一种无条件稳定的结构动力学显式算法

利用离散控制理论,针对结构动力学方程时间积分提出了一种新的无条件稳定的显式算法.新算法采用CR算法的速度和位移递推格式,同时利用Z变换获得算法对应的传递函数,进而根据极点条件推导了递推格式系数的具体表达式.然后,在其系数中引入了一个控制周期延长率的变量s,从而调节新算法的精度.理论分析表明无条件稳定显式新算法具有二阶精度、零振幅衰减率、无超调和自起步特性,且周期延长率可以用变量s控制,而CR算法只是本文新算法的特例.最后,确定了非线性刚度硬化系统的稳定性界限,并给出了使新算法精度达到较高的变量s的区间.算例分析表明,在此变量区间内取值时,新算法的精度要优于纽马克常平均加速度算法和CR算法.

基于修正四次样条插值法的结构动力学显式算法

基于修正的四次样条插值算法,结合CR法的位移和速度递推式,设计了一种无条件稳定的显式新算法,新算法无超调,零振幅衰减率。精度分析表明,新算法具有二阶精度,参数α=1/2时可满足三阶精度。新算法周期延长率由调节系数X控制,X在1.0~1.2周期延长率最小。稳定性分析表明,新算法对线性系统和非线性刚度软化系统是无条件稳定的,对非线性刚度硬化系统为条件稳定,且稳定界限随系数X的增加而增大。算例分析位移时程结果验证了新算法的精度和稳定性,与理论分析结果一致。

基于改进的显式算法对叶片模具翻转架的失效调查

为对风电叶片模具翻转架进行失效调查,使用改进的显式接触算法对翻转座进行仿真分析。首先,对翻转架进行受力计算,选中6支座中的危险部件进行实体有限元建模。模型中,基于经典显式动力学算法使用重心位置映射的方法对网格单元的间隙变量进行改进,并据此进行网格仿真,最后得到翻转座受力云图。结果显示:施加在液压缸推杆的交变载荷诱发了推杆中部的断裂,且改进算法进一步减少了单元聂动,在计算稳定性上提高13%,计算次数提高6%,为大型部件的接触计算提供理论与应用借鉴。

单排球式回转支承动态力学性能研究

应用ANSYS/LS-DYNA软件建立回转支承的多体动力接触有限元模型,采用显式动力学有限元算法,综合考虑载荷和转速对回转支承的影响,对回转支承的运转过程进行数值模拟,得出了单排球式回转支承在运转过程中滚动体的动态响应、应力分布及滚道的米塞斯应力分布。并将计算结果与赫兹理论计算结果进行比较,验证了动态仿真的合理性,为回转支承的设计提供可靠的理论依据。

往复式压缩机的虚拟可靠性试验方法研究

针对往复式压缩机传动机构的疲劳失效问题,提出一种适用于机械多体随机系统的虚拟可靠性试验方法。考虑到环境载荷、尺寸误差及材料强度等因素的随机性,根据乘同余法编写随机数子程序,利用Pro/E软件和APDL语言的参数化功能实现虚拟样机的随机抽样;基于显式动力学算法,采用ANSYS/LS-DYNA程序进行动态数值仿真分析,获得虚拟试验数据;根据K-S法分析数据的分布类型,考核关键零部件各处结构的可靠性,从而找出整个系统的薄弱环节。同时,依据传统的疲劳强度理论,建立可靠性分析模型,分析传动机构的可靠性。通过两种分析方法的比较,说明了新方法的合理性,为机械多体随机系统的故障预报和最优维护提供前提准备。

基于粘结界面模型的三维裂纹扩展研究

根据界面断裂的特点,将粘结界面模型应用于有限元,采用非线性显式动力学算法,编写粘结-体积单元计算程序.其中体积和粘结单元分别采用四面体和三棱柱单元;粘结单元本构关系选择双线性内聚力-位移曲线,避免了界面完全断裂后发生穿透;以界面相对位移的形式定义线性损伤准则;以Benzeggagh-Kenane模式的扩展准则确定界面失效位移;以Turon模式的初始损伤准则确定界面启裂位移.该程序能够实现混合加载模式下材料界面断裂问题的三维数值模拟.用所编写的程序(CVFEM)分别对Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型裂纹扩展问题进行数值模拟,并且与Abaqus6.7计算结果进行对比.