刚柔耦合齿轮三维接触动力学建模与振动分析

基于多体动力学理论和迟滞接触动力学方法,提出了刚柔耦合齿轮三维接触动力学模型和动力学分析新方法.考虑轮齿与轮体间的相对柔性变形,啮合齿对间球-面三维动态接触和齿轮几何参数等因素,通过离散齿廓渐开线获得了齿面的离散接触面,从而建立了齿轮啮合传动动力学模型.通过数值求解与仿真分析,研究了单侧齿面接触、双侧齿面接触和刚柔耦合特性对齿轮啮合传动特性的影响规律,获得了啮合轮齿全齿面接触冲击力,力矩和角速度等齿轮啮合传动的动态响应特性.研究表明:新方法和动力学模型更真实地模拟了齿轮啮合传动的齿轮柔性变形和接触冲击等振动响应特性.该方法和数值计算结果为齿轮啮合传动和齿轮系统动力学研究提供了理论指导和参考数据.     

圆弧齿线圆柱齿轮啮合接触冲击研究

以圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,为了获得圆弧齿线圆柱齿轮的啮合接触冲击特性。基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型,提出了圆弧齿线圆柱齿轮传动啮合接触冲击的假说,并建立齿轮啮合接触冲击模型;给出可以解决冲击碰撞问题的有限元分析方法,通过圆弧齿线圆柱齿轮齿面数学模型建立精确三维数字样机,进而建立啮合接触冲击显示动态有限元模型,研究冲击速度、冲击位置与冲击应力、冲击合力以及冲击时间的关系。研究表明冲击速度和冲击位置的变化对冲击应力、冲击合力和冲击时间均产生了一定的影响。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。     

刮板输送机链传动系统接触动力学特性分析

链传动系统是综采工作面刮板输送机最重要的系统.为了研究刮板输送机在运行过程中链传动系统的接触动力学特性,利用有限单元法分别建立平动链条模型、转动链条模型和链环与链轮啮合接触的模型,基于三维建模软件建立链条和链环与链轮啮合的虚拟样机模型.利用非线性有限元软件LS-DYNA分析了启动过程中链环之间接触动力学特性和正常工作过程中链环链轮啮合接触动力学特性,得出了启动过程中链环之间加速度、应力变化规律和正常工作中链环与链轮啮合过程位移、速度、应力的变化规律,为链轮传动系统瞬态动力学和传动系统关键零部件优化设计提供关键设计参数.     

主轴-刀柄联结性能有限元接触分析

主轴-刀柄联接系统是机床中最薄弱的环节之一,其联结性能是影响切削加工稳定性的关键因素。基于接触理论,考虑结合面间的法向作用和切向作用,建立了主轴-刀柄联结性能分析模型。分析了不同转速下刀柄锥面与主轴孔锥面的接触分离情况、刀柄锥面承受的接触压力和刀柄锥面的应力分布情况,得出了转速对主轴-刀柄结合面联接性能的影响规律。低转速时其联接性能稳定,而高转速时刀柄锥面与主轴孔锥面发生明显分离,刀柄接触压力下降到静止时的一半,刀柄应力显著增大,此时已无法保证两锥面紧密接触,主轴-刀柄联接性能丧失。最后通过高转速下主轴-刀柄系统径向加载试验验证了有限元接触分析的有效性与可行性,从而为进一步分析主轴-刀柄连接性能打下基础。     

考虑轮轨材料等效疲劳损伤车轮扁疤引起的轮轨冲击力学响应

车轮扁疤是车轮踏面缺陷常见形式之一,会产生较大的轮轨冲击,影响列车运行的平稳性和安全性.该研究建立了三维轮轨滚动接触有限元模型,采用显式有限元法研究了车轮扁疤引起的轮轨冲击力学响应,描述了车轮扁疤冲击钢轨整个过程中轮轨接触状态的变化,着重分析了轮轨材料疲劳损伤与应变率效应对轮轨冲击响应的影响,并讨论了列车速度、扁疤长度...     

微车变速器的轴承-齿轮轴系非线性三维接触动态特性研究

针对现有接触研究方法的不足,以某微车变速器第四挡齿轮传动系统为研究对象,提出了轴承-齿轮轴系的三维接触非线性动态有限元分析模型,进行了齿轮传动轴承-齿轮轴系非线性三维接触动态特性研究,实现了齿轮系统啮合冲击的动力学仿真,得到了动态啮合时轮齿的接触状态、接触应力、齿根弯曲应力等随啮合位置变化的规律。研究结果为变速器的动态性能优化提供了理论依据。     

鼓形齿联轴器多齿接触数值分析与实验研究

本文首先应用三维弹性边界元方法对一鼓形齿联轴器的多齿接触问题进行了数值计算分析，然后在专用试验台架上作了相关实测研究。通过理论与实验研究，得到并验证了该鼓形齿联轴器在传递额定载荷的条件下，一啮合区内其实际接触齿对数的数值；并为该领域的深入研究和弹性啮合原理的创立提供了一定基础。     

铸造材料伸缩尾翼气动载荷下接触问题的分析与研究

采用有限元技术,应用MSC仿真软件分析铸造材料伸缩结构尾翼在弹道飞行过程中气动载荷矩阵作用下的接触应力问题.通过建立计算模型,施加边界条件及启动接触非线性求解器进行求解,得到尾翼三维结构下的位移和应力情况,该种MD Nastran隐式非线性求解器SOL600计算方法能够充分模拟实际三维结构的接触问题.     

SWL550型十字轴万向联轴器结构建模及有限元分析

利用现代设计技术对SWL550型十字轴万向联轴器进行结构设计及强度计算。通过对十字轴万向联轴器的力学分析,得到重要零部件的载荷边界条件。基于CATIA软件建立重要零部件模型,通过CATIA的有限元分析模块对其进行有限元分析,危险截面的Von Mises应力与理论计算值基本吻合。用数字化模型代替传统的实物联轴器实验,简化了联轴器的设计开发过程。     

铁路钢轨打磨目标型面研究

提出一种基于轮轨接触界面法向间隙的钢轨踏面设计方法,寻找了重载线路上较小轮轨接触应力水平的钢轨打磨目标型面,为新铺设钢轨预打磨及预防性打磨方案的设计提供理论依据。根据三维非赫兹滚动接触理论寻找了轨头的优化范围,在此范围内能保证轮对动态横移过程中,轮轨接触点附近最小法向间隙的钢轨轨头外形。针对重载线路轮轨伤损严重的问题,利用目前的方法对现有的60kg/m钢轨进行了优化设计。利用车辆-轨道耦合动力学理论及三维弹性体非赫兹滚动接触理论对优化前后钢轨踏面与原车轮接触时静态接触性能及动态接触性能进行了分析。结果表明,优化后轮轨界面之间具有较好的"共形"接触特性,在不降低车轮其他动力学性能的情况下,钢轨踏面优化后的轮轨接触应力显著地降低,并且使左右轮轨磨耗程度趋于均衡,可以有效降低轮轨磨耗与滚动接触疲劳。     

冲击-接触问题有限元仿真的并行计算

冲击．接触问题广泛存在于汽车碰撞等的模拟计算中。简单介绍了求解该类问题的显式有限元方法，对显式有限元方法的并行性进行了讨论。根据显式有限元和冲击一接触问题的计算特点，设计并实现了接触均衡的分区算法。算例计算结果表明：该并行算法具有较好的加速比和并行效率。     

铝型材挤压分流模三维CAD技术应用研究

针对铝型材挤压模具三维CAD二次开发系统中所创建的模具三维模型简单、可修改性差和工程实用性低等局限性,提出模具三维模型的灵活性和迭代修改性是影响其工程应用的关键因素。结合模具设计过程,通过分析模具结构特点和三维建模方法相关关系,论述了模型离散化、建模层次化和组装归类化相结合的优化建模方法。以分流模上模三维建模为例,在UG NX5二次开发平台上,给出了其具体实现的方法,建立三维模型的耦合性低,实例证明了该思路和方法的可行性。     

平板式CPL蒸发器启动特性研究

在对CPL启动过程分析的基础上,采用数值分析方法研究了平板式蒸发器的启动特征,并将数值计算结果和试验结果进行了比较,结果表明计算结果与实验结果较吻合。还研究了不同的平板式蒸发器结构对系统启动性能的影响,而且提出了改善CPL系统蒸发器的启动性能以及增强系统的稳定性的一些方法及措施。     

35000m~3/h空分设备热状态下的快速启动

简介了鞍钢引进的35000m3/h内压缩流程空分设备的流程特点和性能参数,分析了目前空分设备热状态下启动时间长的原因,提出了缩短启动时间的6种方法。     

基于滚珠丝杠副流畅性的滚珠返向器型线优化设计

滚珠与返向器的撞击不仅是滚珠丝杠副产生低频噪声的主要原因,也是影响滚珠丝杠副寿命的主要因素。为了减少滚珠冲击对滚珠丝杠副性能的有害影响,文章首先建立了滚珠与返向器的碰撞接触模型,提出了滚珠在返向器内循环流畅性的评价指标,并提出了一种双圆弧滚道型线和优化设计方法。利用多体动力学仿真软件ADAMS对滚珠运行状态进行了仿真,仿真结果表明优化后的返向器滚道使得滚珠与返向器之间的碰撞接触力显著低,同时使得滚珠在返向器中循环流畅性更好。将双圆弧滚道型线和优化方法应用于滚珠丝杠副的滚珠返向器滚道型线的设计,具有实际工程意义     

弹性杆与水下壳体接触冲击的冲击力计算研究

对弹性杆与水下壳体接触冲击问题进行了研究，用有限元法模拟壳体，边界无法模拟无限域流体，通过温面上的耦合条件进行联立求解，文中给出了典型算例，并进行了有关讨论。     

On Self-growing Modeling for Curves

This paper presents a novel curve modeling method based on controlling rules of the shaping technique.The method describes the curve based on steplength and turning angle,and the characteristics of the curve near a point.Then it introduces the process to extract ″growing-rules″ for 2D and 3D curves described by familiar analytical expressions and curvature-torsion expressions.Examples of self-growing modeling for familiar analytical curves are presented.New curves are obtained by designing the grow-rules;co...     

基于多元增量动力分析（MIDA）方法的RC核心筒结构地震易损性分析

RC核心筒结构在水平双向地震荷载作用下,结构地震响应的耦合作用会严重削弱筒体的变形能力和延性性能,加剧筒体结构破坏程度。本文引入地震动入射角来模拟结构可能遭遇到的更为客观、实际的水平双向地震激励,基于传统IDA方法,采用拉丁超立方体网络抽样法考虑地震动强度及地震动入射角对结构的共同影响,提出了多元增量动力时程分析(MIDA)方法。基于MIDA方法,利用有限元分析软件Perform-3D对20层RC核心筒结构进行多元增量动力时程分析,获取了能反映结构抗震性能的MIDA曲线,并基于性能定义出结构的四个极限性态点,进而获得结构的地震易损性曲线,对结构的易损性能进行了分析和评估。     

Virtual and smoothed finite elements: A connection and its application to polygonal/polyhedral finite element methods

We show both theoretically and numerically a connection between the smoothed finite element method (SFEM) and the virtual element method and use this approach to derive stable, cheap and optimally convergent polyhedral FEM. We show that the stiffness matrix computed with one subcell SFEM is identical to the consistency term of the virtual element method, irrespective of the topology of the element, as long as the shape functions vary linearly on the boundary. Using this connection, we propose a new stable approach to strain smoothing for polygonal/polyhedral elements where, instead of using sub‐triangulations, we are able to use one single polygonal/polyhedral subcell for each element while maintaining stability. For a similar number of degrees of freedom, the proposed approach is more accurate than the conventional SFEM with triangular subcells. The time to compute the stiffness matrix scales with the in case of the conventional polygonal FEM, while it scales as in the proposed approach. The accuracy and the convergence properties of the SFEM are studied with a few benchmark problems in 2D and 3D linear elasticity. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于AutoCAD的圆柱面上非规则曲线三维建模方法

分析了轧制各种形状花纹板材刀具轨迹的共同特征,研究了各种形状花纹板材的平面设计图与刀具轨迹的对应关系,提出了对平面设计曲线进行二维数据处理的一般方法,对二维数据处理结果向圆柱面上非规则曲线进行变换的三维建模和数据处理方法。在AutoCAD 环境下,利用 Autolisp 语言的编程功能,针对生产实际中切削刀具平面设计图,实现了圆柱面上非规则曲线的三维建模。该模型为刀具的数控加工提供了走刀轨迹仿真依据和走刀加工三维数据。