三维接触有限元分析在产品设计中的应用

接触应力是不易检测、难于计算,但对于设计又是非常重要的一个难题.尝试用ANSYS中的接触单元对汽轮机中叶片与叶轮的接触强度进行详尽的分析,同时探讨了与迭代计算收敛性及计算结果可靠性有关的几个难点和要点问题.该三维接触有限元分析方法也可用于其它机械产品的接触强度分析,为机械产品由单个零件的强度分析提升到装配体的强度分析提供参考.     

汽轮机叶片振动特性的三维有限元分析

提出汽轮机叶片静频和动频的计算方法，引入三维８节点非协调单元，建立了叶片的三维有限元分析模型，并考虑了长叶片几何非线性变形对频率的影响。最后对两个实际叶片的振动特性进行了计算分析，计算结果与试验结果吻合良好。     

工业汽轮机汽缸结构强度仿真分析

对某型号抽凝式工业汽轮机的结构强度展开研究,以ANSYS WORKBENCH软件为工具,开展了汽缸温度场、热应力及热变形分析,针对汽缸法兰安全性问题,提出改进方案.由于汽缸处于高温状态,材料会发生蠕变,对汽缸强度和汽密性产生影响,因此,采用多轴蠕变应变对汽缸进行蠕变强度校核,评估汽缸的安全性和可运行性.     

超临界机组低压内缸汽密性分析

针对用户反映机组在运行时低压抽汽处温度明显高于设计值问题,通过建立汽缸汽密性分析的三维热弹性接触有限元模型,进行热固、流固耦合仿真,对低压内缸刚度强度及其中分面汽密性进行分析,然后给出解决对策。     

三维弹塑性滚动接触分析的工程模型

符号说明 aH，bH：赫兹接触椭圆的长半轴，短半轴，m az，ay：网格间距，m a（张量）：当量应力的二次偏导数 A（张量）：连接应力增量与应变增量的张量     

超越离合器滚动接触状态的三维有限元分析

基于超越离合器的CAD实体几何模型，建立了由摆杆、滚拄和星轮组成的摩擦传动组合体的三维有限元计算模型，进行了滚动接触状态分析，得到了各接触体的法向接触应力、切向接触应力和接触变形，并研究了接触体之间的摩擦系数对接触状态的影响规律，为超越离合器的磨损研究提供了依据。     

螺栓连接有限元模型的弹性接触研究

采用刚性梁单元模拟螺栓连接结构来进行有限元分析不能准确计算螺栓连接区域的应力。根据真实螺栓连接结构的特点和连接原理,提出了基于弹性接触的螺栓连接模型,该模型引入GAP单元定义了被连接件之间的弹性接触与摩擦条件,并用实验验证了该方法的有效性。     

车灯气密性的有限元接触分析

本文采用接触有限元方法对车灯壳体总成的气密性进行了分析,得出位移曲线,并对影响变形的主要因素进行优化,最终得到合理的灯具结构,为改进制造和装配工艺提供了理论依据.     

汽轮机中低压缸连通管变形分析与优化设计

汽轮机中低压缸连通管在运行时会产生很大的应力直接传递到汽缸上,引起汽缸变形,造成低压缸漏汽。针对这一问题,利用有限元技术对现有连通管的应力分布及变形情况进行了模拟分析,模拟的结果与电厂低压缸连通管测量的变形实验数据有较好的一致性,验证了有限元分析结果的有效性。重新对连通管的结构进行优化设计,取消了膨胀节,并进行了有限元分析。研究结果表明,改进后的连通管在设计工况下的应力及变形量相较于改进前的连通管大大减少了,这为大型高温高压设备的优化设计提供了一种新思路。     

具有界面热阻的接触传热耦合问题的数值模拟

发展了基于界面热阻本构模型的热接触耦合问题有限元分析的新算法。对接触边界的热交换分析采用压力相关的传热本构模型,为考虑力学-传热之间的耦合特性,建立两类变分方程,一类是热力学变分泛函,其考虑接触区域对结构热传导的影响。另一类是热弹性接触分析的参数变分原理,可以方便地对接触问题进行求解。文中给出有限元分析的离散公式,并进一步给出进行两类问题耦合分析的迭代算法,其中接触分析的惩罚因子是可以消除的。数值结果在验证文中算法的同时证实了耦合分析的重要性。     

轴流式水轮机叶片刚度和强度有限元分析

轴流式水轮机转轮叶片进出口边与枢轴法兰连接的根部易出现应力集中。本文利用ANSYS有限元计算程序对某轴流式水轮机叶片的刚度和强度进行详细的计算分析，提出开应力缓冲槽的改进方案，并进一步探讨应力缓冲槽的形状、大小对降低应力集中效果的影响；在此基础上，提出加大叶片与法兰交接处过渡圆弧的改型方案，对改型前后叶片的应力、变形及模态分析表明，改型后的叶片应力集中显著改善，刚度和固有频率变化较小。     

反应堆压力容器局部三维冷热态密封分析

提出了一种用于反应堆压力容器法兰密封系统冷热态密封分析的局部三维耦合热弹塑性接触有限元分析新方法,编制了相应的程序系统。并已成功地用于工程实际问题的分析,取得了良好的效果。     

齿轮传动三维间隙非线性冲击—动力接触特性数值仿真

给出了三维冲击—动力接触问题有限元混合公式;研制了三维冲击—动力接触有限元分析程序。对齿轮传动的突加载荷冲击以及啮入冲击进行了冲击特性数值仿真,分析了齿侧间隙对轮齿冲击特性的影响,为多流齿轮传动系统间隙非线性动态分析提供有力工具。     

国产18MW汽轮机第11级通流部分优化设计

对南京汽轮电机集团有限责任公司生产的型号为L18－3.43燃气/蒸汽联合循环系统中的汽轮机第11级通流部分进行优化设计,大大改进了该级的气动性能,级效率显著提高。为中小型汽轮机通流部分的优化设计积累了宝贵的经验。     

NUMERICAL ANALYSIS AND EXPERI- MENT OF UNSTEADY THERMAL FIELD OF ROTOR PLATE FOR EDDY CURRENT RETARDER

The physical model based on heat transfer theory and virtual boundary method for analyzing unsteady thermal field of rotor plate for eddy current retarder used in automobile is established and boundary conditions are also defined. The finite element governing equation is derived by Galerkin method. The time differential item is discrete based on Galerkin format that is stable at any condition. And a new style of varying time step method is used in iteration process. The thermal field on the rotor plate at the radial and axle directions is analyzed and varying temperature at appointed points on two side-surfaces is measured. The testing and analytical data are uniform approximately. Finite element method can be used for estimating thermal field of the rotor plate at initial design stage of eddy current retarder.     

300 MW机组三通的结构应力分析与形状优化

提出一种降低300 MW汽轮机组主蒸汽管道T形异径三通结构应力的设计方法。该方法利用三通在工作载荷下的变形数据修正原有结构。首先使用ANSYS5．7建立一个有限元分析模型,然后用实验结果考核了模型的有效性。在这个模型的基础上,计算不同修正量下结构的最高应力。发现三通肩部内壁转角处的应力水平随修正量的增大而减小,并且结构的最高应力呈现波动变化。在最大修正量达到原结构尺寸8．65％时,结构的最高应力可以下降45．9％。表明该方法能有效地降低这种三通的应力水平。这一结论为进一步改进三通的结构设计提供了理论依据。     

高速储能飞轮现代动态设计与分析方法

对惯性型能量储存元件高速储能飞轮在质量一定，保证系统动力稳定性等约束条件，以体积能量密度为目标函数，使用Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子法进行优化设计，并用有限元方法对其在实际使用时的静态与动态应力进行数值分析，从而为它的合理设计与分析提供了较为有效的方法，为安全使用提供了可靠的保证。     

飞行器热结构细节应力分析与设计技术研究

针对装有钛合金传感器的C/C复合材料头锥结构,建立包括总体-次级-局部的多级有限元模型,进行细节应力分析技术研究.总体模型中采用较粗的有限元网格,进行初步计算,获得结构的热应力分布趋势和总体应力水平;次级模型中对局部模型的边界条件进行模拟计算,效果较好;局部模型中对细节结构进行精细建模,并采用非线性接触算法获得细节部位弹塑性热应力,与试验结果相符;还对间隙设计进行初步探讨,确定其在0.01 mm量级时能大大降低热接触应力,在进一步的结构设计中具有较好的借鉴作用与指导意义.所用计算软件为ANSYS.     

含圆形夹杂两相材料界面变形与损伤特性的数值模拟

为模拟复合材料界面行为,利用界面破坏单元和有限元程序,对金属基复合材料Al基体含Al2O3圆形夹杂的界面破坏行为进行一系列的数值模拟,分别采用切向和法向耦合的界面弹簧单元SPRINGA和由自编的非实体四节点界面单元等模型;比较各种界面模型的差别。由计算结果可知,考虑界面层的计算模型比不考虑界面层时合理;采用破坏型界面层即在界面处加入破坏弹簧或非实体破坏单元的计算模型比仅加入一层实体界面层的计算模型合理;加入破坏型界面层时,界面层力学性质的描述与参数值的给定对计算结果有重要的影响。