基于响应面法的转向架构架结构强度分析

为了快速准确地评估转向架构架的结构强度,将响应面法和可靠性理论相结合对其进行结构强度分析.运用APDL语言建立转向架构架的参数化模型,并根据标准计算其结构强度.考虑试验设计方法对构架响应面函数精度的影响,分别采用中心组合设计、Box-Behnken设计和三水平全因子设计三种试验设计方法对其进行样本点的选取.利用最小二乘法对试验数据进行拟合,建立构架的多项式响应面函数.基于响应面函数,采用Monte-Carlo方法和应力-强度干涉理论对构架进行结构强度的可靠性分析.研究结果表明:试验设计方法的不同对响应面函数精度的影响较大,通过中心组合设计拟合的响应面函数精度较低,三水平全因子设计相比Box-Behnken设计在拟合精度相似的条件下,计算量较大.三种试验设计方法下,转向架构架的结构可靠度分别为0.97,1和1,表明了响应面函数的精度对准确评估构架的可靠性具有重要作用,同时为准确评估构架的结构强度提供了理论指导.     

轨道客车车体联接螺栓强度的数值模拟

基于螺栓联接传力特点、有限元技术以及相关标准,归纳总结出轨道客车车体联接螺栓强度分析的两种建模及评价方法.利用这两种方法,分别创建了动车组枕梁与边梁接触非线性分析模型以及地铁车模块化司机室与车体有限元模型;基于EN12663-2010标准载荷,校核某动车组枕梁与边梁联接螺栓及其被联接件的强度,以及某地铁车模块化司机室与车体联接螺栓的静强度和疲劳强度.这两种联接螺栓强度分析方法可推广到轨道客车车体底架吊装节点的强度设计中.     

动车组吊装结构及联接螺栓接触非线性有限元分析

以某动车组制动模块为研究对象,采用空间六面体单元和四节点壳单元混合建模的方式,对整体吊装结构进行8种工况的接触非线性有限元分析,得出制动模块各零部件静强度满足设计要求.利用子结构技术,对吊座螺栓进行不同预紧力情况下的应力强度对比研究,得出预紧力是影响螺栓强度的主要因素,随着预紧力的增加螺栓上的应力值逐渐增大.     

基于改进响应面法的结构模型修正研究

提出采用响应面法进行有限元模型修正.该方法根据方差分析或先验信息进行设计参数筛选,以显式的响应面模型逼近目标函数与设计参数之间复杂的隐式函数关系,通过响应面自身特性进行迭代修正.在此基础上,根据样本点对目标函数贡献的差异性提出通过加权来构造改进的二次响应面,改进后的响应面可以更快地迭代收敛,计算量小,可推广至非线性等复杂模型,某算例验证该方法的有效性.     

提高车辆安全带锚固点强度的方法研究

按照国家标准要求,对某型汽车座椅安全带进行强度试验,发现后排座椅安全带锚点处的后地板破裂.针对该问题,在ANSYS软件中建立了座椅安全带的有限元模型,通过有限元分析结果与试验结果的对比,证明有限元模型的可靠性.利用非线性有限元法对安全带锚固点的强度进行了研究,提出了一些可以提高安全带锚固点强度的方法.     

接触非线性分析及对车下吊装联接结构螺栓可靠性的校验

基于接触非线性理论,使用HyperMesh软件构建了城际动车车下吊装结构的接触有限元精细模型,通过ANSYS软件对吊装结构联接螺栓进行有限元接触分析.分析结果显示:工作工况下,最大螺栓应力出现在螺杆根部,预紧力对螺栓应力影响较大.通过对动车车下吊装结构的接触有限元分析,总结了若干影响接触非线性分析的因素,为铁路机车车辆接触非线性分析提供了若干有益的建模经验.     

具有扭转自由度的五节点索单元非线性有限元法

常见的索单元不具有沿轴向的转动自由度,但是在研究输电线覆冰舞动时,轴向的扭转不可忽略,基于此,提出一种新的通用的五节点索单元非线性有限元模型.该模型具有转动自由度,并考虑轴向变形与扭转变形的耦合,采用四次多项式作为位移插值函数及单元形状函数,运用全Lagrangian坐标描述法,由虚功原理建立了有限元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法迭代求解.这样建立的非线性有限元分析方法不仅适用于一般悬索结构的分析,也适用于输电线这类需考虑扭转的特殊悬索结构的分析.算例结果表明,方法正确有效,具有较好的通用性,适用于各类悬索结构的分析、设计.     

耦合螺栓模型建模及柴油机有限元分析

研究了耦合螺栓有限元建模方法,该模型考虑到了螺栓连接所具备的预紧力和接触对这2个重要的特征.将耦合螺栓有限元模型运用到了某试件的模态分析计算中,所得到的频率和振型与实验结果具有很好的一致性,验证了耦合螺栓有限元模型的有效性.该模型运用到了某中速船用柴油机的机体与油底壳之间的连接,研究了采用螺栓连接的柴油机的有限元模型与采用粘连的方式直接将柴油机的机体与油底壳固连的有限元模型在模态频率和模态振型之间的差异     

基于静力响应面的混凝土梁桥有限元模型修正

研究基于中心复合设计的静力响应面法在桥梁有限元模型修正中的具体应用.桥梁结构的静力测试受干扰小、过程明确,具有较高的精度和稳定性.以静载试验挠度为响应,进行中心复合设计,拟合能模拟响应与因子间的曲面函数关系的二阶响应面模型.通过调整坐标轴样本点的取值使中心复合设计具有正交性.以方差分析定量判定回归方程和因子的显著性,并通过剔除不显著因子提高响应面模型的精度.对三跨连续梁抗弯刚度的修正结果表明:基于静力测试的二阶响应面模型,对梁桥有限元模型的修正精度能满足工程要求.     

螺纹深度和螺距对螺纹连接强度影响的有限元分析

螺纹连接是机械工业常用的零件连接方式,其强度对于保证零件连接关系的可靠性有着重大影响。为研究螺纹连接强度的影响因素,建立了3种不同螺纹深度和3种不同螺距以及3种不同载荷下的螺栓-螺母螺纹连接的有限元模型。从螺纹牙根部应力和螺栓轴向变形两方面分析了螺纹深度、螺距和载荷对螺纹连接强度的影响。结果表明,螺纹牙根部应力与螺纹深度、螺距皆成反比关系,而其与轴向变形均跟载荷成正比关系,为提高螺纹连接强度提供了一定的理论基础。