基于G-W理论的轮轨三维粗糙表面摩擦生热

为了研究粗糙表面形貌特征对轮轨摩擦副滑动过程中产生的热、温度场和应力场的分布规律及其相互影响,基于G-W模型,将轮轨摩擦副简化为一不同形貌的微凸体粗糙表面与一理想平面,通过数值模拟方法研究了粗糙表面轮轨摩擦过程中热的大小及温度场和应力场的分布规律。结果表明:微凸体之间的相互作用对摩擦生热有影响,随着球冠状微凸体堆叠度的增大,热区分布面积增加,热源减小;微凸体的数量和排布规律对摩擦生热有影响,微凸体横向排布时,摩擦温升随微凸体数量的增加而减小,微凸体纵向排布时,摩擦温升随微凸体数量增加而增大,热区分布向滑动方向后方集中;不同形貌微凸体对对摩擦温升结果也会产生影响,球冠状微凸体粗糙表面摩擦温升总体高于长方体状微凸体摩擦温升。可见,微观层面粗糙表面形貌特征对轮轨摩擦副热源、热区分布、温度场和应力场分布等都会产生影响,为进一步研究轮轨相互作用,保障列车安全运行提供理论依据。

锻压机预紧组合机架三维有限元分析

依据广义模块化设计原理,在ANSYS中分别建立了45 MN锻压机预紧组合机架各个功能模块的有限元模型,采用MPC绑定接触模拟闭合模块间的连接,标准接触模拟可开裂模块间的连接,分别讨论了空载和临界载荷两种状态下机架的变形和应力分布,计算方法和计算结果为此类机架的分析、设计提供参考和指导.

ANSYS图形用户界面二次开发

ANSYS强大的前后处理和求解功能为有限元软件的开发提供了良好的平台 ,通过在ANSYS应用程序中添加自己的铆钉有限元程序 ,介绍并总结了用UIDL对ANSYS进行图形用户界面二次开发的一般步骤和规律 ,为用户在扩充ANSYS功能、建立自己专用程序的同时建立起对应的图形驱动界面 。

精锻机钳杆倒角半径的敏感性分析及优化

钳杆是四锤头径向精锻机的主要受力构件,其井字形爪头结构上倒角多且相互影响,应力集中十分明显。利用ANSYS Work Bench平台,对1.6 MN径向精锻机的钳杆进行了结构强度的参数化分析,获得了最大等效应力对倒角参数的敏感性规律,对此类结构的设计有指导意义。以各个倒角半径为优化设计变量,以爪头最大等效应力最小为优化目标,对钳杆进行了优化,给出了最为合理的倒角尺寸值,优化模型较初始设计最大等效应力降低了三分之一,明显降低了应力集中程度,保障了结构的安全。

组合机架的刚度分析和拉杆预紧力研究

传统多拉杆预紧组合机架预紧力参数设计的基本假设与横梁、拉杆和立柱在实际工作环境中的组合变形不符。利用广义模块化理论,在ANSYS平台下建立了双柱液压机系列的各个参数化模块,考虑左右立柱与上下横梁间弹性接触、10根拉杆5次分步预紧和拉杆、立柱、上下横梁组合变形的基础上,分析了31.5 MN锻压机组合机架的变形和10根预紧螺栓拉杆残余预紧力的损失规律。研究了当前拉杆预紧力对已预紧拉杆残余预紧力的影响,得出组合变形状态下机架拉杆残余预紧力随加载次序加速递减的规律。详细阐述了逆序计算多拉杆初始预紧力的插值验证算法,通过对31.5 MN和45 MN组合机架10根拉杆预紧力的计算,验证了该方法的正确和通用性。

弹塑性变形对螺栓应力和轴力分布的影响

为了解决液压机用锯齿形螺纹在啮合螺纹段第一扣牙根处的疲劳断裂问题,采用非线性有限元数值模拟方法,以ANSYS软件为工具,考虑螺栓和螺母材料的弹塑性,研究了不同轴力作用下啮合螺纹段的应力和变形规律。给出不同轴力下螺栓啮合螺纹段中轴力和牙根峰值等效应力沿螺母高度的非线性分布规律,得出螺母螺纹约70%塑性变形可使螺栓牙根峰值等效应力和牙间轴力趋于均匀分布的结论,为大型螺栓连接结构的弹塑性设计提供了有益指导。

四锤头径向锻造机锻造箱结构的动力特性研究

锻造箱是四锤头径向锻造机的主要零部件和承力部件。高速锻打坯料的冲击载荷通过连杆传递到锻造箱可能激发其振动,精锻机锻造时四个锤头对锻件径向的同步冲击会通过连杆、偏心凸轮和齿轮轴传递到精锻机箱体,可能会激发箱体结构的振动,影响锻造精度。从机构运动学看,锻造箱的锻造反力是一个梯形脉冲荷载,三个周期内锻造箱一个轴承孔承受的冲击反力,因此设计时必须考虑动力效应。借助ANSYS WORKBENCH 13平台,对160t精锻机锻造箱进行了模态分析和瞬态动力学分析,获取了该结构的模态频率、振型和关键部位的位移、应力响应曲线及其动力放大系数,为此类结构的设计提供了参考。

基于广义模块化设计的预应力机架有限元分析

将广义模块化设计应用到液压机预应力机架的有限元分析中,提出了广义有限元模块和广义有限元模块接口的概念。阐述了ANSYS软件中有限元模块数据库的建立方法、有限元模块装配成整机分析模型的具体装配方法和预紧力载荷的模拟方法,用ANSYS参数化设计语言编制了组装有限元模块、预紧单元法施加预紧力和施加间隙导向约束的通用程序模块。最后以45 MN液压机预应力机架的有限元分析为例,详细说明了广义模块设计中分析环节的实施过程和此类液压机设计的注意事项,为同类机架的设计提供了参考和指导。

EMS型磁悬浮列车瞬态电磁场有限元分析及其悬浮力和牵引力特性研究

利用Ansys单元生死技术和磁接触单元,提出了EMS型磁悬浮列车直线同步电机时变电磁场瞬态分析的计算模型。以TR08磁浮列车直线电机为研究对象,分析了车速430 km/h,转子移动半个周期,一个定子极距工况下,气隙磁场的瞬态变化和牵引力、悬浮力的波动情况。得出在半个周期内,悬浮力和牵引力均存在3倍频波动,但牵引力波动相对幅度较大;电枢电流的相位角对悬浮力和牵引力存在明显影响;功角90°时的气隙合成磁场中,转子直流励磁磁场占有绝对优势等结论。

工程力学专业计算机辅助工程课程教学改革实践探索

本文介绍了工程力学专业计算机辅助工程课程教学内容、教学手段和方法的改革与实践,通过网络课程建设,在学生基本技能培养的基础上,将工程问题中的具体案例引入到教学活动中,丰富了教学内容,深化了教学层次,锻炼了学生从工程问题提炼分析模型的能力,培养了学生的工程意识和创新精神,充分调动学生的学习热情,取得了良好的教学效果。

考虑变摩擦系数的轮轨系统滑动接触热弹塑性应力分析

以LM型踏面车轮和60kg·m-1钢轨为例,采用双线性塑性模型和平面应变热力耦合单元实现轮轨的热弹塑性耦合,传热过程中考虑轮轨接触斑处的非稳态热传导以及轮轨与周围环境间的热对流和热辐射,建立轮轨滑动接触二维热弹塑性有限元模型,分析轮轨接触斑间全滑动时不同相对滑动速度下,与温度变化相关的变摩擦系数对轮轨接触表面温度和等效应力的影响,并与取0.334的常摩擦系数时进行对比。结果表明:钢轨在轮轨接触斑附近的摩擦温升主要分布在其接触表面大约1.8mm的深度范围内,而车轮的主要分布在其接触表面大约2.5mm的深度范围内,采用变摩擦系数得到的轮轨摩擦温升要比采用常摩擦系数时低57%左右;轮轨接触斑附近钢轨和车轮的最大等效应力出现在车轮和钢轨的次表面上,采用变摩擦系数时得到的车轮和钢轨等效应力的影响范围比采用常摩擦系数时略小;轮轨间相对滑动速度对车轮接触表面的温度和等效应力影响不明显,但对钢轨接触表面温度和等效应力的影响明显,相对滑动速度越大,钢轨接触表面的温度也越高。

人参总皂苷提取分离工艺的优选

为研究D-101型大孔吸附树脂富集纯化人参总皂苷的工艺条件,以人参总皂苷得率为考察指标,确定了D-101型大孔吸附树脂富集纯化人参总皂苷的性能和洗脱参数。结果表明:以50％乙醇为洗脱剂效果最佳,人参总皂苷洗脱率在85％以上,纯度约为60％。此工艺简便,无污染,成本低,利于推广。

轮轨三维非线性静态接触应力及其影响因素分析

轮轨接触是高速列车运营安全中的关键问题,研究轮轨三维非线性静态接触应力及其影响因素是解决这些问题的关键.利用有限元分析软件ANSYS,建立三维轮轨有限元模型,轮轨之间建立面面接触单元,对TB锥形踏面和CHN60钢轨静态接触进行计算,分析轮重和材料模型因素对接触斑形状和面积的影响,并与Hertz理论解进行对比,进而分析平均接触应力、轮轨Mises应力的影响,再利用弹簧单元模拟弹性地基,考虑地基刚度因素对轮轨静态法向接触应力的影响.结果表明:轮轨接触斑面积和形状是轮轨接触应力的主要影响因素;轮轨接触斑形状与Hertz理论的椭圆接触斑存在差异,随着轮重增加,接触斑面积的差距逐渐越大,导致轮轨平均接触应力不同;弹性材料的接触斑面积小于弹塑性材料接触斑面积;轮轨接触不可避免的出现塑性变形;法向接触应力随着地基刚度减小而减小,但过小的地基刚度会增加地基变形,对列车长期运行不利.

列车蛇形运动状态下轮轨接触特性分析

为了分析列车在蛇形运动状态下轮轨接触区域的形状、面积、轮轨接触应力和Mises应力的特性,根据有限元理论并结合ANSYS有限元软件,建立包含一个轮对的轮轨系统有限元模型,计算分析轮轨接触特性与轴重和轮对摇头角之间的关系,计算结果表明:轮对摇头角对接触特性的影响不是很明显,而轴重和轮对中心横移量对轮轨接触斑的面积和形状有着显著的影响;接触斑的形状不同于用Hertz理论得到的椭圆形接触斑。

ANSYS软件中三维实体模型力矩输出研究

有限元软件的实体单元因没有转动自由度,所以没有力矩输入输出功能。为解决实体模型力矩的输出,从后处理节点载荷结果数据出发,给出了三维实体模型力矩计算的原理和ANSYS中力矩输出的方法,扩大了实体模型的数据输出,提高了分析人员的劳动效率。

地基刚度对三维非线性轮轨接触的动力影响

研究目的-为了进一步探明地基刚度对轮轨接触的影响，以轮轨接触三维实体非线性有限元模型为研究对象，采用瞬态动力学分析方法，在轨道不平顺的条件下研究地基刚度对轮轨接触的动力影响。研究结论：结果表明：（1）车轮的总位移主要是地基的弹性变形，在不平顺激励力的作用下，地基刚度对轮轨的位移、应力等影响较大，选取合理的地基刚度可以降低轮轨之间的应力；（2）通过分析列车速度和轮重对轮轨竖向位移、接触应力以及加速度的影响，得出合理的地基刚度为600—1000MPa／m；（3）本文所总结的轨道不平顺条件对轮轨接触的影响规律，以及车速、轮重、地基刚度对轮轨振动的影响规律对高速列车的地基和轮轨接触设计具有参考作用。

调压井衬砌结构的静力分析和三维结构的内力图绘制

以调压井为工程背景,分别建立了采用表面效应单元和容器流体单元模拟静水压力作用的三维有限元模型,静力结果对比表明容器流体单元很适合计算静水压力问题。总结了表面载荷作用下三维实体模型弯矩的计算与绘制方法。

基于ANSYS轨道不平顺条件下轮轨系统频谱动力响应分析

为了分析轮轨系统在轨道不平顺功率谱激励下的动力响应,根据动力学原理并结合有限元理论,建立了轮轨接触的有限元模型,对轮轨系统进行静力分析和频谱分析,获得轮轨接触的基本特性和轮轨系统不同部位位移和加速度响应的谱值,计算结果表明,车体竖向位移最大谱值对应的频率为1.669Hz,而其最大加速度谱值所对应的频率为105.25Hz;车轴和车轮底面最大竖向位移和加速度谱值所对应的频率分别为66.27Hz和66.28Hz;同时结果显示,位移和加速度响应谱值随着列车运行速度的增加也是逐渐变大的。

单轮荷载对轮轨系统变形及应力影响范围分析

根据结构动力学原理和有限元理论,建立了轮轨系统三维非线性有限元模型,用接触单元模拟轮轨实际的接触行为,计算了在不同行车速度下系统的振动特性沿轨道长度方向的变化规律.计算结果表明:系统的振动在距离轮轨接触中心点2.1m的范围内很快衰减,在2.1m之外其值变化很小;并且当速度达到350km·h-1时,系统的振动将会加剧,同时根据系统的振动情况和边界条件对计算结果的影响,建议钢轨计算长度取4.8~6m.

地震荷载作用下轮轨系统振动特性分析

为了分析轮轨系统在地震荷载激励下的动力响应,根据振动力学和有限元理论,利用ANAYS结构分析软件,建立三维轮轨系统接触的有限元模型,模型中考虑轮轨之间的实际接触状态,计算在地震荷载激励下的轮轨系统的振动特性。结果表明:地震荷载下轮轨接触应力是静力时的1.8倍,并且轮轨出现短暂的分离,接触区域的等效Mises应力有不同程度增大,车体加速度超出限值14.3%。