基于有限元的拖拉机倍速前桥壳体仿真研究

对一种减小转弯半径的黄海金马某型号园艺拖拉机倍速前桥壳体进行仿真分析,运用有限元软件建立倍速前桥壳体模型,对壳体进行不同工况下的力学分析,并对不同结构参数下的倍速前桥壳体进行模态分析,得出前桥壳体六阶模态的振型和固有频率.结果表明:壳体最大形变为0.232 mm,最大应力为124.120 MPa,其强度和刚度满足设计要求;壳体最小固有频率为323.33 Hz,远大于发动机和路面的激振频率,前桥不会发生共振现象;在高于外部激振频率的情况下,可减小壁厚,实现倍速前桥壳体的轻量化设计.上述力学分析和模态分析的结果可为倍速前桥的开发和结构优化设计提供参考.     

某型号汽车波纹管结构参数优化研究

为提高某型号汽车波纹管的服役性能,文章对波纹管的结构参数进行优化。建立波纹管的模态分析和静力学分析有限元模型,基于单因素法研究壁厚、波高、波谷曲率半径、内径对波纹管一阶固有频率及最大应力值的影响规律;基于正交试验设计原理并结合极差分析和方差分析,以一阶固有频率及最大应力值为目标函数,确定各因素对试验指标影响的主次顺序;通过综合平衡法获得最优的结构参数组合,并对优化结果进行验证。研究结果表明：一阶固有频率及最大应力值均随壁厚的增大而增大,随波高、内径的增大而减小,随波谷曲率半径的增大呈先减小后增大的趋势;极差分析和方差分析得出各因素对2个指标的影响主次顺序均为壁厚、波高、内径、波谷曲率半径;最优结构参数组合为壁厚0.25 mm、波高11.6 mm、波谷曲率半径1.30 mm、内径121.0 mm;优化后的波纹管固有频率提高,服役状态下的应力水平降低。     

基于模态分析的数控内齿强力珩齿机床身优化设计

数控内齿强力珩齿机是一种高效、高精度的齿轮加工机床,床身是整机的重要基础件,提高床身的动态特性对保障珩齿机的加工精度有重要意义。文章通过有限元软件建立了床身的有限元模型,并通过模态分析得到床身的前4阶模态频率和振型;对床身进行了模态试验,并通过整体多项式拟合法得到床身的前4阶试验模态参数,通过对比模态试验和仿真结果验证了有限元模型的正确性;在仿真分析和模态试验的基础上,提出了2种床身结构优化方案,并再次通过模态分析得到最佳的优化方案;最终,在保证床身质量变化较少的前提下将床身的一阶固有频率从178.33Hz增加到203.14Hz,为床身的结构优化设计提供了一定的理论依据。     

五轴义齿加工中心整机模态分析与优化

文章为提高自主设计制造的五轴义齿加工中心的动态性能建立了可信的仿真模型,对该仿真模型和样机分别采用有限元模态分析、模态试验等方法进行研究。对义齿加工中心整机进行了有限元建模与仿真分析,获得了整机模态频率、振型等模态参数;采用多参考点最小二乘复频域法PolyMAX对义齿加工中心进行了整机结构模态试验,获得了相应的整机试验模态参数;通过对仿真数据和试验数据的对比分析,验证了分析模型的正确性;综合考虑模态分析结果和实际工作状况,初步识别出整机结构的薄弱环节,并提出相应的优化方案。实验结果表明,仿真模型与实验结果固有频率误差在11.5%以内,各阶模态之间的MAC值基本在10%以内,优化后关键模态固有频率由343Hz变为445Hz。结构优化使整机固有频率有效避开了设备加工频率,达到了改善其动态性能的目的。     

大型立式电动机机座有限元模态仿真

应用三维建模系统建立某立式电动机机座的三维模型,根据电动机电磁耦合理论和电动机的实际工作情况,确定模型的载荷和约束。应用Msc.Nastran有限元仿真系统,对该立式电动机机座进行有限元模态仿真,获得前3阶固有频率及其振型等仿真参数,同时,对比分析不同地脚螺栓约束对机座固有频率的影响,揭示电动机振动与机座固定约束之间存在的关系,分析机座变形与应力的分布规律,确定机座在前3阶固有模态振动下的主要危险部位。研究结果表明:机座及其固定螺栓承受最大应力,是最危险的零部件;增强机座固定约束,可改善电动机的振动状况。研究结果可为立式电动机的结构设计与减振降噪提供理论依据。     

螺栓连接纵向安装边机匣的有限元分析与优化

针对航空发动机螺栓连接纵向安装边机匣的结构特点,运用有限元优化设计方法,建立了螺栓连接纵向安装边机匣的有限元计算模型,利用有限元软件进行了应力分析与模态分析,获得了螺栓连接纵向安装边机匣的最大等效应力和前4阶固有频率以及相应的振型,并对纵向安装边的几何参数进行了应力灵敏度分析和动态特性灵敏度分析。在此基础之上,确定了纵向安装边主要设计参数的变化对结构最大等效应力和低阶固有频率的影响规律。通过修改设计参数对螺栓连接纵向安装边机匣结构进行优化,提高了结构强度和动态性能,为螺栓连接带纵向安装边机匣设计提供了依据。     

某型高速艇机有限元模态分析

为减少游艇上柴油机产生的振动,以某型艇用柴油机为研究对象,建立了柴油机的三维几何模型和有限元模型,并进行有限元模态分析和实验模态分析。通过对有限元模型进行模态计算获得柴油机振动系统的固有频率和主振型,并与实验模态分析结果进行对比。研究结果表明,前3阶的计算模态频率和实验模态频率的相对误差在3. 02%以内,表明计算模型及方法的选择是准确的。     

受地面接触约束的子午线轮胎的模态分析

将三维非线性有限元分析理论用于轮胎的模态分析中,探讨用有限元模型获取轮胎模态参数的方法,研究地面约束对轮胎模态参数的影响.建模时充分考虑橡胶材料的超弹性和各向异性.为控制网格划分的密度与精度,采用数字化轮廓技术,在UG软件中绘制轮胎断面曲线,将离散化后的曲线信息导入有限元分析软件ANSYS中,对其进行不同约束条件下的模态模拟仿真分析,获得了轮胎相应的固有频率和振型.还分析了不同情况下轮胎模型约束的合理施加方法.     

抽油机支架的有限元动态性能分析

应用有限单元法对电动机换向抽油机支架进行了动态特性分析,建立了支架模态的有限元分析模型,计算并分析了抽油机支架一阶到九阶模态的固有频率和振型,并进一步对支架结构尺寸改变引起模态变化的情况作了分析.结果表明:所研究的抽油机支架的各阶模态频率偏低,且各阶模态均影响支架的整体稳定性,进而指出可以通过改变支架结构尺寸或结构优化方法来提高支架的固有频率.     

考虑安装面特性参数的悬臂梁固有频率分析

为研究悬臂梁安装的接触刚度和摩擦系数对其固有频率的影响,首先采用ANSYSY-workbench软件对悬臂梁建立有限元模型并进行模态分析,导出横向弯曲振动的固有频率和模态振型。同时根据欧拉—伯努利梁理论求解悬臂梁横向弯曲振动方程,得到悬臂梁横向弯曲振动的固有频率及模态振型的数值解,对比有限元分析与理论推导的前6阶模态分析结果,两者的模态振型一致,对应的固有频率相对偏差率最大值为4.15%。对比分析结果说明,运用ANSYSY-workbench软件进一步分析悬臂梁安装的接触刚度和摩擦系数对固有频率的影响是可行的。建立有安装接触面的悬臂梁有限元模型,针对讨论的悬臂梁横向弯曲振动情况,在悬臂梁上下两个接触面设置考虑摩擦因素的两个接触对,分别分析接触面的法向接触刚度和摩擦系数对悬臂梁固有频率的影响,并同时对接触刚度进行了实验研究。仿真与实验结果表明,有安装接触面的悬臂梁固有频率随着法向接触刚度与摩擦系数的增大而增大,且有安装接触面的悬臂梁固有频率小于约束端完全固定的悬臂梁固有频率。     

卧螺离心机转鼓主要参数对其模态的影响研究

在诸多参数中,对转鼓3个主要参数:转速、转鼓壁厚和液池深度进行分析研究.结果表明,各种载荷下转鼓的最大径向位移均与转速的二次方成比例,且随着转速的增加,会导致转鼓径向变形增大;正常工况(Fw-Pc)下的应力SINT最大值随着转鼓壁厚的减小而增大,但增大的幅度较小;转鼓的总径向位移最大值和物料离心压力引起的径向位移的最大值均随着液池深度的增加而增大,但增长速度缓慢;转鼓自身质量离心力产生的径向位移与转鼓的液池深度无关.这些数据将为已有的卧螺离心机的改造优化和工程实际应用提供设计依据.图6,表6,参12.     

基于数值模拟的套管受力单因素分析

套管损坏一直是油田开发过程中的棘手难题,对套管受力及影响因素进行研究对保证套管安全具有重要意 义。考虑开发过程中储层渗流场与应力场的耦合作用,基于流固耦合理论,建立了套管水泥环围岩组合体系 的数学力学模型,根据单因素理论,通过数值模拟,揭示了套管的径向挤压力随注水压力、套管参数、地层参数和地应 力的变化规律：套管的径向挤压力随注水压力、套管壁厚、地层泊松比、弹性模量的增大而减小;随着套管弹性模量、 直径、地层渗透系数、地应力的增大而增大。研究成果将为油田套管保护和预防套损提供理论指导。     

内燃机曲轴动态特性有限元分析及试验验证

曲轴作为内燃机设备中的关键零部件,对系统动态特性的影响至关重要．为此,以X6170ZC型柴油机曲轴为对象,利用有限元方法对其动态特性进行深入研究．首先研究系统固有频率、阻尼比和振型等动态特性参数的辨识方法;然后利用Pro／E创建曲轴的三维实体模型,并用有限元软件对该曲轴模型的模态参数进行计算;最后,用模态测试的方法验证了上述方法的有效性．结果表明,该有限元模型在一定频率范围内能够较好地表征物理模型的动态特性．     

大型LNG储罐在高温状态下外壁温度场及应力分布有限元分析

为了分析LNG储罐在遭受长时间火灾后的应力分布,利用有限元软件ANSYS建立了火灾下储罐的有限元模型首先对储罐进行了热分析,然后将求得的温度作为体载荷加到罐体上进行结构分析,重点分析了结构在高温作用下的内应力和应变的大小与分布．分析结果表明：在着火情况下,经过6h,储罐内部温度升高不多,即耐火极限可以达到6h;罐壁径向变形受高温荷载的影响较大;罐壁沿厚度方向上各点的应力变化趋势相近;罐壁的径向应力相对环向应力和轴向应力来说很小,可以近似认为储罐罐壁处于双轴受力状态．     

岩石坍塌作用下埋地集输管道应力变化规律

基于弹塑性力学理论,采用有限元分析方法,建立了岩土坍塌作用下埋地集输管道分析模型,研究了岩石坍塌作用下不同因素对埋地集输管道应力影响规律.结果表明:冲击载荷随石块边长的增加呈指数形式上升,正方体边长改变1.4 m时,冲击载荷可改变22.4 MPa.运行压力、温度、管道铺设坡度对管道壁面应力影响较小,而冲击载荷、腐蚀是埋地集输管道安全的主要影响因素.当冲击载荷大于10.5 MPa时,管道进入塑性变形区.岩石坍塌冲击载荷较大时,管道壁面最大等效应力随着管道径厚比的增加而减少.当径厚比改变了3.8,管道壁面最大等效应力可减小44 MPa;当岩石坍塌冲击载荷较小时,管道壁面最大等效应力出现极小值点.     

冷中子源低温真空冷箱应力场分析及结构设计

为了减小真空冷箱在低温工作状态下受到的大气压力、设备重力以及内部管道因降温收缩而产生的热应力的复合作用，运用ANSYS有限元分析软件模拟冷箱和管道的应力场及变形．结果表明：管道的热应力随管道直径、相对弯曲度的增大而增大；冷箱最大变形发生在上法兰中间区域，应力集中在冷箱壁与加强筋相交区域．根据计算的结果，针对性地提出了适当减小管道直径和相对弯曲度以及增设加强筋和加固壁的改进方案．改进后的计算结果表明，冷箱的最大变形值由9．7mm减小到1．3mm，应力和变形分布趋于平缓，达到了优化设计的效果．本研究为冷中子源氨制冷系统的设计，提高系统工作的稳定性和可靠性提供了技术参考．     

楔横轧多楔轧制高铁空心车轴壁厚均匀性

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准。本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则。在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律。结果表明：成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10。时,壁厚均匀性反而下降。基于多楔轧制实验,轧制1：5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性。     

传力杆参数对杆周混凝土力学响应的影响

建立三维有限元实体模型,将混凝土-传力杆摩擦系数、传力杆直径、传力杆布设间距、面板厚度作为影响因子,采用单因子轮换法,分析传力杆杆周混凝土力学响应的变化规律.结果表明,随着混凝土-传力杆摩擦系数的增大,最大水平拉应力显著减小,而竖向拉应力不降反增,故存在合理的界面摩擦系数;在传力杆直径从28 mm增加到36 mm过程中,界面应力水平下降幅度较大;随着传力杆布设间距的增大,界面应力不断增长,且增长速度随着间距的增加而增加;增加面板的厚度,会少量降低杆周围混凝土的各应力水平.     

全浮动芯棒连轧管过程三维热力耦合有限元模拟

应用三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真及其接触分析技术,建立了全浮动芯棒连轧管过程有限元模型及其摩擦、传热和接触等重要边界条件.针对八机架椭圆-圆型孔系全浮动芯棒连轧管过程,实现了全三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真.获得了连轧管过程的应力场、应变场、温度场及轧制力学参数的变化特点.揭示了钢管连轧过程中浮动芯棒速度变化及荒管外径和壁厚分布变化的规律.     

埋藏裂纹应力强度因子的有限元分析

采用三维奇异单元模拟裂纹前缘应力应变场的奇异性,建立了计算球形压力容器中埋藏裂纹应力强度因子的有限元模型,有限元分析结果和经验公式计算结果吻合较好,证明所建有限元模型具有较高的准确性和可靠性。通过仿真计算,分析不同因素对应力强度因子的影响,得出了裂纹前缘应力强度因子随裂纹形状、容器壁厚以及裂纹中心与壁厚中心的偏移量与壁厚比值的变化规律。