基于 SolidWorks 的单头采油螺杆泵有限元分析及其线型优化

利用在SolidWorks软件中建立的螺杆泵定子的三维实体模型,在有限元分析软件COSMOSWorks环境下,进一步建立了定子的有限元分析模型,并分析了定子橡胶衬套内表面在均匀压力作用下其应力、应变和位移的分布规律.结果表明,定子刚体部分的应力较大,应变较小;橡胶衬套部分应力较小,沿其内表面半圆处应变较大,直线段处应变较小;在橡胶衬套内表面,直线段中点处的位移最大,使该直线变成外凸曲线,导致转子与定子之间在该处产生间隙,影响螺杆泵的工作性能.将螺杆泵定子型线的直线段优化成内凸圆弧,通过有限元重分析表明,该处的相对位移均匀,使转T与定子间产生均匀的过盈,从而提高了螺杆泵的工作性能.     

负重轮橡胶轮缘温度场有限元分析

建立了负重轮橡胶轮缘温度场有限元模型,给出了模型的节点生热率和表面传热系数的计算方法。用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件计算了某型负重轮橡胶轮缘的温度场,定量分析了５个参数和对轮缘最高温度的影响。分析结果表明,所建立的有限元模型在实心轮胎温度场分析中切实可行,减小轮缘橡胶的损耗因子,提高橡胶的热导率以及减小负重轮的挂胶厚度,有利于减小负重轮的发热。     

基于ANSYS的轴流泵转子系统有限元分析

为了研究预应力对便携式轴流泵叶片的应力及应变的影响,基于有限元理论,在Workbench平台上,采用ANSYS CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构进行耦合求解.其中流场计算选用以雷诺平均方程为基础的SST k-ω湍流模型.结构计算采用弹性体结构动力学方程,对叶轮叶片在不同流量工况下的变形和应力分布以及各阶模态变化进行了计算.结果表明:在水体作用力和旋转离心力作用下,轴流泵叶片的最大变形发生在叶片进口轮缘处,且从轮毂到轮缘的径向方向上,变形程度逐渐变大;在叶轮压力面靠近轮毂附近区域出现应力集中,各工况最大应力值均远小于最大拉应力,能够满足强度要求;有无预应力对转子系统的各阶模态影响很小,且不同流量工况下各阶模态的变化也很小.     

突出煤层槽硐周围煤体的应力与应变

为研究水力掏槽技术在突出煤层中实现快速掘进,分析槽硐周围煤岩的应力与应变、煤体弹性模量与竖固性系数的关系。利用ANSYS有限元软件建立水力掏槽槽硐数值模型,分析槽硐横向、竖向剖面周围煤岩体应力、应变云图。结果表明:槽硐周围煤体在应力重组作用下,径向、轴向应力集中带均向深部移动;距离槽硐不同位置测点,煤体应力、应变均呈规律性变化;同一剖面上距离槽硐中心径向距离越大,煤岩位移量、应变、应力变化越小;距离槽口轴向距离越大,煤岩位移量、应变、应力变化越大,但是超过一定距离后,又逐渐减小。现场实验结果验证了理论分析和数值模拟结果的准确性。     

沿周边径向张拉圆薄膜的应力分布

利用应力应变关系和变形协调方程,建立了圆薄膜沿周边径向均匀张拉一定位移后的基本方程.通过引入无量纲参数进行化简并得到了其解析解,进而得出了圆薄膜内的应力分布公式,并利用有限元模型验证了其正确性.结果表明:沿圆薄膜外边界均匀张拉一定位移后,膜内径向应力与环向应力相等,应力分布均匀且与张拉位移量成正比.     

卧螺离心机转鼓虚拟样机建模与有限元仿真研究

应用visualNastran有限元仿真软件对卧螺离心机转鼓虚拟样机模型在三种工况下进行应力应变仿真分析,得到了转鼓的应力和径向位移的分布情况,并在此基础上优化转鼓转速,提高离心机分离效果,为离心机转鼓设计提供有价值的理论参考．     

径向非均布压力分布对湿式摩擦副热-机耦合影响

采用有限元模拟和实验的方法，对比分析了5种不同的径向非均布压力分布方式对湿式摩擦副工作过程中热机耦合的作用.结果表明:在加载同种径向压力作用下，对偶钢片的温度场、应力场和应变场三者之间存在较强的耦合关系；在工作终态时，温度、应力和应变场环带的径向位置和各物理量的最值较原加载压力峰值位置向盘面中心方向移动，环带径向位置变化率为盘面宽度的10%~40%；径向压力分布方式对于摩擦副的温度，应力和应变的最值有直接关系，压力沿内外半径波峰式分布时温度、应变最值最大，压力由内径至外径线性减小时应力最值最大，压力沿内径向外径波谷式时变化则是温度、应力和应变最值最小.      

250MN钢丝预紧式主缸受力计算与模拟

为了解250 MN钢丝预紧式主缸的应力和变形情况,对其进行了理论计算和有限元模拟。结果显示,主缸筒体不管是在预紧状态还是在工作状态,由于受端部影响,其径向位移、应力是轴向位置的函数,并非沿轴向均匀分布。工作时,载荷边界线处的径向位移为0.895 mm。预紧时,距缸体端面右侧581 mm处轴向应力最大,约103.08 MPa。最大Tresca、Mises应力出现在分界线右侧781 mm的地方,Tresca应力约为332.46 MPa,Mises应力约为301.19 MPa。有限元计算结果和理论计算比较吻合,二者可相互验证。     

转子叶片三维实体建模与应力分析

本文使用CAD软件CAXA建立三维转子叶片系统实体模型,将模型导入CAE软件Patran中进行有限元分析。在叶片顶端施加均匀剪切载荷,分析转子和叶片中的应力位移分布规律,结果表明各个叶片位移分布相同,顶端位移最大,mises应力和剪切应力则在叶片根部最大,mises应力和剪切应力沿叶片径向分布规律相同。所得结果可以为实验研究转子叶片系统提供数值参考。     

连续弯梁桥盆式支座摩擦滑移特性分析

为研究支座摩擦滑移效应对混凝土弯梁桥横向偏位的影响,通过ANSYS建立了GPZ(2009)2.5SX±50mm型盆式橡胶支座的三维实体模型,基于此,对盆式橡胶支座的聚四氟乙烯板、盆环、三向受压橡胶块、支座底板的应力和变形做了细致分析;采用有限元模拟支座竖向承载力试验,将得到的荷载位移曲线与交通运输部公路科学研究院完成的2.5MN盆式橡胶支座的承载力试验结果进行了对比。结果表明：盆式橡胶支座具有稳定的力学性能,设计竖向荷载作用下支座的最大主应力、竖向压缩变形、径向变形均满足设计要求;竖向压缩变形的有限元计算值与试验值最大误差为4.8%,验证了有限元模型的准确性,,为后续进行支座摩擦滑移特性分析奠定基础。     

箱梁剪力滞翘曲位移函数理论推导

为研究箱梁合理的剪力滞翘曲位移函数,根据箱梁翼缘板纵向受力和变形特性,将翼缘板视为纵向平行的具有一定刚度的弹簧所连接的弹性体,建立翼缘板弹簧模型,基于能量变分原理建立了翼缘板平衡微分方程,推导出纵向位移函数为双曲函数与三角函数的线性组合。通过分析确定翘曲位移函数分别为双曲正弦函数、双曲余弦函数、正弦函数3种单一形式,并将3种函数形式代入剪力滞变分方程中,得到3种纵向位移函数的弯曲正应力方程。为验证理论推导的3种函数的合理性,将3种函数形式计算得到的翼缘板正应力与实测值、三次抛物线形式计算值、实体有限元计算值进行比较,并从函数形态分析了不同函数形式对翼缘板应力分布的影响。结果表明:文中方法推导出的函数形式中正弦函数计算值与实测值吻合度较高,与实体有限元计算值也基本吻合。另外,函数的二阶导数与翼缘板应力分布存在正相关性。     

大型轴流压缩机焊接机壳结构特性有限元分析

在建立大型轴流压缩机焊接机壳有限元模型的基础上,对联接螺栓台阶面与上机壳法兰面之间、上下机壳法兰面之间的接触问题以及螺栓的预紧问题进行了处理,并应用有限元分析软件对模型进行了分析计算。计算结果表明焊接机壳静态下的应力和变形均在允许范围内。热-应力耦合作用下的应力分布规律及机壳整体变形结果显示,机壳直径变化处圆周上的应力变化达30~240 MPa,局部超过300 MPa;进气口一侧中分面法兰上的部分螺栓的应力已超过700 MPa,接近螺栓材料的屈服极限(720 MPa);机壳的径向和轴向变形量分别达16 mm和15.4 mm。     

初始剪切变形对铅芯橡胶支座性能影响分析

为了研究初始剪切变形对铅芯橡胶支座力学性能与大剪切变形时内部应力的影响规律,首先基于厂家提供的支座规格参数得到铅芯橡胶支座有限元模型,验证试验数据与有限元计算结果模型的正确性;然后分析支座尺寸、形状系数、竖向压力等不同参数,对有初始剪切变形的铅芯橡胶支座100%水平性能、内部钢板橡胶最大应力比的影响,并进行大剪应变下支座内部应力分析。结果表明：与无初始剪切变形相比,铅芯橡胶支座的100%水平刚度随着压应力、初始剪切变形、支座形状系数的变化最大为5%,影响程度较小;有初始剪切变形对橡胶隔震支座100%剪应变条件下的橡胶和钢板应力有一定的影响,但基本未达到橡胶材料的拉伸强度和钢板的屈服强度,支座处于安全状态;有初始剪切变形对橡胶隔震支座250%以上剪应变条件下的橡胶和钢板应力有很大的影响,不同剪应变条件下的橡胶或钢板应力均可能达到拉伸强度或钢板的屈服强度,支座有极大的损伤风险;通过分析,建议支座实际剪应变为400%、350%、300%、250%、200%及100%时,其初始变形分别不能超过0、20%、70%、120%、170%及270%。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

基于相对自由度壳的非线性动态分析

为了简便有效地解决板壳结构的大变形问题 ,针对16节点相对自由度壳单元进行研究。该单元的位移场由壳的中面节点位移和上表面节点的相对位移组成 ,不带有转动变量。所有的研究都是基于完全的三维位移、应力、应变场。利用 Hu- Washinzu变分原理 ,采用拟应变法 ,对应变场另行假设 ,能够改善该单元在大变形情况下的计算精度。通过引入 Wilson非协调模式 ,构造了大变形情况下的拟应变场表达式 ,给出了该单元用于解决非线性动力分析问题的有限元求解方程。算例表明 :该文针对相对自由度壳单元提出的方法及推导的公式 ,能够解决壳的弹塑性大变形动力分析问题     

汽车后翼子板冲压成形的有限元逆方法模拟

采用有限元逆方法模拟了汽车后翼子板的冲压成形过程，得到了最终构形的应力、应变和厚度分布以及初始毛坯形状．结果表明：后翼子板冲压件的应力应变分布并不均匀，凹模圆角附近、凸模圆角以及法兰的部分区域等效应力和等效应变较大；其厚度分布也不均匀，法兰大部分区域由于受双向拉应力作用，厚度明显变薄，而内部局部区域由于受双向压应力作用，厚度则明显增大，中心区域同时受拉、压两种应力作用，厚度变化相对较小．这些结果对后翼子板初始毛坯的选择、冲压加工过程控制等具有指导意义。     

飞机风挡结构抗鸟撞数值模拟

在实验研究的基础上,建立了某型飞机风挡及其相关部件的全尺寸有限元模型,应用非线性有限元程序LS-DYNA3D对整个鸟撞击过程进行了数值模拟,得到鸟撞风挡结构动态响应计算结果.分析了鸟撞风挡结构的应力、应变动态时程曲线,讨论了引起风挡结构破坏的主要因素.数值计算结果与实验结果吻合较好,表明所建立的有限元计算模型可靠、计算数据有效.     

运用COSMOSWorks对螺旋钻机齿轮轴进行有限元静态分析

将cosmosworks有限元分析法运用到螺旋钻机齿轮轴静态分析中.建立了有限元模型,得出应力、应变、位移、变形图解,对结果进行了分析并提出意见.     

基于CT图像构建听骨链三维有限元模型

目的:初步探讨中耳听骨链传声机制的力学特点。方法:采用1例听力正常者CT图像,建立中耳的三维有限元模型,进行中耳力学分析,观察不同频率下中耳主应变、主应力和位移的变化。结果:低频和中频中耳主应变、主应力变化较大,而在高频阶段变化并不明显,其中200 Hz和在1 000~2 000 Hz阶段变化最为明显,中耳主应力与主应变变化趋势相一致。当刺激音高于2 000 Hz时,中耳听骨链没有位移产生。结论:通过中耳有限元模型可以无创性地研究听骨链传声机制,有利于术前及术后对听骨链进行临床评估。