聚氨酯-橡胶组合挂胶负重轮有限元分析

提出了聚氨酯-橡胶组合挂胶负重轮设计方案,采用有限元方法建立了组合挂胶负重轮有限元模型,分析比较了聚氨酯与橡胶不同厚度比例情况下负重轮轮缘的应力、温升.分析结果表明,胎面聚氨酯挂胶厚度为胎体总挂胶厚度的20%～30%时得到的组合挂胶负重轮的设计方案最好.     

负重轮多体接触问题有限元分析

首次提出应用Lagrange乘子法与对称罚函数结合算法对负重轮多体接触问题进行有限元分析, 并以某履带运输车负重轮为例建立了负重轮多体接触有限元模型, 获得了稳态滚动条件下负重轮接触应力场及其挤压变形情况.结果显示, 当最大接触应力大于橡胶材料压缩强度时, 极易产生初始裂纹.有限元分析结果也为计算裂纹扩展及预估负重轮的疲劳寿命提供了理论依据.     

测定橡胶Mooney—Rivlin模型常数的一种新方法

提出了一种新的Ｍｏｏｎｅｙ－Ｒｉｖｌｉｎ模型的常数测量方法，并对坦克负重轮橡胶的３个试样进行了测试，测试结果用于对试样有限元计算，计算结果与试验结果吻合得很好。     

负重轮橡胶轮缘温度场有限元分析

建立了负重轮橡胶轮缘温度场有限元模型,给出了模型的节点生热率和表面传热系数的计算方法。用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件计算了某型负重轮橡胶轮缘的温度场,定量分析了５个参数和对轮缘最高温度的影响。分析结果表明,所建立的有限元模型在实心轮胎温度场分析中切实可行,减小轮缘橡胶的损耗因子,提高橡胶的热导率以及减小负重轮的挂胶厚度,有利于减小负重轮的发热。     

混凝土绝热温升计算模型及其应用

混凝土绝热温升计算模型是影响混凝土结构水化热温度场有限元仿真分析精度的关键因素.本文从水泥水化放热反应本质出发,考虑龄期、温度和温度历史影响,提出了一种基于水泥水化度的混凝土绝热温升计算模型.通过对混凝土绝热温升试验数据的拟合,确定模型特征参数及验证模型的准确性,并将模型应用于混凝土温度场有限元仿真分析中.算例结果表明...     

聚氨酯弹性体粘弹本构建模

研究了聚氨酯弹性体材料在压缩变形时的率相关特性.根据不同压缩应变率下的响应特性,确定了材料的瞬态响应,利用多步松弛试验确定了材料平衡响应.通过瞬态响应和平衡响应研究材料瞬态模量和平衡模量之间的关系,发现随压缩应变其变化趋势是一致的,可利用最小二乘法确定两者的差值.用五项Mooney-Rivlin应变能函数分别对材料的瞬态响应和平衡响应建模,用Prony级数所表示的松弛函数建立线性粘弹模型.通过瞬态响应、平衡响应和单步松弛确定材料的松弛强度和松弛时间.将非线性超弹模型和线性粘弹模型相结合,建立了聚氨酯弹性体材料的非线性粘弹本构模型.通过对所建模型的数值解与试验结果的比较,证明所建立的非线性粘弹本构模型能很好地描述聚氨酯弹性体材料在压缩时的力学特性.     

湿热作用对聚氨酯材料力学性能影响的研究

利用SDH—401型高低温恒湿箱对聚氨酯弹性体进行了7 d的实验。选取Ⅱ型哑铃状标准件利用W-WDW-20型非金属材料万能试验机进行了大变形拉伸试验。研究了聚氨酯弹性体材料在不同的试验周期下拉伸力学行为,得到了未湿热老化和不同试验周期共八组材料的拉伸应力-应变关系曲线和聚氨酯弹性体材料各力学性能指标。由此分析了随着试验周期的不同湿热作用对聚氨酯弹性体力学性能影响及其老化率随湿热作用的变化规律。结果表明,湿热作用对材料的弹性模量,屈服强度,定伸应力与断裂伸长率等力学性能及其老化率有显著的影响,随着试验周期的增长材料的这些力学指标下降明显。     

某潜艇模型不同潜深弹性形变阻力误差补偿理论

针对某型水密潜艇模型流体阻力进行研究。对该模型弹性体与刚性体结构流体阻力误差进行对比与分析。利用ANSYS对不同潜深工况下该弹性试验模型的结构形变量展开了分析;利用CFD计算流体力学k-ω湍流模型对该刚性体艇体水阻力特性进行了计算;通过ANSYS有限元与CFD流体分析相互结合,对该实际弹性体模型不同潜深水下变形量与水阻力进行了深入研究;通过数值分析高斯逼近方法建立了该弹性体模型试验阻力误差补偿理论。结果如下:①弹性体试验模型结构力学误差补偿能够较好地提高试验的准确性,在水深0～20 m工况下,最大误差减小1. 347%;②针对试验模型的弹性形变与刚性体的对比分析,首次提出了该弹性模型试验误差补偿理论,为CFD计算流体力学的准确性验证提供了更加准确的标准。     

考虑摩擦补偿的SEA弹性体刚度在线估计方法

提出了一种考虑摩擦补偿的串联弹性作动器(SEA)弹性体刚度在线估计方法.该方法利用作动器在适当条件下电机电流补偿摩擦力矩后估计的力矩来实时校准弹性体刚度,以减小弹性体刚度变化带来的力矩估计误差.通过实验定量分析了基于谐波减速器的系统摩擦力矩模型参数.对比弹性模型和电流模型计算力矩的优缺点,分析出当电机角速度在适当范围且负载变化较小的稳定状态时,电流力矩模型补偿摩擦力矩后可准确地计算负载力矩.负载稳定状态时,以电流模型估计力矩,并采用卡尔曼滤波算法对弹性体刚度实时校准.负载不稳定状态时,以弹性模型估计力矩.实验结果表明,本方法能有效克服弹性体刚度变化导致的力矩误差.     

铝电解槽三维热应力场非线性有限元分析

基于通用有限元软件ANSYS建立了某大型铝电解槽结构的三维实体模型和热应力场耦合分析的有限元模型. 考虑材料非线性和接触非线性的基础上对电解槽结构强度进行了仿真计算,给出了槽壳和摇篮架的应力、应变云图,分析了电解槽结构的变形规律,并提出了结构优化的途径. 以槽壳近似弹性体为目标,对不同组合载荷工况进行了反算,得出与实际更接近的荷载条件.     

负重轮橡胶轮缘有限元分析及力学特性拟合

采用均匀设计法,选取履带车辆负重轮橡胶轮缘的２４组不同几何参数,建立橡胶轮缘的三维有限元分析模型,用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件计算橡胶轮缘的位移,应力和应变分布情况,最后对橡胶轮缘的最大径向位移,应力和应变进行多元线性回归。得到了橡胶轮缘的最大径向位移,应力和应变随７个影响因素的拟合特性,试验验证表明,所得拟合公式有实用价值。     

用ANSYS计算拱形橡胶减震垫的极限荷载

通过实验确定了橡胶材料的Mooney-Rivlin常数,再以拱形橡胶减震垫为对象,建立了用于计算的空间有限元模型.考虑材料非线性和几何非线性,用工程软件ANSYS得到了拱形橡胶减震垫的极限荷载以及与之相对应的拱形橡胶减震垫的压缩量.     

基于ANSYS Workbench的航空导管橡胶成形系统开发及成形性能分析

为提高有限元建模仿真效率、降低工程技术人员的操作难度,研究了T型三通管橡胶复合胀形仿真过程中涉及的关键问题。基于ANSYS Workbench仿真平台开发了航空导管橡胶成形系统,创建了建模仿真流程、参数化建模工具与仿真分析工具。利用开发的工具进行了T型三通管橡胶复合胀形研究,分别对最优工艺参数成形及起皱、破裂等成形缺陷进行模拟,以成形高度及壁厚最大增厚率与最大减薄率为成形性能评价指标,将仿真结果与现有试验结果进行对比。结果表明,使用开发工具进行有限元仿真的结果与试验结果吻合良好,验证了开发的航空导管橡胶成形系统的有效性,为成形试验及性能分析提供有效的参考与指导,具有一定的工程实际应用价值。     

连续弯梁桥盆式支座摩擦滑移特性分析

为研究支座摩擦滑移效应对混凝土弯梁桥横向偏位的影响,通过ANSYS建立了GPZ(2009)2.5SX±50mm型盆式橡胶支座的三维实体模型,基于此,对盆式橡胶支座的聚四氟乙烯板、盆环、三向受压橡胶块、支座底板的应力和变形做了细致分析;采用有限元模拟支座竖向承载力试验,将得到的荷载位移曲线与交通运输部公路科学研究院完成的2.5MN盆式橡胶支座的承载力试验结果进行了对比。结果表明：盆式橡胶支座具有稳定的力学性能,设计竖向荷载作用下支座的最大主应力、竖向压缩变形、径向变形均满足设计要求;竖向压缩变形的有限元计算值与试验值最大误差为4.8%,验证了有限元模型的准确性,,为后续进行支座摩擦滑移特性分析奠定基础。     

筏形基础一地基共同作用非线性数值分析

结合大型有限元软件ANSYS，建立了筏形基础一地基相互作用体系的全三维有限元模型．考虑土体的弹塑性性质，模拟基础和地基交界面上的状态非线性，采用中厚板理论分析筏板，对筏形基础的受力进行了非线性数值分析．结果表明，考虑地基非线性特性时，地基反力及基础沉降的计算结果更接近实际．     

位移放大型扭转阻尼器性能分析

为了加固梁柱节点、避免框架结构出现"弱节点"的破坏模式、提高框架结构整体的抗震和耗能能力,研制出一种具有自主知识产权的位移放大型扭转阻尼器(DATD),并对其进行数值分析和试验研究.首先,设计了18个具有不同参数的DATD,建立其有限元模型进行数值分析;随后,设计并制作了一个DATD,进行性能试验并与有限元分析结果对比.结果表明:DATD滞回曲线饱满,耗能能力强;有限元分析与性能试验的滞回曲线吻合较好,且随着加载位移的增加,两者间误差变小,因此可以采用建立的有限元模型来研究DATD的力学性能.最后,对DATD进行参数影响分析,研究了铅芯直径、铅芯距中轴距离、橡胶层直径、橡胶层厚度及橡胶剪切模量对其特征参数的影响,结果表明:DATD的屈服剪力、等效刚度、等效阻尼比及耗能系数随着铅芯直径增大而明显增大,随着铅芯距中轴距离的增大略有增大;随着橡胶层直径、橡胶剪切模量的增大,屈服剪力及等效刚度逐渐增大而耗能系数及等效阻尼比逐渐减小;4个特征参数均随着橡胶层厚度的增大而略微减小.     

PBGA封装体的热-结构数值模拟分析及其优化设计

基于热弹性力学和结构优化理论,针对典型的PBGA封装体在工作过程中的受热问题,建立了有限元数值模拟分析模型,模型中考虑了完全和部分两种焊点阵列形式,采用了基于散热功率的热生成加载、热循环加载和热循环、热生成综合加载三种方式．计算结果与文献中的实验结果进行了比较,并讨论了各层材料的主要参数对封装体热-结构特性的影响,算例结果表明对电子封装体的热-结构特性分析采用有限元数值模拟是可行的,并据此分别以最大应力最小化和封装体质量最轻为目标,对封装体进行了优化设计,为提高封装件的可靠性和优化设计提供了理论依据．     

大比例缩尺模型振动台试验及有限元分析

为研究复杂结构的抗震性能,进行了一幢钢框架-支撑结构体系1/20缩尺模型的地震振动台试验,试验测试了模型结构的动力性能和结构地震反应.同时,利用ANSYS软件建立了有限元分析模型,并对试验模型结构进行了动力弹塑性时程分析,就模型的频率、位移反应和应变反应进行了对比,计算结果和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.     

制动钳及其约束对制动器热机耦合特性的影响

在定义零件间的约束关系和边界条件并且设置制动器摩擦系数、对流传热系数和橡胶衬套刚度等关键参数的基础上,建立了包含制动盘、摩擦衬片、制动块背板、活塞、制动钳、保持架、导向销及其橡胶衬套等零件的完整制动器热机耦合有限元模型.利用该模型对单次制动工况下的制动盘温度、周向应力和变形等热机耦合特性进行了分析.基于该模型将导向销橡胶衬套等效为弹簧单元和固定约束,发现橡胶衬套可忽略其几何结构等效为弹簧单元,但不可忽略为固定约束.最后,结合在制动器惯量试验台上开展的制动器热机耦合试验中热成像仪等设备测量盘面温度和变形的结果,验证模型的有效性,说明制动钳对制动器热机耦合特性有重要影响.