摩擦传递扭矩的大型旋转机械主轴强度分析

承受外载的旋转机械靠摩擦传递扭矩时,主轴属于三维材料非线性与边界非线性的耦合问题——弹塑性接触问题。本文采用有限元增量法对此进行了详细分析,导出了基于流动理论的塑性增量的本构方程及等强化材料在复杂应力状态下的Mises模型的本构矩阵。在有限元计算中采用了精度较高的一阶自校正法,在接触问题分析中设定了自由、粘连、滑动三种边界,并采用了接触单元处理,求解时采用凝缩矩阵法及有限元混合法。对摩擦传递扭矩的水轮机主轴计算结果进行了分析,并与三维光弹实验结果进行了比较,两者是一致的。     

用‘罚函数’法处理三维变厚度节理元嵌入接触问题

该文应用约束变分原理的罚函数方法计入三维节理单元的嵌入接触约束条件修正 ,推导了修正的接触刚度矩阵和接触荷载向量 .并给出了增量有限元求解节理单元接触问题的程序框图 .     

有限元法在具有摩擦的有限变形接触问题中的应用

给出一种解决有限变形带有摩擦弹性体接触问题的有限元方法，根据接触边界的几何和运动条件引出变换矩阵，将接触节点位移表示成与变换矩阵有关的通式，并以此为基础建立带有约束条件的增量形大的变分原理，推出接触问题的有限元方程。最后，给出了说明该方法的几个数值示例。     

引入三维接触单元模拟冻土与桩共同工作

运用虚位移原理推导出三维非线性接触单元的等效单元刚度一约束矩阵;通过建立冻土地基的热弹塑性-蠕变增量应力应变关系及几何方程得出冻土地基的热弹塑性-蠕变单元平衡方程。根据桩土共同作用的工作特性,通过引入非线性接触单元将冻土地基的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模式与混凝土桩联系起来,建立了冻土区桩土共同作用的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型,通过模型计算结果与实测比较表明,该计算模型能较好地体现桩冻土共同工作性能。     

多物体三维有摩擦弹性接触凝缩边界元法

基于工程需要,将三维边界元凝缩解法用于求解多物体摩擦型弹性接触问题.由于摩擦接触问题属于非线性问题,接触面的滑动引起能量的耗散,采用增量法来追踪整个载荷的历程,采用凝缩解法对边界矩阵方程进行求解.以三物体接触模型为例,阐述了多物体接触的边界积分方程的建立和边界矩阵方程的求解过程,以一计算实例说明本方法的正确性.     

用边界单元法解摩擦型弹性接触问题

用边界单元法求解有摩擦弹性接触问题时,通过分析接触的基本形式,得出各种接触状态下的接触条件,将弹性体的边界积分方程离散,并与接触条件耦合得到接触问题的边界元离散线性代数方程组;采用迭代计算方法求出求解问题全部边界上的位移和接触压力的分布。     

梁柱螺栓连接中接触摩擦机理及有限元分析

研究了钢框架梁柱螺栓连接中的接触摩擦机理以及在节点非线性有限元计算中的应用.采用ANSYS有限元软件,在分析接触摩擦机理的基础上,研究了钢框架梁柱螺栓连接的接触摩擦理论,给出了接触对单元和刚度方程、接触算法和接触摩擦模型,试验结果验证了理论计算的合理性.通过一个算例说明了接触摩擦理论在螺栓连接中的应用.有限元方法是解决梁柱螺栓连接摩擦接触问题的一种有效方法;基于ANSYS软件,采用本方法可很好解决螺栓节点非线性有限元分析中的摩擦接触问题.     

用边界元法解决常见体力的多体弹性接触问题

本文对常见体力的多体弹性接触问题，运用边界元法得到了其仅限于可能接触区的接触系统方程，给出了求解方案。     

三维接触边界元法的一种误差直接估计

将作者所在研究组提出的二维弹性力学问题边界元解误差的直接估计推广到三维问题,给出了确定与域内解连续的边界位移的一种精确有效的方法。在此基础上提出将接触体接触单元间与域内解连续的边界位移之差的某种度量作为三维弹性接触问题边界元法的一种误差直接估计,并且提出了三维弹性接触问题的一种自适应边界元法计算方案。这种方案为确定没有解析解可作比较的复杂接触问题的边界元解精度提供了可能。文中对于三维弹性接触问题,给出了一个计算误差直接估计及自适应边界元法的算例。     

有摩擦弹性接触问题的边界元—数学规划法

在将接触边界的边界条件化为线性互补形式后,本文结合边界元技术,给出了一种求解二维有摩擦弹性接触问题的边界元——数学规划法。这种方法推导简便,易于接受,计算时不必进行迭代,在无卸载时,只要一个增量步便可获得所需解答,因而计算量较少。文末通过实例,说明了本文方法的正确性和有效性.     

基于点-面接触算法的叶片/盘组件三维有限元分析

基于虚功原理导出了点-面接触模型的三维接触有限元分析的控制方程,应用该方法对叶片/盘组件进行了三维接触非线性有限元模拟,并对该方法的计算结果与大型有限元分析软件MARC的计算结果及不考虑接触的常规方法所得计算结果进行了比较、分析.研究结果表明:该方法的计算结果与国际商用软件MARC的计算结果接近,两者的最大相对误差不超过4%;在计算中,没有人为地假设边界条件,在刚度方程中引入接触关系及循环对称关系,所得计算结果比采用不考虑接触的常规方法所得的计算结果更符合实际.     

Mathematical Description and Finite Element Equation of 3D Coupled Thermo-elastic Contact Problem

Through defining slide yield function and floating potential function of thermo-contact surface, the complementary equation of thermo-contact boundary has been reached, the fundamental equations to solve 3D thermo-contact coupled problem have been listed. On this foundation, the finite element equation and definite solution condition of contact heat transfer have been given out. Based on virtual work principle and contact dement technology, the finite element equation of 3D elastic contact system has been deduced under the effect of thermal stress. The pseudo load brought by contact gap have been introduced into this equation in order to reflect the contact state change. During iteration, once contact rigidity matrix is formed, it won＇ t change, which will make calculation reduce greatly.     

有限元混合法求解几种特殊弹性接触问题时的处理方法

用弹性接触有限元混合法求解弹性接触问题时，对有些特殊的接触情况会导致有限元方程组病态，从而使接触求解失败。对此作了分析讨论，找出了接触求解失败的原因，并提出了相应的处理方法。该法根据接触情况，适当修正相应的病态矩阵，从而使特殊的接触问题有解。     

机车车辆轮轨接触问题的数值模拟

按照机车、车辆车轮与标准轨道的实际几何关系建立了三维有限元模型，并采用有限元参数二次规划法求解轮轨弹塑性接触问题．通过弹塑性接触计算，得到了大量的轮轨接触力、接触状态和轮轨应力的数据，根据计算结果分析比较了机车轮轨接触和车辆轮轨接触的区别，对轮缘贴靠钢轨形成两点接触时的接触情况进行了初步分析.     

软土地基超长PHC管桩的荷载传递机理分析

软土地基中超长预应力混凝土管桩在桥梁和建筑工程中得到了广泛的应用,但超长预应力混凝土管桩的承载机理还不很清楚.土体采用非线性弹性Duncan-Chang模型,桩土界面采用Goodman接触面单元,桩体部分采用Hognestad方程对桩土的相互作用进行非线性有限元分析.结果表明:在有效荷载作用下,桩身变形在弹性范围内,桩底沉降是持力层的压缩变形.     

三维弹性接触问题有限元改进混合法及数值计算

本文提出了一种弹性接触问题有限元改进混合法,采用一种新的算法计算接触面柔度矩阵,用该方法对双齿啮合接触问题首次进行了三维弹性有限元计算。与混合法比较,改进混合法求解接触问题的计算效率有很大提高。     

配合误差对电连接器疲劳寿命影响的建模与评估

以某型电连接器通用接触件22^#插针插孔为研究对象,基于Brown-Miller修正准则,建立了电连接器接触件材料的应变-寿命方程.应用有限元方法计算了接触件单次插拔过程中的力学性能,基于Fe-Safe软件建立了接触件接触疲劳寿命的仿真计算模型,进而完成了配合误差对电连接器疲劳寿命影响的定量化评估.疲劳寿命分析结果表明:该型电连接器在满足设计寿命条件下,允许的最大位移误差为0.038mm,角度误差为0.621°,复合误差为0.03mm和0.405°.根据分析结果提出了提高电连接器疲劳寿命的具体建议,为该型电连接器接触件制造、装配误差控制和工艺改进提供了理论依据.