有限元法处理金属塑性成型过程的接触问题

用有限元法模拟金属塑性成型过程的难点之一是接触边界条件的处理 ,本文着重介绍了处理金属塑性成型过程中接触问题的一般方法 ,包括接触边界的搜索、接触力的计算及接触热传导的计算三方面内容。运用 ANSYS提供的接触单元 ,模拟了 Y型三辊轧制过程及钢轨矫直过程的接触状态 。

新型塔形直线超声电机

提出一种塔形双模态直线超声电机。它由塔型定子和导轨组成,塔型定子由6片压电陶瓷(piezoelectric lead zirconate titanate ceramic,PZT)粘接在金属弹性体上构成。定子利用y-z面内对称振动模态激发驱动足的法向振动,利用x-z面内2阶弯振模态激发驱动足的切向振动。由于驱动足的法向振动和切向振动存在90°的相位差,从而在其驱动足处形成椭圆运动,推动导轨运动。讨论电机支撑位置与激振方式和位置,研制了电机样机及其实验装置。提出了一个新观点:电机工作性能与定子在接触边界条件下的频率一致性有关。通过接触边界条件下的模态实验确定了电机的最佳工作点,并在电机的最佳工作点附近进行了机械特性实验。实验表明,在激励电压峰峰值为500 V、预压力6 N下,该电机最大空载速度为980 mm/s,最大输出力1 N,定子质量为20 g,推重比(输出力与定子重量之比)达5。

带冠涡轮叶片的振动特性分析

针对带冠涡轮叶片的振动特性分析,建立考虑叶冠圈连效应和叶片—轮盘耦合效应的三维有限元模型,对叶冠边界条件考虑叶冠工作面完全固接和叶冠工作面接触两种情况。简要介绍处理叶冠接触边界条件的方法。在对带冠涡轮叶片振动特性进行分析的同时,研究不同接触边界条件对振动特性的影响。结果表明,单个叶片或整圈叶片分析模型均不能正确反映带冠涡轮叶片的振动特性,对带冠涡轮叶片进行振动分析必须考虑叶片—轮盘耦合效应和叶冠接触条件。考虑耦合效应和叶冠接触时叶片—轮盘系统的刚性降低,系统更易发生节径型振动;采用罚函数法处理叶冠的接触边界条件是一种简便有效的方法。

摩擦约束塑性力学变分不等原理的半反推法

带摩擦约束的弹塑性接触问题,由于摩擦约束条件是一种判别性的条件,它的变分问题的逆问题的研究比较困难。本文对弹塑性接触力学中的变分不等问题的逆问题进行了研究,改进了半反推法并将其应用到弹塑性变分不等原理的研究中,导出了摩擦约束弹塑性增量问题广义变分不等原理中的能量泛函,消除了用拉氏乘子法可能产生的临界变分现象。在证明中,巧妙地处理了增量表示的接触摩擦边界条件,避免了使用非线性泛函分析和凸分析,简化了证明。