双动自能式灭弧室静侧传动系统动力学仿真与优化

在高压断路器分闸与合闸过程中,静侧传动系统的强度直接影响产品的机械寿命,550 k V断路器与以往的产品相比,提高了电压等级,意味着更难满足机械寿命要求,因此需要更加准确地预测和提高静侧传动系统的结构强度以保证寿命要求。文中建立了双动自能式灭弧室静侧传动系统的柔性瞬态动力学模型,该模型基于Hypermesh进行前处理,并利用Ls-dyna进行了瞬态动力学仿真求解。在分析过程中运用了显示算法,充分考虑了网格类型、接触类型、间隙、碰撞冲击等因素的影响。应力仿真结果表明:不同速度工况下,分合闸操作过程中关键零部件存在高应力风险,文中以拉杆销为例,列出了其高应力分布图以及应力时域曲线,峰值应力达到了约380 MPa,存在优化的空间。同时还输出了零部件之间的接触力,速度曲线,以及系统能量等结果,这些仿真结果表明:接触力大小和方向以及速度变化均符合实际运动趋势,沙漏能始终未超过内能峰值的5%,接触未发生明显的滑移和穿透,这些结果确保了仿真分析的合理性。随后针对高应力区域进行了设计方案优化并和原方案进行了仿真对比。对比结果表明:各个风险点的峰值应力明显降低,横梁、导轨、小垫片上的风险点应力下降比例最高可达到50%,优化效果明显。对优化方案进行了疲劳寿命分析,寿命结果表明:关键零部件的应力风险点可以达到10 000次以上。最终进行了机械寿命实验,实验结果表明:优化方案能够满足万次机械寿命的实验要求且未发生过度磨损,验证了仿真结果以及优化设计的有效性。

混凝土损伤塑性板静力全曲线显式有限元跟踪

较之传统的隐式算法,显式算法在求解损伤塑性混凝土(CDP)构件的有限元静力问题方面具有一定优势.采用显式算法对4块不同抗弯纵筋配筋率的有限元CDP板进行静力仿真.仿真给出了板准静力状态下的荷载-位移静力全曲线、能量时程曲线、混凝土受拉损伤等值线图和抗弯纵筋应力等值线图.结果表明:板极限承载力的显式算法模拟结果与理论计算结果的偏差较小;配筋率与极限承载力成正相关关系;板底裂缝的萌发与发展会造成板动能释放,该释放使得荷载-时间曲线产生噪音,噪音程度与配筋率总体上成负相关关系.

高强度钢板热成形数值模拟-静力显式

在已建立的高强度钢热成形热、力、相变耦合本构方程的基础上,基于虚功率方程及持续平衡方程建立了热成形静力显式多场耦合有限元列式。将热成形过程中的相变潜热引入温度场,并进行了有限元分析;在自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS(King-Mesh Analysis System)基础上,开发了考虑多场耦合的非线性、大变形热成形静力显式数值模拟模块;随后对汽车门内加强梁进行了数值模拟,并与实验进行对比,结果证明了提出的本构模型及开发的多场耦合、非线性、大变形热成形数值模拟模块的正确性和有效性。

板料成形数值模拟有限元求解算法

正确选用有限元求解算法是成形模拟成功的关键技术之一。阐述了板料成形数值模拟的4种有限元求解算法,即静力隐式算法、动力显式算法、静力显式算法和一步成形法,并对这4种算法进行了论述和比较,介绍了其在实际中的应用,探讨了在板料成形模拟中如何选择有限元算法进行可靠、高效的有限元分析。

板料成形数值模拟有限元求解策略

正确选择板料成形数值模拟有限元方程的时间积分方法是成形模拟成功与否的关键技术之一.本文阐述了板料成形数值模拟有限元求解方法的三种格式,即静力隐式算法、动力显式算法和静力显式算法,并对这三种求解格式进行了论述和比较.在此基础上,探讨了在板料成形模拟中如何选择有限元算法进行可靠、高效的有限元分析.

板料拉深成形数值模拟关键算法的比较

在板料拉深成形过程的数值模拟中显式算法和隐式算法是两种主要的有限元算法。板料拉深成形是一个准静态的变形过程,静力隐式算法是比较合理又相对精确的方法,但计算费时,需要大量的计算机内存空间;动力显式算法计算效率高且占用的存储空间少。本文分别用基于静力隐式算法的软件ANSYS和基于动力显式算法的软件ANSYS/LS-DYNA模拟了板料拉深成形过程,并通过与实验值相比较,验证了模拟结果的正确性。

板材软模成形二维断面有限元分析界面接触摩擦处理

板材软模成形是板材和柔性传力介质耦合变形过程,存在板材和刚性模具及板材和柔性传力介质两种类型的界面接触。采用罚函数法计算接触力,推导了Mindlin轴对称壳单元和实体单元两种不同单元类型之间接触摩擦的有限元列式。采用静力显式的时间积分方法,通过控制载荷步长保持接触状态稳定。粘弹塑性软模材料的板材变形数值算例表明该算法是有效的。该算法也适用于其他类型软模材料的板材变形接触摩擦问题的处理。

空间豆荚杆机构收展过程的并行仿真计算

针对空间豆荚杆展开机构的设计,利用显式动态算法和高性能计算资源,对豆荚杆盘卷收拢和展开过程进行了非线性准静态仿真。为满足计算调试和多组工况带来的大规模计算需求,通过计算耗时、应力曲线和能量曲线的对比分析,确立了以提高加载速率为主的显式计算并行加速合理策略。计算过程和结果分析表明,动态仿真方法完全可以用来对豆荚杆机构的功能设计、结构改型和参数调整进行预知仿真,并为试验提供指导和参考。

数值模拟在汽车板成形中的应用

在汽车和冶金工业中 ,板成形数值模拟广泛地应用于零件的选材和模具的设计。文章论述了板成形数值模拟的基本方法及其发挥的重要作用 ,并采用动力显式有限元软件DYNA3D对轿车顶板的冲压成形过程进行仿真计算 。

复合材料层合板沉头螺栓接头拉伸性能试验与有限元仿真

根据ASTM标准设计了复合材料沉头螺栓单钉单搭接头拉伸性能试样,并完成试验件的制备和挤压性能试验。试验过程中采用非接触全场应变测量系统(VIC-3D)对载荷-位移曲线、表面应变场、沉头板上表面面外位移等试验数据进行了采集。基于Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit模块建立了复材接头单向拉伸的静力隐式和动力显式三维有限元模型,利用模型搭接区域的变形对试验结果进行验证。采用静力隐式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为14.4%和20.5%;采用动力显式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为13.1%和11.9%。采用动力显式算法精度较高,而且其在接触建模时稳健性很强,可用于后续多钉连接接头以及整体壁板等大型复杂结构建模。

有限元仿真技术在板材成形中的应用

有限元仿真技术具有很强的经济性和柔性,已广泛应用于汽车钢铁工业领域。文中论述了板材成形有限元仿真分析的关键技术及其研究进展,并采用动力显式有限元软件LS-DYNA对轻型车侧围后外板零件冲压成形过程进行了仿真计算,分析了变形过程的金属流动规律。

船用双曲率板件冷压成形回弹模拟与试验

针对船用双曲率板件冷压成形,选取以弯曲变形方式为主的冲压方向,能够提高零件冷压成形性能,但是,回弹是板料弯曲成形中不可避免的问题之一,严重影响了板件冷压成形精度。分别采用动力显示算法与静力隐式算法对双曲率板件冷压成形与卸载回弹过程进行有限元模拟,并基于回弹预测对模具进行了3次迭代补偿设计。板料最终厚度减小不超过10%、增加不超过5%,未产生严重减薄与起皱缺陷,零件成形尺寸与设计尺寸之间的偏差小于3 mm,形状偏差降低了50%以上,有效地提高了其成形精度。对该双曲率板件进行冷压成形试验,通过测量零件形状和尺寸,验证了零件的冷压成形符合设计要求。