ANSYS接触分析在钢板弹簧设计中的应用

传统的钢板弹簧计算方法在精确建立力学模型时有一定难度.为提高计算精度,利用ANSYS有限元分析技术,考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素,建立了某钢板弹簧的计算模型.在不考虑摩擦和考虑摩擦两种情况下计算其刚度、应力分布和接触情况,研究片间摩擦对钢板弹簧刚度和应力的影响.全面考虑片间摩擦有助于提高钢板弹簧计算模型的精度.     

钢板弹簧的非线性接触分析及试验研究

根据接触理论,利用ANSYS软件建立钢板弹簧的计算模型,对之进行非线性接触计算与分析.通过考虑簧片间的摩擦和接触, 得到不同载荷下的应力分布和变形情况,计算了其强度和刚度.并进行了试验分析,结果表明,非线性接触计算值和试验数据比较吻合,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高.     

板簧刚度及迟滞特性的非线性有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件的接触非线性求解功能对钢板弹簧的刚度及动力学特性进行分析,讨论了摩擦和大变形对钢板弹簧刚度的影响及摩擦对钢板弹簧迟滞特性和阻尼特性的影响.结果表明,摩擦对板簧刚度影响较小,对板簧的阻尼特性影响较大,为进行板簧的精益设计提供了参考.     

基于精细积分算法的钢板弹簧刚度分析

基于一般线弹性曲线梁理论,针对钢板弹簧片之间相互作用力不能预先给定的特征,导出了多层汽车钢板弹簧整合状态向量的一阶常微分矩阵方程。借助精细积分技术,提出了一种用于计算钢板弹簧刚度的半数值半解析法。文中方法从整体上分析钢板弹簧的力学性能,从而避免计算钢板弹簧各层之间的接触内力,为汽车钢板弹簧的刚度计算提供了一种新方法。     

等截面钢板弹簧动态特性分析及试验研究

为探索汽车钢板弹簧的加载频变与幅变对其动态特性的影响,采用ANSYS数值仿真方法建立了钢板弹簧的有限元模型,并对钢板弹簧的刚度特性进行了分析。利用台架试验方法验证了ANSYS数值仿真方法的有效性。研究结果表明:当加载频率不变时,汽车钢板弹簧的动态刚度随加载位移幅值的增大而减小;当加载位移幅值不变时,其动态刚度随加载频率的增大而减小。     

一种减小行波型旋转超声电动机径向滑移的方法

为了减小行波型旋转超声电动机定子与转子间的径向滑移,提出通过增大转子摩擦层径向最大剪切变形角的方法和基于定子与摩擦层间的黏滑原理来减小定子与转子间的径向滑移,分析了影响摩擦层的径向最大剪切变形角的因数;在ANSYS10.0中建立电动机定转子三维有限元接触模型;对影响定转子间径向滑移的因素进行仿真分析。分析结果表明,可以通过增大定子与摩擦层间的摩擦因子和增大摩擦材料的泊松比来减小电动机定子与转子间的径向滑移。摩擦材料泊松比的改变对减小径向滑移的贡献程度要大于定子与摩擦层间摩擦因子的改变对减小径向滑移的贡献程度。     

金属材料干摩擦特性的实验与仿真研究

基于单自由度弹簧阻尼器模型和Mindlin理论模型,通过金属材料干摩擦动态特性实验,得到了干摩擦迟滞特性曲线以及等效刚度与等效阻尼变化规律.随着两接触面间相对位移幅值的增大,摩擦力等效刚度单调下降,并且趋于平缓,而摩擦力等效阻尼则随位移幅值的增大而单调上升,并且在无量纲相对位移幅值为2.0附近达到最大值后随位移幅值的增大而单调下降.通过比较分析实验数据和两种理论模型的计算结果发现,当无量纲相对位移幅值小于1.0时理论模型无法反映系统的刚度与阻尼特性.利用有限元分析软件MARC建立了与实验相一致的有限元预测模型.对比分析表明,有限元模拟结果与实验结果具有较好的吻合程度,有限元方法可以帮助分析工程实际中金属材料的干摩擦特性.     

钢板弹簧动态力建模

为在汽车动态仿真中建立精确的板簧悬架模型,进行了钢板弹簧的变形-动态力试验,分析加载频率及幅值对动态力的影响。将钢板弹簧动态力分解为静态弹力及动态干摩擦力,由此建立基于力控阻尼器干摩擦的一般钢板弹簧动态力模型。通过处理动态加载钢板弹簧动态力试验数据,对比分析本文模型与HSRI模型的表达精度。研究一般模型中动态参数与变形历程的关系,提出汽车动态仿真用钢板弹簧动态力模型并辨识了模型参数。研究表明:本文模型可精确描述钢板弹簧动态力特性,独立表达的钢板弹簧干摩擦模型也可方便地用于整车多体建模。     

塔式起重机耳板件疲劳断裂行为研究

塔式起重机在受载过程中,其耳板发生断裂.为明确其断裂机制,对耳板件进行了显微组织和断口形貌观察、材料力学性能测试和有限元数值分析.结果表明：耳板材料性能满足设计要求,耳板的断裂形式为疲劳断裂,裂纹萌生于耳板内侧转折处;有限元分析得到了耳板与主弦杆的焊接构件在耳板内侧转折处存在明显的应力集中.改进主弦杆端部与耳板间的焊接方式,可以改善其应力分布状况,减小应力集中,从而有效降低构件的断裂风险.     

中口径自动舰炮输弹簧的疲劳寿命及损伤分析

本文研究了中口径自动舰炮输弹簧的疲劳寿命及损伤规律.研究指出,该弹簧断裂属高周疲劳破坏,以线弹性断裂力学为基础的寿命估算与实验结果吻合较好;研究得到弹簧疲劳寿命损伤曲线,并指出弹簧端环上的钢印压痕造成约70%的疲劳寿命损伤;研究认为,只要保证弹簧热处理质量,采用合理的喷丸工艺,并避免压痕,该弹簧可以满足服役性能要求.     

超声波的减摩特性

处于超声振动状态的物体表面具有减小摩擦磨损的特性,从质点微观振动和声悬浮力学角度两方面进行分析得出:①超声振动改变了接触面间的摩擦状态;②超声振动减小了接触面的有效接触面积;③振动力和辐射压减小了正压力。利用实验方法测得了振动参数与摩擦性能之间的关系,测试结果表明:当振幅为5μm时,摩擦系数降低为无振动状态时的10%。     

TPDP对MoDDP硫化反应速度的影响

二烷基二硫代磷酸硫化氧钼（ＭｏＤＤＰ）具有十分优异的抗磨减摩性能,实际应用的这类含钼添加剂一般为一混合物。硫代过氧二磷酸酯（ＴＰＤＰ）为ＭｏＤＤＰ减摩剂中一种主要的非钼化合物。研究ＴＰＤＰ与ＭｏＤＤＰ的相互作用,有助于认识ＭｏＤＤＰ的摩擦行为。采用俄歇电子能谱分析研究了ＴＰＤＰ对ＭｏＤＤＰ硫化反应速度的影响,并在四球机上考察了ＴＰＤＰ对ＭｏＤＤＰ摩擦磨损性能的影响。结果表明：ＴＰＤＰ的存在可提高摩擦副表面的硫化反应速度及抗磨减摩性能。因此,ＭｏＤＤＰ减摩剂中含有一定量ＴＰＤＰ是有益的     

2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

为了探讨2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂位置与区域局部力学性能及材料微观结构之间的关系,对铝合金2219-T6搅拌摩擦焊接头开展了疲劳试验研究.试样接头疲劳断裂处大多位于焊核区与热机区交界处及临近区域,在裂纹萌生处的亚表面发现有大的夹杂.焊核区有明显微空洞,小角度晶界最多.利用ABAQUS软件数值模拟接头疲劳,分析了接头局部区域力学性能.接头的热机区和焊核区的主应变值较大,这些区域较其他区域更易萌生疲劳裂纹.     

Tribological Properties of MoSi2 Against AISI10045 Steel Under Sliding Friction

MoSi2 samples were prepared by a self-propagating high-temperature synthesis （SHS） and a hot-press technique. The sliding friction and wear properties of intermetallic MoSi2 against AISI10045 steel under dry friction and oil lubrication conditions were investigated with a MRH-5A type ring-on-block friction and wear tester. The elemental composition, microstructure and worn surface morphology of the MoSi2 material were observed and analyzed by means of scanning electron microscopy （SEM） and X-ray diffraction （XRD）. The synthetic parameter pv value reflecting friction work, was used to discuss the tribological properties of MoSi2 material. The results show that 1） oil lubrication can obviously improve the tribological properties of MoSi2, 2） the bigger the pv value, the greater the antifriction and the abrasive resistance of MoSi2 under oil lubrication, 3） with an increase in the pv value, the wear mechanism of MoSi2 material under dry sliding friction is the fatigue fracture and adhesive wear and 4） under oil lubrication the wear mechanism is mainly fatigue pitting.     

双边摩擦接触力学问题和第二类混合变分不等式的等价性及其数值近似

摩擦接触问题的数学模型是一个变分不等式,一般的变分不等式对应力,表面力及位移是利用应力-应变关系,应变-位移关系逐个进行求解,而混合变分不等形式则可同时求解应力和位移,这是混合变分不等式的优点.王烈衡曾以混合变分形式为基础,利用有限元法求解无摩擦弹性力学问题.本文以弹性力学问题中的双边摩擦接触问题为背景,讨论了第二类混合变分不等形式和能量泛函的极小值问题,并对它们的等价性进行了研究,接着用有限元法求双边摩擦的弹性接触问题以及近似解的误差估计.     

组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验

为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明：与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%～36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7～0.9。     

电弧喷涂铁基涂层的组织与减摩机制分析

为了研究电弧喷涂铁基涂层的组织及减摩机制,采用电弧喷涂技术制备了08Mn2Si、4Cr13和65M n铁基涂层.利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了涂层的组织特征.结果表明,涂层中孔隙的分布是互不连通的,并随机分布.利用Image J计算涂层的孔隙率和氧化物占比,并结合摩擦磨损试验分析了涂层的减摩机制.基于摩擦学理论与摩擦磨损试验,分析了涂层的孔隙储油和氧化物自润滑作用.孔隙和氧化物的存在可以增加涂层的耐磨性,并提高其减摩作用.     

球头衬碗结构接触应力有限元分析

本文采用有限元方法研究了球头及衬碗结构接触应力问题.为获得球头衬碗厚度及其间隙对球头及衬碗接触应力的影响,采用有限元方法建立接触力学模型,继而通过计算分析获得了球头与衬碗接触应力随球头衬碗厚度及其间隙的变化规律.以某轿车采用的球头为例,利用上述接触力学模型分析后发现,通过适当增加球头衬碗厚度并提高加工精度,保持其在使用过程中最佳接触应力状态,能够延长球头衬碗使用寿命,减少失效的发生.     

无侧隙端面啮合蜗杆副瞬态动力学分析

为了获得无侧隙端面啮合蜗杆副的动力学特性,分析不同结构类型的蜗杆之间承载能力、变形间的关系。利用有限元法,建立蜗杆端面啮合杆副的动力学分析模型,对啮合瞬间进行瞬态动力学分析。首先,根据建立的端面蜗杆的动力学模型,进行瞬态动力学分析,分别得到端面啮合蜗杆副的接触应力、等效应力和总变形。其次,对无侧隙端面啮合蜗杆副的动力学特性进行理论分析与比较,分别比较分析无侧隙端面啮合蜗杆副与无侧隙环面蜗杆副、无侧隙端面啮合蜗杆副与双滚子端面啮合蜗杆副的瞬态动力学性能及变形的情况。结果表明：有限元分析中端面啮合蜗杆副的应力、应变云图表明,啮合瞬间,蜗轮蜗杆至少同时啮合8对齿,可以清晰地看到最大应力在齿顶;同等条件下,端面啮合蜗杆副的接触应力较无侧隙双滚子包络环面蜗杆减小超过33%;端面啮合蜗杆副的最大等效应力仅为无侧隙双滚子包络环面蜗杆的22%;端面啮合蜗杆副较双滚子端面啮合蜗杆副具有较强的抗变形能力,当t≥0.056 5 s双滚子端面啮合蜗杆副随时间变形影响显著。几种新型蜗杆副的分析和比较可以反映其动/静力学特性,从而为该新型蜗杆在减速器等领域中的应用提供理论依据和工程应用价值。     

含石墨的节能添加剂对接触疲劳寿命的影响

兰州化学物理研究所研制的含石墨的节能添加剂,加到润滑油中可以减小摩擦系数,提高耐磨性,达到节能的目的。但是对接触疲劳寿命的影响如何尚不清楚,为此笔者们进行了试验研究。结果表明,这种添加剂加到20#机械油中,提高45#钢(调质,HB=300)的接触疲劳寿命4.9倍以上。