基于有限元法的枢轴宝石轴承结构优选设计

利用有限元法进行枢轴宝石轴承的结构优选设计,完成了三种结构的枢轴宝石轴承的接触应力对比分析。研究结果表明,与传统的球头半径小于球窝的轴承结构相比,改进的球头半径大于球窝的结构改善了轴承的磨损状况,而双弧面球头结构可使接触应力进一步降低,大大改善轴承的运行状态,能大幅度提高轴承寿命。

仿生非光滑注射器针头注射过程接触有限元模拟

应用接触非线性有限元方法对普通针头及两种分别具有锯齿形和波纹形仿生非光滑表面针头的注射过程进行了数值模拟,求得了软组织在该过程中应力、速度、动能和内能的变化时间历程,直观描述了非光滑表面对针头在注射这一动态过程中的影响。通过三种针头的对比和分析表明,仿生非光滑针头具有减阻和减痛效果,并且具有波纹形非光滑表面的针头效果更加明显,与试验研究结果吻合。

回转窑托轮与轴过盈配合的接触有限元数值仿真

根据回转窑托轮与托轮轴的结构特点及现场运行的实际情况 ,用接触有限元法建立了托轮与托轮轴过盈配合的有限元力学模型。针对托轮和托轮轴的 3种不同配合状态 (H8/s7,H8/t7和H8/r7) ,用ANSYS6 .1进行了接触有限元数值仿真 ,得出了托轮与托轮轴在这 3种不同配合状态下的应力分布规律及变形情况 ,找到了托轮轴断裂的主要原因 ,确定了托轮和托轮轴最佳的过盈配合形式 。

基于接触有限元的斜齿轮传动误差仿真与修形

以标准斜齿轮为研究对象,基于Pro/e软件实现斜齿轮参数化建模,提出齿轮修形方案与修形齿面构建方法。基于接触有限元法,利用Abaqus软件对标准斜齿轮进行有限元仿真,分析得到产生传动误差的主要原因,进而提出一种修形方案,将齿顶待修缘量转化为x、y、z 3个方向上的向量形式,通过偏移齿面节点的方法得到修形后的齿面节点集,利用齿面节点集构建出修形后的齿轮模型,并对其进行有限元仿真。文中通过对比修形前后齿轮的传动误差,验证了修形的有效性。

曲轴强度的接触有限元分析与算法比较

运用ANSYS软件对某四缸汽油机曲轴强度进行了接触有限元计算分析,详细讨论了载荷与边界条件的处理及ANSYS接触分析方法,并将曲轴强度的接触有限元法与其他有限元计算方法进行了比较分析。

隔膜室盖强度的接触有限元分析

运用ANSYS软件对隔膜泵中的隔膜室盖进行接触有限元分析。建立隔膜腔、隔膜室盖以及联接螺栓的接触有限元模型,详细讨论载荷与边界条件的处理方法,应用ANSYS软件的螺栓预紧功能模拟隔膜腔和隔膜室盖的螺栓联接,对隔膜室盖强度的接触有限元法进行计算,得到隔膜室盖接近实际的应力。

基于3D有限元模拟的螺栓接头变形—内力关系及在设计中的应用

考虑螺纹的三维螺旋线形几何特征和各组件结合面之间的摩擦接触关系,利用MSC.Marc软件建立螺纹螺栓—被连接件组合结构(接头)的三维接触有限元模型,并进行计算,给出接头轴向力与轴向变形之间的非线性关系曲线、残余预紧力和螺纹段最大等效应力随被连接件所受轴向外力的非线性变化关系曲线。分析这些非线性曲线的规律,得到相应的结论。基于这些曲线,提出确定螺栓接头预紧力和允许外力的方法。

谐波齿轮传动的接触状态分析及侧隙计算

针对当前谐波传动接触状态分析中存在的问题及研究现状，本文建立了一种基于有限元进行谐波齿轮传动接触状态分析的新方法，并提出了计算齿间侧隙的新思路。所得结果准确可靠，表明该方法切实可行，对谐波齿轮传动接触状态研究具有指导意义。

基于有限元法的塑料齿轮动态啮合接触分析

为研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律，运用ANSYSWorkbench建立了塑料直齿轮啮合副的有限元模型，基于接触有限元法对塑料直齿轮的接触过程进行了仿真分析，得到了塑料直齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布规律，然后利用该方法研究了在不同工作载荷下塑料齿轮的动态啮合规律。计算结果表明：有限元数值仿真结果与采用赫兹应力理论以及刘易斯方程所计算的塑料齿轮应力值相吻合，验证了该方法的正确性；同时还获得了工作载荷对塑料齿轮啮合传动的影响，为塑料齿轮的啮合特性分析提供可行的分析方法。

风力发电升速齿轮箱传动系统接触齿数及载荷分配

以有限元弹性接触分析理论为基础,建立了大型风力发电机组升速齿轮箱传动系统外啮合和内啮合齿轮多齿接触三维有限元模型,提出了一种内、外齿轮副啮合过程中的实际接触齿对数、齿间载荷分配及齿面载荷分布的计算方法。以某大型风力发电升速齿轮箱传动系统为例,对其在额定载荷工况下的承载能力进行了计算,为大型风力发电升速齿轮箱传动系统承载能力的估算、齿轮几何参数的确定及零部件的强度分析计算提供了理论依据。

某固体火箭发动机推力向量控制系统接头接触性能分析

以某固体火箭发动机推力向量控制系统摆动接头的单珠承载试验模型为计算模型,采用摩擦接触问题的La-grange乘子法与弹塑性耦合的有限元理论,计算分析了摆动接头阳球试件在不同强化层厚度下的接触应力、变形及破坏机理;为降低系统摆动力矩,同时考虑大尺寸球面的表面强化和加工工艺,提出了满足接触性能的阳球表面强化层为1～1.4mm的厚度要求。通过与单珠承载试验对比分析,检验了有限元建模及算法的合理性;确定了小变形条件下摆动接头弹塑性摩擦接触应力限额为5 384.9 MPa。

某型号固体火箭发动机推力矢量控制系统接触承载性能分析

某型号固体火箭发动机推力矢量控制系统的结构设计,必须保证在承受极端工作载荷时,喷管不能有大的轴向位移,阴、阳球与滚动体间具有一定的接触强度,同时不产生过量的塑性变形,属于复杂结构在复杂载荷作用下的弹塑性摩擦接触问题,无法解析计算且无法试验测量。为解决决定系统结构设计和功能发挥的接触承载性能这一关键问题,模拟系统冷试车试验,充分考虑材料表面强化层,建立各构件间的弹塑性摩擦接触模型。基于计算精度高的三维摩擦接触问题的Lagrange乘子法,解决了与弹塑性耦合的有限元计算问题。计算分析喷管位移,阴球、阳球与滚动体间的接触应力、摩擦应力、变形分布及材料破坏机理。通过与冷试车试验结果的对比分析,检验系统接触承载性能、有限元法及结果的正确性。为该型号推力矢量控制系统的设计提供一种更为高效、精确的计算方法。

接触分析在汽轮机隔板强度计算中的应用

介绍了传统经验公式Wahl法和目前普遍采用的有限元数值计算方法,指出在对汽轮机隔板强度进行有限元计算时,设定合理准确的边界条件至关重要。通过对某汽轮机厂的实际隔板模型进行计算对比,表明在处理隔板的支承情况时,采用接触分析有限元法能更准确地计算隔板体的挠度和应力。

基于接触有限元的齿轮副扭转共振分析

以典型斜齿轮副为对象,基于接触有限元法,先模拟其准静态啮合过程并求解啮合刚度,并与国家标准偏差值进行了对比,证明了分析方法的正确性.再模拟其动态啮合过程,通过对啮合力响应进行频谱分析识别出扭转振动的固有频率,并与绘制频响曲线的识别结果一致.在此基础上,数值模拟了该齿轮副扭转共振的发生、发展和稳定过程,定量分析了共振状态下的典型动力学参数响应.结果表明:脱离啮合现象的发生使齿轮副的啮合冲击更为显著,共振状态下的最大应力值相比啮合频率为3 000Hz时增大了20%.

大型回转窑支承系统的力学行为分析

对操作工况下大型回转窑支承系统的力学行为规律进行理论分析和接触非线性有限元仿真。根据轮带结构和运行特点,解析导出轮带内壁受筒体的压力分布公式,修正了长期以来前人轮带压力公式的不妥之处。基于Ansys及其APDL(Ansys parametric design language)编程,实现对支承系统的多体接触模型在分布压力、摩擦转矩和预紧配合作用下的复杂加载及其边界非线性有限元模拟,获得回转窑支承系统的变形与应力分布规律。结果表明,轮带与托轮之间是循环挤压过程;每回转一周,轮带内外表面的等效应力经历五次脉冲循环,在与托轮接触处的峰值应力达最大。托轮外表面也存在较高接触应力。循环应力集中是使轮带与托轮发生表面疲劳失效的根本原因。过盈配合与支承载荷的双重作用,导致轮孔在与轮轴的配合端面成为托轮强度的最薄弱部位,可解释轮孔开裂或喇叭口失效现象。摩擦转矩使载荷偏置,导致支承系统应力分布非对称,故左右对称模型只适用于停工状态,对操作工况是不准确的。这些认识对回转窑支承系统的设计、检修和窑线调整具有参考价值。

楔环连接结构的非线性静力学行为研究

通过静力加载实验,并结合3维接触有限元数值计算,研究了由2个筒体和2根楔带装配组成的楔环连接结构试件的非线性静力学行为。结果表明,在轴向拉伸下,当拉力增大到一定值时,楔环连接结构的总拉力-总轴向伸长就表现出非线性关系;在轴向-横向力联合作用下,在载荷增大过程中,楔带与壳体的接触位置会发生变化,从而导致口盖孔邻近区域应力集中位置也会发生一定变化,进而引起结构上应力随载荷的非线性变化。对楔环结构的这些非线性行为的认识为结构的设计和使用提供了概念指导。

复合材料结构耐撞性能的数值模拟研究

本文研究了复合材料结构耐撞性能数值模拟的策略和方法 ,包括接触 碰撞有限元理论、复合材料层板缓冲吸能模型和薄弱单元 ,并在DYNA3D(研究版 )软件中加入了复合材料板缓冲吸能模块。采用改进后的程序对波纹梁盒段的坠毁过程进行了数值模拟 ,并将正面坠毁的数值模拟结果与试验结果进行了比较。结果表明本文采用的理论和有限元模型是合理可行的 ,同时还对波纹梁盒段斜碰撞的情况进行了数值模拟。

柴油机齿轮修形机理及方法研究

以引进的某高速柴油机修形齿轮为研究对象,研究其修形设计方法;采用三维接触有限元分析手段计算了轮齿法向弹性变形和沿齿向周向变形,依据计算结果,分别对齿轮进行了齿廓和齿向修形设计,并与原修形齿轮设计值进行了比较,验证了计算和分析的正确性,得到了柴油机齿轮修形的主要影响因素.

多层交替膜界限载荷研究

为了研究软硬交替多层表面膜在磨粒作用下的应力应变响应、膜层界面剥离和裂纹的产生及扩展的影响,采用大变形接触弹塑性有限元法对刚性基体上的TiN/Ti多层交替膜在法向压痕作用下的力学行为进行了模拟和分析,研究不同软硬膜层厚度比下,不同膜层的变形、界面切应力分布和表面张应力分布,分析得出界限载荷变化规律及参数分布对其影响情况。结果表明:当软层厚度小于或等于硬层厚度时,增加膜层总厚度可以明显增大多层膜层体系的界限载荷,而软层厚度大于硬层厚度时,增加膜层总厚度不但不能明显增加界限载荷,反而会因增大最大弯曲应力而使界限载荷变小;软硬层厚度比大,而膜层总厚度小的多层膜体系,具有相对较小的最大弯曲应力,因而能承受最大的界限载荷。

有不连续面围岩稳定性数值模拟研究

针对各种不连续面围岩稳定性的数值模拟方法存在的缺陷,指出接触力学问题有限元法模拟不连续面的精确性,阐述了求解大规模接触问题的有限元法理论及程序实施,并应用于有不连续面地下洞室开挖模拟。结果表明,接触问题有限元法模拟不连续面围岩稳定性较精确、有效,可供借鉴。