水工钢闸门圆孔蜂窝主梁强度及刚度简明计算

【目的】建立一套圆孔蜂窝梁强度及刚度(挠度)的简明计算公式,以解决现行蜂窝梁设计方法过于繁琐和误差较大的问题。【方法】采用有限元法建立了变化开孔布置及截面特性的126个等径圆孔和120个变径圆孔蜂窝梁模型,探讨了圆孔蜂窝梁的正应力、剪应力、米塞斯应力及挠度的分布规律,分析了其破坏机理,并以铁木辛柯深梁弯曲理论的实腹梁应力和挠度计算公式为基础,在对有限元计算结果进行回归分析基础上提出了圆孔蜂窝梁控制应力和变形的计算公式。【结果】圆孔蜂窝梁的强度破坏最可能发生在边孔上边缘、次边孔上边缘和跨中附近3个位置,最不利位置可根据边孔与次边孔的孔径比和孔径与梁高之比判定。经回归分析,得到一组以开孔前后截面惯性比、边跨比、径高比、开孔率和翼缘与腹板有效面积比为参数的半理论半经验的圆孔蜂窝梁强度及刚度简捷计算公式,该公式在工程允许范围内的最大误差不超过5%。【结论】所提出的圆孔蜂窝梁控制应力和刚度的计算公式误差小、形式简单、适用范围广,是一套简捷实用的圆孔蜂窝梁强度及刚度计算公式。     

基于ANSYS二次开发的埋地管道应力分析软件及实现

利用ANSYS软件的力学分析模块对埋地管道进行应力分析,存在建模过程不直观、分析效率低等问题。基于Winkler弹性地基梁理论,建立了埋地管道应力分析的模型,将其应用到VC对ANSYS软件的二次开发中,确定了建模的土弹簧理论计算公式。针对VC对ANSYS二次开发中关键的接口问题,运用参数化建模的方法建立了埋地管道应力分析模型,并对整个建模过程进行了封装。阐述了ANSYS的二次开发原理和基于参数化设计语言APDL程序的二次开发方法,并介绍了程序的具体封装过程和调用方法。应用结果表明:该软件便于操作,且提高了埋地管道应力校核效率。     

圆拱直墙式水窖应力集中现象研究

圆拱直墙式水窖是我国西北缺水地区以及水资源分布不均衡地区的一种常用集雨设施,由于目前在水窖建设中缺乏对圆拱直墙式水窖的空间结构分析,忽略了该水窖存在的应力集中问题,导致水窖在应力集中部位的破坏或整个水窖采用较大厚度导致材料的浪费。通过利用大型有限元分析软件ANSYS对圆拱直墙式水窖进行空间结构分析,计算了该水窖的应力分布规律,从而验证水窖强度。并通过ANSYS优化设计理论,以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力为约束条件,得出不同容水量的水窖优化几何尺寸。根据该尺寸,工程施工人员可以方便地完成该型式水窖的施工,并且为新材料水窖的开发提供一定的理论基础。     

山地果园单轨车轨道结构有限元分析及优化

目前的山地果园单轨车运行稳定,但振动传导直接,振动对结构影响大,为了准确计算和优化单轨车结构,基于ANSYS参数化设计语言(APDL)对单轨车轨道结构建立了参数化有限元模型,并进行力学分析,得出了包括应力、应变、固有频率、谐振响应曲线等结果,并用振动试验验证了有限元模型的准确性。在此基础上实施优化设计,在保证安全性、稳定性的前提下,单轨车总重量减轻了16%,实现了轻量化的目的。     

应用ANSYS Workbench对大断面集成材压机机架的优化设计

利用ANSYS Workbench有限元分析软件对大断面集成材压机机架的单个框架进行了静力学分析,以其质量与强度指标为目标,采用ANSYS Gold Driven Optimization模块进行优化设计,旨在研究框架工作过程中的应力、应变分布状态,降低框架生产成本。研究结果表明:优化前,框架存在局部应力集中现象,但最大应力为156.2 MPa,明显小于框架的许用应力196 MPa,强度富余,有进一步优化的空间;水平和垂直方向的最大位移值分别为0.31、0.08mm,刚度可靠。优化后,框架的最大等效应力与最大位移分别为179.8 MPa与0.44 mm,保证框架强度与刚度的前提下,框架的质量降低了26.3%,可显著降低生产成本。     

X80钢级大口径三通应力分析与结构优化

利用非线性有限元分析技术和双线性材料模型,分析了大口径三通两个应力集中区域的应力分布特性。利用VS2005、ANSYS和Pro/E开发了三通优化模块,给出了优化结果,得到了合理的三通结构,可以有效降低三通的应力集中程度。分析了壁厚、支管半径与三通最优结构参数之间的关系,为高钢级三通热压成型工艺参数优化提供了参考依据。     

轴向冲击载荷下薄壁圆管动力屈曲有限元分析

采用了屈曲分析的有限元基本理论,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟了薄壁圆管在轴向冲击载荷作用下的屈曲变形过程,得到了薄壁圆管的塑性变形、等效应力和等效应变等计算结果。     

大直径立式锥底罐变壁厚锥底结构设计

针对目前没有立式锥底罐变壁厚锥底板设计公式和相关规范的现状,根据回转薄壁壳体的应力计算公式,基于无弯矩理论推导了锥底板在液压作用下的厚度设计公式。有限元数值计算结果表明,锥底罐在锥底与罐壁连接处(大角缝)应力集中程度比较严重。类比球罐设计用弧形母线回转薄壳代替原来的直线母线回转薄壳,并推导了其厚度计算公式。以3 200 m3立式锥底罐的设计为例,采用有限元软件ANSYS分别建立了两种锥底结构计算模型,并对计算结果进行对比分析。研究结果表明,弧形板锥底罐罐体应力值和变形量明显小于直板锥底罐,且大角缝处应力集中程度显著降低。此外,进行了不同长度弧形板锥底罐的数值计算,探寻了弧形板长度与应力和变形的关系。     

基于宽板拉伸的错边环焊缝应力集中试验与模拟

应力状态是环焊缝合于使用评价的关键因素,而错边会引起环焊缝结构的不连续性,导致焊缝所受应力状态发生变化。为了探讨含错边环焊缝在外加载荷下的力学行为以及应力分布情况,通过宽板拉伸试验对含错边的环焊缝应力集中现象进行研究,建立有限元模型对其进行验证,对比了BS 7910-2013《金属结构中缺陷验收评定方法导则》和GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》推荐方法所得的计算结果。研究表明:错边会导致明显的焊缝应力集中,BS 7910-2013计算得到的应力集中系数与宽板和有限元模拟得到的结果相比保守度较为合理。含错边管道环焊缝现场缺陷合于使用评价时,推荐采用BS 7910-2013对错边进行应力集中等效处理。     

斜拉桥钢箱梁在车辆荷载作用下的局部应力分析

从钢箱梁结构应力分析的角度,采用ANSYS有限元软件,对斜拉桥钢箱梁在车辆荷载作用下的局部应力进行了分析.给出了在车辆荷载作用下钢箱梁的局部(包括桥面板、U型肋、横隔板、中腹板和底板)应力分布状况,为斜拉桥的整体分析及优化设计提供了依据.     

斜拉桥钢箱梁在车辆荷载作用下的局部应力分析

从钢箱梁结构应力分析的角度,采用ANSYS有限元软件,对斜拉桥钢箱梁在车辆荷载作用下的 局部应力进行了分析。给出了在车辆荷载作用下钢箱粱的局部(包括桥面板、U型肋、横隔板、中腹板 和底板)应力分布状况,为斜拉桥的整体分析及优化设计提供了依据。     

压力容器开孔间距对应力集中的影响

采用ANSYS有限元软件,对压力容器筒体上不同中心距L的两相邻直径为d的开孔周边应力场进行分析,并定义参数K=L（/2d）。结果表明：无接管模型开孔周边最大应力大于有接管模型,故基于无接管模型的分析结果相对安全;当K〈0.9时,随着两开孔间距的增大,开孔中心线上的最小应力显著减小;当K=0.9～1.5时,开孔中心线上的最小应力随开孔间距的增大缓慢减小;当K〉1.5时,开孔中心线上的最小应力均接近筒体远离开孔部位的应力。综合分析应力集中系数及应力集中影响范围,可知当K〉1.7时,两开孔不存在干涉作用,可视为相互独立开孔。     

响应面法在薄壁结构碰撞吸能上的应用

运用响应面法，以碰撞吸收能量最大为目标，薄壁结构几何尺寸为设计变量，碰撞作用力为约束，对薄壁结构进行结构优化。利用有限元程序ANSYS／LS-DYNA计算大变形的高度非线性碰撞问题。根据正交试验设计法安排每个试验点，最小二乘法拟合响应面，利用DOT程序得到该响应面的最优值。不断重复整个过程，直到获得薄壁结构的优化设计参数。研究结果表明响应面法应用于碰撞吸能的结构优化问题上是可行的，具有提高计算效率，节省计算机时间等优点。     

自走式谷物联合收割机车架的有限元分析

为优化自走式谷物联合收割机车架结构,利用Solidworks软件建立该车架的三维实体模型,并导入ABAUQS有限元分析软件进行有限元静态分析,得到该车架的应力云图,找出了该车架的最大变形量和应力集中区域.运用优化设计理念,对该车架结构进行改进,并验证了改进后车架结构的合理性.     

压力容器蒸压釜的结构力学及疲劳特性分析

本文以蒸压釜作为研究对象,采用Proe软件建立了公称直径2000 mm蒸压釜的三维模型,利用ANSYS Workbench对蒸压釜进行了静力学分析,获得了其应力分布情况,直观地显示出其应力集中部位。基于应力分析的结果,利用Fatigue Tool疲劳模块进行疲劳分析,预测了釜盖法兰疲劳寿命的大小,分析了疲劳寿命、安全系数等云图并获得蒸压釜最易发生疲劳损伤的位置,为其进一步优化提供参考。     

残余应力对焊接中厚板频率的影响分析

通过大型有限元分析软件ANSYS,在2边简支和4边简支边界条件下,分别得出其前10阶频率,对比分析焊接残余应力对中厚板频率的影响。结果表明,在2边简支和4边筒支边界条件下,有残余应力比无残余应力的中厚板的频率小,但是相差不大;相同规格中厚板、4边简支边界条件下频率值较2边简支边界条件下各阶相应频率值大;在相同边界条件下,无残余应力和有残余应力中厚板随着板厚的增加其频率均相应增大,而频率差率却逐渐减小,当板厚增加到一定厚度时,可不计焊接残余应力对中厚板频率的影响。     

层布式钢纤维混凝土路面荷载应力分析

建立了层布式钢纤维混凝土路面的荷载应力计算模型,利用ANSYS软件对有限元法的收敛性进行了分析,并通过参数敏感性分析,得出了路面板长度、厚度、钢纤维掺量、基层顶面当量回弹模量Et、中层素混凝土模量等因素对荷载应力的影响规律。     

薄壁石油套管铣削加工有限元分析

用有限元模拟方法研究了薄壁套管在铣削加工过程中的固有频率;用谐响应分析的方法研究了在共振频率内铣削加工时薄壁套管所受到的应力及变形;用瞬态动力学方法分析了薄壁套管在铣刀走刀过程中的铣削力位移变化。研究表明,薄壁石油套管的铣削加工需要专用工装夹具以及特殊装夹方法,且铣削参数的选取应尽量避免在共振频率区域内;走刀过程中薄壁套管的最大位移、最大应力均满足材料强度及铣削加工精度要求。     

半喂入式联合收割机弓齿式脱粒筒的动力特性分析

半喂入式联合收割机以其作业效率高、水田通用性好等优点获得了广泛应用,为了提高脱粒质量,脱粒筒的转速越来越高,增大了脱粒筒失效的可能性。首先建立了脱粒筒的参数化模型,并将模型导入ANSYS Workbench中进行静力学分析和预应力模态分析,分析脱粒筒的动力特性。通过静力学分析,确定了脱粒筒工作时的最大应力为14.8 MPa,远小于材料的屈服强度215 MPa,其最大变形量为0.008 9 mm;通过预应力模态分析,确定了脱粒筒前八阶模态的振频和振型,脱粒筒的干扰频率15.29 Hz远小于第一阶模态的振频48.042 Hz;通过分析,验证了脱粒筒工作时的安全性,同时也为脱粒筒的优化设计提供了理论依据。     

基于ANSYS的耕整机机架有限元分析

机架是耕整机上的重要结构,其品质好坏直接影响着耕整机的使用寿命。应用CATIA实现了耕整机机架模型的参数化建模,分析了耕整机工作时的受力情况,用有限元分析软件ANSYS完成对耕整机机架的有限元模型建立和强度、刚度分析,得到了机架的应力分布情况,对应力大的结构提出了改进措施,改进后效果较好。