大型履带支重轮接触应力分析

本文结合产品设计研究了支重轮设计参数及上部结构载荷的分布情况,给出了支重轮的设计方法,根据支重轮与履带节的外形情况及Hertz理论公式提出了支重轮与履带接触应力的简化计算公式,并通过对支重轮整体三维模型的有限元接触应力的计算分析,验证了Hertz简化公式的正确性。     

压裂泵柱塞密封副有限元分析

用有限单元法对OPI-1800AWS型压裂泵柱塞密封副进行了有限元分析,获得了橡胶密封圈与柱塞之间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明:橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有“偏离效应”的存在。即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为1.23。所有这些为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据,同时为密封圈结构设计提供了新的认识和理论依据     

拖拉机履带板与支重轮摩擦副的磨损试验

对东方红履带拖拉机支重轮在常见工作状态下的受力状况进行了分析计算 ,以计算出的支重轮所受的接触应力为载荷在磨损试验机上进行了磨损试验 ,分析了不同硬度的试验用轮在不同载荷下的磨损规律和表面形貌特征。试验表明 :在该摩擦系统中 ,轮子的磨损为磨料磨损 ;较高硬度的轮子磨损特性较好。为此 ,建议必须将目前对支重轮硬度的设计要求 (HB388)提高。     

齿轮啮合动态接触过程仿真分析

以圆柱体接触力学相关原理为基础,基于Ansys/Ls-dyna操作平台,对齿轮啮合过程动态接触应力进行有限元仿真分析.将啮合齿轮等效为两圆柱体接触,以等效圆柱体的接触应力作为齿轮接触应力,将有限元计算结果与Hertz理论进行对比分析发现,齿轮接触过程最大接触应力与Hertz理论较为接近,说明该等效模型的正确性.在单齿啮合区,其接触应力较双齿啮合处有所增加;在双齿啮合区,其最大接触应力较为平稳.轮齿两端处的接触应力远大于齿面中间处的接触应力,在轮齿中间区域,其接触应力分布比较均匀.     

高重合度齿轮应力场有限元分析

基于弹塑性接触有限元理论,建立了高重合度齿轮副的三维静态有限元分析模型,运用牛顿-拉普森方法进行求解,得到了高重合度斜齿轮接触应力沿接触线的分布状态。通过实例分析了啮合数对齿间载荷分配系数的影响,研究了不同摩擦系数时摩擦应力的分布状态。对有限元分析结果与Hertz公式计算值对比显示,前者计算的最大接触应力小于Hertz应力。运用分块Lanczos法分析了小齿轮的模态,计算了低阶固有频率和主振型。     

发射载荷作用下火炮座圈动态响应研究

为了研究火炮射击时座圈的动态响应,充分考虑了构件之间特别是滚子与座圈内外滚道的接触碰撞关系,建立了某火炮上装部分的非线性有限元动力学模型。基于传统理论对座圈进行了静力分析。将有限元静力分析结果与赫兹理论计算结果进行对比,验证了有限元模型的合理性。采用动态隐式积分算法对发射载荷作用下座圈的动态接触问题进行分析,获得了座圈的接触力和接触应力的变化规律,并将结果与传统理论的静力分析结果进行了比较。结果表明有限元动力分析获得的座圈最大接触力和接触应力比传统理论的计算结果分别大约30%和45%,传统理论在座圈受力分析中具有一定的局限性,有限元动力分析结果更符合实际情况。     

基于LS-DYNA的高压气瓶跌落仿真分析

采用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA模块对高压气瓶在无内压的状态下进行跌落仿真分析。气瓶跌落高度设为2m,并分别以水平、45°倾斜、垂直3种角度自由跌落。结果表明,水平跌落时,气瓶肩部受力最大,为505MPa,气瓶没有发生塑性变形;45°倾斜跌落时,气瓶与地面接触部位应力最大,为734MPa,接近材料的屈服强度,气瓶发生塑性变形;垂直跌落时,气瓶所受冲击力最大,最大应力为1500 MPa,远大于材料的屈服强度,气瓶发生较大塑性变形;45°倾斜跌落和垂直跌落时,气瓶均处于危险状态。     

基于振动能量耗散的间隔阻尼层式支重轮缓冲特性分析

基于履带式工程车辆间隔阻尼层式支重轮振动能量的耗散,对支重轮的减振缓冲特性开展研究,建立其振动能量耗散模型.以310kW履带式推土机为应用对象,在3种典型工况下,建立间隔阻尼层式(阻尼层未间断)支重轮1/3实体有限元耗散模型.经计算发现,间隔层与约束层粘接处和1/3阻尼层端面处的应力与耗散能均较大,易导致"热软化".采用约束层和阻尼层均间断的方式对支重轮结构进行改进,经计算表明改进后的支重轮总耗散能增大,其减振缓冲性能提高;且其应力与耗散能整体均匀对称分布,降低了"热软化"发生概率.     

自升式平台齿轮齿条强度有限元分析

基于有限元软件ANSYS建立某自升式平台升降系统齿轮齿条的三维模型,并计算平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析齿轮齿条在不同啮合位置时的Von mises 应力和齿面接触应力的分布情况,并将其与公式计算值进行对比.结果表明:齿轮齿条啮合过程中接触面上应力呈带状分布,最大应力出现在带状区域的两端,带状区域的中部应力相对较小;齿面和齿根是齿轮齿条啮合接触过程中容易失效的部位,升降系统齿面接触应力与齿根弯曲应力偏高,在升降系统的设计中应采取措施降低相应应力或提高材料强度;基于有限元方法的计算结果与公式计算值误差较小,可以作为该齿轮齿条强度分析的依据.     

接触分析在机车车辆零部件设计中的应用

采用大型有限元分析软件ANSYS对动力分散式客车转向架导柱的接触应力状态进行了有限元仿真,分别分析了预紧力和配合过盈量对接触应力的影响.分析表明导柱的最大接触应力随着预紧力的增加而几乎成线性增加,导柱在配合部位的接触应力随着配合过盈量的增加不但其值增加,而且最大接触应力点的位置也相应改变,这对于改进导柱的设计,提高导柱的寿命,具有实际参考意义.     

装配对角接触球轴承接触特性影响分析

为了探索角接触球轴承装配过盈和轴向预紧对接触特性的影响及规律,基于赫兹接触理论及假设条件建立球轴承接触角、接触尺寸和接触应力的理论计算模型,以7206C型角接触球为对象构建有限元装配接触模型,确定配合过盈量和预紧量的加载及约束方案。通过有限元解析和理论计算获得装配体中角接触球轴承的接触区域形状、接触应力和接触角数值。结果表明:配合过盈使接触区域成圆形分布,且接触应力低、接触角略小于初值;轴向预紧使接触区扩大成扁长椭圆状且接触应力较高、接触角明显大于初值;综合装配预紧使接触形状、接触应力和接触角趋于稳定,轴承支承刚度提高。     

基于控制体的分步有限元算法及其在非正交网格上的应用

利用Newton-Raphson算法的局部收敛特性,建立了一种基于分步思想的有限元算法。该算法首先利用基于流动条件构造差值函数的迎风有限元方法获得流动问题的近似收敛解;然后,在近似解的基础上,引入混合插值格式,进一步计算降低误差。混合插值函数的形式由数值实验获得,数值结果与理论分析相一致。对方腔顶盖驱动流和倾斜空腔驱动流进行了数值模拟,数值解与基准解吻合很好。与传统的基于流动条件构造差值函数的迎风有限元方法相比较,该文算法能在较稀疏的网格条件下获得比较精确的计算结果,尤其针对存在漩涡的流动问题,能大大提高数值解的精度。     

海底管道中泡沫清管器接触应力有限元分析

为分析清管器在海底管道中的清洁能力,以泡沫清管器为研究对象,基于有限元软件ANSYS建立清管器与管道的3维模型,进行数值模拟,并通过与理论解析解对比以验证模型准确性。在此基础上,从清管器接触应力分布出发,对泡沫密度、管道椭圆度、清管器过盈量、管壁摩擦等影响因素进行研究。结果表明:清管器在无损的均匀直管内接触应力均匀分布、在椭圆管道内则呈"8"字型不均匀分布;接触应力随清管器过盈量的增大而增大,但过盈量对清管器表面接触应力分布形式无影响;管壁摩擦使得清管器表面轴向接触应力分布不均匀,且接触应力随摩擦系数增大而指数增大;清管器密度只影响接触应力大小,对接触应力的分布规律无影响。     

斜交轮胎静态接地工况的有限元分析

建立了斜交轮胎(9.00-20 16PR)静态接地三维非线性有限元模型,分析了轮胎静接地状态下接触应力分布、接触印痕以及充气压力、下沉量对轮胎接地状态的影响,并给出了垂直载荷与下沉量以及最大接触应力与充气压力、下沉量的关系曲线.     

高速磁浮试验线汇流排接头方案对比及可行性研究

分析高速磁浮试验线动力轨系统中汇流排接头两种方案，因动力轨系统的中间接头和膨胀接头部分导电后的热膨胀产生接触应力，在满足导轨力学性能的前提下，利用有限元软件，满足接头的导电性能下对比两种接头设计方案螺栓紧固后接头的接触状态。通过计算，分析接头在符合导流、结构支撑功能的基础上，确定最优方案，并计算热膨胀性引起的最大摩擦力，满足设计要求。     

活塞机械疲劳试验的三维接触有限元仿真

针对某活塞机械疲劳试验,以某铝合金活塞为研究对象,采用有限元方法分析了在交变机械载荷作用下活塞销和活塞销座内侧之间接触状态和接触应力的变化,在此基础上确定了活塞疲劳失效的主要位置,这一数值计算结果与试验结果吻合,进而分析了接触对活塞疲劳失效的影响.     

传动齿轮接触应力的有限元分析

在SolidWorks环境下建立齿轮三维实体模型,将生成的一对齿轮模型进行齿轮啮合标准安装生成啮合模型.通过COSMOS/Works软件网格化成由节点元素组成的有限元模型,施加载荷,进行了齿轮接触应力计算分析,获得了齿轮的接触应力云图,并通过赫兹压力理论验证了基于COSMOS/Works进行有限元分析的正确性,从而实现CAD与CAE的一体化.     

铝碳陶瓷材料的摩擦磨损性能

以铝碳陶瓷材料作为研究对象,利用摩擦磨损实验机研究了铝碳陶瓷材料在干摩擦和固体润滑两种状态下的摩擦磨损性能,并采用有限元方法分析了两种摩擦状态下的应力分布情况.实验结果表明,干摩擦及润滑状态下试样的滑动摩擦系数随载荷的增加而减少;并且润滑状态下滑动摩擦系数仅是干摩擦状态下滑动摩擦系数的1/2左右; 有限元分析结果表明,铝碳陶瓷材料干摩擦状态下最大剪切应力大于最大正应力,试样表面容易发生由微断裂引起的磨粒磨损.固体润滑状态下的接触应力很小,这是因为固体润滑状态下主要发生的是固体润滑涂层材料之间的内摩擦.     

干涉配合连接解析分析

干涉配合可有效提高结构疲劳寿命,将轴销视为弹性体,带孔板件视为弹塑性体,进行干涉配合连接的理论推导.在弹性范围内,推导了轴孔接触应力和最大弹性干涉量公式;在弹塑性范围内得出塑性区和干涉量的关系式.同时建立有限元模型,进行数值模拟.通过实例分析,比较理论推导和有限元结果,相对偏差在可接受范围,理论公式得到验证.     

混凝土堆石坝面板变形特性的有限元数值模拟

根据蒲石河凝土面板堆石坝的实际情况建立三维简化模型,运用大型有限元计算分析软件ANSYS进行三维非线性有限元计算,分析了面板堆石坝的应力应变特点.模拟了在不同蓄水位条件下,混凝土面板垂直缝和周边缝的变形过程.建立了混凝土面板和堆石体之间、混凝土面板与面板之间、混凝土面板与趾板之间的接触模型,采用ANSYS提供的接触单元模拟.数值模拟结果表明:在靠近河谷附近,垂直缝为闭合状态;在靠近岸坡附近,垂直缝为张开状态,其最大开度为2 mm,周边缝在河谷附近开度最大,往两岸逐渐减小,最大开度为17.9 mm.有限元数值模拟结果为堆石体施工期变形预留和周边缝、垂直缝的接缝材料选取提供了理论依据.