六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

采用非线性弹塑性有限元法,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立了六辊CVC轧机轧制过程三维有限元仿真模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析。运用该模型分别改变工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量进行有限元模拟,得到了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移对六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的影响规律。所建模型与分析结果可为六辊CVC轧机的板形控制研究提供理论数据与参考依据。     

基于某特种车辆爆炸冲击下驾驶室内声场分析

根据某军用越野车的整车结构建立了结构有限元模型、流场和土壤有限元模型及声腔有限元模型。在对其进行6 kg TNT当量地雷替代物爆炸试验的前提下,在Ls-dyna中利用欧拉-朗格朗日算法和流-固耦合算法对其进行了整车爆炸有限元分析;并进行了对比,验证了有限元模型的准确性。提取Ls-dyna中的爆炸结果作为边界条件,利用LMS Virtual.lab对其在爆炸条件下的驾驶室内声场进行了声学分析;并与试验中测得的乘员耳侧声压级进行了对比,证明了所用方法的有效性。利用一套完整的流程,提出了一种研究车辆防护的新方法。     

沉没辊振动附加质量计算及试验研究

为准确分析热镀锌线沉没辊在液体中振动的附加质量,针对4根不同材质和壁厚的沉没辊(外形结构尺寸相同)分别进行空气与水介质中的自由模态试验;与空气中的试验结果相比,沉没辊模型浸没水中的各阶模态频率会降低,但不同振型的固有频率的降幅差异明显.采用有限元仿真方法,分别计算了沉没辊在空气与水介质中的模态和对应的附加质量,仿真结果与试验基本一致.结合试验与仿真结果分析了沉没辊的材质密度和壁厚对附加质量因数的影响,研究结果表明:其附加质量因数随着结构的壁厚和材料密度的增加而减小;在一定的壁厚范围内,材料为铝6063的沉没辊附加质量因数约为材料是Q235的2.79倍.     

某轻型车辆底部结构爆炸仿真与试验研究

以某轻型车辆为研究对象,在爆炸冲击作用下车身底部结构响应进行仿真与试验研究。采用任意拉格朗日—欧拉算法(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)对爆炸冲击作用下的板壳结构响应进行仿真计算分析。通过对比分析仿真结果与理论结果,验证了算法的准确性。根据某轻型车辆建立试验样车有限元模型,进行了爆炸仿真分析,研究其在爆炸冲击作用下车身底部结构损伤与车身底板结构响应。研究了试验样车爆炸试验方法进行了样车的实爆试验,验证了样车仿真的准确性,根据车身及底部结构损伤形态为后续整车车身设计提供合理建议。     

基于频响函数的复合材料格栅结构(AGS)损伤检测研究

针对复合材料格栅结构(AGS)典型损伤,本文提出了一种基于频响函数虚部的损伤检测方法。首先,在Patran有限元软件中建立有限元模型,对格栅结构在不同频率激励信号作用下的振动响应进行仿真分析,并计算其振动响应虚部的损伤检测指标,实现对损伤位置的准确判断和定位;随后为了验证该方法的有效性和准确性,在复合材料格栅结果实验模型上完成了两种损伤的实验验证。仿真和实验结果表明,该方法能够有效地检测格栅结构的肋板断裂、脱粘和蒙皮压裂等各种损伤,对于实际工程结构中的格栅结构损伤定位研究具有一定的参考意义。     

双齿辊破碎机破碎辊的振动分析

破碎辊的振动影响着破碎机运行的稳定性,因此必须对破碎辊的振动问题进行研究。首先根据转子系统中常见的刚性圆盘模型、弹性轴模型和弹性支承模型建立了破碎辊的理论模型;并求得了破碎辊的运动方程。其次,在ANSYS中建立了破碎辊的有限元模型并进行模态分析,将模态分析结果与解析解比较,验证了破碎辊的有限元模型的正确性。最后,根据破碎辊的工作状况和模态分析结果,确定了破碎辊的振动主要是由单个齿环与物料的冲击作用引起。     

方管双辊交互式成形模式的仿真与分析

方管的双辊交互式成形模式(Roll-Box)是一种新的圆成方成形模式.将共旋构架下材料客观性本构模型引入大变形弹塑性动力显式有限元算法,选用解析法描述轧辊,并推导出与其对应的接触算法,建立了双辊交互式成形方式有限元仿真模型,对圆成方再成形过程进行仿真.通过分析壁厚变化、周向收缩(拉伸)和应力等变形情况,为双辊交互式成形模式的实现提供了试验和理论基础.     

结构损伤一致多尺度模拟和分析方法

以一个重要的大跨桥梁为工程背景,基于非线性有限元分析软件ABAQUS,研究了大跨结构以损伤分析和状态评估为目标的结构多尺度模拟中的一系列关键理论和技术问题,包括多尺度建模方法和策略、基于子结构方法和基于多点约束衔接方法的多尺度建模过程,结构一致多尺度模型的修正和验证,以及应用多尺度模型进行结构损伤分析的方法与策略.研究结果表明,应用所提出的大跨结构一致多尺度建模方法和策略,能够有效地建立适用于实际大跨桥梁结构损伤分析的多尺度有限元模型,满足不同尺度下结构特性分析和局部损伤演化过程仿真计算的需要.而基于多尺度模型进行的局部疲劳损伤累积的仿真分析结果表明,发生于局部焊接细节的疲劳损伤与结构的局部应力响应之间有较大的耦合作用,在结构的多尺度损伤分析过程中应予考虑才能得到比较准确的寿命评估结果.     

WVD交叉项在结构损伤识别中的应用

针对桥梁结构在运营过程中多种因素及各类荷载作用下出现结构损伤且难以识别的问题,通过对线性及双线性时频分布的特性进行分析,设计MATLAB程序用于WVD交叉项的提取,提出WVD交叉项在结构损伤识别中的应用。使用ANSYS软件建立简支梁有限元仿真模型,模拟结构损伤并进行仿真实验,初步验证了WVD交叉项幅值变化率可以识别结构的损伤位置和损伤程度。在实验室斜拉桥缩尺模型上进行损伤试验,对采集的加速度信号进行分析,结果表明WVD交叉项能够较好的反应结构的损伤情况。试验及数值分析结果对工程结构损伤识别研究具有一定参考意义。     

22800四辊轧机“逆宽”轧制中的凸度控制

为了研究2800四辊轧机在工作辊服役后期“逆宽”轧制状态下的凸度控制问题,结合大量的现场实测数据,运用变厚度平面有限元方法建立了专门针对2800四辊轧机的辊系变形(即凸度预测)仿真模型.根据仿真计算结果,揭示出工作辊服役后期的“箱型”磨损辊形、钢板宽度及轧制力等对钢板凸度的影响关系,并提出相应的生产中可行的控制措施.     

近爆冲击波和破片复合作用下混凝土空心砌块墙防护技术研究

为探究在不同冲击波和破片复合荷载作用下混凝土空心砌块填充墙的损伤特征和防护技术,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙各部件、破片和炸药的模型,得到了比例距离、破片尺寸、起爆点对墙体的位移响应的影响以及在聚脲弹性体与钢丝网共同加固条件下墙体所能承受的极限炸药质量和较为经济的防护厚度.结果表明:通过与试验对比验证,本文的研究方法是可靠的;在近爆冲击波和破片复合作用的条件下,比例距离不能作为判定墙体受损严重程度的依据;同等质量下,减小破片尺寸使墙体破坏加重;改变起爆点对墙体破坏程度的影响微弱;在增加防护后,墙体抗爆性能明显加强,采用5 mm聚脲弹性体和钢丝网加固的墙体在炸药距离1.2 m时的能够抵抗的等效TNT炸药质量在8.296kg和11.376 kg之间;当炸药距离为1.2 m,等效TNT炸药质量为2.456 8 kg时,较为经济的防护手段是聚脲弹性体厚度和钢丝网钢丝直径均为3 mm.本文成果可为混凝土空心砌块填充墙抗爆性能及其防爆技术的研究提供重要参考.     

基于有限元数据交会的部件毁伤评估方法研究

武器装备部件级战场损伤评估是实现装备精确保障仿真与战时精确预测的基础。以榴弹破片对付主战坦克为例,采用有限元离散法提出一种的弹目交会计算模型,建立了以概率形式表示的破片打击下部件毁伤准则。确定了一定条件下的火炮身管炮口与炮塔附近处损坏的临界侵彻深度,分别是35mm和85mm。编制了主战坦克与榴弹破片的有限元离散交会计算程序,并进行了示例计算。研究结果也适用于榴弹破片对付其他装备部件的损伤评估,从而为战场修复与精确维修保障提供支撑。      

爆炸冲击波数值模拟及超压计算公式的修正

应用LS-DYNA有限元程序建立2,4,6-三硝基甲苯(TNT)炸药爆炸的数值模型并进行空爆数值计算,结合常用的经验公式,验证计算模型及参数取值的可信性.基于以上研究,提出冲击波超压修正计算方法,以各经验公式加权平均值作为参考,对数值模拟结果进行修正.结果表明:早期常用的经验公式与数值模拟计算结果分别处于爆炸冲击波超压的中下位值及下限值,均存在低估爆炸冲击波的危险.通过修正计算方法修正后的冲击波超压,可以作为爆炸冲击波超压的中位值.     

基于显式动力学的滚动轴承接触应力有限元分析

用solid edge软件建立滚动轴承的实体模型,在ANSYS/LS-DYNA中生成有限元模型,实现了对滚动轴承的运动过程进行数值模拟,并着重讨论了滚动体接触应力的变化规律.将计算结果与赫兹解进行比较,说明了本次仿真是可行的.     

基于ADINA的滚柱超越离合器有限元分析

本文采用Pro/Engineer CAD软件建立了滚柱式超越离合器三维有限元计算模型,然后将模型导入有限元分析软件ADINA中对典型滚柱式超越离合器滚柱、星轮和套筒等进行有限元分析,得到其应力分布及最大应力,并对计算结果进行分析.为以后的研究和制造提供了必要的理论依据.     

爆炸冲击波作用下的金属板损伤P-I图仿真

 目标损伤的P-I图是确定冲击波对目标的毁伤效果及防护设计的重要依据。目标可等效为一定厚度的金属靶板,考虑冲击波在靶板上反射参数,由反射的“超压-冲量”准则评价冲击波对目标的损伤效应。由理论推导与数值分析相结合的方法获得靶板损伤的P-I图。应用有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了TNT炸药柱对靶板作用的数值模拟方法,进而研究了装药质量和作用距离变化对作用在靶板上超压与冲量的影响,得到了靶板不同损伤等级的P-I图。通过与试验结果比较,两者符合较好,验证了方法的正确性。     

滚轮滚针轴承螺栓强度优化设计方法

螺栓强度直接决定滚轮滚针轴承工作载荷。而注油孔结构设计参数是影响螺栓强度的主要因素之一。针对这一问题,以螺栓最大应力和变形为优化目标,提出了滚轮滚针轴承螺栓强度优化设计方法。首先,基于三维建模软件,建立了滚轮滚针轴承参数化模型;然后,运用有限元方法,提出了滚轮滚针轴承整体有限元仿真模型,分析了注油孔设计参数对螺栓强度的影响规律;最后,采用响应面分析方法,建立了以螺栓最大应力和最大变形最小为优化目标的滚轮滚针轴承多目标优化模型,结合工程实际,获得了螺栓注油孔孔径的最优化设计参数。仿真结果表明,优化后的滚轮滚针轴承螺栓关键位置的最大应力和最大变形均有所改善,验证了所建立的滚轮滚针轴承螺栓强度优化设计方法的有效性。     

含局部故障的滚动轴承动力学建模及振动分析

基于ANSYS/LS-DYNA软件建立了健康圆柱滚子轴承的二维显式有限元模型,并从轴承运动学的角度验证了本文所建有限元模型的有效性.在健康圆柱滚子轴承模型中引入利用圆周矩形模拟的内、外滚道局部剥落故障,建立含局部剥落故障的圆柱滚子轴承有限元模型,分析了故障区边缘单元的等效应力和滚子滚过内外圈局部缺陷的过程.将仿真结果与实验测试结果对比分析,证明了本文所建立的含局部剥落故障的圆柱滚子轴承有限元模型的正确性.在此基础上,研究了局部故障区域平滑程度对滚动轴承振动特性的影响,故障区域越平滑,振动响应越小.研究结果可为滚动轴承故障诊断提供一定参考.     

榴弹破片对主战坦克火炮身管损伤评估研究

为进行装备部件级易损性分析与评估,以实现战时装备精确保障仿真,进行了榴弹破片对主战坦克损伤评估模型与评估仿真方法研究. 根据榴弹对主战坦克损伤模式与损伤特点分析,以主战坦克火炮身管为研究对象,利用解析法建立了火炮身管与榴弹破片的交会计算模型,并编程进行了交会数据计算,得到了榴弹在不同位置、不同方位初始条件下爆炸时,火炮身管与榴弹破片的交会规律. 依据交会数据和战损评估模型,对主战坦克火炮身管的损伤评估进行了实例分析. 研究结果为主战坦克部件级战场损伤评估提供了方法,将为战场修复与精确维修保障提供基础.     

预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点有限元分析

为了研究预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点的力学性能,以满足工程设计中的抗震要求,采用非线性有限元软件ABAQUS建立实体模型对其进行数值分析,并从破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数及耗能能力、强度退化和刚度退化等多方面与试验结果进行比较.结果表明,采用规范的损伤塑性模型与所采用的参数能较好地模拟混凝土的力学性能;有限元模拟的塑性变形主要发生在梁与加载垫板接触部分和梁的钢骨连接部分,与试验结果非常一致;有限元与试验的延性系数分别为3.60、3.15,等效黏滞阻尼系数分别为0.25、0.29,且模拟的结果与试验结果非常接近,说明所采用的有限元模拟方法是可行的.