内燃机曲轴圆根应力的三维有限元应力分析

本文对16240Z型柴油机曲轴单拐圆根局部区域分两阶段进行了三维有限元应力计算,计算采用DDJ结构分析程序,八节点三维非协调等参元(经改进的)作为计算单元,在TQ-16机上完成,从而获得了圓根局部区域应力分布的一般规律和改善应力集中的基本途径。     

用单拐有限元分析的刚度等效法计算曲轴整体强度

本文在对目前流行的各种曲轴计算模型进行分析的基础上提出一个曲轴计算的新方法:先对单拐做三维有限元分析,求出各节点位移,再按简支梁模型反求曲俩刚度,最后用空间刚架模型计算整根曲轴。文中给出了用此方法对16V240Z柴油机曲轴进行计算的部分结果,求出的各点应力与实测相比平均误差11%,超过了其他方法的精度。     

柴油机曲轴的静、动态有限元分析及校核

采用有限单元法，运用ANSYS软件对6105柴油机曲轴进行了整体三维建模，对整体曲轴进行静强度、刚度的分析校核及模态分析，建立单拐模型，就整体有限元分析中应力较大部位做了分析、校核。为柴油机曲轴改进设计中的结构分析提供了理论依据。     

柴油机曲轴整体应力分析方法的研究

本文针对曲轴整体计算巾的两个难点分别提出了新的解决办法.对确定曲柄臂刚度问题,先用有限元法计算单拐,再把求出的节点位移作为已知数,反求曲柄臂当量梁的等效刚度;对确定支承刚度则采用曲轴—机体的计算模型.文章以16V24DZJ 柴油机曲轴为例进行了计算,给出了主要的计算结果.与实测相比,平均误差16.8%.     

基于有限元法的曲轴结构分析及优化

以东风康明斯某曲轴为例,在Pro/E中进行了三维实体建模;使用通用有限元分析与优化软件HyperWorks分析了原材料及两种新材料不带平衡块曲轴单拐模型的位移场和应力场,校核了曲轴在交变载荷作用下的疲劳强度,并对曲轴模型进行了设计优化。为新材料曲轴的设计提供了参考依据。     

回填施工对覆土波纹钢板拱桥受力性能的影响

根据有限元软件和内蒙古某座拱桥参数,用beam3二维梁单元模拟波纹钢板,用plan42二维实体单元模拟回填土体,建立了考虑回填高度与拱圈相互作用的平面模型,计算了不同回填高度下的拱圈弯矩和轴力,分析了回填高度对拱圈应力和变形的影响.计算结果表明:在对称回填施工过程中,拱圈最大径向绝对位移约为0.9 mm,拱圈最大、最小...     

基于平面壳单元的分阶段成形结构平衡方程

为探讨基于平面壳元的分阶段成形结构终状态的影响因素,建立了包含平面壳元无应力状态量的结构平衡方程.以等参平面壳单元为研究对象,建立了单元内任意一点的无应力状态量与单元高斯积分点处无应力状态量的关系;以单元的无应力状态作为零点计算结构的总势能,并根据最小势能原理,导出了包含平面壳元无应力状态量的结构平衡方程,获得了结构终状态与平面壳元无应力状态量的关系.分析结果表明,当结构体系、外荷载和边界条件一定时,如能保证壳元的无应力状态量一定,则结构的终状态是一定的,与分阶段成形过程无关.      

基于CR列式的壳屈曲分析

为解决薄壁结构屈曲分析的非线性计算问题,针对壳单元大位移、小应变分析,提出了基于更新拉格朗日CR列式的计算方法.该方法采用更新拉格朗日列式建立壳单元在大位移下的平衡方程,利用能量原理得到单元刚度矩阵.求解过程中,采用极分解方法计算变形后单元的随动坐标和单元节点的刚体转动;引入有限转动理论,从总位移中扣除刚体位移,得到节点变形,进而采用小应变理论计算单元应力,得到当前荷载步下的单元状态.最后,通过编制的程序对2个薄壳结构受力后的屈曲行为进行了分析.算例表明,用基于CR列式的非线性分析方法求解壳失稳问题具有较高的效率和精度.     

用数值模拟方法优化列车转向架侧梁焊接工艺的研究

基于ANSYS平台热弹塑性有限元分析,利用APDL语言,采用单元生死技术模拟焊缝形成过程,对B型列车14t转向架侧梁的焊接残余应力与变形进行了模拟。结果显示,侧梁沿x方向（即焊缝方向）产生了收缩,两端向中心的收缩量大致相等,其值分别为0．846mm和-0．935mm;在Y方向上,上盖板沿Y的负方向产生了较大的变形,其值为-1．548mm,下盖板的位移较小,最大值仅为0．213mm;z方向上,由于约束较强,其变形值较其它方向相比大约小一个数量级。等效残余应力在焊缝上最大,其峰值约为270MPa,随着与焊缝中心距离的增加,其值迅速减小。总体而言,模拟结果符合焊接理论,且与实际情况吻合,证明了用数值模拟方法进行焊接工艺优化的可行性。     

心墙堆石坝应力变形有限元分析

采用平面应变有限元方法,对该坝在施工、蓄水过程中的应力变形进行了模拟分析.模拟计算中,砼材料用线弹性模型模拟,坝体土石料用邓肯-张E-v非线性弹性模型模拟,砼与黏土间的不协调位移用Goodm an接触面单元模拟.坝体的施工过程和蓄水过程均用分级加荷的方法模拟.计算结果表明,坝体应力变形无异常分布,目前的设计是合理可行的.     

轮胎与钢桥面铺装接触力学分析

为进一步分析钢桥面铺装的真实受力特性,对轮胎与钢桥面铺装的接触力学行为进行了研究.通过建立轮胎模型,对轮胎接地压力进行计算,并与实测数据对比验证了轮胎接触模型的准确性;通过建立轮胎与桥面接触模型,对不利荷载位置时桥面铺装的力学响应计算与分析,得出铺装层竖向位移、铺装层顶弯拉应力、粘结层剪切应力的分布特性,指出桥面铺装典型病害产生的力学机理;通过对设定的一组铺装层计算模量对应的铺装层力学响应极值进行计算,得出铺装层弯拉劲度模量变化对铺装层力学响应的影响规律,并对比分析了轮胎荷载与均布荷载对结算结果的影响作用.结果表明：在等量荷载条件下,采用轮胎与桥面接触模型计算出的铺装层最大层顶反弯应力、粘结层最大剪切应力均明显大于采用均布荷载的计算结果,其中：铺装层层顶反弯应力增幅约为5%,粘结层剪切应力增幅约为9%.采用轮胎与桥面接触模型进行钢桥面铺装设计会更为安全.     

沥青封层对水泥路面振动性能的影响

考虑在水泥路面上增设几种不同厚度的乳化沥青上封层,采用有限元分析软件ANSYS计算分析沥青上封层对受动荷载作用的水泥路面振动性能的影响。计算结果表明:在水泥路面上加铺薄层沥青上封层可以有效降低车辆行驶对水泥路面的感应刚度,从而对抑制振动冲击荷载作用效应在路表的扩散有明显效果;总体上看,薄层沥青上封层对改善水泥路面在振动冲击荷载作用下的变形及受力有一定作用,但不明显;随着封层厚度的增加,面层底部正应力和剪应力值都有所降低,厚度变化初期降幅小,后期降幅增大。     

基于沥青路面结构力学行为的车辙深度控制标准

为了进一步规范沥青路面车辙深度的控制标准, 研究了车辙深度对路面结构的影响; 考虑车辙断面特征, 建立了车辆跨越车辙时的动荷载计算模型, 并以冲击系数量化了车辆对路面结构的冲击效应; 通过数值仿真研究了车辆荷载作用下路面结构的内部损伤, 探索了不同车辙深度下路面使用性能的衰减规律。研究结果表明: 车辙深度对路面结构的冲击效应不可忽视, 冲击系数随着车辙加深线性增加, 基于冲击效应的车辙深度应不大于11 mm; 沥青混合料层的最大拉应变位于上面层层底, 与车辙深度正相关, 中面层和下面层的拉应变与车辙深度负相关, 但应变水平显著低于上面层, 基于面层弯拉破坏的车辙深度应不大于15 mm; 最大剪应力出现在上面层层底, 随着车辙深度的增加缓慢增大; 车辙深度处于5~10 mm, 各面层的剪应力整体变化较小, 当其从10 mm增加到25 mm时, 上面层0~1 cm深度处的剪应力增加了14.5%, 增速明显超过中面层和下面层剪应力的减小速度, 基于面层剪切破坏的车辙深度应不大于10 mm; 车辙深度对无机结合料稳定层拉应力的影响不大; 车辙深度超过15 mm后应关注路基顶面压应变的变化, 防止路基出现大的变形。      

过载条件下固体发动机药柱结构完整性分析

基于三维线性粘弹性积分本构关系，采用有限元法，对固体火箭发动机的药柱结构在复杂载荷作用下的瞬态响应进行了数值模拟。药柱结构计算分析模型由发动机主要零部件壳体、隔热层和药柱构成，药柱和隔热层采用粘弹性本构模型。分别计算分析了轴向和轴向与横向同时过载条件下药柱结构的应力应变响应，讨论了复杂载荷作用下药柱结构的应力分布、变形特征和局部危险部位。研究工作为药柱结构中各类损伤规律的深入讨论，为固体火箭发动机的设计和结构完整性分析提供一定的参考。     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明：新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

半承载式客车车身骨架动静态特性分析

建立了板梁单元相结合的客车有限元模型,通过静态电测试验验证了模型的准确性.计算静态条件下对车身骨架影响较大的扭转状态下的应力、弯矩、扭矩分布,并通过观察车身骨架的变形获悉客车结构的静态特性.对客车骨架进行谐响应分析,以考察发动机怠速运转时,悬置点以及地板上不同位置的动力响应随频率的变化关系,得出对客车结构影响较大的频率...     

大型罐体预加水压消除焊接应力的分析计算

本文采用半解析半有限元法分析了预加水压消除大型罐体焊接残余应力的效果。先用壳体理论计算预加水压时罐体的应力,然后取包含焊缝的局部区域作为研究对象,把壳体应力作为应力边界条件,把焊接应力作为初应力,应用平面应力问题的弹塑性有限元法计算加载和卸载后的残余应力分布,计算结果表明,这是一种简捷而有效的方法。文中得出的结论,对工程实际有一定的参考价值。     

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明：两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明：采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

y+值对MIRA模型气动参数计算精度的影响

为研究量纲为1的参数y+值对车辆气动参数计算精度的影响, 以阶梯背MIRA模型为基础, 在保证模型网格数量与质量相近的情况下调整近壁网格尺寸, 构建不同y+值的流场仿真模型; 考虑到不同的湍流模型对车辆外流场仿真的y+值具有不同的适用范围, 选取SST κ-ω和LES两种常用的湍流模型对阶梯背MIRA模型外流场进行稳态和非稳态仿真分析; 将气动参数仿真结果与试验结果进行对比分析, 得出合适的y+值取值范围; 结合仿真速度云图和车身表面受力曲线分析了边界层首层网格厚度对仿真精度的影响; 建立了方背MIRA模型在2种湍流模型下的外流场仿真模型, 进行不同流速下气动参数的计算, 从而对y+值取值范围进行验证。研究结果表明: 针对车辆外流场数值仿真, 采用SST κ-ω模型时对应的合适平均y+值取值范围为20~50, 而采用LES模型时对应的合适平均y+值取值范围为5~10;当边界层首层近壁网格厚度过大时, 数值仿真无法准确捕捉边界层中速度梯度的变化, 造成边界层流场流动信息丢失, 而当边界层首层近壁网格厚度过小时, 边界层网格会严重畸变, 2种情况下气动参数计算误差都超过5%, 从而影响车辆外流场数值仿真精度; 根据所获得的y+值取值范围, 方背MIRA模型计算的气动参数误差小于5%, 说明了2种湍流模型平均y+值取值范围的正确性。      

耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力三维有限元分析

为了分析各因素对耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的影响,建立了三维有限元模型,确定了计算参数,通过正交设计法安排参数组合,计算混凝土基层底面的荷载应力,并对计算结果进行极差与方差分析。分析结果表明:混凝土基层底面荷载应力随沥青面层厚度增大总体呈减小趋势,但减小幅度不大,随基层厚度增大而减小,随基层模量增大而增大,随地基模量增大显著减小,面层模量变化对基层荷载应力几乎无影响;置信概率为95%时,对基层荷载应力有显著影响的因素是地基模量、基层模量和基层厚度,当置信概率为90%时,地基模量、基层模量、基层厚度和面层厚度影响的显著性依次减小。