碟簧螺栓连接柱脚节点滞回模型与性能研究

框架结构在地震作用下易在柱脚处形成塑性铰,设计损伤可控且具有复位能力的柱脚节点可有效提高框架结构的抗震性能和韧性。基于实际工程应用的螺栓和盖板连接,提出了将碟簧螺栓和屈曲约束翼缘盖板分别作为恢复和耗能元件的一种碟簧螺栓连接柱脚节点。推导了节点的理论滞回模型以及部分构件的内力计算式,采用ABAQUS软件建立了节点有限元模型并进行了滞回分析。结果表明,提出节点的滞回曲线呈典型的旗帜形,损伤集中于屈曲约束翼缘盖板的核心板,碟簧螺栓有效地减小了节点残余变形;有限元模型与理论滞回模型的结果吻合较好。最后,依据理论滞回模型,通过改变核心板厚度、钢柱轴压力、碟簧螺栓预紧力和组合碟簧刚度,分别研究了翼缘盖板-钢柱刚度比Rec、轴压比Ra、复位比Rr和碟簧螺栓-钢柱刚度比Rsr共4种无量纲参数对节点滞回性能的影响。结果表明,Rec、Ra和Rr影响节点承载力、耗能能力和残余变形;当通过改变碟簧螺栓预紧力来增加Rr时,碟簧可能在推覆过程中被压平;Rsr对节点的承载力和耗能能力影响较小,但对组合碟簧的压缩变形能力影响较大。

基于有限元技术的轮装制动盘螺栓应力计算

高速动车组动力车基础制动基本采用轮装制动盘及夹钳单元,而螺栓是轮装制动盘最为关键的部件,准确计算出螺栓在制动过程中的最大应力是合理选择螺栓的必要条件。本文针对国内某型号250km时速城际动车组的一种EWMD680型轮装制动盘,提出了一种基于有限元技术计算螺栓在制动过程中的最大应力的方案,并分三部分论述:首先论述螺栓预紧力的计算方法;其次论述制动盘在制动过程中温度最高时刻的温度场计算方法;由于制动盘在温度最高时刻发生热膨胀,螺栓进一步受拉,与螺栓预紧力相叠加会产生最大螺栓拉应力,最后本文论述了最大螺栓拉应力的计算方法。试验结果表明,依据本文提出的计算方法而选择的螺栓经过1000次制动盘停车制动试验后,没有发生断裂或松动的现象。这表明本文方法是可行的。

铝合金轮毂弯曲疲劳试验的有限元模型

在铝合金轮毂产品开发阶段,针对试压铸小批量样件来进行的弯曲疲劳试验,是必须通过的台架试验之一.为避免试验的盲目性,减少试验次数,从而降低试验成本,提高试验的可靠性,有限元数值分析技术被采用,并已成为铝合金轮毂开发的先进设计技术手段.为正确应用该技术进行虚拟台架试验,必须建立有效的计算模型.基于理论分析与应用实践,考虑螺栓预紧力影响的非线性接触,以及加载杆与轮毂的材料异同,建立了轮毂弯曲疲劳台架试验的3种有限元力学模型:加载杆与轮毂为同种材料的整体线弹性分析模型、加载杆与轮毂为不同材料的线弹性分析模型、考虑各元件间的接触关系及螺栓预紧力影响的非线性分析模型.通过分析与比较,以及典型轮毂的试验验证,研究了以上3种有限元力学模型的优缺点、应用范围及计算的可靠程度,并以典型轮毂为例,用试验验证了模型的准确性.研究表明:加载非线性模型较为准确;线弹性模型可以用于轮辐处易发生疲劳破坏的分析;加载杆与轮毂材料异同对最大等效应力影响不大;对螺栓孔附近易破坏的轮毂,应采用考虑预紧力影响及非线性接触的模型.

前置式双圆盘割草机主轴有限元分析——基于ANSYS Workbench

主轴是前置式双圆盘割草机的关键部件之一。运用Pro/E和ANSYS Workbench建立三维模型,并进行有限元静态分析和动态分析。通过静力学分析,得出主轴在正常工作时的等效应力与等效应变,可以从中较容易地判断出主轴危险截面主要集中在左右轴承颈以及键槽附近,主轴最大应力值为25.66 MPa,远远小于其许用应力,故主轴满足强度要求。通过动力学模态分析,得出主轴在正常工作时的转速2 000r/min,远远小于其临界转速12 195.6r/min,所以不会引起共振。通过ANSYS Workbench进行有限元静态分析和动态分析,不但提高了分析的精度,缩短了计算时间,而且为设计改进提供了理论依据。

岩锚吊车梁轮压效应的三维有限元数值分析

结合实际工程,应用三维非线性有限元法,全面考虑混凝土、围岩和锚杆三者变形对岩锚吊车梁受力状况的影响,计算分析了岩锚吊车梁在运行期轮压作用下的工作性态和稳定性,并分析了用有限元法与刚体力系平衡法计算岩锚吊车梁的差异,并指出了岩锚吊车在设计、施工中的注意事项.有限元数值分析表明,在设计最大轮压作用下岩锚吊车梁的锚杆应力较小,主要分布在梁壁接触面附近;围岩变形很小,吊车梁素混凝土局部最大拉应力为1 04MPa,梁壁接触面最大开度为0 023mm,整体稳定性具有足够的安全储备.

电动轮椅永磁盘式电机有限元分析

基于低频电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell,对一电动轮椅用永磁盘式电机进行3D建模与电磁场分析,分别就其空载气隙磁密、齿槽转矩、空载反电势、空载漏磁系数及轴向吸力进行了详细探讨,并试制了一台样机用于测试。对比仿真与测试结果,验证仿真结果的正确性。相关的仿真研究,可为同类盘式电机的分析设计提供参考。

基于Hypermesh的轮边减速器连接螺栓有限元分析与研究

电动叉车作为物流的一种关键工具,在所有领域的搬运作业中充当着关键角色,轮边减速器是电动叉车的动力组成部分,轮边减速器通过五个六角螺栓与车轮连接,螺栓作为轮边减速器的重要连接件,当叉车运行时,受到较大的外载荷,极易发生损坏.作为危险构件,工作人员在设计和生产螺栓时,首先应用Pro/E构建连接螺栓的三维模型,进一步将三维模型导入Hypermesh软件中进行有限元分析.根据分析结果可以看出设计的螺栓是否满足材料及力学性能要求,若满足使用要求即可投产,反之可以进行修改,避免盲目投产带来的成本浪费.通过Hypermesh分析,既缩短了轮边减速器连接螺栓的设计周期,又降低了生产成本.

基于UG软件的驱动轮的结构分析

利用UG软件的Structure模块对驱动轮的有限元分析和模态分析,得出了该构件的应变分布图和自振振型,从理论上对驱动盘的常见破坏形式进行了分析研究,为进一步改进驱动盘的受力状况和结构设计,实现驱动盘的标准化生产提供了必要的理论依据。

铝合金车轮冲击特性有限元分析

铝合金车轮在使用前必须进行冲击试验,本文以某款规格"18×7 J"车轮为例介绍有限元技术在分析冲击问题中的应用。在有限元分析时建立包括冲击块、车轮、轮胎、安装底座在内的完整力学模型。通过对整个冲击过程的数值模拟,得到车轮各时刻的应力分布云图和冲击块的速度与位移变化曲线。考虑冲击载荷对材料性能的影响,对车轮进行性能评估,分析结论得到了台架试验验证。

基于ANSYS的CRH2型动车组轴盘热应力分析

以CRH2型动车组制动系统轴盘为雏形,基于摩擦功率方法,进行轴盘热负荷计算研究及边界条件确定。依据能量守恒定律,采用简化计算施加制动盘体表面的热流密度方法,得出动车组紧急制动情况下,平均强迫对流换热系数和平均自然对流换热系数的函数曲线关系。基于ANSYS软件,仿真模拟出CRH2型动车组紧急制动条件下,轴装制动盘的温度场分布和应力场大小。结果表明:在制动过程中动车组制动盘在开始制动瞬间表面温度迅速上升,当t=20 s时达到峰值T_(max)后缓慢下降;制动开始后盘体热应力瞬间急剧上升,在t=9.6 s时达到最大值σ_(max)=238 MPa,随后逐渐呈下降趋势。最大应力值σ_(max)远远小于盘体材料常温下最大许用应力σ_b=785 MPa,符合CRH2型动车组轴盘材料及结构工况下使用条件和闸片的摩擦副要求及制动系统技术规定。热应力变化曲线和温度场分布曲线峰值前后存在步差,峰值变化趋势基本相同,即首先急剧上升到一个最大峰值,然后缓慢下降。

螺栓失效对压剪复合型弹性车轮强度安全性影响

弹性车轮螺栓用以紧固轮芯和安装环,在工作过程中承受预紧力和拉伸载荷,其应力状态对弹性车轮的运行安全至关重要。通过建立弹性车轮三维有限元模型,模拟螺栓在螺栓载荷作用下的初始受拉状态,利用接触单元和目标单元模拟各部件之间的接触状态,设置过盈量模拟轮芯与安装环之间、橡胶与轮辋之间的初始过盈接触状态。参考国际铁路联盟标准UIC 510-5和欧洲标准EN 13979-1,计算分析螺栓失效对弹性车轮整体静强度的影响。研究结果表明,螺栓未发生失效时,车轮各部件的危险系数均不超过0.61;综合分析多种工况下轮芯、安装环、螺栓和橡胶块的最大Von-Mises应力,其应力均随螺栓失效个数的增加而增大;螺栓失效后,运行工况下轮辋的最大Von-Mises应力无明显变化;当5个螺栓发生失效后,轮辋、轮芯、安装环、螺栓和橡胶块的危险系数分别为0.27,0.92,1.01,0.95,0.40。所得结论可为轨道车辆弹性车轮静强度校核提供参考。

基于Ansys的臂架型斗轮堆取料机安装事故分析

采用Ansys软件和有限元法,对某斗轮堆取料机前臂架安装事故进行了分析,首先根据前臂架实际安装状态和受力情况,确定材料属性和边界条件,建立简化模型和详细模型,并通过结果对比分析,确定详细模型的计算结果直观可信。然后根据前臂架结构的工作状态,采用双线性各向同性强化材料模型,对事故发生时的前悬臂受力情况进行有限元分析,其塑性变形区域与实际事故情况十分吻合,验证了有限元分析的正确性和合理性。最后分析了不同支撑位置对前臂架结构受力情况的影响,确定安装支撑位置的可选范围,为后期同类型工程提供技术参考。

分体式制动轮可靠性分析

起重机上所使用的制动轮多采用铸件或锻件材料,一般为一体式结构。以起重机制动轮为例,对其采用分体式螺栓连接形式,该结构便于拆装,方便现场更换;并通过有限元分析、模拟工况疲劳分析等手段验证了该形式制动轮的可靠性。