无约束自由体有限元分析中的准静态法

在对某水下无约束航行体进行有限元静力分析的时候,由于无法限定结构的自由度而使刚度矩阵奇异,从而导致求解失败。为了解决这一问题,采用强迫约束法和准静态法(惯性释放)对此航行体进行了有限元静力对比计算,结果表明:用强迫约束法对水下航行体进行静力分析时,在施加强迫约束的部位出现了严重的应力集中现象,应力最大值为1.25×106Pa,应力集中使得整个结构的应力分布与实验数据相差较大,可认为计算结果错误;采用惯性释放法对其进行静力分析时,应力最大值为3.27×105Pa,整个结构的应力分布合理,与实验数据一致,计算结果正确。     

基于虚拟台架的变速箱箱体动态应力测试及影响因素分析

为了虚拟测试变速箱箱体结构的动态应力并分析其影响因素,利用虚拟样机技术建立了箱体虚拟振动试验台模型,通过虚拟试验测试箱体在振动激励下的动态应力,研究并分析了激励频率和幅值、螺栓连接刚度以及橡胶衬套刚度等因素对箱体动态应力的影响,结果表明箱体上橡胶衬套的刚度是影响其动态应力的最主要因素.     

基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳强度与寿命分析

结合多体动力学和有限元分析方法对某预研柴油机曲轴进行了疲劳强度分析,得到了曲轴动态应力分布;利用常规的校验结构强度安全性的方法,计算了曲轴在交变载荷下的安全系数和疲劳寿命。结果表明:原设计结构中曲轴疲劳安全系数与寿命略显不足。根据该柴油机预研目标,提出了曲轴结构改进措施。改进后的曲轴应力分布、疲劳安全系数、疲劳寿命都符合要求。     

偏心手轮正反拉伸复合模设计与改进

通过对偏心手轮的工艺计算及正反拉伸复合时的受力,应力及金属流动状态进行分析,设计并改进了正反拉伸复合模的结构,保证了零件的尺寸要求,消除了料厚变薄等缺陷。     

基于ANSYS的车载式金属油罐有限元分析

利用有限元分析技术,应用ANSYS分析软件对车载式金属油罐罐体的结构强度进行了分析计算,得出在各种工况下的应力分布云图。通过对计算结果的分析,找出了产生最大应力的部位及原因,为金属油罐的优化设计提供了理论依据。     

发射装备结构支架的拓扑和尺寸优化北大核心

为实现某型发射装备结构支架的轻量化和小型化,在准静态均布载荷作用下对结构支架进行了拓扑优化设计,分析了优化得到的新型结构支架的刚度和重量对各个板件厚度的灵敏度。以板件厚度为设计变量,以结构重量最小为设计目标,对新型结构支架进行了尺寸优化,分析了最优解对设计变量初值的鲁棒性。计算和优化结果表明,在结构刚度不降低的条件下,新型结构支架的重量与原有结构支架相比减小了51%,最大应力降低了49.6%。     

发射装备结构支架的拓扑和尺寸优化

为实现某型发射装备结构支架的轻量化和小型化,在准静态均布载荷作用下对结构支架进行了拓扑优化设计,分析了优化得到的新型结构支架的刚度和重量对各个板件厚度的灵敏度。以板件厚度为设计变量,以结构重量最小为设计目标,对新型结构支架进行了尺寸优化,分析了最优解对设计变量初值的鲁棒性。计算和优化结果表明,在结构刚度不降低的条件下,新型结构支架的重量与原有结构支架相比减小了51%,最大应力降低了49.6%。     

机柜电缆连接结构的力学性能分析

针对机柜电缆连接结构及其安装固定结构件,建立了电缆刚性连接有限元模型和MCT模块预紧力有限元模型,并进行了模型的静力学计算及评估分析,得到了机柜X、Y、Z三个方向的最大振动位移载荷用下的最大应力值。分析结果表明:改变MCT模块的预紧力的大小对整体连接结构的应力分特征影响较小。在此基础上,提出了机柜电缆柔性连接方案,并建立了机柜电缆柔性连接有限元模型。有限元模型结果与刚性连接结果对比分析表明:采用柔性连接方案后,机柜电缆整体连接结构的应力水平大幅度降低,有效地缓解应力集中问题。     

某型飞机平尾轴疲劳断裂失效分析

采用台架试验装置对某型飞机平尾轴进行了疲劳试验,通过断口的观察分析、断口部位的金相分析、硬度检测、有限元结构应力分析,确定了平尾轴的失效模式,并对其断裂失效原因进行了分析。结果表明：平尾轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹源均起源于大轴简体内壁加工刀痕形成的沟槽处,变截面圆弧造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的主要原因。关键词：平尾轴;疲劳断裂;失效分析;应力集中     

运载器头罩局部应力集中的光弹性试验研究

某运载器头罩可简化为内壁带沟槽的回转薄壁壳。其外壁作用有均匀分布荷载,内壁上部沟槽内作用有山坡形对称分布荷载。本文用光弹性法对其局部应力集中及结构的有关参数,进行了实验研究,测定了应力集中点的应力集中系数,分析了影响应力集中的主要因素,并对改善结构应力集中的情况,提出了有益的措施．本文创造性地用钢球和三角形弹性垫实现均布荷载和山坡形对称荷载的模拟,在理论和实验上都证明了这些模拟方法的正确性。     

泵转子流固弱耦合计算与分析

为了探索流固弱耦合计算在推进泵上应用的可行性和有效性,完成了某转子静强度、动强度和振动模态计算与分析。首先,完成泵稳态和瞬态流场CFD计算,提取水动力载荷数据;然后,采用流固弱耦合方法对结构完成稳态和瞬态计算,提取静应力和动应力以及最大变形,校核静强度和动强度;最后,完成流固耦合条件下转子模态分析,得到模态频率和特征振型。结果表明：转子叶片最大应力位于叶根处、最大位移位于叶梢截面近随边处;转子叶片应力满足材料的强度要求,变形量小于叶顶间隙值;湿模态振型与干模态基本一致,但振型幅值明显降低、模态频率降低。该流固弱耦合计算方法能够用于泵转子结构设计与振动谐响应分析,有助于提升设计质量。     

火炮动态后坐装置有限元分析与优化

活塞缸是火炮动态后坐装置中的关键部件,其结构强度设计是整个实验装置强度设计的核心。利用I-DEAS软件,在对其进行实体建模和有限元网格划分的基础上,计算了活塞缸整体的应力应变值,得到了活塞缸工作时的应力应变图,并对其结构中应力状况恶劣的部位进行了结构优化。     

扭杆式坦克悬挂系统的强度分析

针对目前悬挂系统设计理论的不足,运用工程力学中的卡氏第二定理和莫尔法求出负重轮行程与所受载荷之间的理论关系,并考虑了平衡肘的变截面对应力状态的影响,进而得到系统内关键点处的应力值;在理论分析的基础上,由简单到复杂,分别建立了初步模型、修正模型和最终的实体模型.应用有限元软件对悬挂系统进行三维数值模拟,计算了悬挂系统的应力场和位移场.理论分析和数值模拟的结果表明:悬挂系统力学模型较好地描述了悬挂系统的实际情况;有限元计算模型对于扭杆式悬挂系统强度计算非常有效,所得应力集中区与实际失效情况基本一致;应用本研究结果,可对悬挂系统作进一步的疲劳分析.     

一种随机振动Von Mises应力的计算方法研究

针对随机振动中应力的不确定性,采用模态叠加理论推出了线性系统随机振动von Mises应力均方根值和功率谱密度的计算方法;采用该计算方法对一算例结构进行了von Mises应力均方根值和功率谱密度计算,并针对应力计算结果进行了结构随机振动疲劳分析,通过与已有试验结果的对比,验证了方法的有效性。     

基于响应平面法的压力容器可靠性评定

针对压力容器制造、使用过程中各种参数的不确定性,提出了一种基于响应平面的随机分析方法.根据某压力容器的结构特点,确定性有限元分析采用了接触有限元,结合中心组合抽样设计构建了容器最大应力的响应平面,以此为基础对压力容器应力分布进行了随机分析.可靠性分析中引入应力—强度干涉模型,并分别对容器壁面和接管处进行了可靠性评定.实...     

一种废气涡轮增压柴油机的动态仿真模型

针对采用RQV调速器、进气中冷器以及MPC排气系统的废气涡轮增压柴油机进行研究,提出了其动态工作的仿真模型.利用所提出的模型编程计算了柴油机油门突增和负荷突减2种典型工况下调速器齿条位移、柴油机转速、有效扭矩和有效比油耗的瞬时变化.结果表明该废气涡轮增压柴油机动态仿真模型可用来详细研究该类柴油机的动态工作过程,能够为研究、设计及改进柴油机性能提供一种新的途径.     

密封结构中超弹性接触问题的有限元分析

在研究橡胶密封结构的非线性有限元理论的基础上,应用有限元分析方法,对 O形橡胶圈变形及应力分布规律以及影响O形圈密封性能的因素进行了研究.通过以上研究,得到了橡胶密封结构有限元分析的具体方法及O形圈变形和应力分布规律,并为橡胶密封结构的设计计算提供了一条新途径.     

应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法

传统的计算结构寿命的断裂力学方法,将材料的断裂韧性(K_(1c)或K_c)及裂纹亚临界扩展速率(da/dN)应用于疲劳寿命计算时,必须对结构物进行应力分析求出结构物的名义应力分布,以及对裂纹体进行断裂力学分析求出裂纹端部的应力强度因子(K)。由于实际结构的外载条件,构件几何和裂纹几何的复杂性,构件的应力分析和裂纹体的应力强度计算常常是很困难的。本文试图避开这一困难问题,提出一个不用应力分析和裂纹应力强度计算直接估计带裂纹结构寿命的方法。     

螺栓联结预应力施加方法改进研究

要在各种瞬态行为(碰撞、冲击等)中真实计算出含预紧螺栓结构系统的动态响应,就必须真实模拟出螺栓联结的真实内部应力分布。在以往研究的基础上,改进了只适合简化模型和轴向受力螺栓模型的轴向预紧力施加方法,并提出了使用局部降温法和等效摩擦法联合加载螺栓联结结构预应力的方法。将M24预紧螺栓结构的仿真结果与理论分析进行了比较,结果表明:该方法能够正确地模拟出应力在预紧螺栓结构中的分布,应力计算值误差也在工程允许误差范围之内。     

软硬交替多层膜法向压入过程的有限元分析

采用大变形弹塑性有限单元法,对高速钢基体上的软硬交替多层膜在法向压痕作用下的力学行为,进行了模拟和分析.为了研究膜层数和膜厚的影响,对从单层到16层的不同膜层体系进行了计算.通过对诸如膜层的变形、最大应力随膜层数的变化、界面剪应力分布、表面张应力分布等的分析,得出了这些参数的分布及其对膜层体系的摩擦学性能的影响.这些结果可为多层膜的结构优化设计提供定量的依据.