基于有限元柔性体理论的起落架落震仿真分析

以某飞机起落架为研究对象,研究落震动力学问题。根据前起落架的结构特性,利用多体动力学建模技术,建立前起落架多柔性体动力学(MFBD)模型,并进行落震仿真分析及非线性接触研究。采用落震试验数据对模型进行校验,仿真结果与试验数据较为吻合。通过分析缓冲器零件的变形,考虑接触因素的多柔体动力学模型能更真实反应实际情况,以最大降落速度工况进行落震仿真,同时对起落架关键零件进行强度校核,以及缓冲器内部零件进行非线性接触计算,求得不同材质的下凸轮及底托受到的垂向力与摩擦力,获得在物理试验中难以测量的数据,分析结果对起落架设计具有重要意义。

基于Fluent的高速角接触球轴承润滑脂动态分布

以脂润滑高速角接触球轴承为研究对象,建立润滑脂流动仿真模型,根据轴承实际运转工况设置模型速度、温度等边界条件,通过拟合常温至高温条件下的润滑脂黏度模型参数,建立全温域范围赫-巴黏度模型来描述润滑脂非牛顿流体特性,采用CFD软件Fluent进行仿真试验,并分析轴承在不同转速、温度和填脂量下的润滑脂分布。结果表明:在一定的填脂量下,随着转速提高润滑脂在轴承腔内分布更均匀,且在保持架转动方向的两侧分布更多,而内圈润滑脂量逐渐减少,转移到保持架和外圈;相对于常温,在高温下润滑脂流动性更高,向离心方向扩散的特征更为明显,这是内圈更易磨损的原因之一;在润滑脂填充比例为19.8%~29.7%的范围内,随着填脂量提高,润滑脂分布状态更好。

柔性结构系统振动状态有限元仿真分析

以VMC850立式加工中心为研究对象,用ANSYS Workbench建立VMC850立式加工中心弹簧-阻尼单元模拟结合面的接触特性,基于此结合面等效方法建立整机有限元模型,并进行静、动态分析,用瞬态结构动力分析进行动态特性分析。

某迫击炮牵引装置限位块仿真分析

迫击炮牵引装置在行驶过程中,轮胎受到路面冲击载荷作用,使得扭力轴扭转、挡块碰撞限位块,较大的反复冲击会使得限位块发生断裂。为了研究限位块断裂原因,建立了迫击炮牵引装置多体动力学模型,通过仿真计算得到路面行驶状态限位块受力规律,获得了限位块碰撞接触力峰值;建立了上、下限位块有限元模型并进行了冲击载荷下的瞬态动力学分析,得出限位块所受应力最大值以及最大值所在位置,即分析出限位块易断裂的部位。结果表明,上限位块焊缝处最大应力位于焊缝边缘处,下限位块最大应力位于U形弯转处,其值接近材料屈服强度,易发生疲劳断裂。基于此,进一步对限位块进行疲劳分析,结果表明,下限位块寿命远小于上限位块,易发生疲劳断裂。根据疲劳分析结果对限位块进行形状优化,大幅度提高了限位块寿命。

滚柱式超越离合器设计及动力学仿真分析

以某循环水泵机组超越离合器为研究对象,通过仿真分析其接触状态及受力变形,完成结构强度设计、改善接触应力及变化特性,获得高性能滚柱式超越离合器结构;通过ADAMS虚拟样机软件对滚柱式超越离合器的楔合过程和超越脱开过程进行动力学仿真,获得离合器动态性能参数;通过试验研究离合器空转力矩、空转角等性能。采用将有限元分析与台架试验相结合的方法,缩短离合器结构的选配过程和测试周期,提高试验结果的可靠性。

基于动凝聚和线性互补的齿轮动态接触分析

有限元方法是研究齿轮传动性能的主要方法,但是其求解过程中大量非线性运算使其分析过程需要耗费大量的计算机资源与时间。因此对三级近似递推缩减公式进行迭代推导得出新的动凝聚公式,提高凝聚方法的计算精度。并且针对齿轮三维动态啮合条件下的接触分析提出一种点面线性互补动态接触分析有限元方法,结合新推导的动凝聚公式将整体计算维度凝聚到主自由度。以Bozzak-Newmark方法将微分方程转变为代数方程,建立主从动齿轮接触的线性互补关系并进行求解。分别利用所提出的方法与ANSYS瞬态动力学计算结果对比,验证线性互补齿轮动态接触分析的计算精度,提高齿轮动态接触分析的计算效率。

混合陶瓷球轴承振动特性仿真分析

为研究混合陶瓷角接触球轴承剥落故障振动特性,在ANSYS Workbench中建立了角接触球轴承的动力学有限元模型,通过在外圈滚道、内圈滚道及滚动体上设置剥落故障,分析特定工况下正常与剥落故障时轴承各零件受力变化。在此基础上,研究正常与不同零件故障对接触力的影响,并分析剥落故障对轴承零件运动特性的影响。结果表明:轴承各元件中应力最大的是滚动体,剥落故障使轴承最大应力增加,且最大应力大都出现在滚动体上;外圈剥落对经过剥落处的滚动体造成冲击,增大滚动体公转和自转周期,使滚动体速度降低,接触力明显增大;外圈剥落对内圈振动加速度的变化影响较小。

不同横缝初始间隙的拱形重力坝-地基体系地震响应分析研究

本文构建了某拱形重力坝三维全坝段-地基体系有限元分析模型,综合考虑了坝体横缝和坝基交界面接触非线性,采用基于拉格朗日乘子法的动接触力模型模拟接触非线性问题,采用黏弹性人工边界考虑无限地基辐射阻尼效应,分别开展横缝初始间隙0、2和20 mm下的重力坝-地基体系非线性有限元动力时程分析,揭示不同横缝初始间隙对大坝动力响应的影响,为工程抗震设计提供科学依据.

汽车门锁机构上锁工况的有限元分析

为解决汽车门锁上锁工况中各区域应力不均匀引起的门锁疲劳失效问题,提出了一种基于有限元分析的优化设计方法。首先根据实际工况进行模型简化,在前处理模块中构建几何模型、划分网格、添加边界条件、分析接触类型、创建接触模型、求解方程;然后在后处理模块中得到汽车门锁机构上锁工况应力分布情况;仿真结果表明,高应力区域主要分布在棘轮棘爪接触1区的接触面,棘轮轮齿齿根处,棘爪和棘爪轴的右侧接触区域,棘爪轮齿的齿根处等,该结果为进一步对门锁机构进行疲劳分析、可靠性分析、优化设计提供依据。

深沟球轴承运转过程动态特性有限元分析

综合考虑轴承径向载荷及转速的影响,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了深沟球轴承多体动力接触有限元模型;以显式动力学有限元法为基础,采用全积分单元算法控制沙漏,设置质量缩放系数缩减计算时间,对内圈施加不同转速时的深沟球轴承进行动力接触分析,得出了深沟球轴承运转过程的动态响应及滚动体的应力分布。滚动体的最大和最小线速度分别出现在与内、外圈接触点上,各转速下滚动体与内圈接触的应力基本相同,滚动体与外圈接触的应力随转速增高而相应增大,滚动体与外圈间接触力的波动大于内圈,而滚动体与保持架间的作用力较小。研究表明,AN-SYS/LS-DYNA是分析轴承运转过程动力接触问题十分有效的工具。

钻柱结构与井壁岩石互作用下系统耦合非线性动力学研究

在石油钻井过程中,钻柱的运动过程相当复杂,不仅存在纵向、横向和扭转振动,而且还与井壁发生随机接触碰撞。在考虑钻头与岩石互作用随机载荷以及钻柱与井壁接触碰撞随机载荷作用下,建立实态工作状态下钻柱与井壁互作用下钻柱系统纵向、横向、扭转耦合非线性动力学模型,研究高度耦合非线性动力学模型的数值计算方法,探讨钻柱在钻井过程中运动规律、力学性能,为实态工作工况下钻柱系统耦合非线性动力学奠定理论基础,具有重要的理论意义和学术价值。

基于叶尖定时的叶片动应力反演方法

基于叶尖定时的测振系统能够实现旋转叶片振动参数的非接触测量,在此基础上提出了利用建模获取叶尖振幅和叶片动应力分布关系,进而反演叶片动应力的方法.首先,利用有限元模型获取了叶尖振幅和叶片动应力分布的关系,为叶片动应力的反演提供了依据.然后,通过应变片测试实验对叶片有限元模型与动应力反演方法进行了验证.结果显示,采用有限元建模的方法可以实现叶片动应力的反演,满足航空发动机叶片动应力非接触测量的要求.

准双曲面齿轮三维间隙非线性冲击特性分析

应用轮齿加载接触分析程序计算了承载下准双曲面齿轮的啮合性能 ,得到加载啮合时各轮齿的载荷分配。应用轮齿啮合原理 ,开发了准双曲面齿轮网格自动建模程序 ,建立了轮齿动力接触有限元分析模型。采用动力接触问题有限元混合解法 ,对准双曲面齿轮传动的初速冲击和突加载荷冲击特性进行了数值仿真 ,分析了齿侧间隙对轮齿冲击特性的影响。

制造误差影响齿轮副啮合的接触有限元分析方法

制造误差是影响齿轮副啮合的重要因素,研究其作用机理对齿轮的减振设计具有重要意义。首先基于几种典型制造误差的结构形式提出了一般的精确建模方法,以一对渐开线直齿轮为例,利用接触有限元分析方法对啮合过程进行仿真,发现理想齿轮副和含误差齿轮副啮合过程中的角速度、动态接触力特性表现出显著差异。然后进行单项误差影响齿轮振动的机理研究,分别以齿廓误差和齿距误差为对象,利用傅里叶变换量化分析了不同加工公差等级下的单项制造误差对齿轮副动态传递误差、角加速度特性的影响规律。研究表明:所提出的建模方法可以模拟任意形式的微小量级的制造误差,并体现在接触有限元分析中。不但能够用于精细化研究制造误差对齿轮副啮合过程的影响,还可以通过量化各项啮合特性分析单项误差影响齿轮振动的作用机理,并指导齿轮的减振设计和精度设计等。

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析技术及其应用

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析是杆柱设计、失效机理分析的关键技术。针对细长抽油杆柱旋转运动时沿井深和井眼圆周方向与油管内壁产生碰撞接触的问题,建立了抽油杆柱非线性动力学模型。利用构造动力间隙元来描述旋转抽油杆与油管的随机碰撞接触状态,并与空间梁单元相结合,建立了旋转抽油杆柱动力学分析方法。在大庆油田B2- 6- 41 等井的应用结果表明,井口扭矩计算平均值与实际测试值的相对误差为1. 5%。根据求得的时域内抽油杆柱受力变形值以及与油管柱碰撞接触力,计算了抽油杆柱动强度和扶正器安放位置。利用该方法设计的抽油杆柱能够安全可靠地运行,使检泵周期超过550d。

采煤机行走机构动态有限元分析

基于接触动力学有限元理论,运用LS-DYNA模块参数化方法,对采煤机行走轮与销排啮合进行非线性动态接触分析,并进行模拟分析对比,得出整个啮合过程应力、应变及由啮合冲击引起的相关动态特性。模拟结果与实际情况相吻合,此方法可用以指导产品实际设计。

抗爆门结构考虑接触影响的动力有限元分析

抗爆门是一种特殊结构,为了真实反映其受力破坏过程并评价其安全标准,应该充分考虑动力效应、弹塑性变形以及门与门框、门轴与轴承之间接触的影响.本文利用动力有限元软件LS-DYNA,对某系列抗爆门的破坏过程进行了动力仿真分析,并充分利用数值分析的优势,通过修改爆炸荷载的压力时程曲线,对各种不同工况下抗爆门的技术性能进行评估.

齿轮副动态啮合特性的接触有限元分析

齿轮副动态啮合特性对齿轮系统振动机理研究及动态设计都具有重要意义,而它又与齿轮副啮合位置变化、受载弹性变形及滑动摩擦等因素密切相关。首先建立了精确的啮合齿轮副有限元分析模型,并在此基础上提出了一种可综合考虑齿轮副连续弹性啮合过程中多种影响因素的接触有限元分析方法。然后,利用该方法分别研究了考虑滑动摩擦、齿廓修形及时变刚度等因素的齿轮副低速和高速工况下连续弹性啮合过程的动态啮合特性。研究表明:该分析方法不但可以有效研究由滑动摩擦引起的节点冲击激励,以及齿廓修形设计对齿轮副啮入、啮出冲击激励的影响,而且还能有效分析具有时变刚度激励的齿轮副参数振动响应特性,可为齿轮副动态啮合特性分析提供有效的分析工具。

XK2425/5L五轴龙门铣床主体结构有限元分析

为提高五轴龙门铣床的整机结构性能指标,提出了机床关键零部件与整机并行优化设计的思想。运用CAE工程分析软件,建立了五轴龙门铣床关键零部件及整机的有限元模型,并对其主体结构进行了重力、切削力载荷下的静刚度分析以及关键零部件和整机的动态刚度仿真分析,找出了结构中的薄弱环节,并在此基础上对机床中关键零部件的结构参数提出了改进方案。分析结果表明,改进后的结构方案在整机自重降低632Kg的情况下,静刚度由50.2N/μm提高到68.4N/μm,一阶固有频率由30Hz提高到42Hz,整机性能指标得到显著提高。

角接触球轴承保持架柔性多体动力学分析

考虑套圈、钢球和保持架的结构弹性变形与动态接触关系,建立了角接触球轴承柔性多体接触动力学有限元仿真模型。在不同引导游隙、转速和径向力下,运用ANSYS/LS-DYNA仿真分析了角接触球轴承的动力学性能,以及保持架的动态冲击应力和稳定性。计算讨论了角接触球轴承的动态接触应力,获得了保持架的角速度、动态冲击应力、质心运动轨迹等仿真结果,它们与理论计算结果具有较好的一致性。结果表明,球轴承运动速度的变化对保持架的动态冲击应力和稳定性的影响较大。