基于PCL語(yǔ)言螺栓連接結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)??

法蘭、螺栓、墊片及盲板組成的系統(tǒng)是壓力容器設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容,同時(shí)也是設(shè)計(jì)及使用過(guò)程中容易出現(xiàn)問(wèn)題的部位。詳細(xì)計(jì)算該系統(tǒng)應(yīng)力分布是提高法蘭、螺栓連接設(shè)計(jì)水平的關(guān)鍵所在。該文應(yīng)用三維有限元技術(shù),考慮了大量的接觸面和螺栓預(yù)緊單元,準(zhǔn)確計(jì)算出一套法蘭連接的應(yīng)力分布,并與國(guó)標(biāo)中的法蘭計(jì)算公式所得到的結(jié)果相比較,對(duì)法蘭連接的設(shè)計(jì)有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

利用ansys有限元分析軟件對(duì)輸電鋼管塔的法蘭螺栓連接式變坡節(jié)點(diǎn)的受力特性進(jìn)行分析,研究在設(shè)計(jì)荷載作用下,節(jié)點(diǎn)形式、節(jié)點(diǎn)板厚度、加勁板厚度以及加勁板高度等對(duì)法蘭螺栓受力性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),不同于普通剛性法蘭,法蘭螺栓連接式變坡節(jié)點(diǎn)的螺栓受拉并不均勻。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),節(jié)點(diǎn)板尺寸遠(yuǎn)大于加勁板是導(dǎo)致螺栓受拉不均勻的主要因素。根據(jù)分析結(jié)果,同時(shí)考慮螺栓受拉不均勻和螺栓受剪的影響,提出新的設(shè)計(jì)方法和建議,以供實(shí)際工程參考。

利用有限元分析軟件ansys9.0建立高強(qiáng)螺栓連接的簡(jiǎn)化模型,對(duì)高強(qiáng)螺栓連接形式進(jìn)行計(jì)算分析,重點(diǎn)考慮幾何非線性影響,在模型中建立鋼板與連接板、連接板與墊圈、墊圈與螺母及螺帽之間的接觸單元,對(duì)結(jié)構(gòu)的非線性接觸行為進(jìn)行模擬。通過(guò)對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果的分析,對(duì)摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià),并重點(diǎn)比較分析主滑動(dòng)發(fā)生前后,高強(qiáng)螺栓的受力性能。其分析結(jié)果為工程實(shí)際提供一定意義的參考。

以通用雙梁門式起重機(jī)為例,首先討論門式起重機(jī)有限元分析模型中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,然后利用apdl建立門式起重機(jī)參數(shù)化有限元分析模型,并結(jié)合vb開發(fā)出一套界面友好的參數(shù)化分析系統(tǒng),以期對(duì)門式起重機(jī)設(shè)計(jì)提供具有工程意義的參考。

應(yīng)用abaqus軟件,在考慮預(yù)緊力和內(nèi)壓作用的工況下,對(duì)某廠所設(shè)計(jì)的壓力容器非標(biāo)活節(jié)螺栓法蘭墊片連接系統(tǒng)進(jìn)行三維有限元應(yīng)力分析。根據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果進(jìn)行線性化處理,按照jb4732-1995《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定。結(jié)果表明,由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的耳板、上法蘭和筒體的應(yīng)力強(qiáng)度不滿足要求,需加厚上法蘭并在筒體上安裝加強(qiáng)板以減小其應(yīng)力強(qiáng)度值。對(duì)具有不同厚度上法蘭和不同長(zhǎng)度加強(qiáng)板的該結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析,得到既滿足強(qiáng)度要求和密封要求,又節(jié)省材料的設(shè)計(jì)參數(shù),同時(shí)總結(jié)了上法蘭厚度和加強(qiáng)板長(zhǎng)度對(duì)連接系統(tǒng)上法蘭和筒體應(yīng)力的影響規(guī)律。這對(duì)類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

1/12 1.分析過(guò)程 1.1.理論分析 1.2.簡(jiǎn)化過(guò)程 如果將pro/e中的3d造型直接導(dǎo)入abaqus中進(jìn)行計(jì)算，則會(huì)出現(xiàn)裂紋縫隙 無(wú)法修補(bǔ)，給后期的有限元分析過(guò)程造成不必要的麻煩，因此，在abaqs中進(jìn)行 計(jì)算之前，對(duì)原來(lái)的零件模型進(jìn)行一些簡(jiǎn)化和修整。 a.法蘭部分不是分析研究的重點(diǎn)，因此將其簡(jiǎn)化掉； b.經(jīng)計(jì)算，m24×3的螺紋的升角很小，在度，因此可以假設(shè)螺旋升角為0； c.忽略螺栓和螺母的圓角等細(xì)節(jié)； 1.3.abaqus中建模 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得到牙型如下圖所示，在abaqus中按照下圖所示創(chuàng)建 出3d模型，如圖1-1所示。同樣的方式，我們建立螺母的3d模型nut，如圖1-2 所示。 2/12 圖1-1 圖1-2 建立材料屬性并將其賦予模型。在abaqus的property模塊中，選擇 material->ma

通過(guò)有限元分析軟件msc.nastran,建立了簡(jiǎn)單的計(jì)算模型,用多點(diǎn)約束單元對(duì)裝配體中常見的螺栓連接進(jìn)行近似模擬。得到了螺栓處剛性節(jié)點(diǎn)載荷,并利用第4強(qiáng)度理論對(duì)螺栓進(jìn)行了校核。

單梁起重機(jī)應(yīng)用廣泛,數(shù)量巨大。由于一定型號(hào)的單梁起重機(jī)形狀相似,其差別主要是尺寸參數(shù)不同及所承受的載荷和工況不同,因此在單梁起重機(jī)的有限元分析中,如果對(duì)于每臺(tái)起重機(jī)都進(jìn)行傳統(tǒng)的手工建模,將耗費(fèi)很多時(shí)間。筆者開發(fā)了一套

優(yōu)化了一種考慮大型結(jié)構(gòu)的螺栓連接有限元模型的簡(jiǎn)化方法。簡(jiǎn)化方法僅需要對(duì)有限元模型施加均勻壓力,而不需要對(duì)所有螺栓完全建模。該簡(jiǎn)化方法不僅提高了螺栓連接模型有限元計(jì)算時(shí)的收斂性,而且節(jié)約了計(jì)算成本。詳細(xì)分析了該簡(jiǎn)化方法的假設(shè)。為了驗(yàn)證簡(jiǎn)化方法的準(zhǔn)確性和可靠性,對(duì)螺栓連接結(jié)構(gòu)的建立了簡(jiǎn)化模型,計(jì)算三種不同載荷作用下模型的多個(gè)關(guān)鍵特征量與接觸應(yīng)力云圖,并與傳統(tǒng)建模的結(jié)果對(duì)比,得出使用方法的簡(jiǎn)化模型的適用條件。

以城市軌道交通列車車鉤裝置的高強(qiáng)度螺栓為研究對(duì)象,建立了整個(gè)車鉤螺栓的三維裝配模型。利用abaqus軟件建立了完整的、與實(shí)際相符的車鉤螺栓接觸非線性有限元仿真分析模型,并在模型中考慮了材料的彈塑性及接觸非線性等因素。通過(guò)仿真分析獲得了車鉤螺栓的應(yīng)力及應(yīng)變大小,并分析比較了螺栓預(yù)緊力大小及金屬墊片使用方案對(duì)車鉤螺栓應(yīng)力的影響。

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第30卷　第6期太　原　理　工　大　學(xué)　學(xué)　報(bào)vol130　no16 1999年11月journaloftaiyuanuniversityoftechnologynov.1999 　　文章編號(hào)　100729432(1999)0620633205 軟基大型涵洞襯砌結(jié)構(gòu)有限元分析 孫建生 ① (太原理工大學(xué)建筑與環(huán)境工程學(xué)院) 摘　要　模擬填筑分層加載過(guò)程,采用非線性填筑土體與襯砌結(jié)構(gòu)聯(lián)合作用的有限元方法,確 定涵洞襯砌周邊土體壓力及其分布規(guī)律,并進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。 關(guān)鍵詞　填土壓力;涵洞襯砌;有限元分析 中圖分類號(hào)　tv311;tv65212　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼　a 0　引　言 軟基上填埋式涵洞襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算,在水利工程 中是經(jīng)常遇到的工程問(wèn)題。通常采用結(jié)構(gòu)力學(xué)及彈 性

1 汽車結(jié)構(gòu)有限元分析技術(shù)(ansys) 課程編碼：202062課程英文譯名：thefiniteelementanalysisofautomobile structure 課程類別：專業(yè)選修課 開課對(duì)象：車輛工程開課學(xué)期：第7學(xué)期 學(xué)分：2.5學(xué)分；總學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)；理論課學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)； 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)；上機(jī)學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí) 先修課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)、汽車構(gòu)造、汽車?yán)碚?教材：黃國(guó)權(quán)，有限元法基礎(chǔ)及ansys應(yīng)用，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 參考書： 【1】朱伯芳．有限單元法原理和應(yīng)用（第二版）．北京：中國(guó)水利水電出版社，1998 【2】丁皓江，何福保．彈性和塑性力學(xué)中的有限元法．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 【3】蔣孝煜．有限元法基礎(chǔ)．北京：清華大學(xué)出版社，1992 【4】

通過(guò)對(duì)高強(qiáng)螺栓t型鋼連接節(jié)進(jìn)行三維非線性有限元分析,研究和探討了螺栓間距,t型鋼翼緣、柱翼緣及柱腹板厚度等因素對(duì)于節(jié)點(diǎn)初始連接剛度、梁的延性破壞以及本身接觸狀態(tài)的影響.

針對(duì)不同厚度連接板對(duì)高強(qiáng)螺栓群的受力影響,采用有限元軟件ansys建立了三維有限元實(shí)體模型,對(duì)兩種不同厚度的連接板在拉力荷載作用下的板件相對(duì)位移、板件應(yīng)力等進(jìn)行了模擬,并對(duì)比分析了不同厚度連接板的應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明:薄板與厚板應(yīng)力分布規(guī)律一致,但厚板應(yīng)力數(shù)值更小,應(yīng)力分布更有利。

以某輸水工程中引水隧洞為研究對(duì)象,選取典型斷面,利用ansys軟件建立襯砌結(jié)構(gòu)的二維有限元模型。對(duì)隧洞襯砌結(jié)構(gòu)在不同工況荷載作用下的受力情況進(jìn)行計(jì)算分析,得到其變形和內(nèi)力分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明,襯砌結(jié)構(gòu)滿足承載要求,結(jié)構(gòu)為偏心受壓構(gòu)件,頂拱和側(cè)墻頂部的變形量較大,側(cè)墻和底板連接處的內(nèi)力值最大?？刹扇」探Y(jié)灌漿措施提升圍巖穩(wěn)定性,加大側(cè)墻底板連接處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,從而達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的。

從整體性觀點(diǎn)出發(fā),考慮墊片的非線性性質(zhì)和應(yīng)力-應(yīng)變時(shí)滯效應(yīng),用大型有限元軟件ansys建立了“u”形管換熱器中等效管板和法蘭墊片螺栓連接系統(tǒng)的非線性三維有限元模型,并且考慮墊片的非線性與時(shí)滯效應(yīng),著重分析了預(yù)緊和加壓兩種工況下墊片材料的時(shí)滯效應(yīng)、不同的管殼程壓差以及不同的螺栓預(yù)緊力和不同的螺栓尺寸等因素對(duì)法蘭接頭緊密性的影響。

u型螺栓強(qiáng)度分析是重型汽車懸掛系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),主要用于汽車懸掛系統(tǒng),起到連接鋼板彈簧和車橋的作用。u型螺栓強(qiáng)度的可靠性直接影響重型汽車的行駛安全。通過(guò)ug對(duì)螺栓模型進(jìn)行建模,并將其導(dǎo)入ansysworkbench分析軟件進(jìn)行強(qiáng)度分析,根據(jù)軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)度校核。分析結(jié)果表明在螺栓施加預(yù)緊應(yīng)力及約束條件下,能保證其強(qiáng)度滿足一般的強(qiáng)度校核要求。利用三維設(shè)計(jì)軟件及有限元分析,為新產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)提了的設(shè)計(jì)依據(jù),具有重要的參考價(jià)值。

應(yīng)用ansys對(duì)雙級(jí)套管螺紋連接進(jìn)行性能仿真,建立雙級(jí)套管螺紋有限元模型,利用接觸分析模塊,分析螺紋各扣牙受力情況,最后總結(jié)了雙級(jí)套管螺紋連接受力分布規(guī)律,并與普通套管螺紋接頭作了比較,結(jié)果顯示雙級(jí)套管螺紋接頭各扣牙受力分布要比普通套管螺紋均勻。研究結(jié)果提高了對(duì)雙級(jí)套管接頭應(yīng)力水平的認(rèn)識(shí),對(duì)改進(jìn)套管連接螺紋設(shè)計(jì),提高套管接頭的連接質(zhì)量,促進(jìn)特殊套管螺紋接頭的發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。

以35m浮動(dòng)式躉船為研究對(duì)象,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4版第2卷對(duì)該船的連接螺栓強(qiáng)度進(jìn)行校核,按照設(shè)計(jì)圖紙,使用有限元軟件對(duì)貨艙段主要構(gòu)件及連接螺栓建立有限元模型,并對(duì)螺栓強(qiáng)度校核結(jié)果進(jìn)行分析和探討。

針對(duì)tlj900型架橋機(jī),分析了計(jì)算工況及計(jì)算載荷,用ansys軟件建立shell63彈性殼單元模型,對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的連接、約束、載荷進(jìn)行有效處理,對(duì)各工況應(yīng)力、變形等進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)某公司提供的升降施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸,利用ansa和ansys軟件接口,采用精度較高的三維實(shí)體單元準(zhǔn)確建立施工升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)的有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行4種工況下結(jié)構(gòu)的安全校核模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,工況1、3和工況2、4下作用載荷成線性,僅需考慮最危險(xiǎn)載荷工況3和工況4；任意工況下升降施工平臺(tái)最危險(xiǎn)位置發(fā)生在風(fēng)載作用的頂部網(wǎng)框橫桿與豎桿焊接處,計(jì)算結(jié)果符合強(qiáng)度要求。分析結(jié)果可為施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供參考依據(jù)。