组合初始缺陷对裂纹板极限强度的影响分析

针对含裂纹损伤船体板上的初始缺陷(初始变形、焊接残余应力),利用非线性有限元方法进行了仿真模拟以及相关计算,系统地分析了初始变形、焊接残余应力及其组合对不同裂纹情况的船体板在纵向压力下的极限强度影响.通过数值计算结果的对比分析和讨论,得到当裂纹长度较小时,组合初始缺陷对裂纹板极限强度的影响占主导地位,且初始变形更大;当裂纹长度较大时,裂纹损伤对板极限强度的影响占主导地位.     

钢拱壳穹顶结构的有限元计算

目的分析组合工况下钢拱壳穹顶结构的变形、强度以及极限承载力.方法以广西南宁某旅游服务中心为例,运用ABAQUS有限元软件对钢拱壳穹顶结构在各种工况下的变形、强度进行计算,结合弧长法确定结构从稳定的平衡状态变为不稳定的平衡状态时的屈曲载荷和屈曲模态形状,对结构极限承载力进行分析.结果不同组合工况下,结构最大应力为50.48 MPa,最大变形为15.35 mm,安全系数K均满足《空间网格结构技术规程》(JGJ7—2010)中的要求值2.0.结论研究表明,结构在正常使用状态下的变形和极限承载力状态下的强度均满足规范要求,具有足够的安全储备.     

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%。     

基础变形模量不确定条件下拱坝最大有限元等效应力分析

为研究基础变形模量的不确定性对拱坝应力的影响,建立以基础变形模量为设计变量、以坝体应力为目标函数的计算拱坝最大应力的最优化模型;利用均匀试验设计法构造拱坝最大有限元等效应力与基础变形模量之间的二阶多项式响应面。工程实例分析表明,所建立的响应面模型具有较高的精度,当已知基础变形模量变化范围时可以较好地确定拱坝的最大有限元等效应力。     

人体就座时臀-腿部软组织应力分布的研究

人体长时间就座引起的疼痛与就座时臀—腿部软组织的应力分布有关,运用ABAUQS和HyperMesh有限元分析软件,构建了人体臀—腿部与座椅接触界面的有限元分析模型,仿真得出了就座时人体臀_腿部软组织的应力分布.根据三维应力分布的特点,通过对Xm、Ym和Zm3条路径的分析,同时运用体压分布测量系统对人—椅界面压力的分布进行了测量.仿真试验结果表明,当人体就座时,臀一腿部软组织内部的应力远大于界面应力,最大应力发生在坐骨结节下方,并向四周逐渐减小,骨骼与软组织界面层的应力最大,而肌肉层与皮肤一脂肪层界面的应力最小.该研究结果可使人们更好地理解长时间就座引起疼痛的原因,同时也为座椅人性化设计提供了有效的参考数据. 分析软件,构建了人体臀一腿部与座椅接触界面的有限元分析模型,仿真得出了就座时人体臀_腿部软组织的应力分布.根据三维应力分布的特点,通过对Xm、Ym和Zm3条路径的分析,同时运用体压分布测量系统对人一椅界面压力的分布进行了测量.仿真试验结果表明,当人体就座时,臀一腿部软组织内部的应力远大于界面应力,最大应力发生在坐骨结节下方,并向四周逐渐减小,骨骼与软组织界面层的应力最大,而肌肉层与皮肤一脂肪层界面的应力最 .该研究结果可使人们更好地理解长时间就座引起疼痛的原因,同时也为座椅人性化设计提供了有效的参考数据. 分析软件,构建了人体臀     

爆炸冲击下煤矿救生舱抗爆能力有限元分析

目前对救生舱的结构安全性能爆炸测试还较困难,借助有限元分析方法可以降低爆炸冲击实验成本并达到结构安全性分析的目的.基于弹塑性有限元理论和LS-DYNA软件对不同爆炸冲击条件下某型号救生舱结构的变形和应力分布进行了有限元分析.分析结果表明:相同冲击载荷条件下侧面比正面受的变形和应力大;加强筋和外层钢板的等效应力较大,容易产生失效.当冲击载荷为1.5MPa时,舱体整体基本处于弹性变形状态;当冲击载荷为2.0MPa时,侧面的最大等效应力约为283MPa,此时加强筋将发生微小的塑性变形,但等效应力远小于抗拉强度.     

基于流固耦合上游泵送机械密封的变形分析

采用Pro/E软件建立了密封动环三维几何模型,由Fluent软件模拟获得的液膜压力作为动环端面的边界条件之一导入Ansys Workbench进行单向流固耦合计算,在不同工况下对C石墨,SiC,WC和结构钢(Steel)4种材料进行了有限元对比分析.结果表明:最大变形发生在动环端面螺旋槽顶端,而最大应力发生在动环背面的密封台阶处;最大变形和最大应力几乎不受转速的影响,而受介质压力的影响比较明显,且随着介质压力的增大呈线性增加;4种材料中,C石墨的最大变形和最大应力都很大,不适合作动环材料,从密封环变形量角度考虑,而在满足其他要求的情况下,推荐优先选用SiC.     

干燥盘电阻焊结构有限元分析及设计

干燥盘为具有多焊缝、大尺寸和大变形等特点的薄壁压力容器,采用电阻焊焊接时焊点数量直接影响干燥盘的承载能力、变形情况和焊接工作量.基于ANSYS模拟软件建立电阻焊干燥盘模型,研究不同工作温度和压力下干燥盘的变形和应力分布,从而设计满足工艺要求的焊点数量.模拟结果表明,干燥盘薄弱环节一般出现在板的内孔和外沿冲窝分布不均匀处.在极限工作条件300,℃、0.4,MPa下,当焊点等效直径为17,mm,即每个冲窝内采用5个焊点焊接时,干燥盘的最大变形为0.577,mm,最大应力为174,MPa,满足工艺变形和强度要求.根据上述结构设计生产出干燥盘并进行水压试验,结果表明水压试验合格,模拟得到的干燥盘结构设计是可行的.     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当套管周围掏空时,其热应变达到了2%,远远超过材料弹性极限应变值(0 3%),这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。     

干气密封补偿环O形圈的变形与应力分布规律

采用有限元分析软件ANSYS建立干气密封补偿环O形橡胶密封圈二维轴对称模型,对其在不同压缩率与介质压力下的变形、Von Mises应力及密封面处接触压力、接触摩擦应力分布规律进行探讨,确定O性橡胶密封圈易失效位置;分析压缩率和介质压力对其最大Von Mises应力、最大接触压力、最大接触摩擦应力的影响.分析结果表明:O形圈密封最大Von Mises应力、密封面最大接触压力、最大接触摩擦应力随介质压力的增大而增大,在中低压下提高O形圈的压缩率既能提高密封圈的密封性能,也不影响补偿环的追随性.为干气密封补偿环上的O形密封圈结构设计及选型提供参考.     

城区地表塌陷土洞发育破坏特征

为了研究城区塌陷土洞的发育致塌机制,通过建立三维模型试验研究土洞的发育破坏过程,分析了试验过程中地表变形数据以及土洞的最终破坏形状,同时通过土压力量测试验分析土洞发展过程中覆土应力的变化.以此试验为基础建立了计算土洞极限半径的有限元模型,通过正交试验分析了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角对极限半径的影响.结果表明:对于发育的土层空洞,破坏区内土压力显著降低;土洞发生破坏时,洞顶沉降速率发生突变;土洞内部破坏的高度与土洞直径间的规律与普氏理论提出的几何规律吻合良好;对于埋深不同的土洞,其破坏形式主要分为坛形和直筒形塌陷.     

半柔性材料内部薄弱部位极限应力分析

基于数字图像技术与有限元分析方法,分析半柔性路面材料内部薄弱部位的极限应力状态。研究结果表明,水泥胶砂的收缩变形是造成半柔性路面材料内应力的主要因素;母体沥青混合料的空隙率越大,材料内部拉应力集中部位的数量越多。本研究确定了水泥胶砂的变形控制指标,为半柔性材料的合理设计提供理论依据。     

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.     

高强铝合金厚板淬火残余应力数值分析

采用有限元分析方法,利用deform软件模拟分析了高强铝合金厚板的淬火冷却过程。获得了高强铝合金厚板淬火温度场、应力场和变形场分布规律。并利用点跟踪技术分析了厚板内部和表面不同位置的淬火冷却曲线、平均残余应力曲线以及沿长、宽和厚方向的三个应力分量分布曲线。结果表明,板件的残余应力主要决定于X方向的残余应力分量。厚板表面X方向的残余应力分量值达到最大,最大压应力值为-135 MPa;厚板内部X方向的残余应力分量值达到最大,最大拉应力值为156 MPa.     

基于FLUENT的货车燃油箱液体晃动数值模拟

为研究车辆行驶过程中,液体晃动对燃油箱冲击的影响,本文利用FLUENT有限元仿真软件对制动工况下货车燃油箱进行数值模拟,得到各时间段燃油分布情况以及压强分布情况,并将流体仿真结果作为载荷输入得到流固耦合作用下燃油箱受力情况。结果表明,液体晃动对燃油箱受力影响较大,在0.5s时燃油箱受力最大为90.256MPa,小于屈服强度,燃油箱结构合理。该结果可为燃油箱的结构优化设计提供数据支撑。     

考虑蠕变固结的高温沥青路面响应仿真

为研究行车载荷和高温作用下沥青路面的变形演化规律,通过对沥青混合料高温粘弹性特性和行车载荷对路面作用的分析,提出采用修正Burgers模型作为沥青混合料的本构模型,对双轮标准轴载作用下高速公路沥青路面的应力场和变形场进行有限元分析.研究结果表明:路表竖向位移增加最快,沥青混合料发生了流变;面层内部水平应力变化剧烈,底基层底面水平拉应力最大;最大剪应力出现在轮迹两边的面层内部,影响范围主要集中在路面结构层内,沥青混合料发生应力松弛现象;竖向最大应力出现在路表轮迹处,轮迹下方区域内压应力呈衰减趋势分布,面层是产生路面车辙的主要区域.     

同结构活塞在FPE与CE两种工作模式下应力变形差异

为研究自由活塞发动机工作时活塞结构应力变形特点,采用有限元分析方法对比分析相同结构活塞在自由活塞发动机（free piston energy,FPE）与（crank engine,CE）两种工作模式下应力水平与变形状况差异性.结果表明,FPE活塞整体应力水平低于CE活塞,差异主要由机械载荷引起.上止点附近FPE缸内峰值压力较小,引起的活塞销座压应力被其较大的惯性力作用消减,导致该应力集中处应力值较低,约为CE活塞的72%.在热机载荷共同作用下两者活塞顶部变形相似,差异集中体现在裙部,FPE活塞所受缸压较小、加速度较大以及无侧向力的特点导致其裙部变形明显小于CE活塞,最大径向变形约为CE活塞的56%,更易满足各方面性能要求.      

基于粒子群算法的城际车塞拉门档体关键尺寸优化

为确保城际车塞拉门板框架最大应力值小于铝型材屈服强度且最小安全系数大于规定值及门扇最大变形量小于胶条极限压缩量,提高城际车塞拉门密封性能、增加门板强度及刚度,基于门扇应变、质量、门板框架应力函数构造适应度函数,通过粒子群算法多次迭代得到各档体关键部位最优尺寸.对优化后的门扇进行有限元仿真并以型式试验加以验证.验证结果表明本文方法满足设计要求,具有可行性.     

纹管直径变化对端面受力和变形的影响

基于ANSYS有限元分析软件,对金属螺纹管的参数进行模拟.结果表明:预压缩条件下,端面变形、预压缩和外压组合条件下,随着轴径的增加,端面呈现左低右高的趋势;随着轴径的增大,端面垂直方向的压力右端大于左端,轴径越大间隙越大;在常温和高温情况下,端面变形呈现左高右低的规律,接触对的最大应力出现在竖直接触面的下部和水平接触面的内部.     

PEI板材粘性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺（PEI）力学性能和粘性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材粘性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了粘性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明：PEI板材在20~150 ℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材粘性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。