表面镀Si-DLC膜微机电器件弹塑性接触及摩擦热有限元分析

微摩擦热实验比较复杂,现有实验条件还难以对其进行较为深入的研究。采用有限元数值方法模拟硅材料微机电器件表面镀Si-DLC膜前后的弹塑性接触及摩擦热分布的性能。用Ansys10.0建立弹塑性接触和摩擦热分析的有限元几何模型,分析弹性阶段和弹塑性阶段各参数与接触性能之间的规律、摩擦热及热耦合应力的分布规律。研究结果表明:硅表面镀上一层Si-DLC膜后,其抵抗外力变形能力和抗磨性得到很大的提高,而且摩擦热引起的升温和热耦合应力大大降低。

曲线磨耗状态下轮轨弹塑性接触有限元分析

基于现场实测的重载铁路小半径曲线段正常磨耗范围内典型轮轨型面,应用有限元分析软件AN-SYS建立轮轨三维接触有限元模型。模型考虑了车轮与钢轨的实际几何形状和边界条件,轮轨材料本构模型采用双线性随动强化弹塑性材料模型,计算分析曲线段不同磨耗程度车轮与钢轨的接触状态。计算结果表明:在相同载荷条件下,随着75 kg.m-1钢轨侧磨量的增加,轮轨接触斑面积呈增大趋势,钢轨最大Mises等效应力逐渐降低,轮轨踏面廓形逐渐相互匹配,接触状态得到改善;在钢轨侧磨量从0 mm增加到5 mm过程中,轮轨接触状态变化较大,钢轨处于剧烈磨耗阶段,容易出现疲劳裂纹、剥离掉块等接触疲劳伤损,钢轨侧磨量超过5mm后,轮轨接触状态变化趋于平缓,钢轨处于稳定磨耗阶段。

抽油机井油管接头弹塑性接触有限元分析

对油管接头进行弹塑性接触有限元分析 ,给出其应力分布规律 ,找出应力集中区即螺纹尾部第一啮合齿根 ;讨论各种载荷及锥度偏差对应力分布的影响 ,得出拉伸载荷对油管应力应变场的影响很大 ;油管极大锥度、接箍极小锥度使油管接头螺纹尾部第一啮合齿根应力集中区进一步扩大 ,而油管极小锥度、接箍极大锥度则会造成油管在端部附近断裂或粘扣 ,这两种情况都比较危险 ,因此在使用中应尽量限制锥度偏差。同时也对公称锥度的油管接头进行在循环载荷作用下的有限元分析 。

多粗糙峰弹塑性接触的有限元分析

采用具有一定数目圆形粗糙峰的刚性表面对弹塑性半无限体进行压下的模型来模拟多粗糙峰接触 ,并用有限元法对该模型进行了弹塑性分析 ,揭示了多粗糙峰对于接触区应力状态的影响规律 .发现中心接触区的变形主要受到一定数目邻近粗糙峰的影响 ,而处于较远处的其它粗糙峰的影响较小 .同弹性接触相比 ,在弹塑性接触过程中有更多的邻近粗糙峰对中心接触区发生作用 ,改变粗糙峰的间距。

基于弹塑性有限元方法的转盘轴承材料许用接触应力研究

建立了转盘轴承材料许用接触应力测定试验的弹塑性有限元模型,通过Hertz理论和弹塑性有限元模型分析,分别得到不同载荷作用下的接触应力以及对应的压痕深度,采用回归分析法建立了接触永久变形与钢球直径之比对接触应力的关系方程。经试验验证,转盘轴承材料许用接触应力的弹塑性有限元方法是可靠的。

三维弹塑性接触有限元滑坡稳定性分析

为了准确评价碎石土滑坡的稳定性,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探和室内外的物理力学试验,采用三维弹塑性接触有限元算法计算碎石土滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡的稳定性。研究结果表明,采用三维弹塑性接触有限元强度折减法计算碎石土滑坡的稳定性系数,可以考虑滑坡体的空间效应,使计算结果更加精确;在碎石土滑坡变形解体破坏过程中,在空间上滑体塑性应变和滑面上岩土体抗剪强度的发挥程度是不一致的;根据三维弹塑性接触有限元算法计算的滑面接触摩擦应力计算二维剖面碎石土滑坡稳定性系数的方法比较适宜于该类型滑坡稳定性的分析评价,能够比较客观、准确地反映滑坡所处的实际状态。

冷挤压弹塑性有限元模拟中摩擦条件的处理

根据流体动力润滑理论，建立冷挤压流体动力润滑模型，并将该模型引入有限变形弹塑性有限元中，对摩擦边界条件进行处理，得到冷挤压工艺中工件内部应力、应变的分布。

矿用圆环链间接触应力场的三维弹塑性有限元分析

采用有限元软件ANSYS7.1分析矿用重载圆环链三维弹塑性接触,得到von Mises等效应力场和塑性应变场,计算结果和弹性分析结果进行了比较,基于断裂力学理论讨论了圆环链间弹塑性接触对其裂纹萌生和扩展的影响。

弹塑性接触有限元混合法及其在齿轮传动中的应用

弹塑性接触问题属于一种表面非线性和材料非线性耦合的双非线性问题。本文采用有限元混合法及Newton-Raphson迭代求解。通过有限元离散,建立相互接触物体的接触边界连续方程,求出接触边界上的力学参量,再耦合推导出弹塑性接触有限元列式,编制了相应的Fortran程序,并在通过实例考核以后分析了重点工程重载齿轮的弹塑性行为。数值计算结果表明,本文所提供的方法和程序是通用而有效的。计算结果令人满意。

梁柱节点分析中改进的弹塑性接触有限元模型

在通常接触有限元模型的基础上 ,提出了一种适合梁柱节点中接触问题分析的精简弹塑性间隙元 ,并和实际接触算例作比较 ,验证了本文间隙元模型的合理性及精度的可靠性 。

汽轮机叶根轮缘弹塑性接触有限元应力分析

为提高汽轮机叶根结构的安全性,提出采用弹塑性接触有限元方法对叶根轮缘进行精细的应力分析。文中以一菌型叶根为对象,分析了界面摩擦系数和初始间隙对接触力分布、载荷分配及最大应力的影响。另外,对叉型叶根,文中提出了一种简化的接触模型,并根据计算结果给出更合理的销钉孔载荷分布拟合公式。

三维弹塑性有限元法模拟板带轧制过程(Ⅱ)——关于摩擦元刚度二元修正的应力分析

本文用三维弹塑性有限元法模拟了板带轧制过程,分析了轧辊和工件接触时的摩擦特点,提出了双元修正摩擦元刚度理论。利用DI—3000图形软件,开发了二维、三维图形分析程序。结果表明,改进后的摩擦元有较好的稳定性。文中将大量数据自动绘制成二维、三维图形并同现有理论和实验作了分析对比,得到了一些有价值的结论。

接触问题的弹塑性有限元及其安定性分析

本文基于文献[1]阐述的弹性接触问题柔度矩阵法提出了适合于轴承弹塑性问题分析的增量柔度矩阵解法及省时的安定问题分析法.这种方法可用于多种接触边界条件和多面、多体接触问题的接触力、接触宽度以及应力、应变、位移场分析.本文最后给出了一些实例,和经典的 Hertz 理论结果比较,精度是令人满意的.

齿轮轴装配体的有限元摩擦接触分析

文章基于有限元分析法对啮合齿轮轴装配体进行摩擦接触的准静态力学分析。使用有限元理论的求解器进行范式应力的计算求解,同时基于轮齿接触相关理论及轮齿摩擦关系,探究常摩擦因数下的应力仿真结果及其对齿轮副的接触特性的影响;考虑到网格划分会影响分析结果的精度,探究不同网格大小对齿轮轴等效应力的影响。从得到的等效应力分布云图可以看出,齿轮最容易发生破坏的部位是在接触区域和相应的齿根处,且网格细化次数越多,应力分析结果越准确。

起重机轮轨弹塑性接触有限元分析

利用ANSYS9.0软件对起重机轮轨弹塑性接触进行有限元分析,分别对点接触和线接触状态轮轨的弹性和弹塑性两种情况进行有限元分析,得出了轮轨间弹性接触和弹塑性接触应力的分布情况。

螺栓结合面的三维弹塑性接触的有限元分析

为揭示螺栓结合面的微观接触机理,探究不同加载下三维表面粗糙度参数的变化,基于实测的三维形貌数据,建立了螺栓结合面的三维弹塑性有限元接触模型;进一步通过提取有限元模型表面节点坐标及其变形量,重构受压后的三维形貌。测得的表面粗糙度峰值高度明显降低,其三维粗糙度参数S_(a)、S_(q)、S_(p)、S_(v)和S_(z)随着装配载荷的增加而逐渐降低,粗糙表面接触面积逐渐增加。最大的Von Mises应力发生在表面轮廓的波峰处。数值算例的结果表明,建立的数值模型反映了螺栓结合面真实的三维形貌,具有较高的建模精度,实现了装夹塑性变形后粗糙表面三维形貌的预测。

光滑圆柱与粗糙板的弹塑性接触的有限元分析

基于修正的两变量的W-M分形函数,建立光滑圆柱与粗糙板的弹塑性有限元接触模型,探究表面算术平均高度 S a 对接触的影响。在恒定载荷下,对比光滑表面间接触模型的数据,结果表明:在小载荷条件下,粗糙接触模型发生了弹塑性变形;随着算术平均高度 S a 的增加,光滑圆柱和粗糙板的最大Mises应力呈现出先增加后稳定的趋势,接触面积呈现出不稳定的变化趋势,接触不均的机率在增加。在光滑圆柱与粗糙板接触模型中,改变接触位置,由于粗糙、弧形曲面和弹塑性变形的共同作用,接触面积增加到接近两倍,最大Mises应力仍然很大。

金属切削加工热弹塑性大变形有限元理论及关键技术研究

基于有限变形理论、虚功原理和更新的拉格朗日公式建立了热弹塑性本构方程,导出了热弹塑性大变形耦合控制方程。对切削加工有限元模拟中的关键技术,如材料模型,工件和切屑的分离、断裂准则,刀具、切屑间的接触摩擦模型以及切削热进行了探讨,针对这些关键技术建立了正交切削加工铝合金7050T7451有限元模型,对切屑形态、切削力、切削温度以及应力场和应变场等物理量的分布进行了有效预测。

车轮滑动时钢轨热弹塑性有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立轮轨接触热弹塑性平面应变热机耦合有限元模型。模型中,材料本构采用的是双线性塑性模型,考虑轮轨自由表面与环境的热对流的影响和温度对材料参数的影响,通过移动边界条件模拟轮轨接触区的移动。分析车轮滑动时不同摩擦因数和轴重对钢轨温度场和残余应力分布的影响。计算结果表明,钢轨表面最高接触温升发生在接触斑中心后半轴靠近边缘处,温升主要分布在接触表面大约1.6mm的深度范围,钢轨表层最大VonMises等效应力发生在离钢轨表面大约0.2mm的次表面;残余应力应变的影响主要在钢轨表面大约10mm范围内,在钢轨表面考虑热影响时残余应力比不考虑热影响的大;考虑热影响时钢轨表层的温度随摩擦因数和轴重的增大而增大,钢轨表层残余应力也随着摩擦因数的增大而增大,而轴重对钢轨表面残余应力影响不明显,而在次表层影响很大。

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。