含中心圆孔有限板动应力集中问题的有限元分析

基于有限元软件ANSYS的计算，对含有中心圆孔的有限板在板边界受到上阶跃波的作用时孔边动应力集中的响应进行分析。得到不同无量纲几何尺寸以及无量纲波数下的动应力响应曲线，并由此得到一些关于动应力响应规律性的结论。另外，对动应力集中系数、最大动应力与静态特征进行比较，并对比较结果进行讨论。     

利用附加因素降低含圆孔矩形板的应力集中

应力集中是机械工程中常见的问题,一般出现在构件形状急剧变化的地方,如缺口、孔洞、沟槽及有刚性约束处.对于常见的含孔板,利用附加因素降低板的应力集中是一种很好的方法.含一个圆孔的受拉薄板,若在拉伸方向靠近该孔附加一些圆孔,使之成为圆孔群,则对于降低应力集中是相当有效的.使用有限元法分别对附加圆孔半径、圆孔间距及圆孔数对含圆孔矩形薄板应力集中系数的影响进行了分析,并与光弹性实验结果进行了比较,两者基本一致.研究结果表明:在孔数一定时,对于不同的孔间距,存在不同的孔径比最佳值,使应力集中得到最有利的缓和.文中还给出最有利于降低应力集中的孔径和孔距条件.     

有限厚中心圆孔板的最大三维应力集中

应用有限元法对有限厚中心圆孔板的三维应力集中进行了分析。分析发现,当板厚是孔半径的2.4倍时,出现最大应力集中,若此时采用总厚度与其相等的系列分层板来代替整板,将有效地降低三维应力集中;对于厚板,最大应力集中总是出现在离自由表面1.2倍孔半径的位置。分析得到最大三维应力集中系数与相应平面解之间的近似关系;在缺口系数的基础上,研究了三维应力集中对疲劳强度的影响,并给出一个三维应力集中对疲劳强度的影响系数。     

磨损套管应力集中系数的有限元分析

通过对磨损套管的三维有限元分析,确定并分析磨损套管产生应力集中的区域及影响磨损套管应力集中系数的因素。结果表明,套管磨损形成应力集中区域呈轴对称地分布在最大磨损深度两侧的一定范围内,在磨损率小于等于25%时,磨损区域全部处于应力集中区,大于25%时,应力集中区只占整个磨损区域的一部分;磨损深度是影响应力集中系数的主要因素,磨损长度只有在小于0.4m时才影响应力集中系数的变化。     

基于ANSYS的含小圆孔有限宽度薄板的疲劳分析

以工程上常见的带小孔的有限宽度薄板为模型,采用ANSYS有限元软件对其进行了应力分析,采用局部应力应变法对其进行了疲劳寿命分析计算,根据计算结果可知,对于所给定的薄板模型,重复工作100次即达到了疲劳寿命。     

带孔薄板孔边应力集中系数的改进算法

应力集中的问题在带孔薄板中的表现极为普遍,应用工程中普遍运用的有限元法来分析带孔薄板孔边的应力集中问题。通过ANSYS软件仿真计算,得出固定板块的系列应力值,并且通过计算得出系列应力集中系数。运用最小二乘拟合方法对数据加以处理,获得了应力集中系数在特定范围内的拟合公式。通过系列实验曲线和经验公式进行比较分析,结果显示经拟合公式算出的误差较汉伍德经验公式小。该改进算法在计算孔边应力集中系数时具有工程应用的合理性。     

基于扩展有限元模型的动态应力强度因子计算

为准确计算基于扩展有限元法（XFEM）的裂纹扩展模型中的应力强度因子,在ABAQUS软件中建立中心裂纹平板和三点弯曲的XFEM模型,采用相互作用积分法,通过用户子程序接口分别实现了Ⅰ型、Ⅱ型断裂模式下裂纹扩展过程中应力强度因子的计算;研究了网格密度与积分半径对XFEM模型应力强度因子计算精度的影响规律,研究结果表明：当网格密度因子为0.012~0.016、相对积分半径为3时,应力强度因子收敛至稳定值,计算误差不超过3%。利用所提方法与程序计算了单边带孔疲劳裂纹扩展试样的动态应力强度因子,试验结果表明：基于Paris理论预测的剩余寿命与疲劳试验结果误差为5.3%,进一步验证了所提方法与程序的正确性。     

扭转轴应力集中的灰色组合模型

用应变梯度片测定构件中沿某个方向的一系列应变值，根据灰色系统建模思想对测试数据进行累加生成处理，以提高数据的确定性，建立一阶单变量灰色模型。为增加预测结果的可靠性，同时考虑孔口应变规律的经验公式，将一阶单变量灰色模型与经验公式相结合建立应力集中处应变的组合预测模型，用以预测应力集中处应变的最大值。作为应用，给出了带台肩和圆孔的扭转试件的应变电测试验和计算结果。实例表明，采用这种方法建立模型来预测应力集中处的最大值，具有所需数据少、精度高等特点，非常适合于用应变梯度片实时确定构件的应力集中系数，进而解决工程的实际问题。     

宽带钢拉伸弯曲矫直变形过程的有限元仿真

宽带钢的拉伸弯曲矫直过程是目前尚无法解析求解的复杂弹塑性变形过程。以某1550酸轧“两弯一矫”式拉伸弯曲矫直机为对象,首次运用MARC有限元软件对这一变形过程进行了仿真研究,并提出一系列描述拉矫机理和效果的概念和指标。系统的数值仿真计算与分析不仅揭示了带钢拉矫变形的力学机理,而且给出了插入深度、张力、弯曲辊辊径以及带钢规格材质等多个因素对拉矫过程和效果的影响规律与特点。     

齿轮弯曲强度有限元分析精确建模的探讨

根据齿轮啮合原理 ,建立了轮齿的精确齿形。系统探讨了加载位置、轮缘厚度、周向齿数的确定方法 ,分析了滚刀顶部圆角对齿根应力的影响 ,提出了两类平面问题的判据并予以验证。在此基础上 ,创建了精确的二维和三维有限元模型 ,并将计算结果与各类权威标准进行对照 ,证明了模型的正确性     

用有限元法进行结构强度计算时极限应力的确定

有限元法在结构强度的分析与计算中的应用越来越广泛 ,但是在分析中相应极限应力的确定尚存在一定的误区。本文应用“当量设计”的概念 ,针对这一误区进行了深入研究 ,揭示了用有限元法进行结构强度计算时 ,合理确定极限应力的方法与应注意的问题。通过对实验结果的分析 ,给出了对航空齿轮有限元分析时相应的齿根弯曲疲劳极限。     

含带状预应力板动力学特性分析的传递函数方法

采用基于Mindlin板理论的分布参数条形传递函数方法，对含带状预应力板的动力学特性进行了分析。首先，根据预应力的存在区域，将含带状预应力矩形板离散成多个条形单元，然后采用传递函数方法得出其形式解，最后通过各条形单元相互之间连接结点处的位移连续和力平衡条件得到含带状预应力板动力学特性分析的特征方程，并由此得到板的频率和振型。算例分析验证了方法的正确性，并分析了各种参数的影响。     

应用改进的虚拟裂纹闭合方法求解三维裂纹应力强度因子

基于有限元计算结果计算结构的能量释放率,利用能量释放率来计算结构的应力强度因子。本文对现有的虚拟裂纹闭合方法作了改进,即应用本文改进的虚拟裂纹闭合方法求解三维裂纹体应力强度因子时,裂纹前缘的裂纹面可以是任意形状,且裂纹前缘的有限元单元宽度可以不等。文中以三维表面裂纹为例,应用改进的虚拟裂纹闭合方法计算了该结构的应力强度因子,同时讨论了裂纹前缘有限单元宽度对应力强度因子的影响。     

全断面隧道掘进机刀盘裂纹尖端应力强度因子收敛性分析

针对全断面隧道掘进机刀盘裂纹损伤及寿命预测等工程问题,提出了基于子模型技术的应力强度因子求解方法,并用含裂纹的矩形钢板对该方法进行了验证,分析了裂纹网格参数对刀盘裂纹尖端应力强度因子的收敛性影响。结果表明,钢板的应力强度因子数值和理论计算结果最大相对误差为3.6%。同时得到了保证刀盘应力强度因子求解精度和效率的裂纹单元网格参数,为结构的裂纹扩展寿命预测提供了参考。     

桥式起重机箱型主梁典型缺陷应力集中分析

建立了起重机箱型主梁的有限元力学模型,利用ANSYS分析软件对同一工况、同一位置的裂纹在外载作用下的应力集中系数进行分析。讨论了偏轨箱型主梁在有圆孔或裂纹的情况下的应力集中系数及其对强度的影响,为桥架的应力集中及强度分析提供了有用的数据。     

圆锥形件拉深成形应力应变的直接积分解法

针对圆锥形件的拉深成形,在平面应力和比例加载条件下,采用参数方程的方法分析得到了变形区应变的微分方程。可在圆锥形件的凸缘区、凹模圆角区及锥壁区分别根据应变微分方程,代入相应的边界条件,采用直接积分得到应力、应变解,将应用于轴对称平面内的积分解法推广至分析圆锥形件的拉深成形问题。在凸缘区,锥角等于0;在锥壁区,锥角等于一定值;在凹模圆角区,将圆角部分的弧段分成若干个微锥段,每一微锥段都可分别作为一个小的等锥角的锥环处理。采用该方法,不仅可以计算锥形件的拉深成形问题,而且可以计算曲面形状已知的一般轴对称曲面零件的成形问题。用直接积分法替代迭代法求解非线性方程,使求解过程大大简化。 选取厚0.87mm 的ST16板材进行了拉深成形实验,以板坯内层为测量面,测量了凸缘区、凹模圆角区和锥壁区的应变分布,理论计算结果与实验结果一致。