高度非线性有限元分析软件Marc及在接触分析中的应用

详细介绍了Marc软件的各部分组成及其非线性分析功能的特点,并对使用Marc软件进行接触分析作了探讨。     

PIM颗粒表面接触面积及接触载荷的分形模型

用Weierstrass-Mandelbrot分形函数来表征粉末颗粒表面轮廓的分形特性,然后根据接触力学理论,借助于弹性和塑性临界转化面积,分析了PIM中粉末颗粒接触时的弹塑性变形过程,进而得到了当颗粒表面发生弹性、弹塑性、塑性变形等不同接触状态时粉末颗粒表面真实接触面积和接触载荷的分形模型。     

瞬态接触—冲击问题的有限元分析

介绍瞬态接触－冲击问题的一种基于拉格朗日乘子法的有限元公式系统及其数值求解，所建立的接触元能模拟的各个阶段，如分离、会或有摩擦的滑移，对于有摩擦的接触和释放给出了一种简洁的接触－释放条件，为了更有效地求解耦合场运动方程，引了隐式－显式有 元算法，该方法的有效性通过模拟核废料装运桶的冲击响应得到了验证。     

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.     

考虑摩擦力的动态接触有限元分析

对某型结构在考虑其结构件摩擦力的情况下，进行了动态响应分析，采用一维间隙模拟件间的接触状态，推导了动力求解公式，提出了一种简便实用的计算方法，并对计算结构作了分析。     

用于接触面模拟的三维非线性接触单元

提出了一种新的模拟结构缝或接触问题的三维非线性接触单元,在本构关系上,模型同时考虑了已被大量实验证实的接触面法向和切向的非线性特性,法向采用了考虑法向变形的双曲线模型,切向采用了考虑应变化的双曲线模型,模拟了接触面的粘结、滑移和开裂等非线性现象,相对于其它接触单元,本文模型避免了Goodman单元等只考虑缝面变形及法向、切向参数取值的任意性,计算结果常使法向应力出现波动和过量嵌入等缺点,并据此编制了有限元计算程序,利用此程序分析了3个典型算例,验证了模型的合理性和程序的计算精度。     

轧机机架接触问题的有限元分析

提出将半闭口式轧机机架的三个构件（Ｕ形架、上横梁和模块）通过接触连接作为一个整体分析对象，接接触理论进行有限元分析．给出了接触边界条件、平衡与变形条件，以及迭代准则和边界收敛准则．以杭州钢铁厂６５０型轧机为例，对其机架的接触力、应力及变形进行了分析．     

钢-混凝土组合梁的非线性杆系有限元分析

根据截面应符合平截面假定等基本假设提出了预应力钢-混凝土简支组合梁全过程工作中钢梁下翼缘应力达到0.2fsy、钢梁下翼缘初始屈服、钢梁腹板下翼缘0.3hw高度处屈服及构件正截面破坏这4个特征状态的弯矩、曲率计算公式.基于这些特征点,运用最小二乘法分析得到组合梁截面弯矩-曲率关系的解析表达式.此外,利用该解析表达式建立了组合梁的有限元分析模型,推导了组合梁的单元刚度矩阵,编制了相应的非线性全过程分析程序.该方法考虑了混凝土压碎、钢梁材料硬化对结构性能的影响,计算简单,易于在计算机上实现,计算结果与实测结果较吻合.     

三维摩擦接触分析及其在车架有限元分析中的应用

推导了三维应力状态下的接触算法、利用该算法对载重车的铆接车架进行了有限元分析和计算，该算法得出的计算结果相对于以往传统的有限元分析方法所得出的计算结果更为接近实际情况，为铆接车架的设计提供了一种新的计算方法．     

橡胶复合型弹簧的非线性刚度分析

通过运用非线性有限元方法，对橡胶复合型弹簧的刚度特性进行了计算分析，分析中考虑了橡胶材料的非线性特征以及橡胶弹簧接触时的非线性机理。讨论了不同橡胶材料对橡胶复合型弹簧刚度的特性的影响，为不同用途的橡胶复合型弹簧的合理设计，提供了较为精确的方法和依据。     

基于内时理论的NOPD力学模型及动力分析

建立了散粒体的增量型内蕴时间理论本构方程．基于此建立了非阻塞性微颗粒复合阻尼(NOPD)结构的有限元动力方程,并用Newmark方法对此方程进行了数值计算．计算结果与实验结果具有很好的一致性,为NOPD的工程应用提供了一种实用的数值分析方法．     

基于接触摩擦的多片式钢板弹簧悬架预应力的计算

采用基于接触摩擦的有限元方法,在Ansys中使用面-面接触单元建立钢板弹簧有限元模型.对一组多片式钢板弹簧悬架进行预应力的计算,并与用传统预应力计算方法得到的结果和行业推荐值进行比较分析,证明新的方法更能反映簧片实际的受力情况.由此对簧片的自由曲率半径和自由弧高进行修正,既能满足设计要求,又能提高整副钢板弹簧的使用寿命.     

轿车后车门刚度的有限元分析与测量

通过对上海大众Ｓａｎｔａｎａ２０００型轿车后车门事的变形进行研究，应用有限元法获得了后车门在标准装配条件下的位移，应力分布规律，有而为车门装配过程薄弱环节的检测提供了依据。同时也为车门刚度的进一步完善设计和轿车装配质量的进一步提高提供了一种新方向。     

圆柱齿轮传动接触有限元应力变形分析方法和应用

在对接触问题有限元分析方法及其在齿轮传动中的应用进行综述的基础上,对接触面边界条件的处理方法进行了研究,提供了一种有摩擦的三维弹性接触有限元改进混合法,结合圆柱齿轮接触有限元模型的前后处理技术,成功地应用于啮合轮齿的应力应变分析,为齿轮传动强度研究提供了一种高效、可靠的综合数值方法。     

改进的一步模拟法及其在板料成形分析中的应用

研究了基于形变理论的板料成形一步模拟法（又称为反算法）．采用由CST（Constant Strain Triangular）薄膜单元和DKT6（Discrete Kirchhoff Triangular）板单元组合而成的DKTl2壳单元,既可以考虑面内薄膜力的作用,也可以叠加弯曲效应对单元的影响．引入Barlat提出的6个应变率分量表示的塑性势函数,可以更好地描述板料面内各向异性．用弧长展开法获得初始解,并利用反向变形法对其进行改进,增强了求解的稳定性,提高了计算精度．盒形件的拉深实例证明,该改进的方法可以更为有效地模拟实际变形情况,分析结果具有较高的可信度．     

汽车结构动态有限元分析及软件开发

研究了动态分析的模态分析技术。考虑到模态分析的理论背景、试验技术条件、数据可靠度和精度等4个方面的现实性,选用了自由界面模态综合法作为汽车结构动态分析和设计的理论方法。为检验这种方法的有效性和可行性,用这种方法计算了空间双层子结构的主要振动特性,并将所得结果与有限元精确解进行对比,表明了这种方法不仅适用于简单对接情况也适用于高度赘余连接的情况,并且具有良好的综合精度。为进一步用其进行汽车结构动态分析创造了条件。     

土体热力学模型的改进及三轴试验有限元分析

基于土体本构模拟的热力学方法,分析了Collins土体热力学本构模型,针对其硬化定律的不足,引入统一硬化参量进行改进,将其扩展为能反映砂土和黏土变形特性的统一热力学模型.运用建立三维临界状态模型的方法将改进模型三维化,并针对常规三轴实验试样的轴对称变形特点,编制了改进前、后的土体热力学模型的有限元程序.对上海粉细砂常规三轴实验的有限元模拟分析表明模拟与试验变形一致,初步验证了模型的合理性和有效性.     

有限元与边界元耦合问题的探讨

本文阐述有限元与边界元耦合的基本方法,并对地下工程中线弹性问题的耦合法进行了尝试。     

A Numerical Method for Rigid-plastic FEM Analysis Basing on Mathematical Programming

The rigid-plastic analysis of mental forming simulation is formulated as a discrete nonlinear mathematical programming problem with equality and inequality constraints by means of the finite element technique. An iteration algorithm is used to solve this formulation, which distinguishes the integration points of the rigid zones and the plastic zones and solves a series of the quadratic programming to overcome the difficulties caused by the nonsmoothness and the nonlinearity of the objective function. This method has been used to carry out the rigid-plastic FEM analysis. An example is given to demonstrate the effectiveness of this method.     

长钢顶管稳定特性的有限元分析

随着钢顶管直径和顶进距离的不断增大,复杂受力条件下的钢顶管屈曲破坏成为了施工过程中的工程隐患.通过简化长径比超过100的钢顶管受力模型,探讨了长钢顶管稳定特性有限元分析方法.首先进行钢顶管管道的特征值屈曲计算,得到管道的一阶屈曲模态.再将一阶模态作为初始缺陷引入到钢管,进行弹塑性屈曲极限分析.通过算例分析了钢顶管在各种基本荷载及不同组合荷载下的屈曲模态,并探讨了其弹塑性稳定极限荷载的变化规律.分析结果反映了钢顶管屈曲工程案例现象,并建议通过控制注浆效果和顶进措施来提高管道的稳定安全性,对于高围压下的钢顶管尤其需要注重顶力控制.