复杂模型的ANSYS有限元网格划分研究

对于有限元分析来说,网格划分是其中最关键的一个步骤,网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度.对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题,尤其是与复杂模型相关的一些有限元网格划分问题作简要阐述,并给出一个复杂模型的ANSYS有限元网格划分实例.为工程设计提供参考.     

斜齿轮有限元网格自适应加密技术研究

为了实现有限元法分析过程中计算精度和计算时耗的平衡,对斜齿轮自适应加密进行了研究。完成了斜齿轮模型建立和网格划分,并对其进行有限元分析,得到了齿根中点拉应力的值,以及齿根中点拉应力、单元密度、齿宽三者之间的关系。利用Matlab软件对齿根中点拉应力的值进行曲线拟合,将齿根中点拉应力作为实现斜齿轮自适应加密的关键参数,引入齿模比的概念,根据齿模比值的范围实现斜齿轮有限元网格的自适应加密,使得斜齿轮的有限元分析过程中在耗时较短的同时保证了有限元分析结果的准确。     

滚动轴承接触应力的有限元分析方法研究

针对滚动轴承有限元分析中网格划分离散化引起游隙误差和非点接触的问题,提出了采用网格匹配的方法。首先,阐述了有限元分析中的网格匹配及匹配对接触计算的重要性。然后,对球轴承三维模型进行网格匹配的分析。最后,基于轴承接触问题的简化模型对网格匹配及网格密化进行了定量分析。结果表明:弧线、弧面接触问题中,网格不匹配引起较大分析误差,网格匹配意义明显;对满足Hertz理论的接触问题进行有限元分析时,网格匹配及适当密化可显著提高分析精度;滚动轴承在不进行网格密化的情况下,采用网格匹配技术可获得较好的分析精度。该研究对滚动轴承精确有限元建模分析具有一定指导意义。     

斜齿轮有限元网格自适应加密技术研究

为了实现有限元法分析过程中计算精度和计算时耗的平衡,对斜齿轮自适应加密进行了研究。完成了斜齿轮模型建立和网格划分,并对其进行有限元分析,得到了齿根中点拉应力的值,以及齿根中点拉应力、单元密度、齿宽三者之间的关系。利用Matlab软件对齿根中点拉应力的值进行曲线拟合,将齿根中点拉应力作为实现斜齿轮自适应加密的关键参数,引入齿模比的概念,根据齿模比值的范围实现斜齿轮有限元网格的自适应加密,使得斜齿轮的有限元分析过程中在耗时较短的同时保证了有限元分析结果的准确。     

自增强液压缸缸筒理论计算与仿真分析

基于Mises塑流条件、有限元理论、Lame公式对自增强厚壁圆筒进行分析,得到加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,并推导出弹塑性界面半径公式。为了验证理论公式的准确性,首先借助有限元分析软件ANSYS,建立了1/4径向横截面的平面应变轴对称自增强厚壁圆筒的结构模型,然后模拟了模型在加载、卸载、工作工况下缸筒壁应力的分布情况,最后从ANSYS中提取仿真数据到MATLAB进行数值模拟计算,通过有限元分析与理论计算,证明理论推导得出的自增强缸筒应力解析解与仿真分析结果是相符的。     

真实拉延筋参数化建模及其在薄板冲压仿真中的应用

提出一种参数化的拉延筋网格模型建模方法,在自主开发的有限元前处理软件中,建立了具有真实几何尺寸的半圆形、三角形拉延筋和拉深槛的网格模型,并提供了灵活的拉延筋布置手段。提出一种改进的全四边形网格加密方法,对成形过程中将会流过拉延筋区域的板料网格,以及可能与模具上曲率变化大的区域相接触的板料网格进行加密操作,以满足网格的适应性要求。提出一系列的网格拓扑清理模版,对加密后的网格进行拓扑清理操作,有效地提高了板料网格的质量。大量的算例证明所提出方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

接触问题的自适应无网格伽辽金方法

针对接触问题提出了基于应变能梯度的自适应无网格伽辽金方法。通过对自适应无网格伽辽金方法的原理讨论,给出了基于背景网格的误差估计方法,并对自适应求解流程进行了阐述。研究了无网格节点加密技术和自适应搜索半径等关键技术。编程求解了圆柱体接触问题,并与理论解和均匀密化数值解进行比较,给出了接触计算中合理的参数范围,对真实粗糙表面接触问题进行了计算,计算结果表明,在相当计算精度下,自适应加密计算耗时仅为同等整体加密计算的18.6%。     

螺栓螺纹三维接触有限元分析

在对螺栓螺纹的分析中,一般采用的方法是将螺栓简化为轴对称,建立轴对称有限元模型进行分析,即使是建立三维模型也是忽略了螺纹部分对整个有限元模型分析的影响。在一些特殊的分析情况下,这样会大大降低分析的精度。比如,在对螺栓螺纹防松机理方面的研究中,就必须考虑螺纹部分及其接触对整个分析过程的影响,而采用单一的有限元软件又很难完成。正是基于这一原因,根据UG、HyperMesh和ANSYS软件的特点,综合运用其长处可以完成螺栓螺纹从几何建模、网格划分、分析计算到结果处理的整个过程.实例表明,综合运用各种软件,有利于发挥每种软件的优点,大大提高有限元分析的效率。     

双层滚珠轴承的载荷分布研究

针对双层滚珠轴承载荷分布问题进行了研究。由于传统理论计算方法中关于刚性套圈的假设和Hertz接触理论半无限空间的边界条件并不完全符合实际情况,因此计算结果与实际情况有一定的误差。基于有限元分析方法,提出了对滚珠进行映射网格划分以及对接触区域网格进行局部加密的方法,分析了在一定载荷作用下滚珠与套圈沟道的接触应力以及弹性变形,并将有限元法分析结果与Hertz理论求解结果进行了比较,最后对计算结果进行了实验验证。     

汽车车桥结构有限元分析

为分析某重型车车桥的静强度和振动特性,应用有限单元法对其进行数值模拟。采用有限单元法对所设计结构进行性能预测和优化,可以减小物理样机的制作次数,同时提高产品性能。以有限元前处理工具Hypermesh进行结构离散。根据不同的分析类型,计算中采用了不同的有限元网格模型,即:静力分析网格局部加密,模态分析网格大小均匀。采用有限元分析工具ABAQUS对三种典型工况下的车桥进行了静强度分析,对其动态特性进行了自由模态分析。分析结果表明,车桥结构的静强度和动态特性均满足设计要求。     

Development of a criterion for efficient numerical calculation of structural vibration responses

The finite element method is one of the methods widely applied for predicting vibration in mechanical structures. In this paper, the effect of the mesh size of the finite element model on the accuracy of the numerical solutions of the structural vibration problems is investigated with particular focus on obtaining the optimal mesh size with respect to the solution accuracy and computational cost. The vibration response parameters of the natural frequency, modal density, and driving point mobility are discussed. For accurate driving point mobility calculation, the decay method is employed to experimentally determine the internal damping. A uniform plate simply supported at four corners is examined in detail, in which the response parameters are calculated by constructing finite element models with different mesh sizes. The accuracy of the finite element solutions of these parameters is evaluated by comparing with the analytical results as well as estimations based on the statistical energy analysis, or if not available, by testing the numerical convergence. As the mesh size becomes smaller than one quarter of the wavelength of the highest frequency of interest, the solution accuracy improvement is found to be negligible, while the computational cost rapidly increases. For mechanical structures, the finite element analysis with the mesh size of the order of quarter wavelength, combined with the use of the decay method for obtaining internal damping, is found to provide satisfactory predictions for vibration responses.     

齿轮接触非线性有限元分析

通过研究接触问题有限元基本理论,应用大型有限元分析软件ANSYS对齿轮啮合对进行接触非线性有限元分析。有限元可以处理传统解析法无法处理的啮合问题,结果比传统计算公式更准确,且可定量地分析齿轮啮合应变与应力分布情况。     

Collapse mode transitions of thin tubes with wall thickness, end condition and shape eccentricity

Transition of deformation mode shapes of round aluminum tubes from axisymmetric concertina to non-axisymmetric diamond mode have been studied with varying tube wall thickness, boundary conditions and tube shape eccentricities. Quasi-static axial compression experiments were carried out on as received aluminum tubes and tubes with wall thickness eccentricity, incorporated by off center machining. Tubes were of D/t=29 and L/D=1.4. The numerical simulation of the collapse phenomenon has been undertaken using a static non-linear finite element analysis in ANSYS with a fine mesh discretization of the tube domain and small incremental displacements as load steps. Convergence studies for the finite element model with respect to load step size and mesh density have also been established. The numerical results are found to compare well with the experimental load compression and energy absorption responses both for the axisymmetric concertina and non-axisymmetric diamond collapse modes. Having validated the numerical model with experiments, it has been used to undertake a systematic study of the load–deformation characteristics, energy absorption response and collapse mode transition of the tubes in varying configurations of wall thickness, shape and inplane boundary condition eccentricities. Dependence of tube collapse characteristics and collapse mode transitions on such eccentricities have been discussed.     

ANSYS网格划分方法的分析

对于有限元分析来说,网格划分是其中最关键的一个步骤,网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。本文介绍ANSYS软件分析实体模型的过程中,几种网格划分的相关知识。     

带式输送机头部支架的结构优化设计研究

采用有限元法,建立了带式输送机头部支架的有限元力学模型,利用10节点四面体单元进行网格划分,并进行了受力分析,完成了头部支架有限元结构分析。利用ANSYS软件的APDL参数化语言,建立了头部支架的结构优化设计数学模型,创建了优化控制文件程序(ODPST),完成了头部支架的结构优化设计,取得了合理和满意的设计结果。     

基于ANSYS的门式启闭机有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件,对梨园水电站QM4500/1000kN门式启闭机进行结构计算分析,对门架做进一步优化,使结构更为合理,能在投标竞争中处于优势。用ANSYS软件建立SHELL63弹性壳单元模型,对门机结构的连接、约束、载荷进行有效处理,对门架各种工况下的应力、变形进行有限元计算,对比分析手算结果和有限元计算结果,在应力和变形方面,有限元分析结果更直接的反应了门架的应力和变形,局部还可以再优化,使其结构更合理。     

基于配点型无网格法的金属体积成形过程数值模拟

基于配点型无网格法的基本原理，阐述了采用配点型无网格法求解偏微分方程的步骤和方法，推导了刚塑性二维轴对称问题的配点型无网格法求解公式。以汽车气门弹簧座冷挤压过程为例，对金属体积成形的塑性变形情况进行了模拟分析。算例表明，配点型无网格法不需要借助背景网格或有限元网格进行数值积分，解决了伽辽金型无网格法计算效率低的问题。计算结果与有限元法比较接近，说明配点型无网格法用于金属塑性大变形过程数值模拟是可行性的。     

基于有限元的4G20发动机活塞热力耦合分析与仿真

对4G20发动机的活塞进行有限元的分析。运用Pro/Engineer软件基于特征建立活塞3D实体模型,使用ANSYS Workbench对其进行网格划分和有限元计算仿真,并对活塞进行热力耦合分析。     

有限元网格划分方法应用研究

首先探讨了有限元网格划分的一些基本原则,然后从几何模型建立方法的角度对几种不同网格划分方法进行了深入讨论,最后在ANSYS中对这些网格划分方法进行了实例比较,给出了不同网格划分方法的适用范围及其应用特点。