Augmented Lagrange方法在钢丝绳捻制成形磨擦接触数值模拟中的应用

钢丝绳中金属线间接触摩擦会影响捻制成形加工应力和结构强度.在经典的Coulom摩擦理论的基础上,本文采用Augmented Lagrange方法计算钢丝绳捻制过程中的法向接触力和摩擦接触力,并应用radial-return径向回映法修正摩擦接触力试算值.以钢丝绳一次捻制成形过程为例,分析并讨论了摩擦系数和自扭转系数对接触应力和加工应力应变的影响,为钢丝绳成形工艺和结构强度的合理设计提供依据.     

金属成形数值模拟中的接触单元法

给出了一种基于罚函数方法及库仑摩擦规律的点一面接触形式的接触单元法,根据等向滑动函数的概念,推导了粘着接触与滑动接触的接触单元刚度阵,由于这种方法在单元积分点引入接触约束,扩大了接触搜索面积,因而接计算更加稳定。数值计算表明该方法能得到较好的结果。     

数值模拟技术在板料成形中的应用

综述了板料成形中有限元数值模拟技术的发展,介绍了国内外板料成形研究现状、应用水平、常用模拟软件和板料成形的数值模拟的前处理、有限元分析以及后处理,详细分析了CAD建模、有限元建模以及算法的选择以及常见的起皱、破裂、回弹成形缺陷,并指出了今后的研究方向。     

数值模拟技术在材料塑性成形教学实践中的应用

探讨了数值模拟技术引入材料塑性成形教学实践的必要性,结合近年来的教学实践,建立了数值模拟与传统实验相结合的教学体系,以材料塑性成形基础实验和本科毕业论文案例,展示了数值模拟技术在教学实践中的应用成果。实践证明,将数值模拟引入到材料成形教学实践,在解决理论与实践相结合的问题上,找到了新的途径,教学效果明显。     

均匀设计和遗传算法在板料成形数值模拟中的应用

介绍了均匀设计和遗传算法各自的特点,分析它们在板料成形数值模拟中的应用,并以方盒件成形为例,以凸模的运动速度凸模和压边圈与板料的摩擦系数凹模与板料的摩擦系数为决策变量,进行均匀实验设计,以成形后的最大减薄率为目标,优化成形工艺参数,提高成形质量,取得了令人满意的效果。     

有限元数值模拟在齿轮精锻成形中的研究与应用

介绍了齿轮精锻成形数值模拟中的有限元方法,阐述了有限元数值模拟技术在齿轮精锻成形中的齿轮变形规律、工艺及其模具设计、质量和精度控制3方面的应用现状,并对有限元数值模拟技术在齿轮精锻成形中的应用前景进行了展望。     

等效拉延筋模型及其在板料成形数值模拟中的应用

讨论等效拉延筋的建模方法、常用模型及其在板料成形数值模拟中的应用情况,并指出研究中仍存在的问题及今后的发展方向。     

数值模拟在摩托车油箱外壳体冲压成形中的应用研究

应用DYNAFORM软件对摩托车油箱外壳体冲压成形过程进行有限元数值模拟。针对实际生产中油箱外壳体材料厚度不均匀、局部变薄严重的现象，分析其变形特点及主要工艺参数对板料厚度变化的影响，确定了油箱外壳体冲压成形的三个主要工艺参数及模具调整过程中的修整原则。指出应先修整模具拉延筋高度，然后修整凹模圆角半径，再修整凸模圆角半径。生产实践表明，与传统设计的试模方法相比，采用有限元数值模拟方法，模具调试时间缩短75％，且得到的产品板料厚度均匀，刚性好，精度高。     

优化方法在注塑成型数值模拟中的应用

注塑成数值模拟技术,可通过计算机对设计方案进行分析计算,在模具制造之前,预测设计中存在的问题,为模具设计与注塑成型工艺优化提供定量依据。针对注塑成型数值模拟技术智能化、自动化的发展趋势,在此给出了注塑模冷却系统、塑件厚度尺寸、浇口位置、一模多腔的浇道布置及注塑成型鲁棒（稳健性）设计的优化模型,说明了优化方法在注塑成型数值模拟中的应用情况。     

Elasto-plastic contact problem of laying wire rope using FE analysis

The three-dimensional elasto-plastic contact model, formulated with variational equalities, has been described for laying wire rope in this paper. The augmented Lagrangian multiplier method has been applied to calculate both the normal contact force and friction contact force, and the radial return mapping algorithm has been employed to handle stick/slip phases of friction. With a graphical user interface (GUI), a program for calculating boundary conditions of a three-dimensional finite element modelling is developed to create external files, which are in the format of the ANSYS parametric design language (APDL) and the external files can be accessed by ANSYS for nonlinear analysis. FE simulation of a simple wire strand has been given and the effects of friction coefficient and self-rotating ratio on the contact stress have been analysed. Also the effects of them on the forming stress and strain have been discussed.     

基于局部应力应变法的桥式起重机用钢丝绳疲劳寿命估算

为保证桥式起重机的提升作业安全性,以32t×42 m双梁桥式起重机用钢丝绳为研究对象,采用局部应力应变法估算其承载从自由状态到额定载荷的两个载荷步时的疲劳寿命。通过有限元数值算法得到钢丝绳的应力分布,由此确定可能发生疲劳破坏的危险部位在钢丝绳与绳芯接触处,应力大小为1 060.3 MPa,寿命为7 233.6次。根据Manson-Coffin公式,通过平均应力修正,得到基于局部应力应变法的疲劳寿命计算模型,计算得到疲劳寿命为7 937.4次,与有限元数值算法得到的寿命相差8.87%,阐明了局部应力应变法估算钢丝绳疲劳寿命的可行性。     

车灯气密性的有限元接触分析

本文采用接触有限元方法对车灯壳体总成的气密性进行了分析，得出位移曲线，并对影响变形的主要因素进行优化，最终得到合理的灯具结构，为改进制造和装配工艺提供了理论依据。     

钢丝绳三维接触模型及丝间应力分布研究

建立了1×19IWS钢丝绳三维接触模型,该模型采用Splitting-pinball算法进行接触位置搜索,采用Augmented-Lagrangian算法进行接触载荷计算。对模型施加拉伸载荷,应用有限元进行了计算。分析计算结果,得出了钢丝沿轴线方向及在钢丝横截面内的应力分布规律;对照摩擦因数分别取0.10、0.11、0.12时的计算结果,得出摩擦因数对钢丝应力的影响规律,摩擦因数对钢丝切应力影响显著。分析了5个不同捻距倍数的钢丝绳计算结果,得出了捻距倍数对钢丝应力的影响规律,钢丝vonMises应力随捻距倍数增大而增大,但增大不明显,钢丝切应力随捻距倍数增大而减小,且在捻距倍数较小时变化幅度较大。进行了钢丝绳拉伸变形试验,试验结果与计算结果一致,说明所选用的模型是合理的。     

有限元法的应用现状研究

有限元法(FEM：Finite Element Method)作为一种最有效的数值方法，在工程实际中得到了广泛、深入的应用。以应用为主线，首先回顾了FEM的发展历程，然后从FEM的应用过程和应用领域两个方面详细地论述了FEM应用的有关问题，并例举了相关的应用实例。最后总结了FEM的国内外应用现状及研究熟点问题。     

封隔器胶筒大变形摩擦接触的有限元分析

关于封隔器胶筒接触压力的求解，目前文献所给出的计算公式均没有考虑摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响，而摩擦因数对接触压力有较明显的影响。针对胶筒与套管之间的粘-滑摩擦接触问题，采用罚函数技术，结合橡胶大变形问题的增量分析过程，给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法，并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有限元分析。计算结果表明，采用大变形非线性粘弹性理论和接触摩擦描述的有限元模拟技术，可以比较准确地模拟摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响，所得的结果比经典理论公式的分析结果的精度更高，具有理论价值和工程应用价值，可为胶筒的优化设计提供一定的依据。     

赫兹接触理论在采用边界元法分析轧机轴承载荷中的应用

在采用边界元法分析轧机轴承载荷的研究中,提出了一种修正算法,即首先假设一个接触宽度,利用赫兹接触理论进行修正,使用迭代算法进行计算,直到假设的接触宽度与修正后的接触宽度的差值满足给定的收敛条件,从而得到一个精确的结果。以某二辊轧机的四列圆锥轴承系统为例说明了方法的精确性。     

有限元分析在真空泵故障诊断中的应用

针对真空泵在产品试制过程中产生异常振动的问题,首先,排除了制造和装配的原因,然后从设计的角度分析了其原因。将真空泵支架的二维工程图转化为实体模型,导入ANSYS Workbench进行了有限元模态分析,发现其固有频率在真空泵的旋转频率范围内,存在共振现象;即而对其进行了方案修改,以及有限元模态分析,发现其固有频率避开真空泵的旋转频率范围。对按修改后方案制造的真空泵支架进行了装配后试车,发现原来异常振动的现象已经排除。研究结果表明,有限元也可在故障诊断中发挥重要作用,是故障诊断的一种方法。有限元分析是针对实体模型的一种数值分析方法,其计算结果精度较高。     

HSK热装式刀具设计的数值计算和分析

利用有限元分析软件NX Nastran中的面接触功能,对高速精密热装式刀具在不同的配合过盈量、不同的刀杆壁厚、不同的配合长度和不同的工作转速等条件下进行了接触变形位移和接触有效应力的计算,其计算和分析结果为HSK热装式刀具配合尺寸公差的选取和结构的优化设计提供了理论指导。