基于虚拟迭代技术的汽车喇叭支架疲劳分析

针对某汽车喇叭支架避振片断裂问题,采用虚拟迭代技术与有限元相结合的方法进行支架的疲劳寿命分析.在对半车架和驾驶室的有限元模态分析的基础上,获得了半车架和驾驶室的中性文件,采用刚柔耦合建模法建立了驾驶室、车架和虚拟台架多体动力学模型,利用虚拟迭代方法提取了喇叭支架安装点处的载荷谱并对支架进行了疲劳分析.结果表明:支架避振片处最大损伤值为31.356,将发生疲劳破坏,破坏区域与实际断裂部位一致;采取增加一片避振片的改进措施,改进后的喇叭支架避振片最大损伤值远小于1.000,满足疲劳寿命要求;在模型准确的前提下,由虚拟迭代方法获得的载荷谱可有效地应用于汽车零部件的疲劳分析中.     

确定循环荷载作用下吸力锚承载力的塑性上限法

塑性上限分析法是计算静荷载作用下吸力锚极限承载力的一种方法,依据塑性上限分析原理,为了计算静荷载与循环荷载共同作用下吸力锚的承载力,建议了一种基于塑性上限分析理论计算静荷载和循环荷载共同作用下软黏土中张紧式吸力锚循环承载力的方法.该方法首先假定在静荷载作用下吸力锚的破坏模式,并依据静力平衡原理计算静荷载在土体中产生的平均剪应力,然后依据循环强度与土体平均剪应力和循环破坏次数的相互关系确定相应的循环强度,将循环荷载对土体的作用转化成土体强度的变化,再假定吸力锚在循环荷载下的破坏模式与静荷载作用下其破坏模式一致,并依照塑性上限分析原理和土体的循环强度计算强度变化后的承载力.为了验证该方法的合理性,进行了1g条件下的吸力锚模型试验,并应用该方法对模型试验结果进行了预测,预测结果与试验结果吻合较好.     

混流式转轮静强度和振动特性分析

为大型水轮机组的安全、稳定运行,研究了转轮在水介质中的动力特性。运用顺序耦合的方法,分析了在三维旋转流动所产生的水压力作用下转轮体的静强度特性;运用全流固耦合的三维有限元方法进行了转轮在水介质中的模态分析。强度分析结果表明,应力集中的部位与裂纹实际产生的位置完全吻合,但最大等效应力远小于材料的极限破坏应力;模态分析得到转轮在水中的自振频率和振型等振动特性,指出了发生共振的可能性。结果证实了导致裂纹产生的原因不是静应力而是动载荷的作用。     

某低压涡轮工作叶片高温低循环疲劳寿命预测

针对某航空发动机低压涡轮工作叶片建立了全尺寸有限元模型·根据台架试验及实际工作承载条件,综合考虑叶片工作时所承受的离心负荷与气流力,进行了弹塑性有限元分析;研究了箍带与叶身小孔的配合间隙对结构应力场分布的影响,发现叶片结构强度的薄弱之处为榫头第一喉部、叶身小孔及叶背一侧圆根处·以此为依据,对叶片进行了高温低循环疲劳寿命预测·计算结果表明:叶身小孔与箍带的最大配合间隙对结构静强度及寿命影响较大,寿命计算时应当考虑平均间隙量的影响;随着计算温度的提高,寿命计算结果大幅度下降·     

考虑层间应力的复合材料层压板静强度分析

构建了由刚性元、弹簧元和二维板元构成的准三维有限元模型,发展了一种考虑层间应力的、多向层压板静强度分析方法,包括应力分析、失效分析及材料性能退化三个主要部分,能够模拟面内和层间损伤产生、发展直至层压板整体破坏的完整过程,并得到强度值.对两种复合材料层压板进行了实际计算,静强度预测结果与试验结果吻合较好,同时预测并给出了损伤的分布及其在不同载荷下的演变过程.     

某汽车动力总成悬置支架的轻量化设计

针对节能减排、降低能耗的需求驱动下汽车轻量化发展问题,对动力总成悬置系统进行相关的轻量化研究。以某6吨载货运输车动力总成悬置支架为研究对象,提出了一种合理可靠的轻量化设计研究方法。首先,为了实现动力总成悬置系统的轻量化,通过CREO软件建立各零件的三维模型,将三维模型导入CAE分析软件HyperWorks,应用HyperWorks软件建立悬置支架的数值仿真模型,对多工况下悬置支架的静载强度进行仿真分析,通过给定的各工况分析得出其应力图,为“强点削弱、弱点补强”设计提供依据,确定拓扑优化区域。然后,将设计工况加载到拓扑优化中,利用HyperWorks软件的Optimization进行设定,将体积最小化定义为目标函数,设置优化目标,分别对前悬置托架和后悬置支架进行拓扑优化。根据体积最小化理论,优化悬置支架的结构厚度,并提出渐变支撑加强板设计与替换材料的新方案。最后,通过CAE分析优化模型在6种设计工况下加载的最大主应力、位移和静强度,验证轻量化设计方案的合理性,并通过台架试验验证轻量化结果,确认前悬置托架、后悬置支架等零部件静强度安全系数达标与否。研究结果表明：轻量化方案具有良好的制造工艺...     

办公座椅疲劳强度分析

针对办公座椅在使用中易发生断裂破坏等问题,给出了座椅的运动力学模型,并进行了座椅疲劳寿命预测。首先,对办公座椅的结构和使用状态进行运动学分析,得到破坏零件的约束和载荷条件;其次,运用有限元分析得到座椅在不同工作状态下的最大工作应力、易损零件的应力云图、工作应力与座椅仰角的关系等,数值模拟计算结果与实际的破坏点一致,说明研究方法的合理性;最后,基于最大工作应力和材料疲劳寿命曲线,分别采用传统测量法和热像法得到办公座椅不同工作状态时的疲劳寿命曲线。研究结果表明:采用两种方法得到的疲劳寿命曲线基本一致。随着座椅仰角的增大,座椅的使用次数迅速减小;当座椅仰角3°时,采用传统测量法得到的座椅寿命更久;反之,采用热像法得到的座椅寿命则相对更久。     

摩托车双轮同时跌落的冲击响应研究

目的 分析摩托车双轮同时跌落工况的瞬态冲击响应,以确定摩托车的强度设计指标。方法 以轮胎跌落速度为自变量,根据摩托车减震器的工作状况,分段分析摩托车簧上和簧下质量所对应的位移、速度、加速度的瞬态冲击响应及最大冲击惯性载荷的变化规律。结果与结论 以ＪＨ１２５摩托车的实际参数进行的仿真计算,确定了不同冲击阶段所对应的摩托车跌落速度及其最大冲击惯性载荷,给摩托车各部件的静强度设计提供了理论依据。     

单向压应力对砂岩漏斗爆破过程的影响

针对深部高应力条件下岩石爆破问题,开展不同单向压应力条件下的砂岩漏斗爆破实验,研究了静应力对漏斗爆破过程中裂纹网形成与扩展的影响.提出了爆破漏斗破坏分区的概念,即块状破坏区、过渡区、片状剥落区.分别分析了静应力对爆破漏斗三个破坏区的影响,进而阐明了不同静应力条件下岩石爆破破坏的特征.结果表明:静应力促进平行其自身方向裂纹的形成,抑制垂直其自身方向裂纹的形成,进而改变了裂纹网的形态;静应力促进平行其自身方向爆破漏斗破坏区的形成,对片状剥落区的影响最大,块状破坏区与过渡区次之,对垂直其自身方向的破坏区影响较小;当应力强度比达到0.15时,需要考虑静应力对爆破效果的影响.     

考虑温度作用下的半刚性沥青路面的疲劳断裂分析

在断裂力学理论的基础上,采用耦合热应力分析的方法借助三维有限元模型,研究分析了大温差作用下基层带裂缝半刚性沥青路面结构的应力强度因子,并与行车荷载作用下的实验结果进行比较分析。研究表明,随着裂缝长度的增加和实验温度的降低,张开型应力强度因子和剪切型应力强度因子不断增加;与行车荷载相比,低温大温差对路面破坏影响更为严重。研究测算结果显示,本研究对沥青路面疲劳寿命的估算预测方法与实际更为接近。     

考虑动力相互作用的变电站数值模拟和损伤评估

基于主-子结构动力相互作用机理、隐式动力学数值模拟分析及振动台试验,对考虑主-子结构相互作用的变电站结构体系的抗震性能及破坏模式开展了系统研究,分别从内力、位移、加速度等多方面进行了结构体系的地震反应分析,得到了电气设备与主体结构的相互作用机理及电气设备的动力放大系数,并定量分析了动力特性和地震响应值;提出了主体结构的抗震性能目标;基于位移修正系数法建立了变电站主体结构的层损伤评估模型和整体损伤评估模型,并通过振动台试验验证了所提出损伤评估模型的正确性.研究结果对同类生命线工程和具有复杂设备工业建筑的抗震设计和震损评估具有重要借鉴作用.     

某种翼吊发动机安装结构应力分析方法研究

对一种大涵道比翼吊发动机安装结构进行传力特性分析。通过静力分析可得到工作载荷下各部件内力的理论解。建立了安装结构部件载荷分析的有限元模型。进行了安装结构在工作载荷下的静力试验,理论分析模型和有限元模型计算的结果与静力试验结果相符。根据得到的前安装框所受外力载荷,进行了前安装框的有限元建模方法研究。与实测结果对比表明,计算结果较为精确。     

Fatigue Life Analysis of the Hoist Bracket for Rescue Helicopters

Helicopter rescue has become an important way of life and property relief in modern society.The structure and parameters of the helicopter hoist bracket influence the convenience,safety and reliability of the rescue operation for the lifeguard and hoistman.Based on fatigue analysis theory and ANSYS workbench software,the fatigue life analysis of the hoist bracket is carried out.First,the structure of the hoist bracket is modeled according to the body standard of the hoistman and lifeguard.Then an approach is presented to obtain the S-N curve of the hoist bracket by modifying the S-N curve of the bracket material based on Goodman curve while considering the influences of the shape,size,surface state,loading conditions and the average stress.Further,based on the ANSYS workbench analysis,the life and safety nephogram of the bracket under the fluctuating cyclic load can be obtained.Finally,the designed bracket is analyzed with the proposed method.The cycles number of the bracket is greater than 107 under the extreme conditions of the pulsating cyclic load,which may be considered as the unlimited life and meets the requirement of the fatigue strength.     

防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件研究

针对冲击地压下巷道支护设备防冲能力差,易遭受冲击性失效问题,提出一种防冲支架用变梯度薄壁圆筒吸能防冲构件,设计变梯度薄壁圆筒吸能构件不同的壁厚差和段数参数,对各参数变梯度薄壁圆管其进行冲击压溃模拟仿真,并分析各相关吸能防冲性能参数,结果表明:变梯度薄壁圆管构件段数和厚度差的增加均会使薄壁圆管压溃初始壁厚变小,从而减小初始峰值力;在平均壁厚相同情况下,不同壁厚差和段数的变梯度薄壁圆管的平均支反力和总吸能量高于普通薄壁圆管9.3%～178%;在各参数变梯度薄壁圆管中,分为四段且厚度差为0.5 mm的变梯度薄壁圆管构件的初始峰值力、吸能量和平均支反力、支反力波动性能参数较优,是ZQ6000/26/36两柱单导杆式防冲支架较为理想的防冲吸能构件。变梯度薄壁圆管构件的设计可以改变普通薄壁圆管构件形成塑性铰的位置及数量,使薄壁构件变形趋向较为稳定的钻石模式和混合模式转变,提高了吸能防冲能力。     

自动炮支架作用原理分析

针对在小口径自动炮上使用的支架，将火炮身管和支架简化为空间多段有限元弹性梁单元，引入形函数矩阵描述梁单元的挠度，采用拉格朗日方程建立了考虑支架与身管耦合的有限元动力学模型。在有限元模型的基础上建立了数值计算程序并利用该模型分析和讨论了支架的作用原理，分析结果表明采用设计合适的支架将有助于提高小口径自动炮的射击精度。     

悬浮颗粒在孔喉中的微观运移模拟研究

悬浮颗粒多孔介质微观运移模拟正逐渐成为颗粒堵塞机理研究和地层伤害评价的一种快速而有效的研究方法,基于颗粒离散元方法建立了一种悬浮颗粒在多孔介质中运移的微观孔隙模拟方法。通过拟合宏观力学参数生成了Antler天然砂岩骨架颗粒模型,建立了骨架颗粒流体耦合孔隙网络模拟方法,通过达西线性流验证了骨架颗粒流体耦合模型的正确性。之后在分析悬浮颗粒受力基础上,建立了耦合的悬浮颗粒侵入模型,模型考虑了侵入颗粒与流体、侵入颗粒与骨架颗粒的相互作用。模拟结果表明,在发生贯穿性堵塞时粒径小的悬浮颗粒造成更大地层伤害,初始孔隙度大的岩芯的渗透率降低幅度较大,因此在防止地层伤害注水方案设计时要针对具体地层的孔隙度和渗透率情况严格控制悬浮颗粒的粒径和浓度。     

主战坦克武器系统降阶态易损性分析与评估仿真

 根据降阶态评估方法实施过程,以主战坦克武器系统为对象,进行降阶态易损性分析与评估仿真。在深入分析武器系统各子系统功能的基础上,进行武器系统易损性分析,确定了反应系统功能丧失降阶状态的DS 值,并利用由上至下的演绎法构建了功能毁伤树;利用蒙特卡洛随机模拟方法,对二次破片瞬间速度进行模拟,实现弹目交汇处理。利用VC 6.0 平台开发了部件级易损性评估仿真系统,进行了功能分析与功能模块设计,并进行具体实例运算与分析。结果表明,部件与命中点之间的相对位置关系,以及是否有遮蔽部件,直接影响部件的毁伤状态。进行装备部件级易损性分析时,不仅要考虑部件易损面积,还须考虑防护与遮蔽。本文研究内容是装甲装备目标部件级易损性评估的重要部分,可为装备战场损伤快速评估与装备精确保障仿真提供基础。     

插齿机静压支承所受载荷的正交试验优化设计

针对插齿机高速运行过程中主轴转速、弹簧回复力、静压支承面摩擦系数等可控因素对静压支承所受载荷的影响问题，基于正交试验设计方法，利用多体动力学软件，建立了插齿机主传动系统虚拟样机模型，设计了9种试验组合方案，并对这些方案进行了仿真分析．利用极差分析法和方差分析法对仿真结果进行了分析，优选出静压支承所受载荷最小的组合方案．     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

叶片砂石撞击损伤的数值模拟与分析

航空发动机叶片常受到被吸入的砂石等外物的撞击而产生损伤。针对这一问题,该文采用非线性瞬态动力学软件LS—DYNA中的接触冲击算法,对航空发动机叶片的砂石撞击的瞬态响应进行了数值分析。研究了不同的撞击位置及撞击速度对叶片瞬态响应及损伤的影响。结果表明：外物撞击速度越大,接触撞击力就越大,对叶片的损伤也越大;撞击位置越接近叶片尖部,叶根处的塑性硬化越强。该文结果对于进行叶片抗外物撞击研究,尤其是硬体外物的损伤研究具有参考价值。