全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型

为研究硬盘磁头和盘面的碰撞接触问题,提出了一种全滑移接触条件下,球形粗糙表面与理想刚性平面的弹塑性接触模型．通过数学建模与MATLAB仿真,分析了球形粗糙表面弹塑性接触状态下接触载荷、实际接触面积和法向接触分离、塑性指数之间的函数关系,并在不同塑性指数条件下,与理想光滑表面模型、CEB (Chang-Etsion-Bogy) 模型及全粘着条件下的CKE (Cohen-Kligerman-Etsion) 模型进行对比．结果表明:本模型在计算接触面积与接触载荷上比CEB模型及CKE模型更加准确．     

微凸体切向滑移特性

为了从微观角度探究粗糙表面的切向滑移特性,构建一种具有回转抛物体形状的微凸体切向滑移有限元模型.该模型综合考虑了材料的弹性、弹塑性变形和塑性变形特征,分析整个切向滑移过程中切向、法向合力分别随切向、法向位移等参数的变化规律,并给出接触载荷的无量纲化拟合公式;推导了基于Kogut弹塑性(KE)模型的侧接触力学模型,并用该理论解释切向滑移特性.分析表明：KE模型侧接触模型仅仅适用于小变形范围;切向滑移位移越大,切向的塑性流动越大,KE模型侧接触模型与仿真模型的误差也越大;另外,载荷的最大值、最小值和均值都表现出了明显的变化规律.微凸体切向滑移特性的仿真分析以及侧接触理论研究为粗糙表面接触特性的研究奠定了基础.     

M-B弹塑性接触模型的修正

根据Wang的观点,将M-B弹塑性接触模型中的完全弹性、完全塑性两种变形形式,转变为完全弹性、弹塑性和完全塑性三种变形形式,得到了M-B模型的修正模型.仿真结果表明,对于载荷与接触面积关系的分析和预测,低载荷下采用原M-B模型、中等载荷下采用本文作者修正模型、而高载荷下采用G-W模型较为合适.     

后双横臂独立悬架的下控制臂有限元分析

根据后悬架硬点坐标,建立双横臂独立悬架仿真模型.利用多体动力学理论,在加速和车轮上跳工况下,对下控制臂进行载荷分析;在相应工况下,运用有限元理论,对下控制臂进行有限元分析.分析结果表明,下控制臂满足设计要求.     

平面二次包络环面蜗杆传动齿面接触应力计算

采用弹塑性接触有限元法求解了不同包容齿数下的齿间载荷分配系数,基于啮合原理计算了接触点的诱导法曲率半径并进行了回归分析,建立了单齿接触线长度和总接触线长度的简化计算模型。基于Hertz模型,推导出适用于平面二次包络环面蜗杆传动的承载最大齿对的接触应力计算公式和平均接触应力计算公式。建立了蜗杆副的有限元模型,分析了不同载荷作用下的齿间载荷分配及齿向应力分布规律。最后,通过实例对比了用于平面二包蜗轮副齿面接触应力分析的解析法及数值法。结果表明：解析法与数值法计算结果接近,前者计算值高于后者约10%~25%。     

TL3400矿用自卸车平衡悬架有限元分析

针对TL3400矿用自卸车平衡悬架在使用中存在的问题,利用有限元软件Ansys/LS-dyna建立了悬架有限元模型;在不同载荷和不同板簧宽度条件下,对平衡悬架进行了有限元分析。在建立实验模型之后,进行实验比较。结果表明,适当增加钢板弹簧宽度,可以有效降低结构位移量,为消除故障提供依据。     

不锈钢普通螺栓抗剪连接破坏模式的数值研究

本文采用ABQUAS大型有限元软件,研究静剪力作用下不锈钢普通螺栓连接节点性能.板件及螺栓均采用C3D8单元,材料模型为多线性弹塑性模型,考虑法向线性接触和切向库伦摩擦接触.数值模型建立时依据国外已有的试验研究,进行几何参数、材料力学参数、接触参数的设置.将数值分析的结果与试验结果进行比较,确定有限元模拟的可靠性.建立不锈钢普通螺栓连接不同几何模型,进行数值分析,提出数值分析时连接破坏模型的确定原则以及极限位移和荷载的确立方法.     

一种二维弹塑性裂纹有限元模型的分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,以较少的单元建立了模拟循环载荷下裂尖参数变化的二维弹塑性有限元模型,通过应力、位移及塑性区尺寸等裂尖参数的有限元计算值与力学公式计算的理论值的比较,分析了不同单元类型对裂尖参数的影响,为解决有应力集中的二维弹塑性有限元问题提供了一种高效准确的模型.     

尺度相关的分形粗糙表面弹塑性接触力学模型

依据分形理论,研究了粗糙表面间的真实接触状况,建立了粗糙表面间的分形接触模型。考虑微凸体的等级,确定了弹性临界等级、第一弹塑性临界等级和第二弹塑性临界等级的表达式,研究了粗糙表面中单个微凸体的弹性、弹塑性及完全塑性变形的存在条件,推导出各个等级微凸体的临界接触面积的解析式。在此基础上应用微凸体的面积分布密度函数,获得了接触表面上接触载荷与真实接触面积之间的关系。计算结果表明:单个微凸体的临界接触面积是和微凸体的尺度相关,随着微凸体等级的增大而减小;微凸体的变形顺序为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形,与传统的接触模型一致;在整个粗糙表面接触过程中,粗糙表面变形过程与单个微凸体的变形过程一致;最大微凸体所处的等级范围不同,粗糙表面所表现的力学性能也不相同。     

CRH2型动车组轮轨接触计算及车轮强度CAE分析

为了分析计算CRH2型动车组在垂向静载荷作用下的车轮最大计算载荷,并确定轮轨接触斑的几何形状参数,利用SolidWorks软件模拟出车轮及静载下的轮轨接触有限元模型,并于Simulation中通过提取分割几何线的方法进行有限元图解分析。结果表明,垂向静载条件下车轮一周踏面横向位移呈三角函数曲线变化趋势,计算模拟仿真结果可用于横向稳定性计算、车轮动态横向响应曲线计算等,还可用于轨道几何参数和轮轨外形的合理选择。     

机床滑动导轨副加速磨损退化试验建模与分析

为了分析机床滑动导轨副加速退化试验中的磨损机理,建立了滑动导轨副在实际工况下的受力变形模型并计算得到导轨接触面间的接触力.设计了加速磨损退化试验,并基于Archard模型建立了机床滑动导轨副实际工况下磨损计算模型,主要建立了床身导轨接触面磨损模型.基于理论模型,采用加大滑动导轨负载力水平的方法,对加速磨损退化试验中的滑动导轨床身导轨接触面的磨损量和磨损曲线进行预测.结果表明:该模型可较好地指导实际的加速磨损退化试验参数设计和根据高负载下试验获得的床身导轨磨损量预测工作负载下的磨损.     

轧机轴承偏载下的有限元分析研究

实际工作中的轧钢机械工作辊既承受径向力，同时又受轴向力的作用，因此，轧机工作辊用轴承在不同偏载程度下，轴承套圈与滚子将有不同的接触应力表现。章运用ANSYS有限元分析软件，建立了ANSYS有限元分析模型，分析了实际工作中的轴承套圈与滚子的接触状态。通过对均布载荷和三种不同偏载情况下的有限元模型的计算分析，得到了偏载下滚子沿轴向方向的接触应力分布的偏载效应规律，以及当倾斜程度不同时，接触应力变化与载荷变化之间呈非线性规律；在进行轧机轴承设计、制造及使用时，必须考虑偏载的影响。中还指出，关于较大偏载状况的滚子接触应力分布规律的研究，对滚子母线进行合理修形具有参考价值。     

外载荷作用下压力容器接管结构有限元分析

工程设计时因需要满足工艺流程的复杂性,常常在压力容器的特殊位置进行开孔接管.GB 150—2011仅考虑容器结构在单一载荷的工况进行开孔接管结构的强度计算,没有涉及到实际工程中开孔接管结构的附加外载荷.应用SolidWorks软件对筒体切向开孔接管压力容器进行局部建模,采取有限元分析法,分别对三维实体模型施加仅内压、内...     

斜压状态下托轮滚圈多体接触的力学特征

根据滚圈处筒体的变形及力平衡条件,建立了计算滚圈与筒体间接触压力分布的数学模型。研究了斜压状态下托轮滚圈多体接触模型的特点,开发了斜压接触下托轮滚圈有限元建模程序,该程序适用于任何载荷、载荷比、偏斜角下托轮滚圈的接触有限元分析。应用均匀设计法,设计了托轮与滚圈多体接触的有限元计算方案,通过计算,得出了托轮与滚圈的应力及变形情况。通过对滚圈的变形椭圆度和内、外表面的最大等效应力进行多元线性回归,得到了滚圈的变形椭圆度和内、外表面的最大等效应力随支承载荷、载荷比、托轮偏斜角的变化公式。     

起重机小车偏斜对轮轨接触状态的影响

利用有限元分析软件Ansys对轮轨系统进行弹塑性静力分析,建立起重机小车在运行中发生偏斜和不发生偏斜两种工况下的有限元模型,研究这两种不同工况下轮轨系统所受应力的分布状态. 结果表明,小车运行中发生偏斜时,轮轨承受更大的应力,最大应力区集中分布在小车偏斜方向的半边轨道上,且轮缘与轨道之间发生接触,导致轮轨更易磨损.     

3D finite element analysis on pile-soil interaction of passive pile group

The interaction between pile and soft soil of the passive pile group subjected to soil movement was analyzed with three-dimensional finite element model by using ANSYS software. The soil was assumed to be elastic-plastic complying with the Drucker-Prager yield criterion in the analysis. The large displacement of soil was considered and contact elements were used to evaluate the interaction between pile and soil. The influences of soil depth of layer and number of piles on the lateral pressure of the pile were investigated, and the lateral pressure distributions on the （2 × 1） pile group and on the （2 ×2） pile group were compared. The results show that the adjacent surcharge may result in significant lateral movement of the soft soil and considerable pressure on the pile. The pressure acting on the row near the surcharge is higher than that on the other row, due to the ＂barrier＂ and arching effects in pile groups. The passive load and its distribution should be taken into account in the design of the passive piles.     

螺母垫圈对螺栓法兰接头应力分布影响的有限元分析

建立螺栓法兰垫片整体的有限元模型,进行了DN500螺栓法兰连接系统的紧固实验,验证了有限元模型的合理性。通过控制螺母垫圈宽度及管道介质压力,对比分析了螺母垫圈对垫片及螺栓上应力分布的影响。结果表明,加合理尺寸的螺母垫圈不仅可以增加螺母与法兰面的接触面积,提高垫片上的压应力,而且在螺栓预紧载荷及介质压力高的情况下,可以防止螺栓的弯曲变形及垫片的圧溃失效,提高螺栓的使用寿命,改善螺栓法兰连接系统整体的密封性能。     

激光焊蜂窝夹套压力鼓胀的实验与有限元分析

为确定鼓胀高度与鼓胀压力的关系,实现压力鼓胀的可控性,在分析激光焊蜂窝夹套制造工艺与特点的基础上,进行了压力鼓胀过程的应变电测实验.实验结果表明:鼓胀过程离蜂窝点越近的区域越先进入塑性变形,鼓胀高度随鼓胀压力和蜂窝点间距的增大而增大,随夹套板厚的增大而减小.此外,结合压力鼓胀实验的验证性数据,建立了菱形结构元有限元计算模型,并借助“卸载近似法”,形成了与液氨、水蒸气25%酒精水对应的各种型号夹套的鼓胀压力-鼓胀高度的优选推荐系列,对激光焊蜂窝夹套的生产制造具有参考价值.     

非均布水平及竖向力下沥青路面力学响应分析

轮胎与路面的接地形状呈较明显的矩形，且随着轮胎负荷及胎压的不同，对路面的竖向作用力发生不规则变化，为非均匀分布；当车辆制(启)动时，产生的水平力也应是非均匀分布的，采用三维有限元分析方法，分析了柔性基层和半刚性基层路面结构，在不同的车型荷载及其不同荷载分布情形下力学响应的差异。     

宁夏花儿艺术馆钢结构-混凝土结构共同工作分析研究

为探讨地震响应分析时混凝土下部结构对上部钢结构的影响,以宁夏花儿艺术馆为例建立了上部钢结构和下部混凝土结构共同工作的有限元模型,对模型分别进行了静力分析、小震作用弹性分析、大震作用动力弹塑性时程分析等.此外,还探讨了在罕遇地震下混凝土结构的弹塑性性质对整体结构的影响.结果表明,在共同工作条件下,上部钢结构的静、动力位移和内力都有较大程度的提高.在结构设计时,必须考虑下部支撑结构的放大效应.