有限元在波纹管稳定性分析中的应用

本文简要介绍了结构稳定性理论和有限元屈曲分析理论,通过建立波纹管材料简化模型和有限元模型,对不同单元模型下的波纹管进行内、外压屈曲分析,并对结果与实验值进行了分析。     

带脱层的复合材料层板的屈曲分析

用基于Mindlin 板理论的有限元方法进行了带脱层损伤的复合材料层板的屈曲载荷分析。为了获得物理上可能的屈曲模态, 即避免上下脱层的相互贯穿, 在接触区域引入一些假想弹簧, 并给出了这些假想弹簧刚度系数的计算公式和接触计算的迭代格式, 通过这些弹簧对原始刚度矩阵进行修正可以有效地求解屈曲载荷特征值分析中的接触问题。数值计算结果表明了本算法的有效性和引入接触分析对这类屈曲分析的重要性。同时, 还对脱层的大小、形状、位置和脱层的纤维铺层方向对屈曲载荷的影响进行了研究。      

复合材料层合板非线性热屈曲分析

本文基于高阶变形理论和修正型Hahn-Tsai非线性本构模型,提出一种复合材料层合板非线性热屈曲分析方法.针对四边简支反对称角铺设复合材料层合板,导出了非线性热屈曲临界温度封闭解.数值结果表明:材料非线性能显著降低层合板临界温度.      

复合材料层合板屈曲稳定性优化设计及其灵敏度计算方法

笔者在有限元分析基础上研究了以屈曲稳定性作为约束条件或优化目标的复合材料层合板结构优化设计及其灵敏度分析方法,重点讨论了屈曲临界荷载灵敏度对内力场和载荷的依赖关系及其在铺层优化、尺寸优化和形状优化问题中的不同计算方法,并在JIFEX软件中实现了复杂结构复合材料层合板优化设计方法。数值算例验证了本文算法和程序的有效性。     

含脱层单向铺设层合梁非线性后屈曲分析

采用四分区模型,将含脱层单向铺设复合材料层合板梁分为4个子梁,根据复合材料层合理论,考虑后屈曲路径上位于脱层界面上、下子梁之间的局部受力与变形机制,建立了子梁之间接触力与变形之间的非线性定量关系。在此基础上,结合可伸长梁的几何非线性理论,推导出了计及接触效应的各子梁的非线性后屈曲控制方程。设定简支板梁的边界条件以及脱层前沿处各子梁之间力和位移的连续性条件,通过对控制方程和定解条件归一化,采用小参数摄动法求解,并根据梁的平衡微分方程的特点,解析其通解与特解的构造,获得了含脱层单向铺设层合梁受轴向压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。通过对含脱层单向铺设的复合材料层合梁进行数值分析,综合讨论了脱层长度和深度等对层合板梁的临界屈曲载荷及接触性能的影响,并将所得的理论解与ABAQUS有限元分析得到的结果进行对比,结果表明二者高度吻合。研究发现梁的屈曲模态包含宏观的整体失效模态和界面的微观屈曲模态。梁的屈曲荷载和接触性能都是其固有属性,前者受梁的几何参数和材料参数的影响较显著,而后者则主要受脱层的位置和大小影响。     

屈曲约束支撑核心单元的多波屈曲过程研究

屈曲约束支撑核心单元的受力形态是影响其低周疲劳特性和滞回特性的重要因素。基于屈曲约束支撑核心单元的受力特点,建立了基本假定,并依据承受轴向荷载和侧向荷载杆件的平衡方程,推导了核心单元与约束单元点接触和线接触状态下的挠曲线方程,揭示了其在持续增大的轴向力作用下点接触、线接触和新波生成交替出现的多波屈曲过程。算例分析表明:该文提出的计算公式与数值分析计算结果相一致,可用以描述核心单元在约束单元内的受力特性。     

多层隔振系统的稳定性分析

本文给出了多刚体的多层隔振系统的稳定性计算方法及通用程序，并用船用浮筏隔振系统实例验证。文章的目的是为多层隔振，特别是广泛推广的浮筏隔振设计提供理论基础和实用工具。     

多层圆柱结构接触预紧力失效分析

多层圆柱结构的接触预紧问题,涉及到几何非线性和材料非线性以及接触面上摩擦力的影响。当材料间的刚度差别较大时,刚度低的材料呈现大变形特征,加大了几何非线性的程度。结构内部的预紧力的大小和分布与结构的整体刚度、结合部位的局部刚度、过盈配合间隙、接触面积等因素有关。本文对三层壳体在集中力作用下的应力和变形状态进行了数值分析。在模型建立中,接触面采用直接约束模型,摩擦力的模拟选用库仑摩擦模型,在施加预紧力时,采用了虚拟温度方法。根据数值计算结果,得到预紧力失效载荷与外壳厚度、垫块厚度和宽度、过盈配合间隙等参数的非线性关系。     

基于接触协同作用结构非线性屈曲分析

工程结构中结构或构件之间存在接触摩擦现象是较为普遍的,接触协同作用使得结构非线性屈曲问题的数值求解变得困难。该文从这一实际问题出发,采用子结构凝聚自由度的有限元方法得到基于接触界面问题的非线性有限元平衡方程,通过增广拉格朗日乘子法对接触问题的约束条件进行处理,并与柱面弧长法结合,对非线性屈曲问题进行全过程跟踪求解。算例结果表明接触协同作用对结构的非线性屈曲过程影响明显,有必要在实际工程结构设计中考虑接触协同作用的影响。     

DN50不锈钢波纹软管开裂失效分析

通过宏观检验、扫描电镜观察以及X射线能谱分析等手段,对某304奥氏体不锈钢DN50波纹软管开裂原因进行了分析。结果表明:软管开裂是由于腐蚀疲劳所致,软管的管壁内、外表面在腐蚀介质和外界应力的综合作用下产生沿晶微裂纹和蜂窝状腐蚀形貌,并受到交变应力作用,因而发生双向多源疲劳开裂失效。     

DHB型补偿器波纹管开裂失效分析

用金相显微镜，扫描电镜，俄歇电子能谱对补偿器波纹管开裂失效分析，结果表明：较高的氯离子浓度，残余应力和工作应力的叠加，是造成波纹管应力腐蚀开裂的主要原因。安装补偿器时，预先经冷紧处理，可降低波纹管因膨胀造成的工作应力，延长使用寿命 。     

金属波纹管补偿器的应力腐蚀开裂分析

采用宏观及微观断口分析、金相检验与化学成分检测等方法,对某铬一镍奥氏体不锈钢波纹管补偿器的腐蚀开裂失效原因进行了分析。结果表明：由于该铬一镍奥氏体不锈钢波纹管在氯离子含量超标的环境中服役,并承受来自于波纹管自身加工变形过程中形成的残余应力、工作应力以及装配应力,最终导致波纹管补偿器发生了由表及里的应力腐蚀开裂。     

U形波纹管疲劳寿命有限元分析

运用ANSYS有限元软件对波纹管进行应力分析,得出波纹管应力集中位置,借助Fatigue tool模块,采用E—N方法进行疲劳寿命分析,得到波纹管的疲劳寿命分布。有限元分析结果与经验公式及试验结果的比较,得出有限元模拟结果比经验公式更加接近试验结果。最后指出了在进行波纹管疲劳寿命有限元分析过程中需要注意的问题。     

波纹管动力学分析研究进展

从理论模型、试验研究及有限元分析等方面回顾了波纹管固有频率、阻尼特性及机械阻抗等动力学参数的研究进展,总结了波纹管动力学响应的有限元分析方法及试验方法,分析了流体诱导振动的研究现状,展望了波纹管动力学研究亟待解决的问题.     

波纹管正弦压力发生技术研究

针对压力传感器在低温环境下的动态校准需求,以波纹管为核心元件,设计了一种正弦压力发生器,其在常温和低温环境下都具有良好的密封性,生成的正弦压力范围能够覆盖正压与负压.通过改变正弦压力发生器的各项结构参数并进行实验,经分析验证,最终得到了计算正弦压力幅值的经验公式,确定了波纹管作为正弦压力发生器的可行性.     

外压型不锈钢波纹管膨胀节开裂分析

奥氏体不锈钢外压轴向型波纹管膨胀节在使用较短时间后发生了开裂。采用化学成分分析、金相检验和断口分析等方法对开裂的原因进行了分析。结果表明:波纹管膨胀节的工作介质过热蒸汽中含有腐蚀性氯离子,在服役环境下受到拉伸应力的作用,导致其发生了应力腐蚀开裂。     

工况环境下振动对波纹管疲劳性能的影响

研究了热网波纹管在工作应力、工作介质及工作温度等工况环境下系统振动对其疲劳性能的影响,采用显微组织分析、硬度分析、SEM分析等手段对波纹管的失效情况进行了分析。结果表明:波纹管的疲劳裂纹从内、外表面两侧起裂,并向材料中心方向扩展至尖端相近时,发生瞬断,裂纹相接处呈韧性断裂。工况环境下振动对波纹管残余应力起到了一定的消除作用,并显著提升了波纹管的抗疲劳性能。     

双球体挠性接管充压泄漏故障原因分析与测定

针对双球体挠性接管某次充压试验发生泄漏故障,对故障原因和故障测定进行了研究。通过对挠性接管安装、挠性接管密封面的损坏情况以及胶管帘子布损坏部位勘验,结合KST-F(0)G挠性接管的结构分析,测定发生泄漏的原因是接管安装不合理造成,并通过试验再现了故障,验证了分析结果。由此进一步规范了双球体挠性接管安装要求。     

某型号汽车波纹管液压胀形工艺参数优化研究

目的 探究波纹管液压胀形成形技术及液压成形过程,优化波纹管成形效果和减薄率.方法 基于正交试验方案,利用有限元技术对成形过程进行数值模拟分析,研究成形内压、轴向进给路径以及保压力对成形效果和减薄率的影响.结果 综合考虑成形高度、减薄率2个指标,得到的较优工艺参数为成形内压为2 MPa,保压力为1.25 MPa,轴向进给路径为在前0.1 s进给5 mm、后0.9 s匀速进给至模具闭合,此时成形高度为12.01 mm,减薄率为9.9％.结论 通过正交试验设计分析,轴向进给路径既是成形高度的显著性影响因素,又是减薄率的显著性影响因素;同时,单独优化一个指标(成形高度、减薄率)时,另一个指标性能会下降,根据正交试验优化结果选取最优参数组合进行模拟验证,得到的试验结果其综合成形质量较高.