高温度梯度作用下圆柱壳蠕变的有限元分析

根据SA508-III钢的物理力学性能参数,基于大型有限元软件ABAQUS进行了圆柱壳在高温度梯度下的热-结构耦合分析,获得了沿壁厚的温度场分布及应力场分布;在此基础上结合随温度变化的蠕变性能参数,进行了圆柱壳的蠕变分析,得到了蠕变后沿壁厚的应力、应变分布。结果表明:由于温差梯度高,沿壁厚的应力可分为3个区域,两侧均已屈服,而中间为弹性区;发生蠕变后,蠕变应变迅速提高并达到稳定,应力松弛再分布,并在器壁中间弹性区出现一定的突变。     

考虑层间变形的约束阻尼圆柱壳振动特性分析

在约束阻尼减振结构中,中间的黏弹性层主要依靠基体及约束层的交错运动产生剪切变形而消耗能量,因而这种层间变形关系需要被有效引入以提升建模精度,为此采用有限元法对局部贴敷约束阻尼层圆柱壳进行了动力学建模方法研究。首先,基于Donnell''s薄壳理论,在考虑各层之间变形关系的基础上,推导了复合单元的刚度及质量矩阵;其次,构造了一种过渡单元来连接复合壳单元和仅有基体的单层单元,实现了局部贴敷约束阻尼层圆柱壳总刚度及总质量矩阵的有效组集;然后,在考虑复合圆柱壳弹性约束边界条件的基础上,确定了复合壳的运动方程,并给出了求解振动特性的公式;最后,进行了实例研究,通过与实验和ANSYS仿真结果的对比,验证了所提有限元模型的正确性,并进一步分析了约束层、阻尼层厚度变化对复合圆柱壳振动和阻尼特性的影响。     

整体编织加筋碳／环氧复合材料圆柱壳压缩试验

进行了整体编织复合材料圆柱壳轴压试验。实时记录载荷与多点变形曲线,测试蒙皮和加筋梁翼缘的应变,监测加载过程声发射信号,捕获破坏瞬态红外照片。测试结果显示：整体编织加筋碳／环氧复合材料具有较高的破坏强度,蒙皮和加筋梁翼缘腹板斜断口破坏,呈现脆性材料特征。     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层台结构的屈曲载荷。本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳，设计了测试其稳定性的实验方案。然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器，对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试，并对实验进行了精度分析。最后给出了实验结果并进行了讨论。     

圆柱壳自由振动的有限元分析

以位移模型为基础,用有限元中的分离变量法的理论,求解了圆柱壳自由振动的固有频率,计算结果与壳体解析解相一致。本方法具有节省内存,减少计算工作量的优点,是利用微机解决复杂结构计算的有效途径。     

复合材料薄壁圆柱壳热振动特性分析

采用有限元软件ANSYS参数设计语言（APDL）实现复合材料薄壁圆柱壳结构在线性分布温度场作用下的非线性热振动特性分析。计算不同约束条件、不同铺层方式和铺层层数的复合材料薄壁圆柱壳在线性温度场作用下的各阶固有频率,分析边界约束、铺层角度及铺层层数对结构热振动频率的影响。结果表明,温度效应、边界约束、铺层层数显著影响结构的固有频率,适当的铺层角度会改变结构的固有频率,不同的铺层方式对结构固有频率影响程度不同。这些结论将对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导作用。     

环肋圆柱壳振动性能的优化设计

通过开孔设计改善环肋圆柱壳壳体振动性能,采用数值仿真技术,用结构表面均方法向速度级评价结构振动性能,发现开孔对于改善结构的振动性能有一定效果。对于水下设备振动性能优化设计有一定的参考价值。     

复合材料层合旋转圆柱壳振动特性研究

采用有限元法研究层合旋转壳的振动特性,考虑了科氏力、离心力、初应力及大变形引起的几何非线性的影响,揭示了大变形几何非线性对层合旋转壳固有特性的影响。通过研究[0°/90°/90°/0°]和[0°/90°/0°/90°]两种铺层圆柱壳在不同转速下的固有特性,揭示了复合材料旋转圆柱壳的固有特性随转速及铺层方式的变化规律。     

开孔圆柱壳模拟疲劳试验模型及加载条件的研究

研究受内压开孔圆柱壳与其受拉伸开孔平板模型在结构和受载条件上的相似性，有限元分析表明，开孔圆柱壳与其相应的平板模型在开孔附近的等效应力分布非常相似，分析和试验结果表明，开孔圆柱壳模拟疲劳试验载荷应由控制疲劳寿命的关键部位（即危险点）的等效应力来确定，当开孔圆柱壳与其平板模型在危害点的等效应力水平和分布相同时，可认为二者的疲劳寿命也相同，在正确的加载条件下，开孔平板模型可用于开孔圆柱壳的模拟疲劳试验，并较精确地预测开孔圆柱壳的疲劳寿命。     

弹性圆柱壳的稳定性优化设计

研究任意轴对称边界条件下和受均布法向载荷作用圆柱壳的稳定性优化设计问题，即极大化屈曲临界载荷。利用能量原理分析轴对称变厚度圆柱壳的分支点屈曲，将求解屈曲临界载荷变成求解广义特征值方程，使圆柱壳稳定性优化设计成为极大化最小特征值问题。实际算例验证了本方法的有效性。研究结果可用于圆柱壳的加肋优化设计。     

火车车轮喷砂机自动夹持器圆柱凸轮有限元模态分析

圆柱凸轮是火车车轮喷砂机自动夹持器的重要零部件之一,建立圆柱齿轮的动力学控制方程,利用有限元软件对凸轮进行静力学和模态分析,得出应力云图及固有频率和振型等参数,为后续进行谐响应分析或者瞬态动力学分析提供理论参考。     

含初始缺陷的加强复合材料圆柱壳的非线性屈曲分析

综合考虑几何非线性、材料非线性、横向剪切效应以及初始几何缺陷等因素，对带有加强筋和加强环的复合材料圆柱壳的屈曲问题进行了分析研究。所得数值结果与有关试验值及其它已知解吻合良好，因而可用于实际工程中加强复合材料圆柱壳的设计计算，同时表明这里给出的本构关系对于弹塑性屈曲分析是适用的，并提出保证结构完整性、改善结构整体屈曲性能的关键是控制制造加工质量，减少初始缺陷。     

无预负荷空心圆柱滚子轴承空心度的优化设计

根据接触力学理论，对空心滚子轴承进行了三维有限元分析，在此基础上对空心滚子轴承的空心度进行了优化设计，为最大限度地发挥空心滚子轴承的优势和空心滚子轴承的设计提供参考。     

Vibration and buckling of cross-ply laminated composite circular cylindrical shells according to a global higher-order theory

Natural frequencies and buckling stresses of cross-ply laminated composite circular cylindrical shells are analyzed by taking into account the effects of higher-order deformations such as transverse shear and normal deformations, and rotatory inertia. By using the method of power series expansion of displacement components, a set of fundamental dynamic equations of a two-dimensional higher-order theory for laminated composite circular cylindrical shells made of elastic and orthotropic materials is derived through Hamilton's principle. Several sets of truncated approximate higher-order theories are applied to solve the vibration and buckling problems of laminated composite circular cylindrical shells subjected to axial stresses. The total number of unknowns does not depend on the number of layers in any multilayered shells. In order to assure the accuracy of the present theory, convergence properties of the first natural frequency and corresponding buckling stress for the fundamental mode r=s=1 are examined in detail. The internal and external works are calculated and compared to prove the numerical accuracy of solutions. Modal transverse shear and normal stresses can be calculated by integrating the three-dimensional equations of equilibrium in the thickness direction, and satisfying the continuity conditions at the interface between layers and stress boundary conditions at the external surfaces. It is noticed that the present global higher-order approximate theories can predict accurately the natural frequencies and buckling stresses of simply supported laminated composite circular cylindrical shells within small number of unknowns.     

基于参数化有限元模型的活塞热负荷仿真分析

应用COSMOS／M参数化有限元程序语言及Delphi面向对象高级语言,建立了490型柴油机活塞的参数化三维有限元计算分析模型及其数据输入输出处理接口,对活塞温度场及其影响因素进行了定量分析,并在此基础上,对490型柴油机虚拟故障工况下的热负荷进行了模拟计算,为故障仿真提供一种方便高效的手段。     

基于TRIZ矛盾矩阵的弹性复合圆柱滚子轴承创新设计

TRIZ是发明问题解决理论的俄文简称,该理论是俄罗斯人G.S Altshuller及其团队在分析各国250万件发明专利的基础上所提出的.将其应用于机械产品创新设计,可以帮助设计人员指明解决问题的方向,快速找出复杂问题的最终解决方案.对TRIZ理论中39个通用技术参数、40个发明原理、矛盾矩阵及如何应用TRIZ理论矛盾矩阵解决问题进行了阐述.以TRIZ矛盾矩阵为工具,对传统的圆柱滚子轴承的缺陷进行了分析,根据矛盾矩阵表所推荐的发明原理,提出了新型的弹性复合圆柱滚子轴承.     

圆柱薄壳结构动态综合优化

根据低噪声水下航行器壳体的设计要求,通过分析水下圆柱壳体结构振动和声辐射特性,及应满足的稳定性和强度要求,得出了低噪声圆柱薄壳结构优化设计方法.运用MATLAB优化工具箱对鱼雷圆柱壳体进行了结构优化设计,通过分析得出该圆柱壳体应满足的约束条件,得出了优化结果.     

基于有限元仿真的结构件可靠性评估软件开发

为评估结构件在不同工况下的可靠度演变规律,文中在开展有限元分析的基础上,基于仿真结果数据开发了可靠性评估软件。在 ABAQUS 软件中完成了结构件在不同工况下的应力、应变和变形分析;通过固化有限元仿真分析流程,利用可靠性理论建立了基于变形量的结构件可靠性评估模型;采用 Python 语言开发了结构件可靠性评估软件,根据提取的有限元仿真结果数据计算了不同工况下结构件 的可靠度指标,得到部件可靠度随载荷的演变规律。文中介绍了软件开发的技术架构和开发环境,分析了软件开发流程和功能模块,阐述了软件实现的关键技术,并以某雷达部件为例,完成了部件可靠性评估并验证了软件的有效性。     

圆弧齿圆柱蜗杆副轮齿强度分析

介绍圆弧齿圆柱蜗杆副齿廓啮合原理,齿形车削加工方法,建立起GB9147—88圆弧齿圆柱蜗杆副蜗轮、蜗杆的有限元计算模型。分析蜗轮蜗杆啮合过程中2个特殊承载位置应力与位移的变化,用动力学理论计算出蜗杆传动固有频率、临界转速,为试制GB9147—88圆弧圆柱蜗杆减速器提供合理而可靠的理论依据。     

ANSYS有限元分析二次开发技术探讨

运用UIDL和APDL语言,ANSYS中对一个长方体的有限元分析过程进行了二次开发,在软件中建立了专有菜单,实现了前处理、求解、后处理全过程的自动计算。ANSYS二次开发方法可应用于其他产品的有限元分析中,特别适合于简单几何模型及同类工况的有限元分析。二次开发后的ANSYS便于普通设计人员使用,避免了大量的重复性工作,提高了分析效率。