带预载的钢丝网套补偿器振动疲劳损伤分析

开展了基于有限元分析软件ABAQUS的钢丝网套补偿器在随机振动工况和正弦振动工况下的疲劳分析.首先采用梁单元建立钢丝网套等效模型,针对不同载荷工况构建不同的钢丝网套与波纹管间的相互作用关系,从而建立能够考虑预载影响的钢丝网套补偿器随机振动、正弦振动分析模型,并开展支反力试验和模态测试对模型进行验证.基于该模型,结合Dirlik方法及基于Miner线性累积损伤理论推导的疲劳寿命计算公式.分析了不同方向随机振动、正弦振动激励作用下的钢丝网套补偿器疲劳损伤情况.结果 显示,在随机振动工况和正弦振动工况下,钢丝网套补偿器在横向(X方向)上的损伤均最大,且在设计使用寿命(1 min)以内均未发生疲劳破坏;钢丝网套补偿器的薄弱环节分布于补偿器个别波峰以及管接头固定端附近;正弦振动工况下损伤水平小于随机振动工况下损伤水平.     

基于ANSYS的金属软管参数化有限元建模方法

选用三维空间梁单元beam189表述网套钢丝,空间壳单元shell93表述波纹管,利用耦合节点的方法建立多层波纹管层与层之间的关系,用拟合理论推导出约束方程建立最外层波纹管与网套之间的关系,在ANSYS中建立金属软管的参数化有限元模型。利用此模型对金属软管进行轴线拉伸和压缩仿真分析,将其结果与试验结果进行对比,证明了有限元模型的可靠性。     

1.5兆瓦风电增速齿轮箱静动力有限元分析

建立了风电增速齿轮箱的静动力有限元分析模型,应用ANSYS软件对箱体进行静力分析,得出了箱体的应力和位移云图;综合考虑齿轮刚度激励、误差激励及啮合冲击激励,采用三维动力接触有限元法求得了增速箱内部动态激励,并对增速齿轮箱的振动模态以及动态响应进行了仿真分析.     

基于流固耦合的挖掘机燃油箱振动疲劳分析

液压挖掘机破碎工况下,在作业载荷和动力系统的随机振动激励、油箱与油液的流固耦合作用下,会产生疲劳开裂,造成车辆使用寿命缩短。针对该问题,基于流固耦合的虚拟质量法建立油箱有限元模型,分析不同液位对油箱内板的模态振动频率影响。基于客户工况PSD载荷谱对带液油箱进行随机振动疲劳分析,得出燃油箱焊缝随机振动疲劳的损伤值,根据计算结果对燃油箱分析进行优化改进。     

基于构件S-N曲线的波纹管速度外压耦合加载下疲劳寿命研究

真空灭弧室用波纹管服役工况复杂,采用传统的理论计算方法和试验手段难以准确预测其疲劳寿命,一定程度上制约波纹管的设计与选用。本文利用数字图像相关技术,基于拉伸试验、疲劳试验,精细化获得了波纹管构件的S-N曲线,基于ANSYS有限元分析软件,建立波纹管弹塑性变形有限元模型,通过XTDIC验证了模型的准确性,结合nCode DesignLife对波纹管疲劳寿命进行了预测,并验证其准确性。研究了关键工艺参数(压力、位移、速度)对波纹管波峰、波谷等关键特征区域应力、应变和疲劳寿命的分布演变规律。研究表明：波纹管在只施加外压的工况下,波峰内壁处更容易产生疲劳损伤,位移载荷对波纹管应力应变分布影响更为显著,位移越大,波纹管更容易产生应力集中。在加载位移不变时,速度越大,波纹管等效应力越大,此时耦合0.2 MPa外压,抵消部分应力集中。在0.2 MPa外压下,当压缩速度由0.5 m/s增加到4 m/s,最大等效应力由378.89 MPa增加到424.27 MPa,疲劳寿命由49 540次减小到3 064次。     

汽车-道路相互作用研究进展

回顾汽车-道路相互作用的研究历程和主要研究内容,分析汽车系统动力学、轮胎动力学和路面结构动力学三个研究领域之间的关系,分别从车辆的随机振动与道路友好性悬架、轮胎-路面接触动力学和动载荷下道路结构动力学三个层面对研究进展进行综述,提出汽车-道路相互作用研究中存在的问题和未来的发展方向.当前汽车-道路相互作用研究多集中于单一领域或者三个领域简单叠加,忽略或简化了汽车-道路之间相互作用、互相约束的复杂动态耦合关系,但是要满足车辆更高的控制精度和动力学性能优化,需要更多的考虑汽车-道路之间的相互作用关系.对于胎路接触关系,现有的研究多是以路面的特定参数来描述轮胎自身的滞回特性,考虑轮胎与路面之间的动态耦合特性需要更深一步研究.简单的路面不平度模型对路面的形貌描述不够,制约着车-路相互作用的研究,开展路面形貌特征的提取、描述和重构仍很重要.车辆运动控制的实现和控制器的设计多依赖于质心的动态响应和路面附着状况,汽车-轮胎-地面瞬态耦合机理及路面参数的高精度快速识别将是极具理论难度与工程应用的研究.此外,轮毂电机在新一代智能电动汽车的应用,改变了汽车底盘构型及载荷分布,考虑路面随机激励、电机激励及车路耦合激励的综合作用研究车-路相互作用及智能控制也是一项具有挑战性的科学问题.     

50米口径射电望远镜天线结构静动力分析

50m口径射电望远镜天线结构主要由座架和反射体等组成。将座架和反射体进行耦合,建立了有限元分析模型,在此基础上对耦合的整体结构进行了多工况静力、动力分析。计算结果表明50m天线结构设计达到了指向精度和固有频率的指标要求,为工程实施提供了理论依据。     

温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响

为了研究温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响,建立高温泵用机械密封焊接金属波纹管计算模型,利用ANSYS软件计算波片的温度场,并通过间接耦合法计算不同介质温度下的热应力与热应变场,得到温度对波纹管力学性能的影响规律.计算结果表明:在高温工况下波纹管波片内产生了较大的热应力和热应变,增大了波纹管断裂、失弹等形式的失效的危险,在设计和使用过程中必须对此引起足够重视;在高温工况下波纹管波片等效热应力、热应变的最大值均出现在波片波谷处.     

基于ANSYS的金属软管的静态有限元分析

运用非线性有限元法，波纹管采用三维壳单元Shell93，网套采用空间梁单元Beam189，利用耦合和约束理论，在ANSYS中建立金属软管的有限元模型，对金属软管的拉伸、压缩、弯曲等特性分别进行有限元分析，得到金属软管的特性曲线，并将分析结果与试验结果进行比较，证明了有限元建模分析结果以及耦合和约束理论运用的合理性，为金属软管的力学性能和设计分析的进一步研究提供了参考。     

机械密封焊接金属波纹管随机振动响应及优化分析*

针对焊接式金属波纹管在工作中出现的随机振动问题,运用虚拟激励法理论,采用MATLAB编程得到波纹管在随机激励下轴向和径向时域下的信号;将时域信号利用快速傅里叶变换得到频域信号,并导入Workbench软件中进行随机振动分析;同时对波纹管的危险结构尺寸(波片厚度、焊箍半径和最小弯曲半径)进行响应面优化分析。结果表明:波纹管在受外界随机激励下的频率介于固有频率一阶和三阶之间;波纹管轴向最大响应变形发生在镶嵌静环的一端即自由端,径向最大响应变形发生在靠近波纹管的固定端的波片弧度较大处,随机激励时等效应力集中在靠近焊箍侧,这些位置在工作过程中最容易损坏,与实际工作中的破坏位置相吻合。通过响应面优化分析和自适应多目标优化,得到一组优化关键材料参数,使得波纹管的振动性能得到较大改善,降低了波纹管的损坏率,为焊接金属波纹管的结构参数设计提供理论参考。