基于Shell-Solid单元混合建模技术的焊接数值模拟方法

针对焊接数值模拟的体单元模型计算效率低和壳单元模型计算精度低的问题,本文提出了一种焊接过程数值模拟的Shell-Solid单元混合建模方法。以平板对接焊为例,分别采用Shell单元、Solid单元和Shell-Solid单元混合建模,开展了焊接温度场和结构热力耦合响应的数值模拟,对比分析了温度场、应力场及计算效率。结果表明:混合模型既保证了焊接温度场和结构响应的计算精度,又保证了计算效率,是一种值得深入研究的焊接模拟建模方法。

基于midas Gen的单层球形网壳结构分析及应用研究

基于midas Gen软件模型,在不同应力比下对实体工程金属网壳模型进行分析,获得了工程实体金属网壳模型静力荷载下铸钢铰支座反力、罕遇地震时铸钢铰支座反力、静力荷载销轴反力、罕遇地震销轴反力分布情况。将设计模型得到的实体工程金属网壳荷载–位移曲线与有关设计模型网壳荷载–位移曲线进行对比,通过实体工程金属网壳模型设计实例,分析了不同应力下的杆件位移情况,从而证明了实体工程金属网壳模型设计的准确性及合理性。

波纹管有限元建模方法

为验证不同建模方法对波纹管结构力学特性有限元分析的适用性,根据EJMA方法求得波纹管轴向刚度、弯曲刚度和由轴向力引起的弯曲应力理论值,同时基于有限元法分别建立波纹管二维轴对称模型、三维壳模型和三维实体模型,求解波纹管的轴向刚度、弯曲刚度和最大应力值。通过对比3种有限元模型轴向刚度、弯曲刚度和最大应力有限元数值与理论值之间的关系,表明3种有限元模型均适用于波纹管结构力学特性有限元分析,同时给出3种有限元模型的适用范围,为波纹管设计分析提供参考。

空心焊接球壁厚减薄机理与影响因素分析

焊接球在制造过程中,常出现壁厚减薄现象,严重影响接头的极限承载能力。依托大英县特色农产品展销基地及配套设施建设项目,建立了壳单元模型和实体单元模型,分析了空心焊接球的制作工艺及其壁厚减薄率过大的内在机理,探明了空心焊接球不同节点处的应力和厚度分布规律,为空心焊接球施工提供参考。

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615—4、TB/T 2368—2005和TB/T1335—1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明:两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明:采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.

基于CAD的联体异形网壳三维建模的探讨

通过详细阐述如何利用AutoCAD建立一座体育馆穹顶三维模型的过程 ,分析比较了直接建模与实体建模两种不同的建模方法 ,指出了直接建模的不足之处 ,最终从实体建模的角度出发 ,抓住网壳上一系列关键点进行突破 。

用有限元法模拟液压支架强度试验

用有限元法模拟液压支架的强度试验较实物试验周期短、成本低,可用于指导液压支架的设计。由于液压支架的结构件属于钢板焊接件,为了更好地应用有限元法对液压支架刚度和强度进行分析,运用SHELL单元和SOLID单元分别划分钢板结构和其他复杂形状零件,运用绑定接触对单元进行连接,建立了混合单元类型的有限元模型,得到的模型规模小、单元质量好。再合理地施加载荷和位移边界条件,选择顶梁偏载和底座两端集中载荷、顶梁扭转和底座两端集中载荷工况进行分析,得到了较可靠的分析结果。

基于HCSR的热点应力插值方法研究

针对《散货船、油船协调共同规范》(HCSR)中的疲劳热点应力插值方法,总结7种不同的插值方式,通过对简化的实体单元和壳体单元模型的分析以及实船模型新旧规范的对比,验证了HCSR中插值方法的合理性,并对两个版本的HCSR方法进行比较。

自由曲面壳体几何造型的研究

提出了一个自由曲面壳体实体造型的方法 .以船体为例 ,首先用准均匀 B样条方法构造出船舶壳体的内表面 ,通过计算曲面网格点法向等距离的对应点 ,生成偏置外表面 .以内外表面为边界面 ,构造复杂的船舶壳体 .介绍了曲线曲面数据小波压缩的原理 。

球面壳体上平面光学窗口设计方法

介绍光电系统中球形壳体上光学窗口的设计方法。以红外窗口为例,对常规平面设计方法和UG实体模型方法进行对比。前者采用试凑的方法,后者利用UG实体建模和空间几何转换的方法,得到了光学窗口的正确尺寸和位置,较前者具有直观和理论性强的特点。根据窗口的光学特性和工程实际,确定了窗口的安装固定方式。

某款半承载式客车车身有限元建模的分析研究

客车车身骨架的设计直接影响客车安全性、寿命等性能。为了更真实的模拟车架强度和刚度,文章建立了某客车车身骨架的纯梁、梁体和梁板3种有限元模型;分析了在各种工况下不同模型的静态特性,找出应力应变分布的特点;结合该款客车电测试验结果,得到了此款客车最佳的有限元模型。

三维实体模型到有限元板壳模型的自动转换

针对板壳结构有限元分析的需要,将商用CAD软件生成的板壳结构的三维实体模型用STL文件格式输出。对其进行拓扑关系重构并进行表面网格再划分,在此基础上对单元及面进行分类,从而确定并选取有效三角形面片,并计算面片对应的厚度值及其中面位置。将这些三角形面片移动到中面位置,形成适合有限元分析的板壳中面模型。将这种板壳模型自动转换方案应用到几个实际薄壁构件的实体模型上,成功地抽取了这些板壳的中面模型。结果表明,该方法可大幅度降低生成板壳有限元模型的工作量,提高计算效率。

大型复杂薄壁壳体第一道次旋压成形质量分析

为优化大型复杂薄壁壳体第一道次旋压的工艺参数,基于ABAQUS平台建立了大型锥形件实体单元仿真模型,二次开发实现了实体单元的壁厚和贴模度输出功能,分析了坯料直径及成形区与成形外端相互作用对大型锥形件强旋成形的影响.同时采用正交试验设计安排模拟方案,研究了工艺参数对大型锥形件强旋成形质量的影响规律,得出了较优的工艺参数组合.结果表明:旋压间隙是最重要的影响因素,零偏离附近的成形质量最好;稍大的旋轮圆角半径有利于降低大型锥形件强旋过程中出现局部失稳和拉裂的可能性;稍大的旋轮进给比有利于改善大型锥形件的壁厚均匀性和贴模性、减小壁厚偏差和出现局部失稳的可能性.

撞击载荷作用下单层球面网壳动力响应模型实验研究

通过单层KIEWITT8型网壳模型在落锤撞击作用下的实验，研究单层网壳在撞击作用下的动力稳定性。利用动态应变仪和力传感器，获取了落锤撞击网壳时撞击力时程曲线、杆件轴力时程曲线和稳定临界力。利用高速摄影机拍摄了撞击历程、撞击失稳模态及破坏形态。结果表明：撞击作用为三角脉冲荷载形式，其最大幅值和脉宽与撞击冲量和网壳所处变形阶段的刚度性能相关；撞击荷载持续作用的时间为3．00～22．36ms；撞击接触时间的突然增大对应着网壳的失稳；杆件开始响应的时刻比撞击力开始作用的时刻滞后0．2～0．4ms；对失稳前的撞击，落锤回弹速度较大；对失稳时的撞击，落锤回弹速度很小；模型具有较大的后屈曲抗撞击能力，在顶点垂直撞击下没有发生连续断裂。

加筋板结构连续焊焊接变形规律

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合热弹塑性有限元方法对加筋板结构双边连续焊焊接变形规律进行了研究。为了提高计算效率,采用具有截面积分特性shell单元的shell/solid模型描述加筋板结构,实现了焊接过程数值模拟。针对双边连续焊焊接方式,分别计算比较了T形接头两侧同时焊接和两侧依次焊接情况下的结构残余变形和应力。结果表明:T形接头两侧同时焊接产生较小的焊接变形,并且变形较为对称。

铸拉中凝固壳破裂极限的计算

从结晶器内壁表面粗糙度的假设出发，提出了处理结晶器与铸件间间隙接触的方法，得到了结晶器与铸件间的间隙值及摩擦应力值，同时分析了引起凝固壳破裂的原因，建立了判断凝固壳破裂极限条件的模型，并利用此模型对铸拉工艺的极限速度进行了计算，结果表明，计算值与实测值比较接近。

开裂后预应力混凝土连续箱梁计算模型

为了能够准确有效地模拟开裂后预应力钢筋箱梁的力学性能,提出了一种开裂后预应力钢筋和混凝土单元组合模型,箱梁梁体采用实体退化分层壳单元进行模拟。应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系,形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部,编制了配筋混凝土三维非线性有限元程序,并结合实桥破坏性试验数据进行了对比。结果表明:箱梁的实测变形及应变和理论数据吻合;中跨均布竖向荷载时箱梁开裂初期开裂区域的刚度折减约10%。

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。

基于边界表示的体抽壳算法

形体的抽壳是构造具有薄壁外壳形状物体的一种有效方法．文章基于边界表示的正则形体，给出体抽壳运算的数学定义，并提出实现体抽壳运算的算法．该算法把形体的三维运算转化到曲面的参数域上，进行二维环之间的合并运算。

带底部附加钢筋密肋楼盖受力性能分析及尺寸优化

为提高中小跨度楼盖的舒适度和受力性能,提出新型带底部附加钢筋密肋楼盖形式。采用ANSYS软件,对普通密肋楼盖、密肋空心楼盖和带底部附加钢筋密肋楼盖的受力性能进行对比分析;应用神经网络-遗传算法和简化的壳-实体混合单元模型,以混凝土用量最小为目标,优化楼盖尺寸参数。研究结果表明,新型楼盖受力性能和密肋空心楼盖相似,承载力和刚度优于普通密肋楼盖;应用壳-实体混合单元模型可达到与全实体模型相同的计算精度,且可降低单元数、节省计算时间;4m×6m单跨楼盖肋梁净高、预制肋梁宽、后浇肋梁宽分别取120,100,200mm时,混凝土用量最小;常用设计荷载作用下,肋梁混凝土足以承担全部剪力,无需配箍筋。