液体运输包装新形式——集装箱液袋

集装箱液袋是一种新型的集存储、包装功能于一体的适用于散装非危险液体或化学制品的运输容器,具有容量大、成本低、运输灵活、装卸便利等特点。但目前应用时间较短,易发生泄漏等其他危险。2007年我国铁路局及相关科研院所、企业发布了集装箱液袋的技术规范,作者结合技术规范中的部分要求就液袋拉伸强度和断裂伸长率的测试进行了详细解读和试验验证。     

液体运输包装新形式——集装箱液袋

集装箱液袋(Fexitank),是一种新型的集存储、包装功能于一体的适用于散装非危险液体或化学制品的运输容器。每个液袋容量为16～24m3,最多可储运24000升液体,将其铺设在20英尺标准集装箱内,灌入液体,旋紧灌装口并关闭箱门,便可采用标准且灵活的集装箱物流模式进行配送和发运。     

折叠式集装箱设计特点分析

随着世界贸易的活跃,集装箱业务也在快速发展。本文在分析折叠式集装箱相关结构设计等方面的问题的基础上,重点利用ANSYS有限元数值模拟软件对于折叠式集装箱设计中的堆码试验工况和集中载荷试验工况进行探讨分析,有利于提高我国折叠式集装箱设计水平。     

铁路20 ft玻璃平台式集装箱设计及其有限元分析

目的针对铁路运输玻璃的过程,存在包装成本高、效率低、破损率高等问题,设计一种安全稳定、结构简单、可重复循环使用、可拆解的铁路20 ft(1 ft=0.3028 m)玻璃平台式集装箱。方法制定算例装载加固方案,使用SolidWorks软件对玻璃平台式集装箱进行实体建模和有限元分析,按照集装箱强度和变形量的技术要求,进行可承载的载荷极限计算。最后,将平台式集装箱裸包装玻璃分别与木箱包装形式、公路运输方式进行包装成本、运输成本比较。结果分析得出,玻璃垂向载荷应力最薄弱环节为275.0 MPa;吊起时,最薄弱环节应力为254.3 MPa,纵向载荷应力最薄弱环节为288.5 MPa;各方向应力均小于Q345低合金钢的许用应力(345 MPa)。垂向载荷位移最薄弱环节变形量为5.358 mm;吊起时,最薄弱环节变形量为5.876 mm,纵向力位移变形量为5.156 mm,各方向位移变形量均合理。从经济角度分析,平台式集装箱裸包装玻璃运输成本最小、包装成本最低。结论文中设计的铁路20 ft玻璃平台式集装箱市场前景可观,可极大地提高玻璃运输效率,降低物流成本。     

基于CATIA的客车低地板前轴有限元分析

低地板前轴初步设计完毕后,采用CATIA三维软件中的有限元分析模块计算低地板前轴的在客车垂直静载工况、客车紧急制动工况、客车侧滑工况的应力场和位移场分布,并得出结论,为其整体项目中的前轴设计提供理论依据。     

液晶电视包装件有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术应用于液晶电视包装件的抗压、抗振性能分析和优化设计中。方法应用Ansys Workbench分析软件,建立液晶电视、缓冲衬垫和瓦楞纸箱的有限元模型。模拟包装件在物流运输和仓库堆码时,包装件受压时的变形受力情况,以及运输过程中的振动情况。以包装件的质量、固有频率及最大变形量为目标函数对液晶电视缓冲衬垫进行多目标优化设计。结果经过静压分析,液晶电视缓冲衬垫最大变形量为0.362 mm,包装件所受最大应力为70 339 Pa;经过模态分析,包装件的一阶固有频率为7.7471 Hz。经过优化分析,缓冲衬垫高度和顶部凹槽深度的最佳设计点分别为200.83,19.34mm,与原始设计值相比,包装件各项性能得到了显著提升。结论通过对液晶电视仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,降低了产品破损率同时节约材料。     

基于CATIA与ANSYS的履带机器人摆臂支撑板有限元分析

本研究以有限元分析方法为基础,对比分析CATIA实体建模与ANSYS实体建模,运用CATIA三维软件建立摆臂支撑板实体模型,运用ANSYS软件对导入的实体模型进行有限元分析。综合运用CATIA建模优势与ANSYS灵活的有限元分析处理,从而为机械结构设计提供准确的应力分析,对机械优化设计有一定的参考意义。     

基于SolidWorks的托盘结构有限元分析及优化设计

托盘结构设计一直采用经验设计方法,其结构的合理性有待研究。通过SolidWorks对托盘进行了建模和参数化设计,并运用其集成的Simulation仿真分析功能对所建立的模型进行了有限元分析。通过与托盘试验原型测试对比,验证了分析的正确性和有效性。最后通过SolidWorks的优化功能对托盘模型进行了优化设计,得到了以安全系数为约束条件的托盘上连板的最优厚度。该方法可行、有效,为托盘结构分析和优化设计提供了一条新的思路。     

EPS泡沫包装箱有限元分析与优化设计

目的为了节省泡沫包装箱设计和制造时间,减少材料浪费,以提高使用性能。方法首先在UG中建立所选取的销量较好的3种EPS泡沫包装箱模型,然后导入Abaqus中进行结构静力学分析,最后根据分析结果对包装箱结构进行优化设计及结构静力学分析。结果得到了3种样品模型和优化模型的应力分布云图,3种样品模型最大应力均位于箱盖与箱体接触区域,箱盖中心区域变形最大。结论优化设计后的模型最大应力减小,应力分布更加合理。     

空调缓冲衬垫有限元分析及优化设计

目的将有限元分析技术运用于空调包装件的静态堆码和跌落冲击性能分析和优化设计中。方法运用有限元分析软件,建立空调、缓冲衬垫的有限元模型。模拟包装件在静态和动态下的变形受力状况。以衬垫体积最小为目标函数,以衬垫及空调的最大应力值和变形值控制在许用值范围内为边界条件,对缓冲包装衬垫长光面省料槽的开槽宽度和长度进行尺寸优化。结果经过静压分析,缓冲衬垫变形量的最大值达到0.97mm,包装件受到的静应力最大值为1.56MPa;经过跌落分析,空调的最大加速度为493 m/s²,空调外壳受到的最大静应力达到2.3 MPa;衬垫最大应力为1.12 MPa,衬垫应变为0.6%;经过优化分析,省料槽宽度约为26 mm,长度约为141 mm,分析表明衬垫设计满足缓冲防护要求。结论通过仿真分析和优化设计,可以对缓冲衬垫结构尺寸进行改进,在节约材料的同时能有效保护内装产品,可满足运输包装轻量化设计需求。     

上下层插筋连接预制混凝土空心模剪力墙有限元分析

讨论了有限元软件ABAQUS中模拟新老混凝土界面的不同方法,建议了有限元界面模型的参数定义方法,并通过试验验证了其合理性。基于新老混凝土界面模拟方法,对上下层插筋连接的预制混凝土空心模剪力墙的有限元模拟方法进行了验证。通过恒定轴压力及单调水平力作用下的有限元推覆分析,针对空心模剪力墙的受力性能进行了关于插筋搭接长度、插筋端头位置、插筋总受拉承载力、后浇混凝土强度和轴压比的参数分析。结果表明,所采用的新老混凝土界面模拟方法及基于其进行的空心模剪力墙有限元模拟准确、合理;插筋搭接长度取1.2倍锚固长度能够满足要求;增大插筋总受拉承载力可提高墙体承载力,受拉开裂较严重的区域上移并向内延伸;为充分发挥墙体的承载能力,建议后浇混凝土强度不应低于预制混凝土强度;轴压比较大时,墙体受压损伤区域增多,影响墙体的承载力稳定性和变形能力,建议在墙体底部增设拉筋及水平分布筋,以改善墙体在较高轴压比下的抗震性能。     

广义协调元在薄板弹性皱曲分析中的应用

本文首次利用通用商业有限元软件ABAQUS^[1]的用户单元接口功能对广义协调元^[5]进行了研究,为广义协调元的发展与应用提供了一种新途径。推导了三角形广义协调平板型壳元GST18的UL格式增量求解方程,并将其引入ABAQUS,分析了在金属压力加工中具有代表性的薄板弹性皱曲问题,并与ABAQUS单元库中的三角形薄壳单元STRI3进行了比较。数值算例表明,广义协调平板型壳元GST18在弹性皱曲分析中具有更好的性能,适合于实际工程的应用。     

基于ABAQUS的新燃料运输容器橡胶减振器优化设计

目的 基于现有的橡胶减振器,运用ABAQUS软件建立橡胶减振器的有限元模型,仿真模拟橡胶减振器的工作过程,并在现有结构基础上对其结构进行优化,解决其表面出现裂纹的问题。方法 首先对现有结构进行仿真分析,找到其应力集中部位。其次,开展材料选型研究,设计具有高强度、抗疲劳且易黏合的橡胶配方。再次,运用橡胶减振器的有限元模型,在不改变刚度特性的前提下进行结构优化设计。最后,通过样品的疲劳试验,对比验证新研制减振器的可行性。结果 改进后的减振器在200万次疲劳试验后的动刚度衰减不到3%,展现出更好的疲劳老化性能。结论 通过有限元分析与试验相结合的方式,对某型号橡胶减振器裂纹缺陷的原因进行了分析,解决了该工艺改进难题,可为同类型减振器设计提供重要技术指导。     

动态冲击下能量吸收结构的惯性敏感性的数值模拟分析

采用有限元计算编码ABAQUS，模拟了两类典型的能量吸收结构(分别称为Ⅰ、Ⅱ类结构)在铁锤动态冲击下的力学行为，计算中充分利用了结构的对称性，采用了三维对称模型，结构应用的金属材料的本构方程采用理想弹塑性模型。计算中铁锤带有相同的动能，其质量和速度分别取不同值的组合，得到两类试件结构的反力和变形关系曲线图，并且发现同类结构的最终变形的大小也有差别，其中Ⅱ类结构的变形大小差别较大，即惯性敏感性较显。计算的结果还表明能量吸收结构的反力的峰值大小与冲击速度相关。     

动态冲击下峰窝材料的力学行为

运用理论分析和有限元数值分析两种方法,对六边形蜂窝材料单个胞体在动态冲击下的压缩变形情况进 行研究,发现对于规则蜂窝材料,其面内弹性性质将只取决于胞壁的厚度和边长的比率;同时还用有限元方法模拟了多 个胞体结构在动态冲击下的变形情况,对这类结构的能量吸收能力进行了研究。     

底部开水平缝预应力自复位剪力墙有限元模拟

底部开水平缝预应力自复位剪力墙在墙体与基础连接处的两端设置水平缝,剪力墙和基础界面中间部位保持正常连接,在墙体内竖向设置无粘结预应力钢绞线提供自复位能力。通过有限元分析软件ABAQUS对低周反复加载试验中的底部开缝剪力墙进行数值模拟,介绍了建模方法及过程,将数值模拟的单调加载和往复加载结果与试验结果进行对比分析,包括骨架曲线、滞回曲线、耗能能力、预应力筋中应力变化、剪力墙底部抬升量、剪力墙混凝土应变和钢筋应力等参数。结果表明,采用的模拟方法能够在各项对比中较好吻合试验结果,证明了数值模拟的合理性和有效性,为工程应用中此类构件的精细化模拟分析提供了参考。     

T型圆钢管节点抗火性能的有限元研究

利用有限元软件ABAQUS建立T型圆钢管节点模型,采用间接热力耦合的方法,研究了节点在ISO834标准升温环境和不同荷载条件下的抗火性能。根据试验建立验证模型,将分析得到的结果与试验结果进行对比。通过比较,验证了模型的可靠性。在此基础上,建立管节点抗火模型,通过分析主管变形和主管端部轴向反力随温度变化曲线,以及管节点的失效机理,得到不同荷载比和节点的几何参数对节点抗火性能的影响。     

基于弹性-黏弹性对应原理的复合材料层合板模态阻尼预测:理论及其有限元实现

提出一种利用通用有限元软件求解复合材料结构模态阻尼的有限元方法。该方法基于扩展弹性-黏弹性对应原理,定义出具有频率依存性的黏弹性复合材料复刚度矩阵,并借助ABAQUS提供的二次开发接口UMAT将其编入求解器中,结合复特征值法求解任意铺层层合板的模态阻尼。与已有的理论方法相比,本模型的计算结果更为接近实验数据。从而验证了本文提出的数值分析方法的有效性和精确性,为利用ABAQUS软件分析各向异性材料阻尼提供了一条有效途径。     

不同模具齿形下管壳件缩径成形有限元分析

目的 提高管壳体缩径成形工艺的成形质量,探究不同模具齿形对管壳件缩径成形过程的影响。方法 基于ABAQUS有限元模拟软件,利用隐式动力学算法,建立管壳件环矢缩径工艺有限元模型,在模具齿形为梯形、矩形、三角形、弧形条件下,研究不同模具下管壳件缩径成形工艺的等效应力、应变及表面特征。结果 沿轴向路径,不同模具下的管壳件应力均呈现由变形区到管件两端逐渐递减的趋势,但在矩形和三角形模具下,管壳件应力在模具边角处出现先增大再减小的趋势。沿径向路径,三角形模具下的管壳件应变呈“M”形分布趋势,其余模具下管件应变则近似呈“W”形分布趋势。结论 在管壳件缩径成形工艺中,选择合适的模具齿形能有效提高管壳件变形后的结构稳定性并使管壳件的整体塑性变形趋于稳定,梯形模具下管件变形后的结构稳定性最强,三角形模具下的最弱。     

基于ABAQUS的钢-混凝土组合结构纤维梁模型的开发及应用

在大量已有研究成果的基础上,基于大型通用有限元软件ABAQUS提供的用户子程序UMAT开发了一组适用于组合结构构件的单轴材料滞回本构模型,并编制了可用于组合截面纤维自动离散的前处理程序,由此集成了钢-混凝土组合结构纤维梁模型,可用于完全剪力连接的组合框架体系在竖向荷载及水平往复荷载作用下的整体弹塑性分析。与国内外大量试验的对比结果表明,该文开发的钢-混凝土组合结构纤维梁模型具有较高的精度和较为广泛的适用性。纤维梁模型虽然不能考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应,但与试验结果的对比表明是否考虑滑移效应对结构体系整体计算结果的影响不大,但建模工作量大大减少,计算效率显著提高,在分析组合框架体系在地震往复荷载作用下的受力性能时具有较大的优势。