铅芯橡胶支座非线性动态特性的显式有限元分析

本文在分析铅芯橡胶隔震支座力学特性的基础上,提出了采用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA来分析铅芯橡胶支座的非线性动态特性。建立铅芯橡胶支座的FEA(有限元)模型,针对支座中心加竖向荷载和水平向循环往复位移荷载,进行了数值模拟分析,结果表明,利用有限元数值分析的结果与试验曲线基本吻合,从而为确定铅芯橡胶支座的动力分析参数提供计算方法,进而可为设计新型铅芯橡胶支座提供指导。

多铅芯橡胶隔震支座非线性力学性能试验研究及其显式有限元分析

对应用于桥梁隔震的多铅芯橡胶支座进行非线性力学性能试验,并与理论计算结果进行对比分析。研究表明:多铅芯橡胶隔震支座性能稳定、受力性能良好、安装方便,是一种理想的桥梁隔震装置。在此基础上,采用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA分析多铅芯橡胶支座的非线性动态特性,建立铅芯橡胶支座的FEA(有限元)模型,针对支座中心加竖向荷载和水平向循环往复位移荷载,进行了数值模拟分析,其结果与试验曲线基本吻合,从而为确定多铅芯橡胶支座的动力分析参数提供计算方法,进而可为设计新型铅芯橡胶支座提供指导。

基于显式算法的船体梁极限强度非线性有限元分析

通常,在船体梁极限强度非线性有限元分析中一般采用隐式算法,但相比显式算法,其收敛性较差且计算效率不高。为此本文介绍显式算法与隐式算法的区别,并采用2种算法对Nishihara箱型梁的极限强度进行对比计算,两者结果吻合较好。基于显式算法,本文对Dow试验模型的极限强度进行非线性有限元分析,结果表明该算法具有良好的精度,可以用于船体梁极限强度分析,为船舶结构设计提供参考。

无条件稳定的显式降维非线性有限元

针对传统降维非线性有限元计算速度与精确度难以兼顾的问题,提出了一种无条件稳定的显式迭代算法。基于泰勒展开式得到速度、加速度的三阶精度差分表达式从而获得新的有限元显式迭代方程,并分析其单自由度系统下的传递矩阵谱半径。改进迭代方程使谱半径始终小于1从而满足无条件稳定的要求。实验表明,改进后的显式迭代算法在等效阻尼比的精度上优于中心差分法和隐式迭代法;在降维非线性有限元模型计算中的计算耗时优于隐式迭代方法,提高了降维非线性有限元的迭代计算速度。模型在降维后维度数值较高时,仍能维持良好的计算耗时和帧率,保证了模型的精确度。

用动态显式有限元法对板材成形进行计算机模拟

介绍了动态显式有限元法的原理和特点 ,总结讨论了国际现有各种商用有限元软件的情况。采用显式有限元软件 L S- DYNA3D对板材零件冲压过程进行计算机模拟分析 ,预测冲压过程中可能出现的各种工艺缺陷 ,例如坯料的起皱、局部减薄和破裂 ,并以模拟结果为依据提出改进模具和工艺参数的办法 ,优化工艺参数 ,可以减少调试和修模的次数 ,以此实现降低模具费用、缩短制模时间、提高产品成品率和材料利用率 ,最终达到减少产品成本的目的。

结构碰撞分析中的动态显式有限元方法及应用

针对结构碰撞问题具有的大位移、大转动、大变形、大应变特性，论述了求解这类问题的动态显式有限元方法与传统有限元方法不同的几个关键环节，即增量运动方程的表述形式、材料的本构关系、应变率效应、单元理论、接触处理及积分格式等。随后，给出了动态显式有限元方法在汽车前部纵向吸能梁、轮船前部棱锥结构及磨床砂轮破裂后防护罩变形过程等结构碰撞分析中的 ３ 个应用实例。最后。

针对砂土应变软化强非线性问题的动态松弛有限元法研究

对于密实砂土峰值后应变软化特性引起的材料强非线性问题,利用常规有限元所采用的隐式算法很难求解,而动态松弛法在求解这类非线性问题方面却具有独特的优势。针对砂土应变软化强非线性问题,将动态松弛法与有限单元法相结合,提出了一种新的动态松弛有限元法。该方法根据动态松弛法的显式特性,由中心差分法导出了动态松弛有限元法的基本控制方程,并实现了对应力-应变空间中整个平衡路径的追踪。将动态松弛法嵌入到非线性有限元程序中,即可对砂土材料应变软化引起的强非线性问题进行有限元数值计算。该有限元程序中,应力更新采用回归映射算法。最后通过对砂土平面应变压缩试验进行有限元模拟,验证了动态松弛有限元法在求解材料强非线性问题方面的优越性。

基于显式动力学的齿轮箱动态有限元数字仿真

利用APDL语言,基于标准齿轮的齿廓渐开线方程和齿根过渡曲线方程,建立某型号减速器精确参数化三维有限元模型。基于接触碰撞算法运用显式动力学程序ANSYS/LS-DYNA在工作站上对整体齿轮箱工作过程进行了仿真计算,准确地得到了齿轮箱内部的应力应变情况以及动态接触过程中的压力分布情况。并将计算结果与传统赫兹理论计算结果进行了比较,验证了该方法的合理性。该方法能从系统的层面,综合考虑齿轮箱各零件动态特性以及相互作用,从而实现对齿轮箱动态特性进行精确的预测和评估。在此基础上考虑各种原始制造误差对齿轮箱动态性能的影响,为齿轮箱整体动态优化设计提供可靠的理论依据。

非线性显式有限元软件——MSC.Dytran

非线性显示有限元软件,MSC.Dytran专门适用于高速瞬态非线性动力问题、瞬态流固耦合问题的数值仿真,是MSC所倡导的VPD整体环境中不可缺少的一部分。

动态镦粗过程的动力显式有限元分析

为了研究金属的三维动态锤锻成形过程,基于连续介质力学及有限变形理论,建立了一种有限元模型.采用动力分析方法,在运动方程中加入惯性力项考虑锤锻中显著的惯性效应;根据设备的工作原理按照能量守恒定律计算变形期间的锤头速度;同时,将变形视为一个绝热过程计算变形期间试样内部的温度升高.基于建立的模型开发了动力显式有限元分析程序,模拟了铅块试样在落锤打击下的动态镦粗过程,给出了试样内部的位移、等效应变、等效应力和温度分布规律.将变形后试样几何形状、成形载荷-时间曲线和锤头速度-时间曲线的计算结果与实验结果相对比,表明了开发程序计算结果的准确性.

动态显式有限元方法在车架耐撞性能分析中的应用

应用动态显式有限元方法对车辆纵向碰撞中车架的大变形过程进行了计算机模拟。文中介绍了显式有限元方法基本理论 ,运用 PAM-CRASH软件预测了车架变形状况和内能吸收能力 ;提出了优化方案 ,并进行对比。结果表明 :改进后的车架耐撞性能有明显的提高 ,达到要求的吸能能力。这种设计方法对整车的设计提供了指导性的参考 。

转向架交叉杆冷冲压动态显式有限元分析

通过交叉杆材料的拉伸实验,获得了交叉杆材料的应力—应变关系;在此基础上,用动态显式有限元法对机车车辆的转向架交叉杆冷冲压加工过程进行计算机模拟分析。在不同工艺参数下,如:不同的摩擦系数、不同的冲压速度等,对冲压过程中应力、应变和局部减薄量等进行了分析。模拟结果为减少调试和优化工艺参数提供了依据。

动态显式有限元法在冷冲压加工模拟中的应用

介绍了动态显式有限元法的原理、特点和应用,并用动态显式有限元法对机车车辆的转向架交叉杆冷冲压加工过程进行计算机模拟分析。模拟分析的结果说明了动态显式有限元法在模拟像冲压加工这种大变形过程中的优越性。

扣件刚度非线性对波磨区轮轨瞬态滚动接触行为的影响

WJ-8型扣件橡胶垫板刚度在长期服役过程中表现出非线性特征,静刚度随荷载增加而降低,为提高三维瞬态滚动接触有限元模型计算精确性,本文以LMA踏面车轮及CHN60型钢轨为基础,基于显式积分算法,将以往研究中线弹性扣件转化为非线性扣件,建立考虑扣件刚度非线性特征的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究刚度非线性对车轮与钢轨波磨间高频动态响应及瞬态接触行为的影响,并重点分析了波磨工况下时频域内轮轨接触力、轴箱加速度的变化信息.结果表明:扣件非线性对轮轨接触力变化影响明显,主要表现为车轮行驶至扣件前端时强振动导致橡胶垫板表现为柔软特性使轮轨接触力减小,车轮行驶至扣件上方时在轴重作用下振动减弱表现为刚硬特性使轮轨接触力增大,轮轨力变化差异最大达到13.1%.

铸造模具钢镶块刃口在板材冲裁过程中的动态显式有限元分析

应用ANSYS/LS-DYNA软件动态模拟了汽车覆盖件中厚度板材冲裁成形过程,得到了汽车覆盖件冲裁模镶块刃口应力场应变场的分布情况,进而分析了造成铸造模具钢镶块刃口崩刃、塌陷、横裂等失效现象的机理。

牵引火炮非线性有限元隐式动力学分析

研究牵引火炮全发射过程非线性结构动力学有限元建模和分析中的关键问题。建立了某牵引火炮含身管与摇架导轨之间大位移滑动接触的非线性结构动力学有限元模型,运用隐式时间积分动力学方法模拟了该炮发射的后坐一复进过程,获得了炮架关键部位应力、应变和位移的瞬态响应,计算结果与实验测试结果基本一致。研究表明:该文的建模原理和数值模拟策略突破了火炮全发射过程总体结构动态应力分析的瓶颈。利用该文方法可以进一步研究火炮发射时的动态刚强度、冲击振动、结构动态稳定性等问题。

采用显式动态弹塑性有限元法模拟板材轧制

采用显式动态弹塑性有限元法对平板轧制过程进行了模拟计算,得出了整个轧制过程的应力应变场。轧制压力的计算结果与实测值基本相符。

显式有限元法在车辆耐撞性研究中的应用

基于连续介质理论 ,通过建立车辆碰撞的控制方程 ,在此基础上得到与控制方程和边界条件等效的“弱积分”形式。通过空间和时间的显式离散 ,得到了车辆碰撞的有限元方程。采用动力显式积分方法 ,使位移计算显式化 ,避免了由材料、几何、边界高度非线性因素引起的计算收敛问题 ,并讨论了薄板单元的 Courant稳定性条件。提出了“端部吸能结构纵向压缩变形、纵向吸能”的耐冲击结构设计的思路 ,并对算例进行了数值模拟。结果表明 ,该设计方法可以实现车辆结构自身被动安全保护的目的 ,显式有限元数值模拟方法是车辆耐撞性研究的有效方法之一 ,但是需要进行部分撞击试验 。

滑动摩擦振动噪声的非线性显式动力学分析

利用有限元软件ABAQUS/Explicit(显式动态求解器)对球-平面接触条件下的滑动摩擦振动噪声进行了数值模拟分析。对比试验结果,探讨了摩擦噪声的发生机制,并分析了摩擦噪声发生时接触界面的运动特性。结果表明,摩擦噪声主要是由摩擦系统的自激振动引起的,法向振动与切向振动的耦合是系统产生自激振动和摩擦噪声的一个重要因素。当摩擦系统发生自激振动时,从面节点与主面的接触并不是连续不变的,两者在相对运动的过程中具有黏着-滑动-分离-黏着的特性。

板料激光弯曲成形动力显式有限元模拟

考虑物性参数与温度的相关性 ,将三维瞬态温度场与热弹塑性形变场耦合 ,对激光诱发的热应力弯板过程进行了动力显式有限元模拟并定量地揭示了其成形机理 .分析发现 :激光弯曲成形时板料的应力状态与机械折弯时有根本不同 ;当激光束沿直线单向扫描时 ,板料两端的弯曲角度不同 ;板料的长度大于 1 0倍板厚或 5倍光斑尺寸时 ,板长对弯曲角度的影响不再显著 ;沿扫描方向 ,距离光斑中心 3倍光斑尺寸以外的区域 ,仍然对弯曲变形量产生影响 .