锥台点阵吸能装置在整车碰撞中的建模研究

点阵吸能装置在以壳单元建模时,碰撞仿真求解时间步较短,不适用于车体耐撞性设计的快速碰撞仿真.针对这个问题,提出以实体单元近似的建模方法.以T向压缩典型的点阵块体为考察条件,对比壳单元和实体单元压溃仿真的压缩力-位移曲线结果,通过讨论实体单元建模的网格尺寸效应,获得了具备足够精度和求解效率的点阵吸能装置实体单元等效模型.最后以某城轨车车体碰撞仿真为载体,观察点阵吸能装置实体单元建模的效果.结果表明,该建模方法能够在整车碰撞仿真中显著提高求解效率.     

基于平面应变单元的板式橡胶支座简化建模方法

目前,板式橡胶支座的数值仿真仍以空间实体单元建模为主.这种建模方式精度较高,但随着网格细化,求解成本急剧上升.基于平面应变问题,提出了采用平面模型简化空间模型的方法.用Ansys软件,基于两参数Mooney-Rivlin模型,采用两种方式进行有限元计算,得出平面应变单元模型与空间实体单元模型应力状态的换算方法及适用范围...     

基于能量的网壳结构协调抗震性能分析

为了揭示地震作用下网壳结构各局部间受力状态及该变化与结构承载能力间的关系,对有限元全荷载域动力时程分析应变能数据进行了再建模,在此基础上应用能量参数系统研究了地震作用下网壳结构各杆件内力重分布.研究结果表明,网壳结构在工作状态下各单元间能够协调、稳定地共同承担外荷载;当结构失效后,各单元间协调变形的稳定性被破坏,基于协调变形可以判断网壳结构的工作状态;在水平向动荷载作用下,单层网壳中下部指数应变能较大,径杆最大值出现在第5环,约为第1环的13倍;三向地震波作用下,中上部指数应变能较大,径杆最大值出现在第2环,约为第6环的15倍.      

不锈钢车体仿真与试验对比方法研究

基于某国外出口的不锈钢车体结构,采用壳单元及实体单元建立不锈钢车体结构有限元模型,应用梁单元模拟点焊、激光焊焊缝,运用ANSYS软件进行强度分析,依据美国ASME-RT-2:2014标准加载边界条件,输出测点的坐标、位移及应力信息,与车体样件试验结果做对比分析,并基于车体垂向工况对车体结构进行对比分析,结果表明:车体结构测点的计算数值与测试值的整体变化趋势一致,刚度、强度结果满足要求,验证了模拟方法的可靠性,对利用率超过25%,误差超过30%的测点进行了解释说明,最终满足技术要求.     

正交异性钢桥面板焊缝强度的不确定性评估

针对正交异性钢桥面板设计中关键的尺寸存在不确定性的问题,构建了焊缝强度不确定分析的数值模式.利用响应面法建立焊缝强度与参数之间关系代理模型,可有效避免不确定分析中需要反复进行复杂的有限元分析.不确定分析与DE演化算法相结合,可以快速进行不确定性计算,提升计算效率.文中算例分别给出了各设计参数在不同设计样本下的不确定数值结果,并进行对比分析.数值结果表明:所构建的不确定性数值模式能有效地考虑多种不确定因素的影响,有效反映了设计参数变化与焊缝强度之间的关系,可避免初始设计阶段进行确定性设计时过于保守的估计.     

基于APDL高速铝合金车体参数化建模

基于ANSYS的参数化编程语言APDL,以车体主要板厚度、车体高度、长度、窗体参数等主要结构尺寸为参数,采用模块化设计理念,建立了高速铝合金车底架、侧墙、顶板、端墙等参数化几何模型和有限元模型,并组合成整体模型.本研究可通过简单的改变参数产生不同的车体几何模型和不同网格密度的有限元模型,以适应不同问题数值仿真的要求,并为对车体的优化设计打下基础.研究表明,铝合金车体的参数化建模极大的提高了建模的效率和精度,可简单改变参数得到不同模型以适应不同问题的要求.     

基于APDL高速铝合金车体参数化建模

基于ANSYS的参数化编程语言APDL,以车体主要板厚度、车体高度、长度、窗体参数等主要结构尺寸为参数,采用模块化设计理念,建立了高速铝合金车底架、侧墙、顶板、端墙等参数化几何模型和有限元模型,并组合成整体模型.本研究可通过简单的改变参数产生不同的车体几何模型和不同网格密度的有限元模型,以适应不同问题数值仿真的要求,并为对车体的优化设计打下基础.研究表明,铝合金车体的参数化建模极大的提高了建模的效率和精度,可简单改变参数得到不同模型以适应不同问题的要求.     

随动有限元法-非线性壳单元

推导了壳单元的随动有限元方程,详细论述了通过随动有限元方程将线性壳单元应用到几何非线性分析中的过程.通过将具有面内转动自由度的膜单元与DKT薄板单元组合,构建了一个线性的三角形平板壳单元,并基于推导的随动有限元方程,成功的构建了节点具有六个自由度的新型非线性壳单元,通过数值算例验证了这一单元的准确性,也证明了给出的随动有限元方程的正确性.     

超大型油罐罐壁与底板应力有限元仿真分析

兰州原油末站大型油罐群,是我国首次在饱和黄土地基修建的大型储油设施.针对15×104 m3超大型非锚固油罐,采用ANSYS有限元软件,对大型储油罐基于接触条件下的二维轴对称有限元模型进行数值模拟分析.计算结果表明:罐壁环向应力大于竖向轴力,在第二圈罐壁和第三圈罐壁相连接的位置,环向应力值最大;油罐底板径向弯曲应力和环向应力均发生在油罐底板与罐壁相连接的大角焊缝处,径向弯曲应力是环向应力的2.7倍;在整个回填砂范围内,罐底变形较为均匀,罐底板有反向"翘离"现象,最大翘离高度为4.8mm;对于大型和超大型储油罐,罐体的薄弱环节在罐壁与底板相连接的大角焊缝处,在施工工程中注意保证钢板的焊接质量.     

基于ASME标准的动车组沙箱焊接结构疲劳评估

为了研究动车组沙箱焊接部位的疲劳寿命,根据沙箱的结构建立有限元模型,加载三种疲劳载荷工况,选取主要焊缝,运用ASME标准中的主S-N曲线法和参照BS标准的名义应力法分别计算所选焊缝的应力和累积损伤比,通过计算结果证明沙箱结构设计的合理性.改变焊缝单元的大小,对比不同尺寸单元下两种算法的计算结果,证明主S-N曲线法对焊接结构进行疲劳评估的时候不受有限元网格大小的影响,比名义应力法更为可靠.     

基于固有应变法的钢箱梁结构双侧同步焊变形预测研究

基于固有应变法,并采用T型接头双侧同步焊有限元模型,对钢箱梁结构的焊接变形作出预测分析。结果表明:固有应变法可以达到传统热弹塑性有限元法计算的精度;采用壳单元网格划分接近实体单元的计算结果。运用固有应变法及壳单元模型,对钢箱梁结构的双侧同步焊接变形作了预测分析,得到顶板焊接变形较大,底板变形主要集中在板边缘中部区域。在研究结果的基础上,给出了夹具、肋板数量、焊缝位置等具体措施用于钢箱梁结构双侧同步焊的建议。     

基于 LS-DYNA 的移动式压力容器侧翻碰撞分析

运用有限元和瞬态动力学的有关理论和方法对移动式压力容器动态侧翻的安全性进行了研究。首先采用三维建模软件建立了移动式压力容器运输车的实体模型,然后分别利用有限元分析软件ANSYS和瞬态动力学仿真软件LS-DYNA对模型进行前处理分析和求解计算,得到满载车速为36 km/h时因过度转弯造成侧翻后,压力容器罐体、组合支座、车架及牵引销的动态应力响应情况。计算结果表明：运输车整体吸收冲击的能力较强,车架、支座起到了一定的缓冲作用,但压力容器焊缝的强度需要提高。     

实体矩形桥墩盖梁非线性裂缝分析

基于Midas FEA有限元软件对实体矩形桥墩盖梁进行仿真实体建模,通过对盖梁实体空间模型的计算,得出盖梁在各施工阶段及成桥运营阶段等不同工况下应力数值结果及分布,确定盖梁结构的应力集中区域,在考虑材料非线性的基础之上,对其进行非线性裂缝分析,确定盖梁应力集中区域裂缝极限状态荷载值。     

车身静态刚度参数化有限元仿真分析系统开发

用空间壳单元shell93描述车身,利用耦合节点的方法,建立了各冲压件之间的焊接关系.在ANSYS中,建立了白车身的有限元模型.提取车身参数,开发了车身静态刚度的有限元仿真分析系统.以具体车型为实例,将有限元仿真分析得到的车身刚度衡量指标的变形量与试验结果进行了对比,二者非常吻合,证明了有限元仿真分析系统的可靠性.同时,有限元仿真分析系统还可以得到车身的扭转刚度、中部弯曲和尾部弯曲刚度及其Z向应力分布云图.对研究车身的静态刚度和车身的机构设计具有重要的实用价值.     

推力矢量喷管参数化数值仿真设计

通过对Gambit和Fluent流体数值仿真软件进行二次开发,对推力矢量喷管进行参数化建模和数值计算;该参数化设计可快速对推力矢量喷管进行数值仿真计算,从而提高方案对比效率.     

T构最大悬臂施工阶段非线性裂缝分析

基于Midas FEA有限元软件对浮山县丞相河某特大桥连续刚构单T构进行仿真实体建模,通过对T构实体空间模型的计算,得出其在最大悬臂施工阶段不利工况下应力数值结果及分布,确定其结构的应力集中区域。在考虑材料非线性的基础之上,对其进行非线性裂缝分析,确定其裂缝状态及塑性状态区域。     

分离式基础柔性防撞装置结构分析方法比选

采用杆系单元、实体单元对宜昌夷陵长江大桥防撞装置结构进行有限元分析,并与m法计算的水平位移及作用效应进行对比。结果表明,杆系单元的计算结果与实体单元的计算结果相差很小,并且建模过程简单快捷;m法的计算结果与有限元的相差较大,且计算过程繁琐;研究结果可为类似柔性防撞结构分析以及设计提供参考。     

不锈钢激光焊分析试验对比研究

基于梁单元、壳单元建立激光焊拉剪试样有限元模型,对激光焊中心对中和偏移的焊接方式进行模拟分析,运用ANSYS有限元软件做线弹性分析,加载位移边界载荷,输出激光焊缝剪切力,与试验样件做对比分析,结果表明不同载荷下的激光焊强度预测结果与试验有良好的一致性,验证了模拟方法的可靠性.以有限元和试验对比分析的结果为基础,建立了完整的轨道车辆整车激光焊强度评估方法,并在某出口地铁上成功应用.     

基于试验模态验证的铁路敞车侧墙疲劳寿命预测

运用Hyper Mesh建立敞车的有限元模型,使用ANSYS软件对敞车侧墙进行仿真模态分析.采用LMS Test.lab软件中的工作模态参数识别方法对敞车侧墙进行试验模态分析,并获得了其固有频率、振型和阻尼比等模态参数.通过仿真模态分析和试验测试参数对比分析可知,结果基本吻合,从而验证了敞车侧墙的有限元模型的准确性,在此基础上基于ASME(2007)标准中结构应力法和Miner线性累积疲劳损伤理论,并采用AAR标准载荷谱对敞车侧墙的关键焊缝进行了疲劳寿命预测,结果满足设计要求.     

基于试验模态验证的铁路敞车侧墙疲劳寿命预测

运用Hyper Mesh建立敞车的有限元模型,使用ANSYS软件对敞车侧墙进行仿真模态分析.采用LMS Test.lab软件中的工作模态参数识别方法对敞车侧墙进行试验模态分析,并获得了其固有频率、振型和阻尼比等模态参数.通过仿真模态分析和试验测试参数对比分析可知,结果基本吻合,从而验证了敞车侧墙的有限元模型的准确性,在此基础上基于ASME(2007)标准中结构应力法和Miner线性累积疲劳损伤理论,并采用AAR标准载荷谱对敞车侧墙的关键焊缝进行了疲劳寿命预测,结果满足设计要求.