CFRP缠绕压力容器的爆破试验与有限元分析

对一碳纤维缠绕压力容器壳体在已知爆破压强为30MPa的情况下,通过理论计算得到缠绕角、筒体螺旋向及环向缠绕厚度及各缠绕层数等工艺参数。按此工艺参数,采用环氧/胺类体系,选取了传统刚性较高的配方制备了5个碳纤维缠绕压力容器壳体试件,按照国家标准GB 15385——2011对试件进行水压爆破试验,获得爆破压强,均值为34.2MPa。最后又利用ANSYS软件对这一模型进行了有限元分析,得爆破压强为32MPa。比较结果显示:纤维缠绕复合材料压力容器的有限元设计与实测的爆破实验结果有较好的接近,使其在工程上的应用具有很好的实用价值和经济价值。     

复合材料和钛合金开孔平板的有限元分析

利用ANSYS有限元软件对复合材料和钛合金开孔平板进行强度分析，针对碳纤维复合材料具有各向异性和钛合金具有各向同性的特点，在线性弹性范围内采用有限元的数值解法对开孔平板进行强度分析．分析结果表明复合材料具有较高的承载能力，为复合材料开孔层合板在工程实际中的应用提供了参考依据．     

基于LS DYNA的移动式压力容器侧翻碰撞分析

运用有限元和瞬态动力学的有关理论和方法对移动式压力容器动态侧翻的安全性进行了研究。首先采用三维建模软件建立了移动式压力容器运输车的实体模型,然后分别利用有限元分析软件ANSYS和瞬态动力学仿真软件LS DYNA对模型进行前处理分析和求解计算,得到满载车速为36 km/h时因过度转弯造成侧翻后,压力容器罐体、组合支座、车架及牵引销的动态应力响应情况。计算结果表明：运输车整体吸收冲击的能力较强,车架、支座起到了一定的缓冲作用,但压力容器焊缝的强度需要提高。     

基于ANSYS/LS DYNA的移动式压力容器动态碰撞仿真分析

运用有限元和瞬态动力学的有关理论和方法对移动式压力容器受碰撞后的安全性进行了研究。首先采用三维建模软件建立了移动式压力容器运输车的实体模型,然后分别利用有限元分析软件ANSYS和瞬态动力学仿真软件LS DYNA对模型进行前处理分析和求解计算,分别得到车速为60 km/h车尾受到碰撞时车架、压力容器罐体、组合支座及相关辅件的动态碰撞应力响应情况。计算结果表明：车架及连接螺栓失效,但有效降低了对压力容器罐体的冲击,基本保证了其安全性,并为今后的优化设计提供了理论支撑。     

在用含裂纹缺陷缓冲器的三维有限元分析

有限元分析的方法也可以应用到含缺陷压力容器的研究方面,可以借此得到不同形式缺陷的应力强度因子的值和应力分布情况,所以将有限元方法应用于此方面具有极大的发展空间。利用有限元ANSYS软件模拟含缺陷缓冲器的模型,输出相关的应力云图,得到K_I(应力强度因子)的值,将该值与通过计算得到的K_(IC)的值进行对比,印证了对含缺陷缓冲器安全评定的结果。利用有限元ANSYS软件进行模拟时,使用1/4模型,不影响最终得到的K_I值。     

基于ANSYS软件对压力容器开孔接管区的应力与疲劳分析

文章利用ANSYS有限元软件对压力容器开孔接管区进行应力分析，获得了开孔接管区的应力强度分布图，得到最大应力发生在筒体最高位置与接管的连接处，[HTK]最大应力强度值为247.478 MPa。然后利用ANSYS进行疲劳寿命分析，将有限元方法与疲劳寿命分析理论相结合，得到累积使用系数均小于1，即开孔接管部位满足疲劳强度的要求，因此该容器是安全的。通过此次分析再次证明了ANSYS软件为压力容器实际工程应用中提供了可靠的、高效的理论依据。     

基于国内外安全系数标准对比的球墨铸铁储罐强度研究

针对目前球墨铸铁越来越多地应用于压力容器的制造中,而我国尚未更新相关标准中球墨铸铁压力容器安全系 数的现状,分析比较了我国TSG R00042009《固定式压力容器安全技术监察规程》、美国ASMEⅧ 1和欧盟EN 13445 6等国内外标准规范对球墨铸铁压力容器许用应力安全系数的规定。采用ANSYS Workbench有限元分析软件 对球墨铸铁储气罐进行计算,依据国内外不同的评定标准进行强度评定,并通过爆破试验验证了该空气储罐的安全性。 分析结果表明我国球墨铸铁压力容器安全系数偏大,过于保守;应在保证安全性的条件下,适当地降低安全系数。     

抽油机曲柄销的接触强度分析

计算了在极限弯矩作用下曲柄销紧固螺栓上的预紧力,根据各载荷的影响,利用理论计算的方法得到了曲柄销锥面上的应力分布情况.同时在有限元分析软件ANSYS中建立了抽油机曲柄销、锥套、曲柄体和螺母垫片、紧固螺母的实体装配模型,并在ANSYS软件中进行了接触分析,得到了各实体的应力分布情况.将两者对比分析,有限元计算的结果与理论力学模型计算结果相吻合.根据此结果对曲柄销的转动力矩进行了计算,分析了曲柄销出现转动的原因.     

基于等效面积法的蜂窝梁挠度计算方法研究

为了研究蜂窝梁挠度的计算方法,以费氏空腹桁架理论为基础,考虑了蜂窝梁由于腹板开孔对其抗剪能力的影响,在挠度计算中计入剪力引起的剪切挠度和剪力次弯矩引起的挠度,考虑蜂窝梁孔高比和距高比的影响,根据面积等效和惯性矩等效的原则推导出简支蜂窝梁的实用挠度计算公式。以本文提出的计算公式为依据,分别对不同蜂窝梁挠度进行计算,同时利用有限元软件ANSYS对相同条件下的蜂窝梁进行仿真分析,将公式计算结果与有限元分析结果对比,结果证明本文所提的挠度计算公式具有较高的准确性。     

用等效外径法对塔式钻具组合防斜问题探讨

针对气体钻垂直井中塔式钻具组合防斜效果具有不确定性,在三弯矩方程的基础上,提出等效外径法对不等截面的塔式钻具进行力学特性研究,以等效外径法计算为依据,开发了简易的VB程序实现塔式钻具组合的力学分析以及对钻具组合优化设计和钻井参数调整,同时用ANSYS有限元软件二次开发ADPL语言编程实现塔式钻具组合侧向力的计算,这样不仅可以得到等效外径法计算的钻具侧向力大小,也可以得到有限元软件计算出的侧向力数据,并进行两种结果的对比分析。通过实例分析,所编写的VB程序能得到比较准确而且高精度的计算结果,同时探讨了影响钻具防斜效果的原因和改进方案。     

基于ANSYS二次开发求解实体单元内力在港口工程中的应用

在依据规范对混凝土块体进行配筋计算时,需要求得该块体的内力。而有些混凝土块体结构非常不规则,一般采用有限元软件进行计算。当采用有限元软件ANSYS对复杂结构进行分析时,需要采用实体单元。而ANSYS软件不能直接输出实体单元的内力图,需要进行二次开发。介绍了力学中将应力转为内力的计算原理,并应用于ANSYS二次开发中求解实体单元的内力。结合实际工程,求出了实体单元的弯矩图和扭矩图。结果表明,此求解实体单元内力图程序具有很好的适用性和通用性,可以应用于ANSYS分析港口工程中。     

硼纤维/环氧树脂复合材料界面剪切强度实验分析

本文以0/90硼纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,采用单纤维推出的实验方法对其界面剪切强度进行细观分析。在单纤维推出实验过程中,获得使界面脱粘失效的平均载荷,进一步推算出该材料脱粘失效时界面层的最大切应力,即复合材料界面切应力达到该值时,复合材料首先在界面处发生脱粘滑移进而失效破坏;实验结果显示,硼纤维/环氧树脂复合材料构件在界面切应力达到170MPa左右时,界面层开始脱粘失效。     

考虑剪滞剪切效应的复合材料薄壁箱型连续梁理论分析

以含三次项的四次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移函数,推导出了考虑横向剪切变形及剪力滞后效应时的双轴对称铺设的复合材料层合箱梁在对称弯曲条件下的控制微分方程,并推导出了两等跨连续梁分别在跨中受一集中力P的位移差函数,最后结合具体的复合材料箱型连续梁实例,将本文理论推导的结果与ANSYS结果以及实验结果进行了对比,结果表明,理论推导的结果与ANSYS结果和实验结果吻合较好,其结果是正确可靠的。     

车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶强度试验及数值模拟

对压缩天然气燃料汽车气瓶进行水压试验,考核其承压部件的强度,同时进行爆破试验,以确定其最小爆破压力和爆破部位.考虑了复合材料各向异性以及气瓶封头处纤维缠绕厚度变化的特点,采用有限元分析软件对车用压缩天然气全缠绕铝内衬复合气瓶在预紧压力、0压力、工作压力、水压试验压力和最小爆破压力作用下的应力分布情况对比国外相应标准进行了分析和研究,预测出该气瓶的实际爆破压力.结果证明,有限元分析的结果与实际情况吻合得较好.     

基于ABAQUS的CCF300碳纤维层合板低速冲击破坏数值模拟

为了更有效预测国产碳纤维增强材料在冲击载荷下的损伤情况,以国产碳纤维（CCF300）/环氧树脂（5228）复合材料层合板为对象,利用专业有限元仿真软件ABAQUS进行冲击破坏性能数值模拟研究。采用复合材料渐进损伤法,建立CCF300碳纤维层合板在低速冲击载荷下的损伤和变形三维有限元模型。通过三维实体单元模拟层合板,利用内聚力接触模拟单层板间的接触,从而模拟层合板层内和层间的不同失效模式。使用FORTRAN语言编写ABAQUS材料用户子程序VUMAT实现模拟,程序中包含本构方程的求解、损伤准则对单元失效的判定和损伤单元参数退化3部分,材料的单元失效是通过引入状态损伤变量来判断。仿真模型可通过调用子程序来模拟复合材料的纤维拉伸、压缩失效、基体开裂、挤压失效4种层内损伤,同时ABAQUS本身可以模拟材料分层损伤。通过仿真得到了材料的最大冲击破坏载荷和损伤模式的效果图。     

纱线间距对复合材料拉伸性能的影响

为研究纱线间距对编织复合材料拉伸性能的影响，课题组建立了4组纱线间距的芳纶纤维橡胶基复合材料单胞模型；并通过有限元软件对沿经（纬）纱和纤维束交织2种拉伸方向的单胞模型进行拉伸性能仿真分析。结果表明：随着纱线间距的增加基体和增强相的等效应力逐渐增大，且沿经（纬）纱方向拉伸的等效应力小于纤维束交织方向；通过均质化理论计算出复合材料等效弹性常数，弹性模量随着纱线间距的增加逐渐减小，经（纬）纱方向计算的弹性模量平均高出纤维束交织方向21%。     

一种抛物面天线形状误差的合理评价方法

针对有限元软件ANSYS在分析计算天线变形表面误差时存在的问题,提出了一种基于拟合抛物面的表面形状误差改进算法.推导了精确计算变形反射面轴向、法向与径向误差的公式.分别采用改进算法与ANSYS软件对某7.3 m圆抛物面天线多种工况下的表面误差进行了分析,结果证明该方法是正确的,可作为天线超差的二次判据.     

等参单元在货车转向架强度计算中的应用

推导了八节点六面体等参单元的应变矩阵、刚度矩阵,对该单元的位移解收敛性和畸变敏感性进行了分析。针对转向架强度分析的特点,在MATLAB平台上开发了一套求解位移的有限元程序。该程序通过读取ANSYS软件输出的数据文件中的模型信息,采用八节点六面体等参单元,求出单元刚度矩阵及单元体积力矩阵,组集单元,引入位移边界条件,得到一组以节点位移为未知量的多元线性方程组,求解得到单元节点位移。最后对160 km/h货车转向架侧架的主要载荷进行了位移计算,结果与ANSYS软件计算结果基本吻合。     

凸形封头压力容器优化设计

针对传统的化工行业压力容器壁厚较大,生产成本过高的情况,课题组利用ANSYS有限元软件,以凸形封头压力容器中的 椭圆形封头和碟形封头压力容器为研究对象,考察其应力分布和位移分布的特点,并进行优化设计。结果表明：在相同载荷下,椭圆形封头压力容器应力较小; 椭圆形封头压力容器短半轴的变化、碟形封头压力容器直边段内径的变化趋势与目标函数体积的最大值相一致;经过21次迭代得到压力容器的最优设计参数,优 化效果明显。研究结果对于压力容器的优化设计和材料的合理利用有一定的参考意义。     

砌体结构温度应力的有限元分析

结合砌体结构温度裂缝的成因及计算方法，根据工程实例，采用ANSYS有限元分析软件对结构整体进行了温度应力的有限元分析。通过与实际情况和简化计算结果进行对比，验证了温度应力有限元分析的可靠性和优越性。