有限元设计方法在构架安全校核中的应用

随着计算机技术的飞速发展 ,有限元设计方法的应用领域日益扩大。美国的 AN-SYS有限元软件经过多次升级换代 ,已发展为集计算机绘图、优化设计、可靠性设计为一体的功能齐全、计算速度快、精度高的先进软件 ,成为国际工程设计的主流软件。本文应用 ANSYS有限元软件对 SG1 8钻塔进行了风载受力分析 ,并和克 -马图解法进行了比较 ,从而说明 ANSYS有限元软件用于构架设计是完全可行的 ,且精度更高。     

计算机模拟小变形的三维应变场及应力场

采用ANSYS结构分析软件,对重轨定径小变形进行了变形物理场分析。通过建立较好的三维重轨有限元模型，分析了在位移载荷下的弹塑性应力、应变和位移分布，结是表明用ANSYS计算分析的结果与实际定径实验的结果相符。     

304不锈钢线材椭圆孔型冷连轧过程有限元模拟

借助有限元模拟软件ANSYS／LS-DYNA对304不锈钢线材椭圆孔型两道次冷连轧过程进行三维弹塑性有限元模拟,得出轧件在轧制过程中的等效应力、应变、金属流动、宽展等结果。模拟所得轧件的宽展与实验值的对比证实了利用有限元软件ANSYS／LS—DYNA进行模拟的可靠性。     

基于有限元法对亥姆霍兹线圈磁场的分析

为进一步明确亥姆霍兹线圈所产生磁场的近场特性,文中尝试采用基于有限元方法的ANSYS软件对亥姆霍兹线圈进行了分析,首先采用ANSYS软件对亥姆霍兹线圈进行三维实体有限元模型和仿真,并将结果与用MATLAB语言绘制磁感应强度的空间分布图进行比较.仿真结果说明ANSYS有限元模型优于MATLAB语言,并且通过实验验证了所建的三维亥姆霍兹线圈有限元模型的有效性和正确性.     

有限元仿真在振动结构疲劳分析中的应用

为了对某机载产品进行结构疲劳分析,采用有限元分析软件ANSYS对产品结构进行了模态分析和随机振动分析,结合模态试验修正了有限元模型。由随机振动分析得到应力响应功率谱,最后利用频域方法计算结构的疲劳损伤。仿真结果基本吻合强化试验结果,并给出了产品结构设计改进方案。     

高压自紧式卡箍密封结构强度与密封机制分析

为了保障高压自紧式卡箍密封结构安全应用,对高压自紧式卡箍结构的受力进行分析,探讨了高压自紧式卡箍结构的密封机制,采用有限元分析软件ANSYS,以公称直径150 mm高压自紧式卡箍密封结构为例,进行了结构强度仿真。结果表明,高压自紧式卡箍密封结构呈双重密封结构,满足强度要求。密封环和管接头在管道轴向密封以及管道周向密封构成了双重密封结构,其中密封环和管接头接触压力远大于传统法兰结构的密封比压。     

深埋衬砌结构对SH波动力响应的有限单元解

通过使用ANSYS软件模拟加载,分析隧道工程中常见含界面和脱胶衬砌的全空间对SH波的动力响应问题。整体的模型分为上下两个不同材料属性的介质面和衬砌结构,在模型上半部分的土体与衬砌之间存在因脱胶产生的半圆形空隙;建立有限元模型后,通过改变波函数参数、施加不同方向波函数以及改变土体结构等,分析结构对SH波的动力响应。结果表明改变弹性波入射角度、土体结构以及波函数参数对结构的应力场分布有显著影响。     

高层建筑承受纵向地震波时的安全核算构想

高层建筑可预期的灾变非至一端，这里仅探讨高层建筑的抗震性能问题。地震过程中楼体受到的是地震波和自身固有频率的共同作用，此时楼体是一个多维动态系统，其应力状态比传统方法所描述的力学模型要复杂行多。本文应用ANSYS三维仿真有限元软件，采用单点响应谱的方法，对楼体在纵向地震波作用下的应力状态和变形情况进行了分析。对楼体构件单元型式的选择、网格密度的确定、有限元模型的建立等也提出了自己的见解。在后处理中，用列表和图形的方式显示了楼体的位移和应用状态。     

某船用唇形密封失效因素试验及仿真模拟研究

目的 针对船用唇形密封使用过程中的唇口破坏问题,研究唇形密封失效影响因素及唇形密封应力、位移、接触压力分布特性。方法 模拟实船齿轮箱输入结构搭建试验台,进行密封失效因素分析,并利用有限元分析软件建立旋转唇形密封的二维轴对称模型,分析过盈量及橡胶本体材料参数对唇形密封应力、位移、唇尖接触压力分布的影响。结果 除密封材料及密封接触应力因素不确定外,其他所列因素几乎均未发生泄漏,因此进一步对不同材料及接触特性进行有限元分析。研究表明,3种材料中,2号材料的Von Mises应力值最大,且不管何种材料,随着过盈量增加,唇尖应力沿着参考线先增大后、逐渐减小、再增大,并呈现非对称分布,过盈量超过0.4 mm时,唇形密封的最大应力出现在骨架与橡胶本体接触圆角处。随着过盈量的增加,3种材料唇尖最大接触压力的变化趋势不同,最大Von Mises 接触应力逐渐增大,且过盈量在0.6 mm之后增速较快,唇尖接触线位置接触压力先减小、后逐渐增大,拐点在接触线位置0.25~0.3 mm处。结论 油温、油压、安装方式、偏心量、转速对于唇形密封失效的影响较小。材料属性与过盈量都会引起唇形密封Von Mises应力及唇尖接触压力发生较大变化,只是影响应力峰值大小不同,材料属性对于唇形密封本体位移的影响较小,过盈量会引起位移较大变化,且会引起最大应力位置变化,同时接触线接触应力与接触压力大小没有相关性。对于唇形密封安装来说,在过盈量为0.8 mm左右时较为合理。     

ACP1000除气塔液体冷却器抗震分析设计

目的对除气塔液体冷却器进行抗震分析,以确保其在地震下必要的安全功能。方法以福清5/6号核电工程为背景,通过有限元软件ANSYS建立除气塔液体冷却器有限元模型,采用反应谱法进行设备的抗震分析与评定。结果通过抗震分析评定,发现设备鞍座为设计薄弱区域,故修改鞍座的结构形式,包括新增筋板、增加壁厚,使该设备的设计满足了相关规范的要求。结论通过修改鞍座的结构形式,确保其必要的安全功能得以实现,满足实际工程的需要。     

频域子结构方法在力学环境预示中的应用研究

目的利用频域子结构方法(FBSM,FRF Based Sub-structuring Method)对结构的力学环境进行准确高效地预示。方法分别对处理子结构间为刚性连接和弹性连接两种问题的FBSM进行理论推导。为了验证FBSM的正确性,设计连接为刚性连接和弹性连接两种算例结构,并将FBSM对算例结构频响函数的计算结果与有限元方法(FEM,Finite Element Method)的对应计算结果进行对比。其中,弹性连接利用空间梁单元进行等效,并将该等效方法与利用六自由度标量弹簧的等效方法进行对比。结果对于刚性连接和弹性连接两种情况,FBSM对频响函数的计算结果均与FEM的对应计算结果吻合程度良好。此外,空间梁单元的结点刚度矩阵为非对角阵,与六自由度标量弹簧相比,可更为准确地等效工程实际中的弹性连接。结论FBSM可对结构的力学环境进行准确高效的预示,且在处理具有弹性连接结构的力学环境预示问题时,可采用空间梁单元等效弹性连接。     

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。     

Determining work-brush interface temperature in magnetic abrasive finishing process

Magnetic abrasive finishing (MAF) is a process in which the work surface is finished by removing the material in the form of micro chips by magnetic abrasive particles (MAPs) in the presence of magnetic field in the finishing zone. During the MAF process, the frictional heat is generated at the workpiece surface due to the rubbing action of magnetic abrasive particles with the work surface. The order of temperature rise is important to study, as finishing mechanism and surface integrity of work materials depend upon it. The measurement of temperature distribution during MAF operation at the interface of work piece and flexible magnetic abrasive brush (FMAB) interface is difficult. In the present analysis, finite element based ANSYS software has been used to model and simulate magnetic field distribution, magnetic pressure and temperature distribution at work-brush interface during the process. In this work the maximum magnetic flux density has been simulated of the order of 0.223 T at 0.91 A of current in electromagnet coil. Magnetic pressure on MAPs due to magnetic field of electromagnetic coil has been calculated to evaluate the frictional heat flux generated at the work-brush interface. Transient thermal analysis of workpiece domain has been performed to predict the temperature rise due to frictional heat flux. The predicted temperature on work-brush interface was found in the range of 34–51 °C. The developed simulation results based on FEA have been validated with experimental findings.     

空投装备缓冲气囊匹配设计与仿真计算研究

目的解决缓冲气囊的研制周期长、成本高而设计效果却不够理想的问题。方法针对这个问题,对缓冲气囊的着陆缓冲过程进行解析建模,然后通过参数的无量纲化,将缓冲气囊的解析计算模型转化成无量纲动力学模型。借助缓冲气囊参数匹配图,根据试验需求对气囊缓冲系统进行匹配设计,然后采用有限元方法对气囊缓冲系统进行建模分析。结果搭建了气囊跌落缓冲试验系统,进行了气囊跌落缓冲试验,通过试验验证了参数匹配方法的有效性,并利用试验数据对有限元仿真计算结果进行了验证,配重平台最大加速度和气囊最大压强的误差分别为1.6%和3.1%。结论有限元仿真的精度可以满足分析要求,基本反映了实际的气囊缓冲特性。     

薄板深拉延成形有限元仿真

板材成形有限元仿真采用虚拟制造技术反映模具与板材之间的相互作用以及板材实际变形的全过程,有助于推动生产的快速化和设计的智能化。汽车企业通过对板材成形过程的有限元仿真可确定钢板性能参数范围和冲压工艺参数范围,以保证生产的稳定性。采用动力显式有限元软件LS-DYNA,对上海宝钢St14-T冷轧薄板的深拉延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。     

Warm forming die design,part I: Experimental validation of a novel thermal finite element modeling code

Finite element analysis (FEA) has become an invaluable tool in the design of sheet metal stamping dies and processes. FEA has gained widespread acceptance as the best method of optimizing dies for conventional stamping processes. More recently, FEA has been shown to be an effective method of designing tooling for sheet forming processes. In this work, an FEA based approach is applied to the warm stamping (warm forming) process. This work introduces a new thermal finite element analysis software called PASSAGE®/Forming (PASSAGE) that enables the up-front design of the thermal management of warm forming dies. This thermal finite element analysis software is designed to specifically handle the forming and optimization scenarios related to the heating of a stamping die while minimizing user interface time. In this work, PASSAGE has been applied to a simple block of steel embedded with cartridge heaters to validate the prediction capability of this software under two different heating conditions. The results show that PASSAGE is capable of predicting the actual steady-state temperature distribution within the block with an acceptable level of accuracy while yielding notable information to the user with respect to specifying power requirements. A finite element software package like PASSAGE is a valuable tool that will aid greatly in the implementation of warm forming as a manufacturing process beyond the scope of the laboratory and into production.     

石崆山Ⅱ号段岩质高边坡稳定性的有限单元法(FEM)分析评价

岩质高边坡是常见的自然地质环境问题和重要的岩土工程问题之一,涉及工程地质学、岩体力学问题。针对漳州—龙岩高速公路石崆Ⅱ号段岩质高边坡稳定性问题,采用有限单元法(FEM)进行计算分析。计算分析结果表明石崆山Ⅱ号段岩质高边坡是稳定安全的。有限单元法在岩质高边坡稳定性的计算分析中的应用,正处在完善和发展之中。它的计算分析正确与否或精确程度,很大程度上取决于对边坡岩体工程地质条件的正确理解和归纳概化,取决于计算参数的合理客观选取。