虚拟弹簧边界Mindlin板的自由振动和屈曲分析

对于Mindlin板的自由振动和特征屈曲问题,为了用少量结点数求得高精度数值解,并直接求得完整的模态向量,文中使用虚拟弹簧边界作为边界条件的施加方法,运用微分求积有限单元法推导出Mindlin板的自由振动和屈曲特征方程。基于Matlab编程计算多种边界、不同厚度的Mindlin板的自振频率和屈曲因子,并讨论计算方法的收敛性、准确性及计算效率。数值结果表明,虚拟弹簧边界与微分求积有限单元法相结合的数值方法,计算结果准确,且计算效率有所提高。

移动式架车机伸缩托头-托架接触的有限元分析

采用基于接触对的非线性接触分析处理接触问题时,其分析结果更接近工程应用实际,但计算成本比较高且存在不收敛的情况。而自由度节点耦合分析不但能降低计算成本,而且能够保证一定精度。为了探究在一定误差范围内选用自由度节点耦合分析来替代基于接触对的非线性接触分析的可行性,以举升重量为15t的移动式架车机为研究对象,在ANSYS软件中建立伸缩托头-托架的接触模型与节点耦合模型,在举升高度最大且伸缩托头完全伸出的工况下进行有限元分析,考虑接触刚度系数与摩擦因数对有限元分析结果的影响,分析了2种模型各接触区域等效应力的区别。通过比较2种模型的有限元分析结果可知,2种模型各接触区域的等效应力值存在一定的相对误差,且接触区域内2个接触面的相对滑动程度决定了接触分析的精度。对于精度要求不高的机械结构,可以考虑用自由度节点耦合分析来替代基于接触对的非线性接触分析。