薄壁圆柱壳楔环连接结构优化设计

文中针对薄壁圆柱壳楔环连接结构,开展了基于参数化模型和有限元法的楔环连接结构优化研究,建立了以楔环连接结构的主要几何参数为设计变量、楔环连接结构的附加面积为目标函数的优化模型,采用组合优化策略进行了优化分析。数值算例的结果表明:在组合优化策略的控制下,通过调整设计变量,合理地提升结构应力水平,获得满足尺寸要求、结构承载力要求和附加面积最小的设计方案,使材料性能得到更有效的利用。文中的研究工作为薄壁圆柱壳楔环连接结构设计提供了理论基础,有助于楔环连接结构的设计应用。     

带式输送机大转矩传动滚筒加强环的结构设计研究

建立了有加强环带式输送机传动滚筒有限元模型,利用有限元分析软件ANSYS,分析了有加强环和无加强环及不同结构加强环滚筒的应力及变形情况。经反复建模验算后,又得到了一系列不同结构加强环与筒壳最大变形量的对应关系,利用MATLAB拟合了不同结构加强环的变量与筒壳最大位移的函数关系式,通过函数可选取使筒壳变形最小的加强环,并且为加强环的标准化设计提供理论依据和思路。     

多层内凹蜂窝圆柱壳冲击动力学行为分析

构建了不同角度单层内凹蜂窝圆柱壳模型，提出了一种新型多层复合内凹蜂窝圆柱壳结构。利用有限元仿真方法研究了单层和多层内凹蜂窝圆柱壳在轴向冲击下的变形行为，分析对比了单层和多层内凹蜂窝圆柱壳在不同冲击速度下的平台应力和比吸能特性。结果表明，在相同密度和尺寸下，多层内凹蜂窝圆柱壳的冲击能量吸收能力相对于单层内凹蜂窝圆柱壳有显著提升；内凹蜂窝圆柱壳初始变形破坏位置随着冲击速度的改变而改变；多层内凹蜂窝圆柱壳没有表现出负泊松比性质。     

薄壁圆柱壳振动应力间接测量方法研究

为了进一步了解薄壁圆柱壳的振动特性,提出了一种间接测试薄壁圆柱壳振动应力的方法。首先利用谐响应分析方法计算获得了结构在不同基础激励幅度下的振动应力和响应;然后通过最小二乘法得到"振动应力-响应"关系曲线,建立了两者的数值表达式,明确了间接测试其振动应力的理论基础。最后通过实例对此方法进行了验证,结果表明此间接测试方法具有较好的测试精度。提出了薄壁圆柱壳振动应力间接测量的方法及流程,并对其中的关键环节,如Rayleigh阻尼的确定以及基于实验数据的有限元模型的修正方法进行了详细论述,可以为薄壁圆柱壳振动应力的测试问题提供一种新思路。     

Hamilton体系下四边简支复合材料开口圆柱层合壳灵敏度分析的解析法研究

基于修正后的H-R(Hellinger-Reissner)变分原理,推导了开口圆柱单层壳的Hamilton正则方程和开口圆柱层合壳的微分控制方程。将微分控制方程和灵敏度系数控制方程耦合,得到了开口圆柱层合壳响应和响应灵敏度系数的混合控制方程。利用该混合控制方程,对均布载荷作用下四边简支三层开口圆柱壳进行了位移灵敏度分析,并将所得的灵敏度分析结果与有限差分法相比较。结果表明,笔者推导的开口圆柱层合壳的混合控制方程是正确的,并且简化了Hamilton体系下层合壳结构的灵敏度分析过程。     

内压柱壳大开孔率开孔平齐式接管应力分布研究

本文针对内压圆柱壳大开孔率平齐式开孔接管结构 ,进行了三维线弹性有限元应力分析、研究。有限元计算和电测应力分析的结果表明 ,用电阻应变测量方法测量到的是应变片长度范围内应力场的平均值 ,而得不到该区域内的最大应力值 ;以DXF格式文件为中介 ,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的 ,能够保证开孔区域内的单元都是比较规整、均匀的六面体单元 ,可以使用不协调位移模式 ,应用这个模型进行有限元分析可以得到内压圆柱壳大开孔率开孔平齐式接管结构的应力集中系数。     

环肋圆锥壳开孔应力特性分析

以圆柱壳正交开孔的理论分析为基础,研究圆锥壳开孔中具有环肋的圆锥壳开孔应力特性,为圆锥壳开孔设计提供理论依据。     

圆柱壳结构外压弹塑性稳定性问题的半解析有限元法

综合考虑几何、物理双重非线性因素的影响,对圆柱壳结构在外压作用下发生承受外压失稳屈曲进行研究.几何方程采用大位移的应变位移关系,物理方程采用弹塑性分析的应力应变关系,导出圆柱壳单元弹塑性分析的切线刚度矩阵.计算中,为追踪失稳屈曲完整的平衡路径,在位于极值点邻域内的每一增量步中,采用控制弧长约束下的增量-迭代法进行计算,使计算效率大大提高.     

圆柱壳贴板补强结构的实验研究

本文根据美国压力容器委员会计划对圆筒形容器的贴板补强结构进行一系列研究的要求,对5台开孔接管贴板补强结构的圆柱壳容器进行了电测应力实验,所得结果为从理论上研究圆柱壳开孔接管贴板补强结构应力状况和在实际中有效应用贴板补强的设计规范提供了参考。     

压力容器应力场数值模拟及边缘应力初探

利用三维扫描仪对压力容器进行扫描,从而比较精确的建立模型,再利用ANSYS软件得到椭球壳与圆柱壳体的连接处的边缘应力的分布曲线和碟形壳与圆柱壳体的连接处的应力分布曲线,重点解决了压力容器边缘应力的计算问题,对设计压力容器时的安全性提供了重要的资料。     

弯曲载荷作用下圆柱壳环向周期裂纹应力强度因子

应力强度因子作为表征裂纹尖端应力场强弱和断裂分析的一个重要参量,其简单而有效的求解方法具有重要的工程实际意义。利用J_2守恒积分建立了一个求解弯曲载荷作用下圆柱壳环向周期裂纹应力强度因子的计算方法。该方法原理清晰,计算简单。     

两层预应力转子结构复合材料储能飞轮的应力及位移计算

采用预应力结构可使复合材料飞轮的应力、位移分布得到一定改善,从而提高飞轮储能密度。考虑复合材料和预应力结构的特点,建立基于各向异性对称结构理论的计算模型,得到两层预应力转子结构复合材料储能飞轮在工作转速情况下应力和位移的解析公式,对内、外两层飞轮任一点的径向、环向应力及径向位移进行较为全面的仿真分析,并利用所建立的计算模型对飞轮在某一转速时不同的位置对径向应力、环向应力和径向位移的影响进行探讨。结果表明,内层转子径向应力在外侧最大,环向应力在内侧最大;外层转子径向应力和环向应力均在内侧最大。当角速度 从0增加到5 000 rad•s−1时,内、外转子的径向应力、环向应力和径向位移都随之增大。当 =600 rad•s−1,整个飞轮径向应力、环向应力和位移的最大值出现在两层转子的接触面r=0.27 m处。该分析结果可为飞轮的设计制造提供重要的参考。     

内压作用下圆柱壳周向斜接管结构设计分析

周向斜接管结构应用广泛,但相对于径向和轴向斜接管结构,尚缺乏完整的设计方法研究。采用有限元法较为系统地计算了不同结构参数下受内压圆柱壳周向斜接管结构的弹性应力,绘制了不同开孔参数下等效薄膜应力及等效薄膜加弯曲应力集中系数Km,K图。研究结果表明,内压下圆柱壳周向斜接管结构的等效薄膜应力及等效薄膜加弯曲应力集中系数均低于同参数时的圆柱壳径向接管结构,周向斜接管有限元解与Mershon公式得到的结果存在一定差异。该研究结果可为内压作用下周向斜接管结构工程设计提供依据。     

开孔圆柱壳模拟疲劳试验模型及加载条件的研究

研究受内压开孔圆柱壳与其受拉伸开孔平板模型在结构和受载条件上的相似性，有限元分析表明，开孔圆柱壳与其相应的平板模型在开孔附近的等效应力分布非常相似，分析和试验结果表明，开孔圆柱壳模拟疲劳试验载荷应由控制疲劳寿命的关键部位（即危险点）的等效应力来确定，当开孔圆柱壳与其平板模型在危害点的等效应力水平和分布相同时，可认为二者的疲劳寿命也相同，在正确的加载条件下，开孔平板模型可用于开孔圆柱壳的模拟疲劳试验，并较精确地预测开孔圆柱壳的疲劳寿命。     

非轴对称载荷作用下圆柱薄壳的解析解

求解非轴对称载荷作用下圆柱薄壳的变形及应力状态问题,在工程中普遍存在。将电磁轨道发射装置中的发射管外壁,在工作状态下简化为非轴对称载荷作用下有限长的圆柱薄壳;给出了分析变形与应力状态的基本方程;在设定载荷及位移函数的基础上,应用Galerkin法求得了应力与位移的解析解;通过具体算例,将所得的计算结果与Ansys数值解进行了对比分析,验证了解析解的正确性。研究结果可供圆柱薄壳非轴对称问题的理论求解和相应的工程设计参考。     

TRT叶片圆柱拉金结构设计及静态分析

为了减少高炉煤气余压透平发电(TRT)叶片发生振动而损坏,设计出一种新的圆柱阻尼拉金结构,通过有限元模拟分析,获得了阻尼结构的相关静态特性。对整个阻尼拉金结构的应力、位移分布情况进行分析,获得了应力、位移在不同区域的波动规律;在拉金孔处、过渡曲面、一二级榫齿槽面等对应力敏感的区域进行切片分析,获得了各个截面内部的应力、应变分布规律。通过与相关文献中无阻尼结构叶片的相应区域的应力、位移波动规律做对比分析后,结果表明圆柱阻尼结构的静态特性满足设计要求。     

圆柱壳开孔补强的弹性和弹塑性有限元分析

考虑补强圈与圆柱壳作为一个整体子模型和接触子模型，对开孔补强结构的圆柱壳进行了弹性和弹塑性有限元应力分析。比较两个子模型和弹性／弹塑性有限元分析的结果，发现接触子模型和整体子模型的圆柱壳开孔应力分布相似，但接触子模型和整体子模型在壳体和补强圈之间的接触面上的应力分布存在差异。对不同直径的接管和不同倾角的接管进行了有限元分析，分析表明，应力分布及最大应力受倾角的影响较大，受直径变化的影响不大。     

圆锥破碎机中圆柱滚子轴承的有限元分析

本文对圆锥破碎机进行受力分析,计算出圆柱滚子轴承的径向载荷。利用Solid Works软件建立的三维模型,再将模型导入到Workbench中进行有限元分析,得到圆柱滚子轴承的位移、等效应力的分布规律以及滚子应力集中的位置,为圆柱滚子轴承的结构优化和设计提供理论依据。     

圆柱壳开孔接管结构极限载荷的参数化分析

具有径向接管的圆柱壳结构的极限承载能力与三个无量纲参数:开孔率d/D、壁厚比t/T和D/T有关。运用正交试验设计方法,设计了64组不同参数的圆柱壳模型,利用有限元分析软件ANSYS对模型进行模拟,求得模型的极限载荷。由回归分析法得到了模型极限载荷的回归方程。通过分析与试验和有限元计算的验证,证明回归模型是正确的,指出参数化分析法在压力容器上应用是有效的。     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层台结构的屈曲载荷。本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳，设计了测试其稳定性的实验方案。然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器，对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试，并对实验进行了精度分析。最后给出了实验结果并进行了讨论。