Procast铸造模拟技术在车钩上的应用

运用Procast铸造凝固模拟技术对车钩的铸造工艺进行了有效的数值模拟，将实际铸件的检测结果和凝固模拟结果进行了比较。     

货车车轮残余应力的产生与分布研究

受研究方法和测试手段的限制,货车车轮在生产过程中产生的残余应力状态与分布很难测试,仅能按照有关标准进行残余应力趋势测定。本文采用数值模拟和实测法相结合的手段,研究了车轮在热处理全过程中的温度场、组织场、应力场的变化和分布以及车轮出厂前的残余应力分布状态,分析了车轮残余应力产生的原因,并研究了不同生产工艺参数对残余应力的影响。     

高强螺栓拼接接头传力特性的有限元模拟与试验研究

为研究摩擦型高强螺栓连接接头力学性能与受力状态,对2组试件进行有限元数值模拟分析与试验研究。分析各排螺栓传力比、芯板及拼接板截面应力状态、接触面摩擦应力分布规律。数值模拟结果和试验结果表明:各排螺栓传力比呈马鞍型分布,两端大,中间小;芯板和拼接板应力沿板横向和纵向均呈波浪形分布;不同螺栓压力影响区直径均为2.85倍栓孔直径左右。试验结果与有限元数值模拟结果吻合良好,验证了有限元分析的正确性。本文得到的部分经验参数可为该类节点设计验算提供参考。     

铸件凝固过程温度场的数值模拟

本文在概要讨论不稳定热交换过程机理的基础上，给出了热传导微分方程，及其有限元解，从而建立了铸件凝固过程温度场的数学模型。并对相关问题进行讨论。最后末文通过缩孔和缩松缺陷的预测对数值模拟的结果进行了例证。     

基于CAE的转K6型转向架摇枕结构优化

为实现铁路货车转向架摇枕结构最优的目的,在Pro/E三维建模基础上,采用铸造模拟软件ProCAST对转K6型转向架摇枕的凝固过程进行了数值模拟,数值模拟计算结果显示铸件的凝固顺序。通过温度场分析,找出铸造热节,对产品结构设计不合理的区域进行改进。运用有限元软件ANSYS对改进后的摇枕结构进行静强度分析,确保满足铁道部相关标准的使用要求。     

考虑纤维取向的自密实混凝土梁抗弯性能分析

为了探究自密实混凝土中钢纤维取向分布对梁抗弯性能的影响,考虑纤维在梁中的取向分布,提出了一种能够模拟钢纤维自密实混凝土梁力学性能的数值模拟方法。首先,结合流体动力学软件CFX和Matlab编程,对钢纤维自密实混凝土梁的浇筑过程进行模拟;然后,基于混凝土梁浇筑模拟得到的钢纤维取向,并考虑钢纤维的粘结滑移作用,采用有限元软件FINAL对钢纤维自密实混凝土梁进行数值计算。通过与三点弯曲试验结果进行对比,对提出的数值模拟方法进行验证,同时采用该方法进行了参数化分析。     

机车长毂轮芯铸件缩孔缩松预测

用直接差分法对铸件凝固过程进行数值模拟，用Ｐ值法∑ＧＳＣ／Ｒ＾１／２ｓ为判据预测缩松；以铸件的凝固收缩和液面下降来预测集中缩孔；输出采用数字和彩色图象，预测结果与实际基本吻合。     

盾构横通道冻结法施工数值模拟及现场应用研究

以珠机城际横琴隧道3#工作井～金融岛车站区间4#横通道为工程背景,采用冻结加固设计方案进行施工,并取得了良好的加固效果。针对横通道冻结法施工形成的形状复杂的冻土帷幕结构,利用FLAC3D对冻结法施工进行了数值模拟研究,通过对比现场监测数据,得到冻结帷幕的变形特性、应力分布特性以及开挖造成隧道周围管片应力的重新分布情况等。研究表明:拱顶沉降的数值模拟结果与现场监测值基本相同,说明数值模拟具有一定的科学性和合理性;横通道开挖前对通道内土体预加固能有效改善横通道拱顶和拱底的受力状态;喇叭口处作为整个冻土帷幕的最薄弱处,施工中需特别注意;横通道开挖容易使主隧道管片处于受拉状态,且拉应力多分布在开口环的对侧。     

高边坡超浅埋偏压隧道开挖稳定性控制技术研究

本文以晋祠隧道为工程依托,对高边坡超浅埋偏压隧道开挖稳定性控制技术展开研究。采用有限元软件对偏压隧道进行数值模拟,分析施工过程中围岩和边坡稳定性,揭示不同应力释放率下隧道拱顶沉降规律和应力分布状态。在此基础上,对削坡回填治理方案进行数值模拟分析,验证了地形偏压对削坡回填后隧道整体变形的影响明显降低的结论,采用削坡回填法可降低晋祠隧道施工过程中边坡和隧道失稳风险。最后,对削坡回填处置后的偏压隧道进行现场监测和数值模拟结果对比分析,发现隧道拱顶下沉、拱脚收敛和地表沉降均呈现“前期快速沉降、变形量大,后期逐渐收敛、变形量小”的特点,证明削坡回填处置措施在治理高边坡超浅埋偏压隧道失稳时安全有效。     

导电纸模拟法分析直流电机换向极磁场

为了研究换向极极靴形状对电机换向的影响,首先要作出换向磁场图。在电子计算机出现以前,磁场的分析都是采用图解法,这种分析方法工作量大、繁锁、精度较低。如采用电子计算机通过数值分析的方法确定磁场,上机前的准备工作也相当大。本文提出了用导电纸进行磁场模拟的新尝试。该方法具有费用低、操作简便、结果直观等优点。一、基本原理模拟法的理论基础是相似理论。相似理论指出,如果发生在两个几何相似系统中的现象的微分方程式相同,且单值条件相似,则这两个现象即为相似现象。两个相似现象     

钢桁架结构施工全过程力学分析与抗倒塌性能研究

钢桁架结构在施工过程中常伴有内力重分布,研究其在施工全过程中的结构内力变化规律与抗倒塌能力,对保障钢桁架结构的施工安全意义重大。本文以雄安科创园体育馆钢桁架施工为研究对象,采用现场实测与数值模拟相结合的方法进行施工全过程力学性能与抗倒塌性能分析。研究表明,实测数据与数值模拟结果吻合度较高,验证了数值模拟方法的有效性;经方案优化及论证,通过设置钢绞线辅助施工方法使得施工更为简单、快速、安全;单外侧钢柱失效并不能引起结构倒塌,双外侧钢柱失效具有倒塌风险,结构具有一定的安全储备。     

隧道开挖数值模拟的围岩边界取值范围研究

研究目的:隧道数值模拟的应用已相当广泛,在数值建模过程中,如何从实际问题中提取出合理的边界范围,平衡计算精度和占用内存之间关系,选取较佳的结合点,是数值建模中重要的部分。文章结合某隧道的工程实际,从数值模拟分析的角度,分两倍洞跨、三倍洞跨、五倍洞跨和八倍洞跨四种围岩边界范围进行了数值模拟。通过比较其第一主应力、位移和塑性区等结果,提出一般情况下隧道围岩模型的边界范围取值。研究结论:不同边界范围对隧道其周围的应力场和位移场的分布影响不大;一般情况下,取3倍洞距边界范围对隧道进行数值模拟和结构设计,其分析结果和结构设计方案较为安全。     

一种新型智能化隧道衬砌台车力学特征研究

本文以陕西眉太高速太白山隧道为工程依托,利用数值模拟并结合现场实测对某新型智能化隧道衬砌台车作业过程中的动态、静态力学特征进行研究,结果表明:(1)台车结构存在局部应力集中,总体结构安全可靠,且有较大优化空间;(2)边模浇筑过程中台车变形最大,其中模板底部最大变形量为6.6 mm,建议对衬砌台车进行结构分析时要考虑混凝土初凝作用,而不是单次全环加载;(3)隧道现场实测结果表明混凝土凝固过程中发生膨胀,使得台车主体结构受力增加,增幅约为20%,建议在台车设计中要适当考虑混凝土凝固过程的影响。     

Ⅱ型弹条模态特征模拟分析与试验研究

为得到客货共线铁路用Ⅱ型弹条的模态特征,采用有限元模态分析方法对其在自由状态及标准安装状态下的模态特征进行了数值模拟。计算结果表明,0~1500 Hz频率范围内Ⅱ型弹条在自由状态和标准安装状态下分别存在5阶和2阶模态。对Ⅱ型弹条在自由状态及标准安装状态下的模态特征进行了室内试验验证,试验结果与数值计算结果基本一致,验证了有限元模型的准确性及有限元模态分析方法的正确性。     

径向型高温超导轴承悬浮特性的有限元分析

通过数值模拟方法研究高温超导轴承是重要方法之一。提出了基于H法(磁场强度法)的有限元数学模型,在二维轴对称空间计算了径向型高温超导轴承的悬浮力。通过与试验数据的比较,验证了模型的正确性。基于此模型,分析了在永磁转子轴向运动的过程中,高温超导轴承的磁场特性和超导定子中感应电流密度的分布特性,进而得出相应的结论。建立的数学模型不仅可以分析多层超导定子的径向型高温超导轴承,而且对内转子型和外转子型两类径向型高温超导轴承均适用。     

清筛机忱下导槽的凝固模拟及热裂分析

通过采用ＳｉｍｕＣＡＤ工艺设计和凝固分析软件对枕下导槽进行凝固模拟分析，改进了铸造工艺，使铸件凝过程中的温度场更合理，较好地解决了长期存在的导槽与法兰交接处的铸造热裂问题。     

基于三维动态有限元模型的轮轨磨耗数值分析

提出基于三维动态有限元模型的轮轨形面磨耗的数值预测方法,应用非线性有限元分析软件ABAQUS建立三维有限元模型,对轮轨滚动接触过程中的磨耗问题进行数值仿真研究。分析中,轮、轨材料采用双线性的弹塑性本构模型,联合使用有限元隐式（静态）和显式（瞬态）求解方法模拟轮轨瞬态滚动接触过程;采用基于微面积的Archards磨耗模型的积分形式,对轮轨材料的滚动磨损进行计算;用基于三次样条插值函数的曲线光滑技术,对磨耗过程的磨损量分布进行光滑化处理,再根据光滑化后的磨损分布来更新轮轨形面;用Laplace网格光滑技术对车轮踏面和轨轮轨头内部的有限元网格进行光滑化处理。以以往轮轨试验为实例对数值分析模型和方法进行了验证,试验结果与数值分析结果具有良好的一致性。     

隧道钢纤维混凝土单层衬砌模型试验及数值模拟

为了对隧道钢纤维混凝土单层衬砌作出安全性评价,使用卧式加载系统对钢纤维混凝土衬砌模型进行了室内试验。在保持平面应变的情况下,对隧道衬砌模型进行垂直方向和侧向加载以模拟隧道实际受力状态;同时利用FLAC 3D软件建立了隧道数值模型。通过模型试验和数值模拟对特定隧道断面钢纤维混凝土单层衬砌的安全性进行了评价。模型试验及数值模拟分析结果表明,在设计荷载作用下对于衬砌各特殊验算截面,试验结果与数值模拟所得安全系数相差不大。模型试验与数值模拟相互验证,将二者相结合是一种评价隧道衬砌结构安全性的较为可靠的方法。     

用数字直接模拟层流

本文根据质点系的动量守恒，能量守恒和质量守恒原理，提出了一种简化的数值模拟途径，用此方法可以直接模拟任意断面形状的层流流速分布，流速剖面的发展变化过程和沿程阻力系数。该数值模拟方法计算简单快速，恒收敛，本文用些方法设计了Ｈａｇｅｎ－Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流动及其形成过程，上板突然启动的Ｃｏｕｅｔｔｅ流动的形成过程，还计算了正方形，矩形和三角形管道内的流速分布及其层流进口起始过渡段的阻力系数。     

澳煤车转向架工艺研制与开发

C32型煤漏斗车是齐车公司为出口澳大利亚开发的新型货车，该车采用30t轴重转向架，采用呋喃树脂自硬沙有箱造型工艺在造型线上生产。由于生产试制周期短、技术水平要求高，为此齐车公司决定在转向架生产过程中大量采用数值模拟技术。本文将以澳车转向架侧架的开发生产过程为例，阐述ProCAST在澳车开发过程中的应用情况。首先分析了澳车转向架侧架的结构特点，并根据车间现有的生产条件及产品的批量确定了生产工艺。然后按照ProCAST在铸件产品工艺上应用技术线路要求，应用ProCAST基本模块、流动模块和应力分析模块对澳车侧架充型和凝固过程流场、温度场和应力场进行详细模拟分析，预测了缩孔、缩松、热裂等缺陷。通过数值模拟验证，提出工艺改进意见，优化铸造工艺，实现工艺的完整性。使如此复杂而关键的铸件一次试验成功，极大地缩短了工艺准备周期，降低了试制成本，对实际生产起到了重要的指导作用。