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多体动力学与有限元联合仿真的时变载荷历程模型

随着计算机技术的快速发展,多体动力学仿真与有限元分析得到越来越广泛的应用,并在产品研发中起着重要的作用;然而由于多体动力学系统与有限元系统中,数据信息难以集成与共享,影响产品仿真的精度与效率.如何将多体动力学与有限元有效地集成,实现多体动力学与有限元联合仿真,这是一个亟待解决的问题[1-3].近年来,国内外专家学者对多体动力学与有限元的集成进行了广泛的研究.赵振等[4]依据牛顿插值法基本思想,提出了异构仿真系统动态双向融合法,将整个连续的仿真过程离散为步长足够小的子过程,通过构建异构系统数据交互平台,独立存储模型信息与仿真数据,动态更新边界条件,解决了电、磁、热耦合仿真问题.Ma等[5]通过多体动力学仿真求出刚体之间的相对运动与位移,运用有限元技术获得柔性体每一个单元的应力应变,解决了大位移、大变形多体结构的动、静力学分析.Hanson等[6]以轨道车辆为例,利用多体仿真技术获得车体结构的速度、加速度、受力等运动特性,根据模态有...  (本文共7页) 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

产品设计、仿真与数控加工异构信息集成技术及应用研究

本文对产品设计、仿真分析与数控加工异构信息集成技术进行了研究,包括产品设计与仿真分析异构信息集成模型、基于时变载荷历程模型的多体动力学与有限元异构集成技术、基于集成信息模型的有限元仿真分析重用技术和基于PDM的数控加工管理信息集成技术等方面的研究。结合项目,开发了低压断路器数字化设计、仿真分析和数控加工集成平台,在低压电器设计中得到实际应用,取得了较好的效果。论文的组织结构为:第1章,概述了产品数字化设计、仿真分析、与数控加工异构信息集成技术相关理论、技术的研究现状与应用状况。对相关的理论和技术进行了总结与归纳,并阐述了本论文的主要研究内容、意义和组织架构。第2章,提出了产品设计与仿真分析异构信息集成模型。主要分析了产品设计与仿真分析异构信息集成模型的结构组成,研究了三维几何建模系统、多体动力学系统、有限元分析系统以及知识管理各系统之间的信息集成和数据转化技术,实现了产品设计、仿真分析的综合信息的集成。第3章,提出了基于时变载荷...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

《压力容器》2009年11期
压力容器

载荷历程效应对316L钢疲劳蠕变行为的影响

1前言高温环境下,疲劳蠕变失效是承压设备一种较为普遍的失效模式。为此,国内外学者对承压设备常用材料的疲劳蠕变行为和寿命预测开展了大量的研究。然而,这些研究多是针对载荷幅值恒定不变的情况[1~3]。实际生产和制造过程中,由于操作需要或偶然的一些因素,载荷幅值很难维持恒定不变,因此有必要开展载荷变动即载荷历程效应对材料疲劳蠕变行为和寿命影响方面的研究。当前,国内外已开展了一些常温及高温环境下载荷历程效应对材料疲劳行为的研究[4~6],但是在疲劳蠕变方面的研究工作还十分欠缺。文中针对承压设备常用材料316L不锈钢开展了高温环境下单级和两级疲劳蠕变试验,重点探讨了载荷历程效应对材料疲劳蠕变行为的影响,研究了不同幅值、不同寿命分数的第一级载荷作用后材料在第二级载荷作用下循环行为的变化。2试验首先为了明确316L不锈钢在不同幅值的单级疲劳蠕变载荷作用下的循环行为,开展了单级恒定幅值应力和温度载荷作用下材料的疲劳蠕变试验。材料的化学成分见表1...  (本文共4页) 阅读全文>>

《东北工学院学报》1987年02期
东北工学院学报

复杂载荷历程简化方法的研究

食f刁 把复杂载荷历程简化为与其损伤等效的程序载菏谱,可以大大简化疲劳试验.到目前为止,国内外已有许多文献研究介绍了把复杂载荷历程简化为程序载荷谱的方法(有些文献中称为编谱方法),并得到了广泛的应用。但这些方法都没有反映载荷环之间的相互作用,在原理上还是与估算疲劳寿命的名义应力法相对应。局部应力一应变法由于考虑了载菏环之间的相互作用等因素对疲劳寿命的影响,在有局部屈服的情况下比名义应力法精确得多.本文以局部应力一应变分析为基础,提出了一个新的使复杂载荷历程简化的方法.根据试验结果可以证实该方法比原有的方法更完善. 本文的讨论主要是针对疲劳裂纹形成阶段,即由缺口特征(而不是由裂纹长度)控制疲劳损伤的阶段.该阶段占疲劳寿命的绝大部分〔l〕.为了便于说明问题,本文把载荷顺序的影响分为载荷环之间的相互作用和累积损伤的非线性效应两个方面分别讨论。二、载荷环之间的相互作用 如果缺口试样在拉伸载荷作用下出现局部屈服,由于变形不均匀,卸载后缺口...  (本文共5页) 阅读全文>>

《机械强度》1987年02期
机械强度

不规则载荷历程简化方法以及等效损伤模型的研究

在工程实际中,大部分机械零部件都是在不规则载荷历程(或称为复杂载荷历程)作用下工作的,因而疲劳破坏最常见的失效形式.由于目前对疲劳机理的认识程度有限,以及影响疲劳损伤的各种因素错综复杂,试验研究仍然是发展疲劳理论和验证疲劳设计方法必不可少的手段.疲劳累积损伤与加载顺序有关,加之疲劳性能固有的分散性,往往需要进行大量的在不规则载荷历程作用下的疲劳试验,这无疑需要大量的人力、物力和时间.如果能把不规则载荷历程简化为与之损伤等效的程序载荷谱,就可使试验简单易行.另一方面,具有不同程度应力集中特征的缺口试样对载荷顺序的敏感性不同,若能建立一个合理的力学模型,把各种缺口试样在不规则载荷历程作用下的累积损伤间题等效转换为光滑试样在程序载荷作用下的损伤问题,这不论对于疲劳研究还是工程实际都是很有意义的. 到目前为止,国内外已有许多文献研究介绍了把不规则载荷历程简化为程序载荷谱的方法(在一些文献中也称为编谱方法),并已得到广泛应用.但这些方法没...  (本文共5页) 阅读全文>>

《冶金设备》2007年02期
冶金设备

飞剪连杆的载荷历程分析

1引言飞剪是轧钢连续生产线上的关键设备之一,随着轧机轧制速度和生产能力的不断提高,对飞剪的速度和性能也提出了越来越高的要求[1]。飞剪在运行中受到较大的周期性冲击载荷,容易发生疲劳损坏。为了提高设备的可靠性,有必要对其进行疲劳校核。选用软件MSC.Fatigue进行疲劳分析,其前处理需要相应材料和载荷信息,载荷信息则需要计算构件在运转过程中每个节点每一时刻的应力和应变[2]。确定其应力应变状况通常有两种方法,一是利用计算来确定,二是通过试验来确定[3]。本文选择四连杆飞剪的上刀杆为研究对象,采用Proe、Ansys与Adams联合仿真的方法,求出上刀杆内每一个节点在运行过程中的应力和应变情况,该方法精确计算出的结果,可以满足疲劳分析软件的要求。2上刀杆的柔性体制作柔性体是采用模态柔性来表示物体弹性的,其基本思想是赋予物体一个模态集,采用模态展开法,用模态向量和模态坐标的线性组合来表示弹性位移,通过计算每一时刻物体的弹性位移来描述...  (本文共4页) 阅读全文>>

《焊接学报》1999年04期
焊接学报

十字接头恒幅和变载荷历程疲劳试验结果及预测

0 序  言本研究试图找出影响十字接头疲劳寿命各参数之间的相互关系,并利用裂纹起始—扩展模型精确预测复杂焊件的疲劳寿命。疲劳全寿命(NT)包括裂纹起始寿命(NI)和裂纹扩展寿命(NP)[1],即NT=NI+NP(1)NI可利用应变控制疲劳数据和Miner累积损伤法则以及缺口尖端局部应力应变响应知识[2]估算,把NI看成是疲劳裂纹萌生、早期生长并聚合成主疲劳裂纹的循环次数。NP是先假定一个合适的初始裂纹长度aI,利用疲劳裂纹扩展数据和Paris能量定律计算的。1 预测焊接接头疲劳抗力的起始———扩展模型1.1 疲劳裂纹起始寿命估算对高循环疲劳(NI>105,这是各种机械中最常见的),循环硬化和软化效应通常忽略不计,NI可利用Basquin方程和线性损伤求和法则[2]进行计算,即∫2NI1 [(σ′f/Δσ/2)(1-σ0,i(2Ni)K/σ’f)]-1/bdNi=1(2)式中NI是疲劳裂纹起始寿命,σ′f是疲劳强度,b是疲劳强度指...  (本文共8页) 阅读全文>>