有限元方法在压力容器不连续区应力分析中的应用

简述有限元方法的基本思想及其在压力容器行业中的应用现状。采用有限元方法，使用ANSYS软件，建立了压力容器不连续区的数学模型并进行计算分析，得到了结构中的应力分布规律。依据JB4732-1995《钢制压力容器分析设计标准》的相关规定，对分析结果进行了评定。     

预制墩线性、非线性比较分析

采用有限元软件ANSYS建立高强管型预制墩有限元模型,结合上部总体计算情况,对结构逐级加载进行计算分析,分析预制墩应力云图,得到最不利应力点位置,绘制出最不利应力点应力与墩顶荷载曲线图,以指导设计。     

少片钢板弹簧力学特性有限元分析

以试验工况为基础,考虑簧片间的非线性接触,建立了钢板弹簧装配及加载状态的精确有限元模型,通过有限元分析和应力叠加计算得到钢板弹簧接近实际工况的应力分布和弹簧刚度.     

轻型组合桥面弧形缺口应力特征分析及现场试验

为深入研究钢-UHPC （Ultra-high Performance Concrete）轻型桥面组合体系对弧形缺口的应力改善程度，结合一座大跨自锚式悬索桥，针对正交异性钢桥面板（Orthotropic Steel Deck，OSD）结构铺设UHPC层前、后2种情形，选择3种不同弧形缺口形式，分别建立空间实体有限元分析模型，并采用简化加载、响应面加载2种方式进行分析，由此获得了弧形缺口应力、变形分布规律与车辆轴载位置之间的关系，揭示了弧形缺口出现峰值拉、压应力的原因。以此为基础，采用三轴加载车分别在铺设UHPC层前、后进行现场跑车试验，采集了弧形缺口多个关注点在不同横向加载位置的应力响应曲线，获得了各点的应力极值，并与有限元结果进行了对比分析。研究结果表明：铺设UHPC前、后弧形缺口关注点应力特征随荷载分布规律基本相同，面内应力为主、面外应力较小，拉应力主要由荷载偏载产生、加载区域长，而压应力主要由荷载直接作用于弧形缺口顶部产生，且加载区域短；采用传统简化加载方式难以获得弧形缺口处准确的拉应力峰值，并可能导致应力幅偏小，并由此提出了合理的加载方式；本桥五段线弧形缺口形式受力相对较好；铺设UHPC层能有效减少弧形缺口应力峰值，并在一定程度上缓解疲劳问题，是OSD结构提高疲劳性能的一种有效方案。     

斜拉桥塔索锚固区空间应力分析

结合恩施市施州大桥的设计,运用大型通用分析软件ANSYS,采用空间有限元的方法,分2种工况,对其空心预应力混凝土桥塔塔索锚固区进行了空间应力分析,并且比较了传统U形布束方式和井字方式的优缺点。分析结果表明:通过合理布置预应力粗钢筋,可以抵抗斜拉索水平力产生的不利影响,满足结构的使用要求;斜索锚固区段采用箱形截面的桥塔,索力的水平分量在没有斜索锚固的箱体部分内引起较大的顺桥向拉应力,在斜索直接锚固的箱体部分,引起靠外壁部分、横桥向较大的拉应力;顺桥向预应力筋应布置在没有斜索锚固的箱体内,横桥向预应力筋则重点布置在斜索直接锚固的箱体靠外侧部分;塔索锚固区的受力以正应力为主,只要控制塔索锚固区正应力分布,塔索锚固区的受力就可得到有效控制。     

轻型卡车车架应力试验及有限元分析研究

本文针对某轻型卡车车架总成应力试验,通过应力数据的采集、处理和分析,得到了车架的不同位置的应力分布情况.同时对该车架总成进行有限元分析,对比应力试验与有限元分析结果,发现两者具有一定关系,这为我们预估在一定使用环境下车架结构可能出现的问题提供了一种有效的故障诊断方法.     

汽车车架中的铆钉结构应力分析研究

针对某汽车在行驶过程中铆钉脱落的现象,基于有限元分析技术,对其车架连接铆钉的应力进行深入研究。先建立整个车架的有限元模型,以梁单元离散铆钉,作线性静态计算,得到代表铆钉的梁单元的应力情况;然后再通过子模型的方式建立铆钉的接触模型,进行非线性求解,得到更加详细的铆钉应力情况。通过对比线性与非线性两次分析中铆钉的应力,得到两种分析铆钉应力的对应关系,为汽车车架整体分析中估计连接铆钉的应力提供参考。     

H式集装箱装卸架结构性能分析

对H式集装箱装卸架的功能和结构进行了介绍,并对其在工作过程中的三种工况进行了受力分析在此基础上,利用ANSYS Workbench软件对H架的结构静力学性能进行了有限元分析,分。别得到了三种工况下的应力和变形情况。分析结果表明,H架的设计符合规定,安全可靠。     

车辆轮迹线位置对钢桥面板疲劳部位应力的影响分析

正交异性钢桥面板是大跨度桥梁结构主要桥面板形式.为深入研究车辆轮迹线位置对钢桥面板疲劳部位应力的影响,以纵肋与顶板双面焊焊接接头为研究对象,基于ANSYS有限元软件,选取三种典型疲劳车辆轮迹线加载形式,得到了该部位热点应力历程.车辆骑纵肋加载和纵肋间加载均具有较大的疲劳应力,设计时应将轮迹线尽量布置在纵肋正上方位置.     

曲轴中频感应淬火过程模拟及残余应力计算

利用ANSYS有限元分析软件，进行了6110钢曲轴的中频感应淬火过程的模拟计算，并预测了淬硬层的深度，计算了淬火后的残余应力分布。可直观显示任意时刻曲轴内任意截面上的温度场和应力场以及温度、应力等值线随着时间推移的情况，也可以显示任意点上的温度一时间曲线、应力一时间曲线。     

水泥混凝土路面临界荷位研究

基于Winkler弹性地基模型假设,结合多轴化、重载化的交通运载趋势,考虑不同温度梯度对水泥混凝土路面受力情况的影响,对各种车型位于不同荷载作用位置时的水泥混凝土路面受力状态进行有限元分析,确定不同荷载应力与温度应力耦合作用下水泥混凝土路面的临界荷位,为采用不同设计标准的各种设计方法提出选取临界荷位的合理建议。结果表明,若以板中荷载疲劳应力破坏为设计标准,当水泥混凝土路面处于正温度梯度或零温度梯度时,其临界荷位为车辆载重轴作用于纵缝边缘中部位置;当水泥混凝土路面处于负温度梯度时,临界荷位为车辆相邻两轴作用于同一块路面板的前后两端位置;若以板角挠度破坏为设计标准,无论水泥混凝土路面处于何种温度梯度,临界荷位均为载重轴作用于靠近角隅的板边横缝边缘。     

基于现场试验和有限元的纵肋-面板双面焊构造细节应力行为研究

纵肋-面板(rib-to-deck,简称RD)双面焊是正交异性钢桥面板制造新技术。为研究该构造细节的轮载应力特征,在某大跨度钢箱梁斜拉桥上开展了横桥向3个典型轮载工况的控制加载试验,记录了卡车缓慢移动和跑车时毗邻的多个RD构造细节的应力时程,研究了RD构造细节轮载应力行为。通过建立正交异性钢桥面板模型,开展了RD双面焊构造细节的精细化有限元分析。现场试验表明:在横桥向3个典型轮载工况中,跨肋式加载是RD构造细节最不利加载工况,此时纵肋侧和面板侧均产生最大应力幅,且面板侧大于纵肋侧;同时,RD构造细节轮载应力的局部效应显著,横桥向当构造细节距离轮载中心大于1倍纵肋中心距后,其纵肋侧和面板侧的应力幅均很小,因此可忽略卡车左右轮和相邻车道卡车并行的应力叠加效应;在纵桥向,轮载对RD构造细节的加载效应也仅局限其所在前后横隔板之间的桥面;另外,横桥向轮胎覆盖的面板下方RD构造细节,其应力时程能分辨单轴,每个车轴产生一个应力峰;否则其应力时程只能识别轴组,一辆卡车通行产生的疲劳加载次数等于卡车轴组数。有限元分析不仅得到了与现场加载试验非常一致的结果,也表明RD构造细节外侧最大应力幅均大于内侧,因此轮载作用下内侧焊焊趾的疲劳抗力高于外侧焊。故对RD双面焊构造细节,基于现场试验获得的外侧焊构造细节应力响应,能给出RD构造细节疲劳性能的合理评价。     

路面载重车辆的荷载特征

在收集了我国公路上行驶的单、双后轴整车型的载重车辆轴载资料的基础上,参考国家现行轴限规定与轮胎型号等标准,从路面结构设计的角度上对轴载、轮胎气压、接地压力、轴型参数等荷载特征参数进行了整理分析,采用统计回归方法找到了特征参数的规律和相互关系,进而提出了供路面结构设计的轴型参数:双轮间距、轮距、轴距按额定轴载进行分级的建议表,以及以后轴额定轴载和轴载实载率为自变参量的轮胎接地压力的统一回归式和回归系数,讨论了现行沥青路面结构分析中双轮中心距取3倍荷载当量圆半径宜根据额定轴载和轴载实载率确定适用范围。此研究结果为提高路面结构分析精度提供了可靠的荷载特征参数依据。     

基于WIM的钢桥面板轴重频值谱推导

依据钢桥面板的受力特点,分析了它的疲劳特性,在原有的荷载频谱值的基础上,提出了更为精确的基于轴重频值谱的疲劳寿命评估方法。以压电式动态称重获取的贵州坝陵河大桥一周的车辆数据为样本,根据轴组类型对所测的车辆车轴进行分类,将车辆分为7种车型形式,并建立了3种轴型的轴载谱。依据所监测的数据,并结合正交异型钢桥面板的疲劳特性,推导得到了适宜分析钢桥面板疲劳的随机轴重谱。以面板与U肋连接处的疲劳细节为例,将轴重频值谱以及随机轴重频值谱作为输入,计算得到该细节处的应力谱以及剩余使用寿命。这一研究为钢桥面板的疲劳验算提供了更加准确的方法。     

一种小型侧装压缩式垃圾车的结构设计

针对侧装压缩式垃圾车的倾倒装置安装在车箱侧边,车辆轴距较长,无法进入狭窄街道和小区收集垃圾的问题,介绍了一款小型侧装压缩式垃圾车的结构设计及工作原理,并对其倾倒装置油缸进行了计算,为此类车型的设计提供了参考。     

基于疲劳寿命的驱动桥壳可靠性与轻量化设计

为提高驱动桥壳的轻量化水平和道路行驶疲劳可靠性,对驱动桥壳进行6-Sigma稳健性多目标轻量化设计。首先,建立驱动桥壳的虚拟台架仿真模型,并进行垂直弯曲刚性和垂直弯曲静强度的仿真分析,将仿真得到的桥壳本体各测点变形量和关键受力点应力值与试验结果进行对比,以验证桥壳虚拟台架仿真模型的可信性。其次,建立驱动桥壳的最大垂向力仿真模型,结合耐久性强化路面下驱动桥壳板簧座处的垂向载荷谱,基于名义应力法,对驱动桥壳进行了道路行驶工况下的疲劳寿命分析。然后,选取驱动桥壳本体各截面壁厚为设计变量,基于熵权法和TOPSIS（Technique for Ordering Preferences by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS）方法研究各壁厚变量对桥壳综合性能的影响。结合RBF（Radial Basis Function,RBF）近似模型和NSGA-Ⅱ算法（Elitist Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ）对驱动桥壳进行基于疲劳寿命的多目标确定性轻量化设计,获取Pareto最优解集,选取桥壳的优化方案。最后,基于蒙特卡罗模拟抽样方法和微存档遗传算法（AMGA）对驱动桥壳进行了多目标6-Sigma稳健性轻量化设计,得到桥壳稳健性优化方案。研究结果表明：稳健性优化后,驱动桥壳本体的疲劳寿命降低了12.3%,但和初始结构的疲劳寿命相比,仍提升了117%;桥壳本体疲劳寿命正态分布的标准方差下降了72.1%,说明桥壳本体的疲劳可靠性得到了大幅提升;桥壳本体的质量升高了1.8%,但和优化前的桥壳原结构相比,仍实现减重5.9%。     

基于Hyperworks的微型车车桥疲劳寿命分析与研究

驱动桥是汽车上主要部件之一,驱动桥的质量好坏会大大影响到车辆的安全使用。在车辆不断向高速、轻量、低能耗和高性能发展的今天,微型车车桥的安全性日益受到关注。本文以实体单元为基础,通过Proe软件对微型汽车车桥进行建模,利用Hyperworks对模型进行有限元模拟分析。在随机载荷下的对其疲劳寿命予以分析,并对驱动桥的疲劳强度进行了计算,得出了驱动桥的应力和变形分布。通过强度评价和疲劳寿命估算,验证了该车桥设计的合理性,为商用车车桥设计研发提供了参考。     

基于CATIA和ANSYS的货车驱动桥壳有限元分析

为验证某货车驱动桥壳是否会出现断裂和塑性变形,利用CATIA软件对某货车驱动桥壳建立三维实体模型,通过传递数据接口,把模型导入有限元分析软件ANSYS,对驱动桥壳进行了2.5倍满载轴荷下的应力分布和变形情况分析。计算结果为：板壳和凸缘连接处最大应力为186MPa,小于材料屈服强度295MPa;轮距最大变形量为0.405728mm/m,小于国家规定的1.5mm/m,该驱动桥壳强度满足设计要求。表明驱动桥半轴套筒与轮毂内轴承的接触面和桥壳与凸缘连接处容易发生损坏,该方法为进一步优化改进设计提供了可靠的理论依据。     

某乘用车后轴冲击分析

通过对某乘用车设计该汽车的后轴,并利用HyperMesh建立该后轴的有限元模型。然后运用LS-DYNA对该后轴进行冲击分析,得到该后轴的变形图及及应力值。通过对该后轴进行冲击试验,符合有限元模型的最终结果。最终为后轴设计提供了正确的指导。     

水泥混凝土路面下路基工作区深度确定方法的探讨

通过讨论原路基工作区深度确定方法的局限性及应用于水泥混凝土路面时的不合理之处,提出以荷载作用于水泥混凝土面板不同荷位时的路基应力比（板角、板边时的路基应力与板中时的比值）作为水泥混凝土路面下路基工作区深度的控制指标。采用有限元方法,讨论了路基应力扩散特征和工作区深度,给出了路基深度0.8m处的应力比取值范围。结果表明：不同轴型（单轴、双轴和三轴）及不同公路等级的路基工作区深度变化在0.65～1.55m之间,原0.8m的路基工作区深度已不能完全满足现在路面结构和轴荷条件下的情况。在综合考虑轴荷、路面结构和公路等级基础上,推荐了路基工作区深度值。