和振动。计算结果表明,该模型具有较高的精度并得出了一些有益的结论。     

弹簧蓄能密封圈中蓄能弹簧的有限元计算及等效建模研究

弹簧蓄能密封圈是一种性能优良的密封装置,其中的蓄能弹簧可以为密封圈提供初始密封压力,起到辅助密封的作用。但目前对弹簧蓄能密封圈的研究多是在有限元软件中建立二维轴对称模型进行仿真实验,对蓄能弹簧的力学特性和建模计算方法的认识尚有不足。为实现不同结构的弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计,推导环形蓄能弹簧的空间曲线参数方程,建立双层螺旋蓄能弹簧的三维有限元模型,并仿真分析其力学特性。定义蓄能弹簧的内侧刚度和外侧刚度,研究弹簧不同结构参数对其刚度的影响。结果表明,弹簧的厚度和弹簧截面外径对刚度的影响较大,而弹簧中径和匝数对刚度影响可忽略不计。提出轴对称等效模型的建立原则,建立轴对称等效模型的经验公式,为弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计提供了参考。     

Ω形弹簧的设计计算

本文运用ANSYS有限元计算软件,对Ω形弹簧进行设计计算,建立有限元模型,通过优化设计得出比较合适结果。     

波形弹簧的非线性计算模型

应用Ｒｉｔｚ法导出波形弹簧载变形的非线性计算模型，同时考虑了弹簧周向曲率、波形曲率和附加弯曲的影响，并以实测结果进行验证。     

自动同步离合器棘爪弹簧刚度特性仿真分析

棘爪弹簧是3S自动同步离合器中的关键部件,针对棘爪弹簧的设计构造,传统的经验公式计算棘爪弹簧力学特性时与实际工作情况有很大的偏差,通过Pro/E三维建模,利用Nastran有限元软件分析棘爪弹簧的刚度特性,给出载荷-变形特性图,得出棘爪弹簧在受力作用时的易损部位,并通过试验检验了有限元分析的可行性和准确性,为同类型产品的设计计算提供了参考.     

碟形弹簧特性的非线性有限元分析

碟形弹簧的变形问题属大变形非线性问题，在变形达到一定量级后将伴随有塑性变形的过程，作者在４８６微机上应用高阶非线性有限元方法对几种具有代表性的碟簧特性进行了研究，并将结果与日本机械标准（ＪＩＳ）中的碟簧标准进行了比较，在不考虑材料屈服情况下，载荷误差在１．９％以内，若考虑材料屈服对特性曲线的影响，现有标准的计算载荷比实际载荷高出２．５￣１５％，研究表明，有限元方法是碟簧设计与分析中行之有效的方法，     

碟形弹簧阻尼特性的实验和计算法研究

碟形弹簧在变形时伴随有伴触面间的滑动摩擦，在动态过程中体现为阻尼，阻尼值在碟簧的叠合和对合使用时有显著变化。在实验基础上研究这种变化，给出其定量表示及计算动态过程的方法，讨论动态过程的特点。计算结果说明碟簧提供的阻尼值很容易超过一般阻尼材料所能提供尼值。     

蝶形弹簧特性随机有限元分析

基于ANSYS商用有限元分析软件,建立了一蝶形弹簧的轴对称有限元模型,并分析了该蝶形弹簧在大变形条件下的非线性载荷-位移特性。有限元结果与理论分析结果吻合较好。在该有限元模型基础上讨论了基于ANSYS的Monte Carlo随机有限元分析技术确定碟簧最大应力分布规律的基本原理和方法。最后表明在外部载荷不变的情况下,蝶形弹簧内径和外径结构参数对碟簧内的应力分布影响最大,分析结果对于今后蝶形弹簧的工程应用有一定的参考价值。     

基于CFRP切削过程仿真的面下损伤形成分析

由于碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)宏观上呈现非均质、各向异性,细观上表现为纤维和树脂的特殊混合形态,导致其制件加工过程中极易产生分层、开裂等损伤,严重影响其制件的加工精度及承载性能。研究CFPR加工损伤产生机理并以此降低加工损伤是提高其加工质量的关键。基于宏观各向异性本构、Hashin失效起始准则及损伤演化,建立了可实现任意纤维角度单向板连续动态切削过程仿真分析的直角切削有限元模型,分析了任意纤维角度CFRP单向板连续切削过程面下损伤,得到了纤维角度、切削参数、刀具结构对面下损伤深度的影响规律。具体结果:纤维角度为影响面下损伤的主要因素,随纤维角度增大,切削力增大同时面下损伤深度也明显增加;面下损伤的主要原因为切削力过大导致的基体破坏及扩展;对于135°单向板面下损伤深度随刀具前角增大呈先增大后减小的趋势。     

虚拟弹簧边界Mindlin板的自由振动和屈曲分析

对于Mindlin板的自由振动和特征屈曲问题,为了用少量结点数求得高精度数值解,并直接求得完整的模态向量,文中使用虚拟弹簧边界作为边界条件的施加方法,运用微分求积有限单元法推导出Mindlin板的自由振动和屈曲特征方程.基于Matlab编程计算多种边界、不同厚度的Mindlin板的自振频率和屈曲因子,并讨论计算方法的收...     

橡胶主簧的数值建模分析与实验验证

橡胶主簧作为液压悬置的主要承力部件,其刚度特性直接影响液压悬置的性能.分析了橡胶类材料的本构模型,通过实验方法测得橡胶材料的本构模型参数,建立了橡胶主簧的有限元数值分析模型.数值计算结果与实验数据相吻合,说明该模型是有效实用的.     

考虑旋转效应的制动盘螺栓弯矩分布规律

制动盘螺栓对保证列车制动和运行安全具有十分重要的作用,掌握制动盘螺栓弯矩分布规律对确保其使用寿命具有重要意义。采用高速动车组制动盘螺栓弯矩载荷测试技术,对国内多条实际线路的制动盘螺栓弯矩进行测试,获得了制动盘螺栓弯矩与动车组运行速度的关系。依据轮装制动盘螺栓连接结构的尺寸和工作环境开展理论分析,获得了螺栓杆弯矩分布的理论值。建立轮装制动盘车轮结构有限元模型,模拟仿真车轮高速旋转过程中螺栓杆受力情况,得到不同速度下螺栓杆的弯矩分布有限元解。研究结果表明,螺栓杆上的弯矩与列车运行速度密切相关,且运行速度越大,螺栓杆上弯矩越大。理论推导和有限元仿真结果均表明螺栓杆上各截面的弯矩大小和方向并不一致,在内外侧截面和中间截面出现弯矩极值,且方向相反。由于车轮内外结构的不对称性,导致螺栓杆上靠近轮缘一侧的截面弯矩大于外侧截面弯矩。研究工作为进一步研究制动盘螺栓的结构可靠性奠定了基础。     

一种用于同步辐射光束线上的压弯机构的设计与试验

利用杠杆反撬原理提出了一种同步辐射光专用反射镜的压弯机构。该机构结构简单,压弯行程大。采用有限元法建立这种压弯机构的分析模型,仿真了其压弯过程,比较了几组不同参数的压弯性能,得到了优化的设计参数,并制作了样机。样机试验数据表明提供的压弯机构原理是可行的,压弯机构仿真有限元模型是可信的,这种设计方法是可靠的。提供的实验方法可用于以后的压弯机构的设计。     

花篮螺丝的弹塑性有限元分析及试验

对电厂管道支吊架系统中的花蓝螺丝进行了弹塑性有限元分析。在工作载荷作用下的线弹性阶段,得到“最危险”的地方在拉筋与头部拐角处内侧的结论;而在弹塑性分析阶段,发现屈服后的结构的应力分布情况发生了改变,即拉筋中部内侧首先达到抗拉极限而发生断裂。计算还表明,原设计强度富裕较大,可以减去部分重量。实验结果证明了理论分析的正确性。     

单框架磁悬浮控制力矩陀螺的损耗计算及热-结构耦合分析

为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架力矩电机、径向磁轴承、轴向磁轴承和转子高速电机的铁损以及铜损;对陀螺三维有限元模型进行了热场仿真分析,得到在各类损耗影响下的温度分布,并进行了热-结构耦合仿真分析。分析得到最大温度位于高速电机定子,最大温度是48.3℃;最后,进行了样机温升实验验证,检测温度最大值位于高速电机定子,最大值为51.8℃,与计算值误差为6.8%。通过温升检测实验验证了损耗计算和有限元热场分析。实验结论为整体结构优化提供了理论参考。     

基于有限元法的滑动轴承座静动态特性分析

为更好地设计滑动轴承座,避免滑动轴承合金层在交变应力下的磨损与振动问题,运用Pro/E软件建立了滑动轴承座的三维实体模型,导入ANSYS中,通过有限元方法对结构进行静态分析,得出应力云图、位移云图;通过模态分析,得出结构的固有频率和五阶振型,并根据分析结果提出一种改进措施,对改进前后的结构进行分析对比,改进方案具有更好的静、动态特性。     

垂直关闭曲与Omega曲组合正畸弓丝矫治力建模及实验研究

目前临床正畸治疗过程主要依赖医师经验,所施加矫治力大小难以量化。而在弓丝末端弯制Omega曲可以对同弓丝弯制的垂直关闭曲实现持续及多次加力的效果,减少医师和患者的临床治疗时间,提高正畸治疗效率。为了量化垂直关闭曲与Omega曲组合正畸弓丝在正畸过程中所产生的矫治力,分析一丝多曲组合正畸弓丝的受力特征,并基于梁微形变原理和相互作用力原理,建立垂直关闭曲与Omega曲组合正畸弓丝的矫治力力学模型。探究一丝多曲组合正畸弓丝弯制参数对矫治力的影响规律。通过构建一丝多曲组合正畸弓丝的三维模型和矫治力测量实验平台,进行有限元仿真分析和实验测量。将力学模型计算得到的计算数据和仿真分析得到的仿真数据分别与基于一维力传感器的矫治力测量实验得到的实验数据进行相关性分析,得到计算数据与实验数据的相关性系数ξ_T≥98.192%,仿真数据与实验数据的相关性系数ξ_A≥97.34%,验证了所建立力学模型的准确性及仿真模型和仿真过程的可靠性。该力学模型和仿真模型能够辅助医师安全、高效的设计个性化正畸弓丝,为正畸弓丝的应用提供理论依据,并进一步为临床数字化正畸治疗奠定基础。     

Characteristic verification and parameter optimization of airbags cushion system for airborne vehicle

Abstract： The major methods to investigate the airbags cushion system are experimental method, thermodynamic method and finite element method （FEM）. Airbags cushion systems are very complicated and very difficult to be investigated thoroughly by such methods For experimental method, it is nearly impossible to completely analyze and optimize the cushion characteristics of airbags of airborne vehicle because of charge issue, safety concern and time constraint. Thermodynamic method fails to take the non-linear effects of large airbag deformation and varied contact conditions into consideration. For finite element method, the FE model is usually complicated and the calculation takes tens of hours of CPU time. As a result, the optimization of the design based on a nonlinear model is very difficult by traditional iterative approach method. In this paper, a model based on FEM and control volume method is proposed to simulate landing cushion process of airborne vehicle with airbags cushion system in order to analyze and optimize the parameters in airbags cushion system. At first, the performance of airbags cushion system model is verified experimentally. In airdrop test, accelerometers are fixed in 4 test points distributed over engine mount, top, bottom and side armor plate of hull to obtain acceleration curves with time. The simulation results are obtained under the same conditions of the airdrop test and the simulation results agree very well with the experimental results, which indicate the established model is valid for further optimization. To optimize the parameters of airbags, equivalent response model based on Latin Hypercube DOE and radial basis function is employed instead of the complex finite element model. Then the optimal results based on equivalent response model are obtained using simulated annealing algorithm. After optimization, the maximal acceleration of airborne vehicle landing reduces 19.83%, while the energy absorption by airbags increases 7.85%. The performance of the airbags cushion system thus is largely improved through optimization, which indicates the proposed method has the capability of solving the parameter optimization problem of airbags cushion system for airborne vehicle.