球形压痕法评价材料屈服强度和应变硬化指数的有限元分析

采用量纲分析法,建立了直径1 mm球形压头的无量纲函数.通过此无量纲函数和有限元计算,可推算金属材料的屈服强度和应变硬化指数.通过模拟,得到了屈服应变从0.00769到0.04范围的材料常数的拟合函数,并利用此拟合函数得到了屈服强度和应变硬化指数.通过模拟验证,此方法提高了计算精度并扩大了材料的计算范围.所获得的屈服强度平均误差是1.6%,应变硬化指数的平均误差12.6%.

水轮机定子铁芯冲片外移事故有限元分析

采用有限元分析法,建立完整的定子模型,并采用热-结构耦合边界条件,对定子的温度场和应力场进行详细计算.计算结果表明,当定子铁芯两端施加的预紧力减弱、消失或冷却通风条件降低时,上、下两端冲片鸽尾槽的应力明显增大,从255MPa增大到439MPa;另外冲片鸽尾槽处的无过渡圆角设计,直接导致此处应力集中出现碎裂,在电磁拉力作用下发生冲片外移事故.建议同类型机组在检修时,应特别关注冲片的压紧程度,运行时应保持通风系统的清洁.

托盘运输包装单元冲击响应的试验与有限元分析

通过试验与有限元分析(FEA)相结合的方法研究了蛋白粉罐托盘堆码包装单元在水平方向和竖直方向的冲击响应特征,分析了不同约束方式和冲击位置对该系统响应的影响规律。结果表明:该托盘堆码包装单元具有多个共振点,在100 Hz以内主要由前三阶共振频率控制;薄膜加4条打包带约束方式下的二阶共振频率和三阶共振频率均大于6条打包带和4条打包带的约束方式,而6条打包带的约束方式和4条打包带的约束方式前三阶共振频率相接近;有限元计算得到的共振频率和产品加速度响应曲线趋势与试验结果较吻合,且冲击力载荷与最大响应位移以及最大响应加速度呈现非线性关系。有限元法可为物流冲击环境作用下产品包装件的分析与设计提供有效指导。

基于有限元分析的前易碎盖外压承载能力的改进设计

某前易碎盖是导弹贮运发射箱的关键部件之一,其外压承载能力不足,不能保证邻位导弹的安全性。在保证内压破坏强度基本不变的情况下,在前易碎盖内安装限位支撑机构,采用有限元软件对前易碎盖改进设计前后的外压承载能力进行了对比分析,并对该前易碎盖进行了地面性能试验和工作试验。结果表明:改进设计后的前易碎盖的外压承载能力得到了大幅度提高;有限元仿真分析方法可以指导其他易碎盖的性能改进设计工作。

可折叠手推轮椅的三维结构设计与有限元分析

论文针对部分残障人员对手推轮椅的功能需要,并按照人机工程学的基本原则与要求,完成了可折叠手推轮椅的原理分析、相关计算、三维实体结构设计,以及基于ANSYS Workbench软件的有限元分析。分析与研究表明该轮椅的材料选用和结构设计均符合可折叠手推轮椅的使用要求,设计与分析结果可以为可折叠手推轮椅的结构设计及其工业化生产提供理论依据。

轻钢结构临建房屋骨架结构有限元计算分析

以轻钢结构临建房屋骨架结构试验为基础,采用有限元分析软件Ansys提出轻钢结构临建房屋的有限元计算模型建立方法,并对轻钢结构临建房屋骨架结构的水平侧移进行计算和分析。计算结果表明,所采用的有限元计算模型建立方法正确合理,且轻钢结构临建房屋骨架结构在设计荷载作用下的水平侧移不能满足规范要求。

弯曲牙根不同形状纤维桩修复的有限元分析

目的通过三维有限元法研究不同形状纤维桩修复上颌中切牙弯曲牙根后牙本质及修复体的应力分布。方法应用MicroCT扫描结合Mimics、Geomagic、UG、Abaqus有限元分析软件建立柱形、锥形、双锥度纤维桩修复上颌中切牙弯曲牙根的三维有限元模型。模拟咬合,将载荷施加于模型舌侧面,方向与牙长轴成45°角,大小为120 N,分析牙本质及桩核冠的应力分布。结果3组模型应力分布趋势及应力值范围相同,最大应力主要分布在桩核交界处唇侧、全瓷冠颈缘唇侧,在牙根弯曲部位内侧牙本质层,柱形组VonMises应力峰值为20.34MPa,大于锥形组(16.42MPa)和双锥度组(16.29 MPa)。结论对弯曲牙根进行桩核修复时,不应过多去除弯曲部位的牙本质,且使用锥状和双锥度纤维桩优于柱形纤维桩。

轻钢结构临建房屋有限元计算分析

基于有限元分析软件Ansys提出了有限元模型建立方法,计算和分析了轻钢结构临建房屋骨架结构的水平侧移,以及2层及3层轻钢结构临建房的水平侧移。计算结果表明,所采用的有限元计算模型建立方法正确合理,轻钢结构临建房屋在设计荷载作用下的水平侧移能满足规范要求。

种植体颈部微螺纹结构对种植稳定性影响的三维有限元分析

目的:通过分析种植体颈部螺纹结构,以及Von-Mises应力和应变分布情况,为种植体结构设计提供生物力学实验数据和理论参考依据。方法:本文通过运用三维计算机辅助设计CAD软件,设计建立颈部有螺纹和无螺纹三维种植体模型,利用CT扫描数据重建下颌骨三维模型,牙齿咬合面与上颌骨长轴面形成的倾角为45°,沿此方向施加120N的力作用在牙冠顶部,以模拟实际咬合状态受力。利用有限元分析软件模拟即刻负荷(即骨-种植体之间摩擦系数0.3)和骨愈合后期(即骨—种植体之间为绑定接触)两种加载情况下种植体与周围骨组织之间Von-Mises应力和应变峰值大小及分布状况进行比较和分析。结果:在即刻负荷的条件下,Von-Mises应力、应变在颈部光滑的种植体与皮质骨之间分布均匀,峰值分别为28.654MPa、0.01334mm;而颈部有螺纹种植体与皮质骨之间的Von-Mises应力、应变峰值分别为52.630MPa、0.015864mm。在骨愈合后期,颈部光滑的种植体,在相同咬合力作用下,皮质骨Von-Mises应力、应变峰值分别为36.975MPa、0.010272mm;而具有颈部螺纹设计的种植体所引起的Von-Mises应力、应变峰值分别为35.857MPa、0.010234mm。在骨愈合后期,增加种植体颈部的螺纹设计使得皮质骨所受Von-Mises应力减小1.118MPa、应变峰值也有减小的趋势。结论:即刻负载种植时,增加种植体颈部螺纹结构,在种植体-骨愈合后期,颈部的微螺纹结构可使种植体-骨接触界面的Von-Mises应力和应变峰值有所减小,并且有效改善了接触界面的应力分布状况,有助于其长期稳定性及种植成功率的提高。

基于MSC Marc的空气弹簧垂向特性有限元分析

介绍不同类型的空气弹簧结构型式,利用有限元软件MSCMarc建立空气弹簧的有限元模型,并对其进行垂向特性的分析和计算.最后得出空气弹簧垂向刚度非线性特性的确切描述,并分析传统的弹簧与空气弹簧自振频率随载荷变化的特性.

螺杆结构的PATRAN/NASTRAN有限元分析

应用有限元分析理论,对螺杆的结构进行强度和应变分析,得到螺杆的应力和应变分布图.通过分析,能对螺杆的结构优化提供基础,进而提高螺杆的性能.

钢圈强度有限元分析

应用有限元分析理论,对钢圈的结构进行强度分析,得到钢圈的应力分布图.通过分析,能对钢圈的结构优化提供基础,进而提高钢圈的性能.

密封条产品有限元分析中不同网格处理方法对结果的影响研究

利用非线性有限元软件MSC.MARC,模拟车窗密封条亮条与本体的安装过程时发现,在亮条与cover lip圆弧面接触时,不同的网格处理方法对结果有着显著影响。通过与3D模型和成品实验结果的对比,可以确定圆角处过大网格尺寸导致了结果异常。建议对存在接触的部位的网格尺寸及质量进行严格控制,以得到较好的模拟结果。

基于有限元分析的花键轴结构改进设计

改进采煤机行走部花键轴结构。通过三维设计软件Solid Works及其有限元分析模块Simulation对花键轴进行建模和仿真计算,分析花键轴的安全性和可行性。

滚轮接触应力的有限元法分析

滚轮应用领域广泛,它承载力大,转动速度慢,滚轮与轨道接触变形大,接触状态复杂。通过有限元计算完成滚轮的应力应变计算,取得应力应变分布数据。对于接触而导致的有限元计算结果不收敛问题,采用赫兹公式计算验证,力学性能满足要求。

关于DIN标准多边形轴毂联接的有限元分析验证

DIN标准专门针对三叶型(P3G)和四叶型(P4C)多边形轴毂联接方式做了规范,提出了计算扭转剪应力和接触应力的公式,并给出了相应的数值。通过有限元分析(以下简称FEA)对DIN标准所提供的数据进行分析和验证,得到的最大扭转剪应力偏差值不超过4%,与DIN标准中给出的数值基本相符;然而接触应力值在DIN标准中被低估,平均接触应力分别为DIN标准的6.21倍和5.07倍,产生偏差的原因是实际接触面积小于DIN标准的理论值,尤其是四叶型多边形的毂由于扩张更是如此。因此在设计时应充分考虑由动载荷所引起的局部屈服损坏的可能性,而不是完全按照DIN标准进行设计。

承受重荷载的大跨度钢桁架节点有限元分析

对某大型公共场馆中存在的受力大、构造复杂的钢桁架典型节点,采用MIDAS FEA有限元分析软件进行节点有限元分析。分析结果表明,设计者在结构设计中对于承受重荷载、大跨度的钢桁架端部节点以及K型节点应重点关注其节点域的安全性以及可行性,对于钢桁架中的K型节点,腹杆相交处的构造可通过倒圆角或做喇叭口的过渡方式来有效的减缓应力集中现象,钢桁架斜腹杆与弦杆的夹角角度宜在45°~60°的范围。

SPH耦合有限元方法的水射流弹塑性碰撞模拟

针对有限元分析(FEA)处理流固耦合及超大变形问题时所存在的困难,提出了光滑粒子流体动力学(SPH)耦合有限元的方法来模拟水射流与刚性表面和塑性表面的碰撞过程.在SPH计算中,采用计算几何中的Voronoi图给每个SPH粒子赋予质量,并采用可变光滑长度考虑大变形中粒子相互间距的变化.分析了水射流与刚性表面的弹性碰撞,给出了射流变形与压力传播过程.对于水射流与塑性表面的碰撞,将SPH方法与有限元方法通过接触算法加以耦合,其中水射流以SPH粒子建模,而目标体以有限元方法建模.通过该耦合模型研究了在不同射流速度下切割深度与成坑孔径的变化,为理解切割机理和优化工作参数提供了参考.

机织针织混编复合材料的冲击拉伸性能及有限元模拟

用分离式霍普金森杆(SHTB)装置测试机织针织混编(CWK)复合材料在高应变率下的应力-时间曲线及破坏形态;根据材料结构建立简化模型,即将针织纱力学性能强化到树脂中,形成等效树脂,并计算等效树脂的刚度矩阵;结合等效树脂和机织纱性能,运用有限元分析软件ABAQUS模拟材料冲击拉伸过程,并比较试验与模拟结果.研究结果表明,应力-时间曲线以及破坏形态具有较高的一致性,简化模型能很好地预测混编复合材料的冲击拉伸性能,对设计其他混编复合材料具有一定的应用价值.

三维编织复合材料内部应变场有限元计算与原位测量

三维编织复合材料被大量用于航空结构设计,在航空服役过程中需承受各种复杂载荷。测量三维编织复合材料内部原位应变,将其应用于建立材料失效预警系统和结构强度设计。在三维编织复合材料内部埋植光纤Bragg光栅传感器和在材料表面粘贴应变片,同时测量结构内部和表面原位应变。构建均质模型和细观结构模型,采用有限元方法分析内部原位应变场分布,有限元分析结果和试验测量结果吻合性较好。发现在准静态单轴拉伸载荷作用下,三维编织复合材料不同位置原位应变值产生变化。三维编织复合材料轴向正中间截面应变分布较为均匀;内单胞处原位应变略大于面单胞处原位应变(最大差值约0.08%);外表面原位应变大于面单胞处原位应变(最大差值约0.1%)。在三维编织复合材料航空结构设计中,需要充分考虑并合理使用三维编织复合材料不同位置的应变值,使材料设计和利用效率最大化。