基于有限元法的含裂纹平板应力强度因子研究

许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结 构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂 纹的平板有限元模型,利用ANSYS对此模型进行应力强度因子的求解。建立不同的模型进行对比分析,得出不同的裂 纹长度、深度、板厚等因素对裂纹尖端应力强度因子的影响情况,以及应力强度因子沿裂纹前缘分布规律。发现裂尖处 应力强度因子随着裂纹长度的增加而减小,随着裂纹深度的增加而增大;裂纹前缘的应力强度因子,在裂纹最深处最大, 由裂纹尖端向裂纹最深处呈现逐渐增大的变化规律。     

有机玻璃表面裂纹疲劳扩展仿真研究

针对有机玻璃构件在服役过程中常因交变载荷而导致表面裂纹的产生和疲劳扩展,进而引起断裂的行为,课题组通过仿真研究来预测有机玻璃的表面裂纹疲劳扩展寿命。采用7点递增多项式法拟合疲劳裂纹扩展速率得到材料参数;基于裂纹尖端应力场分析软件,将穿透直裂纹测定的材料参数准确应用到表面裂纹的寿命预测上;采用表面裂纹疲劳扩展试验用于验证仿真结果。研究结果表明利用该方法预测的表面裂纹扩展寿命、裂纹扩展形貌与试验吻合较好。该项研究为有机玻璃结构的损伤容限设计提供了一定的参考。     

基于有限元的热裂法切割液晶玻璃的仿真分析

介绍了激光热裂法,即利用移动热源控制裂纹切割玻璃。运用有限元软件Ansys的参数化设计语言建立二维模型,对激光扫描玻璃模型进行仿真。通过该仿真研究了切割过程中裂纹尖端附近的应力和裂纹尖端的应力强度因子,讨论了激光功率和激光扫描速度两关键加工参数对切割的影响,并给出了裂纹可连续扩展的加工参数范围。仿真结果表明,以裂纹尖端的应力强度因子为参考进行仿真,可以更直观的解释热裂法机理,并可以对实际激光切割液晶玻璃的加工参数进行更准确的预测,从而减少实际切割的盲目性。     

基于模块化的约束系统高精度建模方法研究

为了提高汽车有限元乘员约束系统的建模效率、仿真精度及模型可替换性,提出了一种基于模块化的约束系统建模方法。基于安全气囊、方向盘、转向管柱、座椅、仪表板等零部件冲击试验,建立了某车的有限元约束系统子模块的INCLUDE文件。通过直接调用这些子模块INCLUDE文件,建立简化的约束系统模型。对比计算机仿真输出与正面100%重叠刚性壁障碰撞试验获得的假人伤害数据,结果表明:通过验证的模块化子模型组建简化的约束系统模型可以获得高精度的仿真结果。从而验证了该方法的可行性。     

基于ADAMS的Stewart并联机构参数化建模与仿真

从反解运算着手推导了Stewart并联机构运动学方程,建立了单刚体、多刚体动力学模型。为了验证所推导方程的正确性,利用ADAMS软件建立了参数化模型,进行了单自由度方向上的运动仿真,将所得的仿真与理论结果进行对比,证明了理论建模的正确性。     

混凝土劈裂试件断裂过程的数值模拟

将Duan—Nakagawa模型解析得到的断裂过程区上的应力和位移场转化为节点上的无体积、无长度的虚拟弹簧代替拉应变软化曲线，对混凝土劈裂试件的断裂过程进行有限元数值分析。在算例中，把裂纹尖端张开位移与材料的极限抗拉强度作为控制裂纹扩展过程的参数，模拟了混凝土劈裂试件起裂、扩展、破坏的全过程，与试验结果吻合良好。     

钢 铝搅拌摩擦焊接头的孔洞参数化建模和仿真

为探究钢 铝搅拌摩擦焊（friction stir welding，FSW）接头中不同特征的孔洞缺陷对应力分布的具体影响，课题组利用CATIA二次开发程序对孔洞缺陷开展仿真研究。首先，根据钢 铝焊接接头的特点对孔洞和基体进行简化，为量化分析提供基础；然后，编写CATIA二次开发程序对孔洞进行参数化建模，同时建立基体模型，并对孔洞和基体模型进行布尔操作生成接头模型；最后，利用ABAQUS软件对接头模型进行仿真分析，得到孔洞不同特征变量对钢 铝FSW接头的影响。结果表明：孔洞的参数化建模可以很好地提高建模效率；空间角度α和β对应力分布的影响较大，而空间角度γ对应力分布的影响较小；在空间角度相同时，表面孔洞的应力集中系数大于内部孔洞的应力集中系数，表面孔洞的危险程度更大；且应力集中程度最高的位置位于钢 铝交接处。参数化建模和仿真方法为孔洞危险程度的评估提供了一定参考。     

一类裂纹转子的非线性动力学特性分析

转子裂纹是旋转机械最为常见的故障，检测与识别转子裂纹，对旋转机械平稳、可靠与高效运行大有裨益.研究裂纹转子的动力学特性，作为转子裂纹诊断技术的理论前提和依据是十分必要的.以Jeffcott转子模型为基础，建立了余弦波转子系统的动力学模型.用标准的Runge-kutta算法对动力学模型进行数值积分，说明参数K随角速度的变化，进而去研究该系统的非线性动力学行为的变化.     

基于BIM的铁路桥梁三维快速建模方法研究

针对铁路桥梁结构复杂、反复修改和多样化的BIM建模要求,单纯利用建模软件手工建模方法已不能很好满足这些要求。通过对桥梁结构分解、参数分析和各部件的数据结构设计,采用数据库实现了桥梁和细分部件参数的管理和编辑。利用BIM API二次技术和.Net编程语言,研发了基于BIM的铁路桥梁三维建模系统,实现了自动化、参数化和批量化的铁路桥梁BIM模型快速创建,解决了桥梁模型快速拼装和精准定位问题,有效提高了建模效率,研究方法具有较好的适应性。     

压气机叶片的固有频率测试和有限元计算

主要叙述了压气机叶片的固有频率测试技术和先进的有限元计算方法.固有频率测试采用了频率跟踪和振幅自动控制技术,确保叶片始终处于共振状态.有限元计算中使用的是8节点40自由度超参数壳体单元,计算结果和试验结果获得了令人满意的一致.