子模型法在割缝筛管精细分析和优化设计中的应用

在对割缝筛管进行了有限元整体分析的基础上,对割缝处的应力集中区域采用子模型法重新建立模型,得到该区域精确的应力值和应力分布情况.计算表明,整体分析具有一定的有效性,采用子模型技术可以提高整体分析的精确度,最高可达50%;同时,针对应力集中情况,对割缝处进行了局部改进,分析了局部改进对筛管整体强度的影响,为筛管结构进一步优化打下基础,并利用曲线拟合技术,建立了过渡圆弧半径与筛管承载能力的解析简化计算公式,为其工程应用提供了参考.     

大跨钢桥钢箱梁损伤时变模型及疲劳可靠性评估

以润扬长江公路大桥北汊斜拉桥为研究对象,建立了包含桥梁整体结构、索梁锚固区构件及含表面裂纹焊接细节的多尺度模型,采用子模型法获得了索梁锚固区域中应力集中区和裂纹尖端应力场分布,分析了疲劳裂纹长度对应力强度因子的影响,研究了不同长度的初始裂纹的疲劳寿命和考虑检测信息的疲劳可靠度的更新情况.研究结果表明,采用损伤时变特性尤其是易发生的裂纹信息进行多尺度模型更新,可实现桥梁索梁锚固区域中复杂受力区的局部应力分布和疲劳状态可靠度的更新分析,为含裂纹桥梁结构的疲劳状态评定提供了一种精确分析方法,一定程度上可弥补桥梁健康监测系统无法反映复杂构型局部焊缝区域应力分布规律的不足.     

高层钢框架支撑结构多尺度风致疲劳分析方法

为了研究高层钢结构风致疲劳性能,提出了一种由整体尺度到局部节点尺度再到局部焊缝尺度的结构多尺度疲劳分析方法.选取某高层钢框架支撑结构为实际工程,模拟了相应的风荷载,通过建立结构的多尺度有限元模型,对模型进行时程分析,确定了结构应力较为集中的梁柱节点,并得到其应力集中的区域.然后,采用热点应力法对裂纹萌生寿命进行评估,并研究了单元类型及网格划分尺寸对结果的影响.结果表明:该结构底层边跨梁柱节点内侧梁上翼缘板的侧下部易产生较大的应力集中而萌生疲劳裂纹;对于焊缝附近的网格划分类型来说,线性单元及网格尺寸4 mm已基本满足精度需要;该工程的疲劳裂纹萌生寿命为335 a.     

改进的混合界面动态子结构法及基在车身结构动力分析中的应用

本文针对现行的混合动态子结构法进行改进，提高了模态综合效率和精度。将改进的方法运用到承载式车身结构动力分析中，采用空间梁单元和板壳单元进行车身结构有限元建模，对车身结构进行了子结构划分计算，计算结果表明，该法计算量小，综合效率高，避免了以往方法计算量大，精度不够高，对计算机内存要求高的缺陷，而且为该型车的动态性能评估和进一步研究定型提供了理论计算依据，表明该方法具有实用推广价值和应用前景。     

大型电除尘器钢结构宽大梁有限元分析

根据某型号电除尘器钢结构主要部件宽大梁的结构特点，利用大型通用有限元分析软件ANSYS，建立了有限元模型，采用波前法对宽大梁进行了有限元分析，研究了在各种栽荷共同作用下宽大梁结构应力(应变)以及位移(变形)情况。结果表明，分析计算具有较高精度，所建模型和采用的计算方法合理，可进一步用于电除尘器钢结构的优化设计。     

灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计

提出基于灵敏度分析的车身模块重构设计,结合结构优化方法开展客车车身的轻量化设计.通过车身模块化减少灵敏度分析时的设计维度,并基于各子块厚度对车身扭转刚度的灵敏度系数进行车身的模块重构和结构优化.通过对比优化前后整车的强度,验证该方法对客车车身轻量化设计的可行性.结果表明:该方法使客车车身的质量降低了460 kg,最大应力减少了14.26%,且降低了车身结构优化设计的复杂度.     

有限宽裂纹板受一对集中剪力时弹塑性解

针对运用断裂力学传统方法进行裂纹尖端的弹塑性应力场分析均为小范围塑性区的假定,不能准确反映塑性区应力情况的问题,利用裂纹线场分析方法,对理想弹塑性材料的有限宽平面板在裂纹面受到一对集中剪力作用时裂纹线附近的应力场及弹塑性边界进行了分析。不采用小范围塑性区的假设,直接通过将裂纹线附近弹塑性边界上弹性应力场与塑性应力场的匹配,获得了裂纹线附近弹塑性应力场的解析解以及弹塑性边界上单位法向量的表达式。用裂纹线分析方法可以准确地反映裂纹附近的弹塑性应力分布,该种方法的应用将成为断裂力学的一个重要发展方向,对石油天然气构造应力分析、材料力学分析具有参考价值。     

改进的混合界面动态子结构法及其在车身结构动力分析中的应用

本文针对现行的混合界面动态子结构法进行改进，提高了模态综合效率和和精度．将改进的方法运用到承载式车身结构（ＳＶＷ７１８１）动力分析中，采用空间梁单元和板壳单元进行车身结构有限元建模，对车身结构进行了子结构划分计算．计算结果表明，该法计算量小，综合效率高，避免了以往方法计算量大、精度不够高、对计算机内存要求高的缺陷．而且为该型车的动态性能评估和进一步研究定型提供了理论计算依据，表明该方法具有实用推广价值和应用前景．     

一种特殊三维层叠应力杂交元模型研究

在原有高精度三维层叠应力杂交元模型基础上，针对铺层不连续复合材料结构进行分析，引入锲体子层单元来模拟铺层间断处基体过渡段，建立起新型端面节点数不同的层叠杂交元模型，该模型继承了原来层叠杂交元所具有的层间应力连续性，能在结构整体计算时兼顾局部应力集中影响的特点，同时直接将层叠应力杂交元的应用扩展到铺层不连续复合材料结构的层裂效应计算，数值计算结果表明，该模型具有很好的收敛性，计算精度较高，适合工程计     

基于扩展二相杂交应力有限元法的两相材料界面裂纹断裂力学分析

实际应用过程中，由于复合材料界面两侧各相材料性能各异以及制造过程中存在的缺陷，在外载荷的作用下，界面处产生大量初始微裂纹进而扩展相交形成宏观裂纹最后扩展贯通导致结构失效。因此，对于界面裂纹的分析研究对优化复合材料，提高其应用性能及可靠性是十分重要的。本文提出了一种扩展二相杂交应力有限元法，通过构建包含边界裂纹、水平中心裂纹以及倾斜裂纹的两相材料的扩展二相杂交应力有限元单元模型对界面裂纹进行断裂力学分析。应用Lagrange乘子法将各个界面裂纹面面力为零边界条件和未断裂界面的面力连续条件引入修正余能泛函中，在每一相材料域内假设高阶多项式应力函数，充分考虑界面形状的影响，构建互作用应力函数，引入双材料界面裂纹裂尖附近奇异应力场函数。基于Fortran程序求解后得到单元应力场，采用最小二乘法计算了界面裂纹的应力强度因子。通过该方法得到的数值模拟结果和传统有限元分析的数值结果进行比较，验证该方法的有效性和准确性。     

有限元在全承载车身骨架轻量化设计中的应用

[摘要]利用有限元方法对客车车身结构进行静力分析,根据计算的变形及应力分布情况对客车车身结构的布置、构件截面形状进行改进,在满足全承载式车身刚度和局部变形分布合理的基础上,同时达到降低车身质量的目的．静态载荷实验结果表明：改进后的客车车身骨架方案能满足车身骨架刚强度要求,车身骨架轻量化方案是可行的．     

应用子模型的高密度大规模2.5D转接板内TSV热应力仿真误差分析

本文着重讨论了ANSYS子模型技术对高密度2.5D转接板内TSV (Through Silicon Via)的热应力仿真误差,分析了TSV直径和高度对仿真误差的影响。研究发现子模型仿真误差会随着TSV直径的增加而大幅升高,严重影响子模型热应力计算结果的准确性和可靠性。为解决此问题,本文提出了几种子模型技术的改进仿真方案,并综合比较了各方案的仿真误差以及计算量和计算时间,指出等效简化方法和“嵌入式”子模型结构能在较少的资源消耗下得到更理想的仿真结果。     

某轿车结构载荷谱采集与分析

基于关联用户用途的整车结构疲劳载荷谱采集与分析技术,采用4个车轮六分力传感器、加速度传感器和应变传感器,在海南试验场及周边实际道路上采集某参考车型整车主要结构载荷谱,并对左右后轮六分力信号部分数据进行时间域、频率域、雨流域统计分析.分析结果表明:左右后轮轴头各相同分力方向上的最大值、伪损伤值具有相近的统计特性;该车后悬架固有频率约为1.6Hz,轮胎固有频率约为12Hz;左后轮垂直方向力载荷对结构的伪疲劳损伤值为0.000 565.     

基于ANSYS/LS-DYNA的击针撞击应力数值仿真

本文针对自动武器中重要但又容易出现断裂的击针,从应力分析的角度出发,利用有限元分析软件ANSYS,建立了击锤撞击下击针应力仿真的有限元模型,计算得到了击针的应力、速度、位移等参数.从仿真结果可知,击针的危险断面不在击针的尖端,而在距离尾端约15 mm处,这与击针实际发生破断的位置相一致,说明该仿真方法能够较真实地模拟击针的应力分布状态.危险断面内的最大应力并没有超过材料的屈服极限,所以击针的断裂不是因为瞬间应力过大引起的,而是在交替-拉压应力的作用下疲劳破坏的,因此,要提高击针的寿命,首要的是提高接近尾端区域的表面质量,减小应力集中以降低循环应力的幅值.     

LZ-662客车骨架焊件残余应力及其消除的探讨

本文依据公路客车车身骨架焊接组件残余应力分布规律的试验分析,车身骨架的受力分析及疲劳源分析,提出利用焊接残余应力提高结构承载力和使用寿命的办法。同时还提供了用振动时效消除骨架组件焊接残余应力以及对公路客车车身骨架焊接组件没有必要消除焊接残余应力的依据。     

基于概念设计的客车车身结构设计与优化系统

针对客车车身结构概念设计的特点，开发了客车车身结构概念设计与优化系统（简称BCD），建立了参数化的客车车身结构概念模型.以该模型为模板，实现了新客车车身结构概念几何模型的创建和车身尺寸参数调整，同时建立了车身系统的静态刚度分析、低阶模态分析、灵敏度计算和优化设计计算的自动化过程，对车身的结构性能和低阶模态进行了有效的预估.最后，本文使用该系统计算了某客车车身结构的刚度和低阶模态，并在保证车身质量降低的情况下实现了刚度和低阶模态的提高，有效的改善该车身结构性能，实现了车身轻量化，验证了BCD系统的有效性和可靠性.     

空气悬架城市客车平顺性评估及优化

利用ADAMS/CAR建立空气弹簧城市客车多体动力学模型,研究车速和随机路面对客车平顺性的影响.采用Behnken盒式正交试验设计方法,对悬架参数进行灵敏度分析及优化,进而提升平顺性.研究表明:前悬弹簧刚度和前后悬减震器阻尼对平顺性影响较显著;当前悬弹簧刚度、减震器阻尼降低,以及后悬减震器阻尼增加时,整车平顺性得到较明显的提升.     

MIRA阶背式模型的瞬态流动结构分析

应用采用格子玻尔兹曼方法的PowerFLOW软件,结合非常大涡模拟方法,对MIRA阶背模型进行非稳态流场求解,研究外流场的结构及流动特性.通过分析时均流场中气流从A柱沿着车顶至C柱、车尾的流动过程,探索了C柱涡、D柱涡、部分分离涡的结构及流动机理.通过分析瞬态流场探索了更加精确的随机流动特性,其中时域流场分析部分,发现车轮、后风窗及车尾区域处流场结构复杂;对频域结果的分析进一步展示了涡的振动频率及其脉动特点,发现车尾上方振动频率达12 Hz,侧窗、发动机舱顶部,车顶及车身侧部的振动频率为23 Hz,并探究了振动频率的形成机理,压力脉动分析发现底盘上方、车身尾部及后轮区域存在较大振动能量,推断得出以上区域流场结构复杂,对阻力贡献大.将仿真结果与实验结果对比分析,二者流场结构相似,涡核的数量和位置都具有较好的一致性,验证了仿真的可靠性.     

基于ADAMS的空气悬架客车运动性能仿真分析

为了预测和评估车辆的操纵稳定性能,以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统仿真分析软件AD—AMS,创建某大型空气悬架客车前悬架、后悬架及转向系等多体系统动力学模型,以及包括发动机、车身、前后轮胎等在内的整车模型;对虚拟模型进行平顺性仿真实验与悬挂系统固有频率仿真实验,并将仿真结果与实车试验结果进行对比,从而验证了所创建的虚拟样机模型的正确性和合理性．在此基础上,对整车模型进行操纵稳定性的仿真实验,并进行评价计分．研究结果表明,建立详细的数字化功能样机,可以有效地分析汽车的操纵稳定性．