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冲击接触下管形体失效特征研究

冲击接触下管形体失效特征研究

作者：杨明武汉理工大学

学位级别：硕士

文中基于冲头与圆管碰撞过程的高度非线性，采用非线性显式有限元分析法对其进行了仿真计算。研究了不同管径、管长以及不同材质的圆管在不同直径、质量的冲头的侧向冲击下的变形历程、最终的变形模态以及能量的分配方式，并得到了穿透... 详细信息

文中基于冲头与圆管碰撞过程的高度非线性，采用非线性显式有限元分析法对其进行了仿真计算。研究了不同管径、管长以及不同材质的圆管在不同直径、质量的冲头的侧向冲击下的变形历程、最终的变形模态以及能量的分配方式，并得到了穿透时的临界速度。文中首次利用大型有限元程序LS-DYNA对圆管变形进行了数值模拟分析。从模拟的圆管的变形历程可以看出，在冲击瞬时，管梁先发生局部凹陷，随着局部凹陷的加大，管梁的抗弯刚度减小，然后刚体平动和整体变形发生，而且速度越大，这种现象越明显：冲头的入射动能在撞击过程中急剧减小，撞击结束后减小到可以忽略不计。减少的冲头动能在撞击后转化为管梁的内能（整体弯曲变形能和局部凹陷变形能，在冲击时还有剪切变形能和刚体平动动能）。其中圆管内能占到80％以上，而刚体平动动能在总耗能中所占的比例不到20％。文中的研究表明，当受到冲头的对心侧向正冲击时，圆管的变形历程、变形模态、局部破坏形式以及能量分配方式与自由梁以及有支撑的圆柱壳有很大的不同。其主要影响因素有管的材料性质、径厚比、长径比以及冲头和管的弹径比。当管的屈服极限较低而强度极限较高、径厚比较小、长径比和弹径比较大时，自由管的变形历程、变形模态以及局部破坏形式和自由梁越接近;当管的屈服极限较高而强度极限相对较低、径厚比和长径比较大、弹径比较小时，自由管的变形历程、变形模态、局部破坏形式以及能量分配方式和有支撑的圆柱壳越接近。

关键词：有限元法冲击接触圆管计算机仿真核电蒸汽发生器

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自由球冲击接触下管形体失效特征仿真分析

机械设计与制造 2007年第7期 86-88页

作者：杨明刘佐民武汉理工大学机电学院武汉430070

基于冲头与自由圆管碰撞过程的高度非线性,采用非线性显式有限元分析法对其进行了仿真计算。分析了圆管所受冲击力的时间历程曲线和圆管的变形情况;探讨了在不同速度下,冲头质量、管径厚比对圆管变形的影响。同时也分析了冲头对圆管碰撞... 详细信息

基于冲头与自由圆管碰撞过程的高度非线性,采用非线性显式有限元分析法对其进行了仿真计算。分析了圆管所受冲击力的时间历程曲线和圆管的变形情况;探讨了在不同速度下,冲头质量、管径厚比对圆管变形的影响。同时也分析了冲头对圆管碰撞时,导致圆管由弹性变形向塑性变形转化学的临界速度值。

关键词：有限元法冲击接触自由圆管计算机仿真

基于熨平装置振动特性的摊铺密实度识别技术研究

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振动与冲击 2023年第14期42卷 237-244页

作者：罗清云刘洪海吴平史妍妮长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 内蒙古路桥集团有限公司呼和浩特010051

为了检测摊铺层密实度,根据主副振捣器与铺层材料的接触情况,将熨平装置分为四种振动状态,建立了二自由度的振动模型;通过Newmark-β法对模型进行求解,分析了熨平装置质心位移幅值、加速度幅值与熨平板振动器频率、振捣频率、铺层材料... 详细信息

为了检测摊铺层密实度,根据主副振捣器与铺层材料的接触情况,将熨平装置分为四种振动状态,建立了二自由度的振动模型;通过Newmark-β法对模型进行求解,分析了熨平装置质心位移幅值、加速度幅值与熨平板振动器频率、振捣频率、铺层材料特性之间的关系,得出了熨平板加速度频谱图,并进行了相应的试验研究。研究结果表明:基于冲击接触模型得到的熨平装置加速度频谱图,包含了振动器频率、振捣频率及其谐波分量;在熨平装置加速度频谱中,振捣主频与熨平板振动器主频的幅值比随铺层密实度的增加而变大,通过振捣主频与熨平板振动器主频幅值比可实现摊铺密度的在线识别。研究结论可为检测摊铺密实度,提升路面施工质量提供参考。

关键词：道路工程摊铺机熨平装置冲击接触摊铺密实度频谱分析

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汽车结构耐撞性分析中的冲击接触算法

郑州轻工业学院学报（自然科学版） 2002年第2期17卷 26-32页

作者：程建钢王福军寇哲君姚振汉清华大学工程力学系北京100084

汽车碰撞过程是一个典型的大变形动态接触过程 ,在汽车结构耐撞性分析研究过程中 ,除了有限单元和材料模型方面的因素外 ,接触算法在计算时间和计算精度方面起着很重要的作用 .用于大规模动态接触问题的接触搜索过程大体可分为两阶段 :... 详细信息

汽车碰撞过程是一个典型的大变形动态接触过程 ,在汽车结构耐撞性分析研究过程中 ,除了有限单元和材料模型方面的因素外 ,接触算法在计算时间和计算精度方面起着很重要的作用 .用于大规模动态接触问题的接触搜索过程大体可分为两阶段 :全局搜索和局部搜索 .目前使用较普遍的、有影响的全局搜索算法主要包括主从面算法、单曲面算法、级域算法、位码算法及NBS算法 ;局部接触搜索算法主要有基于“点面算法”、基于“小球算法”、基于光滑曲面 (曲线 )算法三大类 .接触界面算法目前主要有拉氏乘子法和罚函数法 ,以及扰动拉氏法和扩大拉氏法 .此外 ,接触问题的并行计算也是不可忽视的研究内容 .分析接触算法的研究现状。

关键词：算法汽车结构耐撞性冲击接触有限元法

一类用于求解大规模冲击接触问题的接触搜索算法

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一类用于求解大规模冲击接触问题的接触搜索算法

“力学2000”学术大会

作者：王福军姚振汉程建钢清华大学工程力学系

借助计算机数据结构中的链表技术,提出了一种运算量只有O(N)的接触搜索算法。该算法将三维搜索转化为一维搜索,具有较好的可并行性,可适用于任意形状的有限单元,能有效地改善大规模冲击接触问题的求解效率。

关键词：冲击接触接触搜索大规模有限元法

来源： cnki会议评论

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天然橡胶微观接触行为与摩擦性能的MD模拟

天然橡胶微观接触行为与摩擦性能的MD模拟

作者：刘国庆青岛科技大学

学位级别：硕士

天然橡胶是一种常用的高分子材料,被广泛地应用于工业工程、机械、航空航天、航海以及军事等领域。但橡胶材料的使用寿命在很大程度上限制了橡胶材料的应用与发展,而橡胶材料的摩擦性能是影响其使用寿命的重要因素。因此橡胶材料的摩擦... 详细信息

天然橡胶是一种常用的高分子材料,被广泛地应用于工业工程、机械、航空航天、航海以及军事等领域。但橡胶材料的使用寿命在很大程度上限制了橡胶材料的应用与发展,而橡胶材料的摩擦性能是影响其使用寿命的重要因素。因此橡胶材料的摩擦性能受到越来越多关注。传统的研究方法都是基于实验展开,实验方法由于尺度效应的限制只能得出在宏观状态应用比较广泛的结果,而随着科技的发展,材料的应用场合也在变化,越来越多的橡胶材料已经被应用于微小器件的生产。近年来,随着计算机科学技术的发展,使用计算机模拟的方法研究材料性能已成为一种趋势。使用分子动力学的方法,通过计算机模拟从原子分子级别实现对天然橡胶微观接触行为及摩擦性能的定性研究。(1)使用分子模拟软件Material Studio(MS)建立天然橡胶模型,并对模型结构进行优化处理,使用LAMMPS软件将建立好的模型做二次处理,并通过模拟得到天然橡胶玻璃化转变温度为221K,与实验值对比非常接近,说明模拟方法可行,选取的势函数参数比较准确。通过对玻璃化转变温度的模拟熟悉分子动力学模拟的方法与过程。(2)通过给探头施加初速度冲击橡胶基底对探头按压橡胶基底的微观接触过程进行模拟,采集模拟数据讨论天然橡胶运动状态的变化分析天然橡胶力学性能。主要研究了橡胶分子链聚合度以及所处环境温度对天然橡胶按压接触过程的影响。结果显示橡胶分子链聚合度对橡胶力学性能有一定影响,分子链聚合度较大时,橡胶材料力学性能较好,探头冲击过程中,速度减小较快,探头在橡胶基底内部位移较小,探头压入过程时间较短。环境温度对按压过程的影响呈现不同趋势,玻璃化转变温度之下,随温度升高,天然橡胶抵抗外力能力增强,在玻璃化转变温度之上,随温度升高,天然橡胶硬度降低,抵抗外力能力减小。分析按压过程基底原子构型图发现随温度升高,天然橡胶弹性性能增强。(3)采用分子动力学的方法对探头与天然橡胶摩擦过程进行模拟,主要探讨了环境温度与探头滑动速度对天然橡胶摩擦过程的影响。结果显示,速度一定时在玻璃化转变温度之下,滑动过程中摩擦力随温度的升高增大,在玻璃化转变温度之上时随温度的增大,滑动摩擦力减小。温度对滑动摩擦系数的影响与对摩擦力的影响基本相同,在玻璃态下,随着温度的升高,摩擦系数较大,而当温度增大到玻璃化转变温度之上时,摩擦系数随温度升高而减小。环境温度对接触区域温度变化的影响表现在一般情况下,环境温度较低时,接触区域温度变化率较大,环境温度较高时,接触区域温度变化率较小。当滑动速度变化时,摩擦力、摩擦系数以及接触区域温度随滑动速度的增大而增大。

关键词：天然橡胶分子动力学玻璃化转变温度冲击接触摩擦性能

考虑磨擦的大变形冲击接触问题的有限元计算格式

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中国机械工程 1991年第2期 47-47页

作者：李名彰

考虑摩擦效应的冲击接触问题在许多技术应用中出现.针对这类问题,在处理动态和本构关系积分的全隐式算法基础上,提出了一种基于新的接触界面

关键词：有限元计算冲击接触

3A21-0Cr18Ni9管磁脉冲连接变形行为与表层处理对接头影响研究

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3A21-0Cr18Ni9管磁脉冲连接变形行为与表层处理对接头影响研究

作者：童衍辰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

需求日益增加的轻量化设计生产常常需要使用不同的材料满足强度、减重和碰撞性能的标准。铝合金与不锈钢的连接件不仅可以结合两种材料的优势性能,还能够有效降低结构件的重量、扩展零件的功能、延长零件的疲劳寿命和减少稀有贵重金属... 详细信息

需求日益增加的轻量化设计生产常常需要使用不同的材料满足强度、减重和碰撞性能的标准。铝合金与不锈钢的连接件不仅可以结合两种材料的优势性能,还能够有效降低结构件的重量、扩展零件的功能、延长零件的疲劳寿命和减少稀有贵重金属的使用,在传统的工业制造中有着很好的应用前景。本文通过研究磁脉冲连接过程的变形行为,在数值模拟的基础上指导工艺试验,分析表面镀层对磁脉冲接头连接区的影响。通过有限元软件ANSYS分析铝合金-不锈钢在变形连接过程的运动加速碰撞过程,分析了放电电压、管件径向间隙、内管搭接的端部位置等工艺参数对接头连接效果的影响规律,选择适合连接的参数进行磁脉冲变形连接试验。再通过流体动力学（SPH）方法对冲击接触过程界面的变形行为进行研究,探索磁脉冲变形连接界面形貌的形成机制。对待连接管件的内管进行电镀处理,完成3A21铝合金与304不锈钢管的磁脉冲连接。再使用20#钢管代替不锈钢内管,在20#钢管表面进行镀镍处理与镀铜处理,在光学显微镜下观察分析不同的镀层对连接长度的影响。对3A21铝合金管与不锈钢管的预试验发现,管件搭接轴向对连接的均匀性影响很大,轴向精度差将会导致连接区不均匀的现象,通过设计特定的工装提高轴向精度后,管件的连接不均匀现象被明显改善,呈现良好的机械剥离性能。在光学显微镜下观察界面形貌,测量连接区的长度发现镀镍层可以有效提高（44%）不锈钢与铝合金的连接长度,对20#钢的连接长度提升效果有限。通过SEM观察磁脉冲接头的连接界面发现:界面分为带过渡层界面和不带过渡层界面。对带有过渡层的界面进行组织分析发现,带过渡层的界面上发生了元素之间的相互扩散,扩散区域宽度约20μm。结合数值模拟可以得知,微观组织缺陷的形成和两种母材之间发生冲击碰撞之后铝合金母材上产生的“射流”有很大的关系,界面形貌呈现波状的原因在于界面在互相冲击碰撞的瞬间处于“高温”、“高压”的物理状态。

关键词：磁脉冲变形连接冲击接触数值模拟连接长度界面结构

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冲击载荷轮齿载荷谱转化可行性研究

制造业自动化 2014年第6期36卷 63-65页

作者：刘越马贵叶郭婷中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

针对车辆冲击频繁的复杂工况特点,提出三种齿轮冲击载荷的处理方式,并以某机车车轴齿轮箱典型冲击类型为例,采用三维非线性动力学分析有限元程序ANSYS/LS-DANA,建立了轨缝接触—冲击有限元模型,通过模拟车轮经过轨缝时冲击钢轨的过程,... 详细信息

针对车辆冲击频繁的复杂工况特点,提出三种齿轮冲击载荷的处理方式,并以某机车车轴齿轮箱典型冲击类型为例,采用三维非线性动力学分析有限元程序ANSYS/LS-DANA,建立了轨缝接触—冲击有限元模型,通过模拟车轮经过轨缝时冲击钢轨的过程,研究轨缝载荷对主轴垂直方向和转动方向的冲击力,得到最大垂直冲击力为静载时的2.6倍左右,最大冲击扭矩发生在车速15km/h时。依据仿真得到的机车载荷谱,得到输出齿轮的冲击载荷和循环次数,为车轴齿轮箱的设计提供了载荷依据。

关键词：冲击接触载荷谱 LS-DANA