重型液压机机架变形的数字图像相关测量与降温法有限元模拟

使役状态机架变形测量及机架完整性评价对钢丝缠绕重型模锻液压机的安全运转至关重要。常规的测试手段有局限性无法实现机架变形全场测量,运用数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)实现了400 MN模锻液压机加、卸载工作循环机架位移和变形的全场测量。用降温法模拟钢丝缠绕预紧力,对机架预紧、合成工况进行有限元模拟,有限元结果与DIC测量结果吻合,验证了降温法有限元模型。研究机架工作循环变形特点,加、卸载过程中机架变形基本对称,标识点水平间距A2D2最大变化量5.45 mm,竖直间距A1A3最大变化量1.53 mm,均符合设计要求。基于DIC的测量方法有效解决了重型液压机机架变形全场测量难题,并为降温预紧有限元模型提供了验证,为钢丝缠绕液压机设计提供了有益参考。     

基于PSO-RBF代理模型的板料成形本构参数反求优化研究

为了准确获取材料在复杂应力应变状态下的板料成形本构参数,提高板料成形有限元数值模拟的精度,提出了基于改进径向基函数代理模型的板料成形参数反求优化方法。将径向修正系数引入径向基函数（RBF）核函数中,利用粒子群算法（PSO）对径向修正系数进行优化,提高模型的预测精度。将PSO-RBF模型应用到一个非线性测试函数中,结果表明,PSO-RBF模型比RBF模型的预测精度提高很多;同时将PSO-RBF模型应用到板料成形本构参数反求中,代替有限元模型进行正问题计算,可节省计算成本和提高效率。结果表明,基于PSO-RBF模型反求优化得到的材料参数,能够更加准确地反映材料的流动趋势以及应变分布。     

钢丝绳三维接触模型及丝间应力分布研究

建立了1×19IWS钢丝绳三维接触模型,该模型采用Splitting-pinball算法进行接触位置搜索,采用Augmented-Lagrangian算法进行接触载荷计算。对模型施加拉伸载荷,应用有限元进行了计算。分析计算结果,得出了钢丝沿轴线方向及在钢丝横截面内的应力分布规律;对照摩擦因数分别取0.10、0.11、0.12时的计算结果,得出摩擦因数对钢丝应力的影响规律,摩擦因数对钢丝切应力影响显著。分析了5个不同捻距倍数的钢丝绳计算结果,得出了捻距倍数对钢丝应力的影响规律,钢丝vonMises应力随捻距倍数增大而增大,但增大不明显,钢丝切应力随捻距倍数增大而减小,且在捻距倍数较小时变化幅度较大。进行了钢丝绳拉伸变形试验,试验结果与计算结果一致,说明所选用的模型是合理的。     

基于RCC-M规范快速计算管道热冲击应力的探讨

对管道热冲击应力快速计算方法和核一级设备设计规范(对比RCC-M规范和ASME规范)中管道壁厚径向线性温度分布引起应力分类方法展开研究,探讨了核电厂在线疲劳监测系统中快速、精确计算管道热疲劳应力的方法。以核电厂某典型的管道T型接头为分析对象,分析了基于格林函数快速计算管道热冲击应力响应方法的有效性。研究结果表明,参考瞬态下,格林函数计算结果与有限元数值仿真结果偏差在0. 5%范围之内,基于格林函数快速计算管道热冲击应力具有较高的可靠性;参考分析瞬态下径向线性温度分布引起管道轴向最大应力值占设计规范限制3Sm的7. 03%,相比ASME规范的设计要求,RCC-M规范的分析准则存在不必要的保守性。     

直升机机匣轴承与支座刚度强度相互影响的有限元分析

采用ANSYS软件建立了轴-轴承-支座在装配状态下的有限元模型,模型中考虑了轴与轴承、轴承与支座的相互接触。计算了结构在给定装配过盈量时空载状态与受径向载荷状态下的结构的应力与变形,并进一步计算了不同装配过盈量和支座材料下,结构的应力和变形的变化,得到了轴与支座之间刚度与强度的相互影响规律。结果显示,过盈量与支座弹性模量对轴承与支座的应力、变形的影响各不相同。该分析结果为机匣轴承与支座的设计提供了重要参考依据。     

基于有限元的大型模锻压力机钢丝缠绕动梁预应力测试

预应力检测对重型压机钢丝缠绕工艺来说至关重要。钢丝缠绕压机动梁结构复杂,缠绕时表面应力场分布无明显规律,测试难度大,目前动梁缠绕工艺的应力测试尚属空白,给工艺质量评价及工艺控制带来不便。应用有限元法对400 MN航空模锻压机动梁缠绕进行模拟,研究动梁缠绕时端面的应力场分布特征,确定动梁端面存在环形的径向、周向单向应力区,据此制定应变测量贴片方案,解决了重型压机动梁缠绕过程中预应力测试的难题。有限元计算结果与试验结果基本吻合,确保动梁缠绕工艺质量达到设计要求,也证实了这种基于有限元的应力测试方法的可行性。该方法对于其他复杂工程结构的应力测试具有借鉴意义。     

静电致动硅膜板的宏模型建立方法

器件宏模型技术是MEMS系统设计和系统级仿真的关键技术。为了建立静电致动硅膜板的宏模型,在模态有限元分析的基础上,利用多维非线性函数拟合方法,将由数值计算得到的板的动能、弹性能和电容写成以模态广义坐标表示的解析式。导出双模态坐标下的静电微板的动力学特性方程,即宏模型。利用该宏模型研究了器件的静态、动态特性,并与有限元计算结果比较。表明,用模态坐标表达的动态宏模型能够考虑残余应力、大变形、静电力等非线性因素的影响,大大地减少了计算费用,而且具有足够的仿真精度。     

自增强液压缸缸筒理论计算与仿真分析

基于Mises塑流条件、有限元理论、Lame公式对自增强厚壁圆筒进行分析,得到加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,并推导出弹塑性界面半径公式。为了验证理论公式的准确性,首先借助有限元分析软件ANSYS,建立了1/4径向横截面的平面应变轴对称自增强厚壁圆筒的结构模型,然后模拟了模型在加载、卸载、工作工况下缸筒壁应力的分布情况,最后从ANSYS中提取仿真数据到MATLAB进行数值模拟计算,通过有限元分析与理论计算,证明理论推导得出的自增强缸筒应力解析解与仿真分析结果是相符的。     

基于非线性垫片径向应力分布的螺栓法兰连接泄漏率预测方法

采用解析方法对垫片应力径向分布及其不均匀性进行研究,提出基于垫片径向应力分布的螺栓法兰连接结构泄漏率预测方法。将垫片应力径向分布解析计算结果与有限元计算结果,以及泄漏率预测结果与现有方法预测结果和ROTT(Room Temperature Tightness)的试验结果分别进行比较和分析。结果表明,垫片应力分布的解析计算结果与有限元结果一致,且大小由内径向外径逐渐增大,随着螺栓载荷的增加,垫片径向应力的不均匀性也逐渐增大;提出的泄漏率预测方法得到的计算结果与试验结果十分吻合,且较现有预测方法得到的结果更为精确。     

基于径向基神经网络的桥式起重机剩余寿命评估

为降低起重机安全事故发生的概率,基于径向基神经网络提出一种快速计算起重机剩余寿命的方法.以某工厂的一台桥式起重机为例,根据实际参数建立Ansys有限元模型,通过现场实测数据对模型进行修正,进行静力学分析获取疲劳核算点位置.模拟起重机运行的典型工况,将小车位置及起吊载荷作为输入层,任意点的等效应力值作为输出层训练径向基神经网络模型,通过使用训练好的径向基神经网络模型来快速获取任意点的时间应力曲线,最后基于损伤容限断裂力学法进行剩余寿命评估.结果 表明,通过利用径向基函数神经网络模型,可以实现对任意节点快速获取时间应力曲线,能够大大节省起重机现场实测的烦琐过程和大量投入,实现快速获取时间应力曲线从而计算出疲劳剩余寿命,完成桥式起重机疲劳剩余寿命估算,为起重机的长期安全使用和后期维修提供了可靠依据.     

液压缸弹性变形研究

对法兰支撑液压缸进行了受力分析,通过理论推导,得出液压缸缸体在高压液体的作用下产生的径向弹性变形公式,将100 MN油压机液压缸的设计参数带入公式,计算缸体的径向弹性变形量,并通过有限元分析,对理论计算的结果进行验证。     

基于ANSYS的可调行程液压缸的活塞杆有限元分析及优化

以可调行程液压缸的活塞杆为研究对象,针对其结构特点对液压缸整体性能的影响,利用ANSYS软件建立活塞杆的有限元模型。通过分析可调行程液压缸的工作情况,得到受力最大的工作位置,对此位置进行静力与疲劳分析,校核活塞杆的屈服强度,得到了活塞杆的应力云、变形和寿命分布云图,分析得到活塞杆的薄弱部位。根据有限元分析结果,对活塞杆进行了结构优化与改进,再对优化后的活塞杆进行分析。结果表明优化后的活塞杆特性有显著的提高。     

基于ADAMS与ANSYS的液压平台车动力学仿真

结合虚拟样机技术和有限元分析技术,运用ADAMS软件,对某型液压平台车主平台的力学模型进行动力学仿真;以液压缸所受的力大小为依据,从而得到液压缸的最佳位置.运用ANSYS软件,对平台车又剪机构在加速度最大位置进行了有限元应力分析.     

缠绕角对钢丝增强氟塑料软管组件应力水平的影响分析

运用有限元方法建立了钢丝增强氟塑料软管组件的参数化有限元模型,并运用该模型计算分析了钢丝缠绕角对软管组件应力水平的影响,得出了内管和增强钢丝的最大应力随缠绕角的变化规律。分析发现,内管的应力水平对缠绕角的变化极其敏感,钢丝缠绕角的轻微偏离会导致内管应力水平的大幅增加,因此在生产中须严格控制增强钢丝的缠绕角。     

Numerical analysis method to estimate thermal deformation of a ventilated disc for automotives

This paper presents an analysis method to estimate the thermal performance of a disc in a vehicle considering braking conditions and the characteristics of hydraulic devices such as the booster, master cylinder and proportional valve. The whole braking pressure transfer process in the hydraulic brake system from its generating by the pedal to action on the pad is analytically determined. The heat flux generated in the disc brake module is calculated by assuming that the braking energy changes into thermal energy. Heat flux is applied to the finite element disc model, and the temperature rise and deformation of a disc are estimated by performing the thermo-mechanical analysis. The analysis results are discussed and the analytical process and simulation model are verified.     

有限元分析法在工程密封件设计上的应用

基于橡胶应力应变的关系,可以假设橡胶材料具有各种形式的应变能函数,由橡胶的基础实验数据作参数拟和,选取合适的应变能函数。利用大型有限元分析软件ABAQUS,考察了3种类型的橡胶圈的大变形引起的几何非线性和接触非线性。通过建立有限元模型,施加边界条件和载荷等步骤,得出橡胶圈的应力场分布情况,说明有限元分析方法可以适用于研究液压缸的密封性能。     

纯水密封径向间隙优化设计及仿真计算

纯水密封摩擦力大、泄漏量大、寿命短,无法为矿井液压系统稳定工作提供可靠有效的保障,从而导致开采过程中出现安全隐患。针对上述问题,利用有限元分析软件ANSYS建立复合密封件二维轴对称模型,在其他条件相同的情况下,分析不同径向间隙、不同压力载荷对密封静态和动态性能的影响,得到密封接触应力变化时对密封性能的影响规律,通过对不同径向间隙进行参数化设计,找到满足工作条件的最优径向间隙。仿真分析表明:径向间隙为0.25 mm时,复合密封件在1.5倍公称压力下的接触应力为49.854 MPa,密封效果最好;径向密封间隙为0.375 mm时,接触应力过小会导致泄漏现象产生;径向间隙为0.125 mm时,虽然密封性能进一步提升,但是接触应力的增大导致密封件磨损加速。实验表明:0.25 mm径向间隙液压缸密封寿命可达到20000次,较0.125 mm径向间隙液压缸密封寿命长约1/3。     

A concise finite element model for simple straight wire rope strand

Due to its complex geometry, a wire in a rope is subjected to the combined effects of tension, shear, bending, torsion, contact, friction and possible local plastic yielding when loaded. In this paper an accurate and general strand model using the finite element method (FEM) is presented. The model is capable of taking into account all the above effects and has been successfully used to predict the global behaviour of simple straight wire rope strand as well as the stress distribution within the wires under axial loads (tensile and torsional). In simplifying the finite element model, precise boundary conditions were developed. The finite element analysis results showed excellent agreement with the analytical theory of Costello and the experimental results of Utting and Jones. By using the model developed in this paper, localised highly non-linear phenomena such as contact stress, residual stress, friction and plastic deformation can be studied effectively.     

基于Simulation的液压缸外缸筒变形分析

针对液压系统的重要执行部件多级液压缸在工作过程中出现的外缸筒变形,进而导致的液压油泄漏现象,运用SolidWorks插件Simulation有限元分析软件对外缸筒进行有限元分析,并基于分析结果,提出改进设计的具体措施,避免泄漏现象的发生。