液压锤打桩动态过程有限元分析

摘 要：液压锤打桩过程是由多结构组成的冲击过程。对其复杂的相互作用进行动态分析,对实现液压锤打桩效果及桩的设计有着指导作用。针对锤头、锤垫、砧座、桩垫、桩与土组成的锤击系统,建立有限元模型,采用罚函数法处理接触,对工业试验进行模拟。打击软土层与持力层时,测试点应力的计算结果与实测值吻合较好,验证了模型的正确性。在此基础上,分析了不同打击层应力沿桩长和桩径的分布,得到了桩上的应力分布规律,指导桩的设计。使用持力层打击模型,就垫层弹性模量比对桩顶锤击应力的影响进行了分析,得到了垫层材料的选择依据。     

转向器支座强度的试验测试和仿真分析

客车转向器支座常因焊缝疲劳裂纹而失效,目前还未能直接测得角焊焊缝处的应力分布和大小。该文将试验测试方法和有限元分析相结合,通过对支座在不同工况下测点的实测应力与有限元仿真结果进行对比分析,得出两者之间的误差,由此推算出在最大载荷时支座焊缝处的实际应力分布和大小,其理论误差小于15%。通过优化支座的结构设计,仿真分析结果显示整个支座的最大应力值可降低63%以上,该优化设计方案已经成功地应用到支座的改进设计与生产制造中。     

基于Ansys的多齿轮动态接触有限元分析

通过solidworks三维建模,然后把建好的模型直接导入Ansys中进行受力、扭矩分析,从而可以得出齿轮在转动过程中的应力分布,即为合理的设计齿轮打下理论基础,提高齿轮的寿命具有重要意义。同时还省去了大量的人工计算过程,极大地加快了计算速度。     

铝内胆碳纤维全缠绕气瓶铺层设计

铝内胆碳纤维全缠绕气瓶的铺层设计主要基于网格理论,但该方法仅能得出满足爆破强度的参数,不能满足对铝内胆疲劳性能的要求,因而难以适应气瓶产品的设计需要.将网格理论与铝合金S-N曲线结合,提出一种基于铝合金疲劳寿命设计纤维缠绕层厚度的新方法.依据该方法给出的缠绕层厚度构建有限元模型,通过数值模拟确定合理的自紧力,计算不同载荷下的气瓶应力分布,根据爆破试验数据,利用有限元模型预测气瓶的爆破强度、失效位置及失效形式.结果 表明:该设计方法可便捷地得出满足性能要求的气瓶缠绕层厚度;自紧力合理值可根据设计预期通过有限元分析得出;疲劳载荷下的缠绕层应力设计值与模拟值,偏差在允许范围内;运用该方法设计的气瓶能够同时满足疲劳和爆破性能指标,且失效位置、纤维应力比也符合标准规定.     

可降解餐具碗压缩特性及有限元分析

在建立可降解餐具碗的力学模型基础上,对其进行了有限元分析。通过模型计算与试验相结合的方法,得出在压缩载荷作用下餐具的应力分布规律,为深入研究餐具的裂纹损伤打下基础。经模型计算与试验结果相比较,得出餐具的刚度与破坏强度,并且确定餐具最易出现裂纹的位置。     

电站锅炉锅筒内压应力三维有限元分析

本文通过对某国产300MW机组锅炉锅筒及其下降管三通的内压应力分布进行三维有限元分析,得出了内压应力的集中状况,对传统的疲劳寿命计算方法中内压机械应力的计算方法提出了改进建议。     

TC4钛合金的超高周疲劳行为及其竞争失效模型构建

针对现有模型对TC4竞争失效预测的不准确性,建立了基于最大应力强度因子的竞争失效模型。在室温以及两种应力比下,针对TC4钛合金进行超高周疲劳试验,通过试验与最弱键竞争失效理论相结合的方法进行评估,研究其超高周疲劳性能。通过对试样断口形貌的观察,可将其失效模式分为如下两类:表面失效以及内部失效。对试样表面缺陷以及内部解理刻面尺寸进行测量,并评估其最大应力强度因子值。进一步通过正态分布得到最大应力强度因子的累计分布函数,基于两参数泊松分布建立了与最大应力强度因子有关的竞争失效模型。通过模型计算结果,可以得出在任一最大应力强度因子下试样发生各种失效模式的概率,且经分析对比,本文中TC4两种疲劳失效模式的失效概率评估结果与试验数据吻合较好,为分析TC4钛合金超高周疲劳状态下的疲劳失效模式提出了新的评估方法。     

等效球药包迭加模型的应力计算分析

结合Starfield单元球迭加原理,认为单元球药包的质量和个数是影响条形药包近场应力特征的主要因素。在分析条形药包的现有理论研究方法的基础上,引入条形药包的长径比参数,构建了单孔装药量的爆破应力迭加公式。通过具体的算例得出:当条形药包的装药直径取4 cm时,计算出的最优长径比范围为10~12,装药量(TNT)为544~654 g。通过迭加公式的理论模型与其数值模型的应力场分布特征进行对比分析,发现迭加球药包应力场在径向方向始终呈柱面波形式向外扩散,并同时存在"端部效应";其理论值和模拟值的相对误差控制在20%以内,验证了应力迭加公式的计算方法是可行的,为单孔装药引起的应力计算和应力场分析提供了一个简易的数学模型。     

动荷载作用下预测玻璃板破坏强度和破坏时间的一种改进模型——Ⅱ.参数确定及验证

对浮法玻璃,确定了文献[1]中修正的单层玻璃板动态裂纹破坏模型的未知参量。先假定了玻璃板中的裂纹长度服从四种分布,将四种分布与不同的裂纹密度和裂纹最大长度组合模拟玻璃的破坏时间,通过与试验的对比得出四种分布对应的最优裂纹密度和最大裂纹长度;运用四种分布及对应的裂纹密度和最大裂纹长度,计算了玻璃板的破坏应力,经过与试验对比确定出裂纹长度分布。用确定参数后的模型预测了玻璃板的破坏应力和破坏时间,并将改进模型的计算结果与试验值和已有模型的计算结果进行了对比分析,对比表明改进模型能较准确地预测破坏应力和破坏时间。最后用确定的参量模拟了爆炸荷载下玻璃板的破坏时间,模拟结果与试验结果吻合较好。     

节点板上升式连接件应力的有限元计算与测试比较

为验证组合桁架中节点板上升式连接件有限元模型的准确性，寻求其应力分布规律，提供实际设计依据，本文对节点板上升式连接的应力进行电算值与测试值比较，证明电算值与测试值吻合良好，并分析其应力分布规律及其破坏机理。     

双圆弧弧齿锥齿轮齿根应力沿齿长分布的研究

 用有限元方法，对双圆弧弧齿锥齿轮沿齿长方向齿根应力进行了计算． 通过应力计算结果的分析，得出了凸、凹两齿侧应力沿齿长的分布规律．计算结果表明，对凹齿侧，最大应力发生在靠近小端处；对凸齿侧，最大应力发生在靠近齿长中点大端处．     

高应变动测技术在海洋石油平台桩基工程中的应用研究

针对目前国内海洋石油平台桩基工程中打入大直径超长桩时经常出现的拒锤、应力过大造成坏桩等工程问题,海洋工程中急需填补在桩基打入的同时缺少必要的监控手段和在打桩结束后缺少检验桩基设计承载力方法的空白.在海洋桩基工程很难做静载试验的情况下,在国内首次使用高应变动测技术对海洋石油平台桩基打桩过程进行全程监控,并且进行了评估其桩...     

Q690高强钢管焊接残余应力数值模拟

该文重点研究Q690焊接高强钢管截面纵向残余应力分布模式,利用商业有限元分析软件ANSYS对其进行数值模拟,运用其中的“生死单元”和热-结构耦合分析功能来模拟焊接过程,以管径与壁厚为变量,设计3组共12个有限元模型。通过对模型的数值分析,得到每个模型的截面纵向残余应力分布形式,经过对比分析得出其规律,并提出Q690焊接高强钢管截面纵向残余应力的简化分布模式。结果表明,其分布模式与Wagner提出的分布模式接近,但Q690高强钢管的纵向残余压应力峰值与其屈服强度的比值仅为0.2,要明显小于普通钢管纵向残余压应力峰值与其屈服强度的比值0.35。     

水炮泥合理填塞长度的试验研究

分析了炮孔装药爆破时水炮泥的受力情况,利用爆破理论和应力波理论,对水炮泥填塞作用机理及其在孔内的运动规律进行了分析。基于水炮泥填塞的模型试验,通过对水炮泥合理填塞长度的选取进行试验研究,并对试验模型表面和底面裂纹扩展情况作统计分析,得出了合理的水炮泥填塞长度为7.0~8.5 cm,根据BCM模型,认为裂纹扩展至自由面的时间为合理的破岩时间,由此建立了合理的填塞长度计算公式,计算得出的合理填塞长度为7.75 cm。最后将实验值与理论计算值进行对比分析,试验值与理论计算值较吻合,证明了试验模型具有一定的合理性。     

用于气体检测的热激励MEMS悬臂梁谐振器

笔者设计了一种电热激励压阻检测的微悬臂梁谐振器．悬臂梁上的敏感层吸附特定的气体后,可以通过测量质量变化所导致的悬臂梁谐振频率的变化而得出待测气体的浓度．该谐振器的加工基于SOI硅片和ICP刻蚀技术．通过有限元仿真得出了悬臂梁的应力温度分布曲线,从而证实了该方案可以提供比普通结构更适宜于气体敏感材料工作的温度分布．从理论和实验上分析了谐振器在不同激励电压下的频率响应．实验结果表明,该谐振器具有较高的谐振频率和品质因数,其激励电压与振动幅值成线性关系．     

钢筋混凝土箱梁横向受力有效分布宽度的非线性分析

对钢筋混凝土单箱单室箱梁顶板、翼缘板开裂进入非线性阶段后横向受力特点及横向受力有效分布宽度的发展规律进行了详细的论述;对两种典型边界条件下翼缘板的横向受力有效分布宽度的发展进行了比较。数值计算结果表明:考虑结构开裂后的材料非线性影响后,横向受力有效分布宽度的发展和相应的弹性值之间存在较大差异,从应力水平来看采用钢筋屈服前的最大横向受力有效分布宽度进行设计是合理的,顶板及翼缘板的横向受力有效分布宽度可在我国现行规范JTG D62的基础上提高40%。对于翼缘板而言,支承边界的改变也同样影响横向内力的分布,横隔板附近的翼缘板由于受刚性约束的影响其横向受力有效分布宽度按规范的50%设计比较合理。根据有限元参数分析结果,提出了钢筋混凝土箱梁顶板在混凝土开裂后弹塑性阶段的横向受力有效分布宽度的概念及以其进行设计的新方法,并与国内外相关桥梁规范进行了比较。     

基于SolidWorks的包装容器快速设计 ——以红酒瓶设计为例

利用SolidWorks进行包装容器设计,设计师可花费较少时间设计出较好的产品。以红酒瓶设计为例,应用SolidWorks软件可进行以下工作:实体建模与零件、装配设计;各项数据查询和计算;生成二维工程图,快速、准确地完成各种复杂模型的二维图纸绘制和修改;对产品外形设计效果进行渲染,并将其直观形象地展示出来;进行有限元分析,得出在环境和承载时出现的最大应力应变值和最大位移值及部位,帮助设计人员筛选出最合理的包装容器设计方案。     

某发动机静子叶片疲劳极限试验研究

通过对某航空发动机压气机静子叶片进行疲劳极限试验,得出叶片一阶固有频率、应力沿叶高分布最大点位置、计算出应力与振幅的关系,并对其进行疲劳极限试验。通过试验,促进叶片结构和工艺的优化,为静子叶片安全装机提供重要试验数据。     

输电钢管塔典型塔脚节点承载力研究

为研究输电钢管塔典型塔脚节点受力性能,建立了直线塔TZ2多尺度有限元模型,分析塔脚节点在设计荷载下的应力分布状态,以及极限荷载下的塑性发展过程。依据塑性扩展等效原则,设计了三组足尺简化塔脚节点试件,进行塔脚节点静力加载试验,研究其在轴力和弯矩共同作用下塔脚节点应力分布、塑性发展、破坏模式及极限承载力。同时,考察简化塔脚节点模型和多尺度模型中对应的试验测点应力值,并与试验结果对比。通过试验研究并结合数值计算可得：塔脚节点最终破坏模式表现为环板上部主管管壁鼓曲破坏。当塔脚节点次应力比值（弯曲应力与轴应力比值）小于30%时,设计时可以忽略次应力的影响。     

预应力钢丝缠绕剖分-组合大型挤压筒的热应力分析

预应力钢丝缠绕剖分-组合挤压筒与传统挤压筒相比具有重量轻、疲劳性能好、制造难度与成本低等优势.传统的预应力钢丝缠绕筒体理论计算方法忽略了温度的影响,不适宜于热挤压筒的设计计算.该文采用线性热弹性理论、预应力钢丝缠绕理论以及弹性力学理论对挤压筒在预紧状态、预热状态和工作状态下的应力分布分别进行了分析,得出应力分布的解析公...