復(fù)合材料錨桿螺紋螺帽接觸有限元分析

應(yīng)用ansys對雙級套管螺紋連接進(jìn)行性能仿真,建立雙級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)果提高了對雙級套管接頭應(yīng)力水平的認(rèn)識(shí),對改進(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。

主要對帶孔復(fù)合材料板和螺栓連接復(fù)合材料板的三維應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析。通過計(jì)算分析發(fā)現(xiàn),帶孔復(fù)合材料板在受單向拉伸時(shí),在相同載荷(面應(yīng)力)作用下,復(fù)合材料板的厚度對板的強(qiáng)度影響不大,隨著厚度的增加,板上最大應(yīng)力值變化不大;對于帶孔板而言,孔的形狀對孔周邊應(yīng)力集中程度影響比較大,孔為橢圓孔,并且長軸方向與載荷方向平行時(shí),孔邊應(yīng)力集中程度比較小;而當(dāng)橢圓的短軸與載荷方向平行時(shí),應(yīng)力集中程度最大;孔為圓孔時(shí),應(yīng)力集中程度介于上面兩種形狀之間。對于多孔復(fù)合材料板計(jì)算發(fā)現(xiàn),多孔板在受拉作用下,各個(gè)孔周圍應(yīng)力分布與孔的位置有關(guān),在距離板邊沿越近的孔,其周圍最大等效應(yīng)力值越大;對螺栓連接板而言,螺栓的材料參數(shù)對板的應(yīng)力分布影響不大,板上最大應(yīng)力都位于孔的右端稍偏下位置;螺栓連接復(fù)合材料板在相同的載荷作用下,板上最大等效應(yīng)力值隨螺栓的彈性模量的增大也相應(yīng)增大

接觸問題是一種典型的邊界條件非線性問題,接觸體的接觸面積和壓力分布隨外載荷變化而變化。在分析接觸問題時(shí),使用abaqus/standard模塊,能正確模擬接觸的過程,判斷接觸狀態(tài)、輸出接觸壓力、接觸面積、能量的變化、局部方向的摩擦剪應(yīng)力和相對切向滑移。通過對螺釘連接的法蘭套和支座的接觸分析,得到螺釘、法蘭套和支座變形程度和應(yīng)力大小,以便于正確施加螺釘夾緊力。

鉆桿接頭是鉆桿失效的主要部位,而影響接頭受力的主要因素為接頭螺紋。利用ansys有限元軟件對螺紋的三種主要形式(臺(tái)肩、錐度以及牙型)作了分析比較,為千米鉆機(jī)鉆桿的設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。

2010年7月第36卷第7期 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) journalofbeijinguniversityo faeronauticsandastronauticsjuly 2010vol.36no.7 收稿日期:2009-05-15 基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(10902004 作者簡介:趙麗濱(1976-,女,副教授,黑龍江肇東人,lbzhao@buaa.edu.c n. 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)三維有限元分析的材料參數(shù) 趙麗濱秦田亮李嘉璽 (北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院,北京100191 付月 (北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院,北京100191 摘要:在調(diào)研現(xiàn)有文獻(xiàn)復(fù)合材料

本文介紹了有限元軟件abaqus的有限元建模和仿真分析的過程,并且應(yīng)用abaqus對層合板/夾層板的熱膨脹和熱彎曲問題進(jìn)行分析,建模過程中分別采用實(shí)體單元和殼單元兩種不同單元建模,分別對兩種單元建立模型的熱膨脹和熱彎曲問題仿真分析。通過與精確解的比較可以得出：實(shí)體單元可以更好的應(yīng)用于復(fù)合材料層合/夾層結(jié)構(gòu)的熱膨脹和熱彎曲問題。具有一定的工程指導(dǎo)意義。

介紹了磨床工作臺(tái)上t形槽的作用及參數(shù),利用adina分析軟件對t形槽與t形螺栓接觸問題的有限元模型進(jìn)行了靜態(tài)分析,獲得了t形槽在載荷作用下的應(yīng)力和變形分布規(guī)律,預(yù)測了應(yīng)力集中點(diǎn)和容易產(chǎn)生失效的部位,對比驗(yàn)證赫茲理論解,為磨床工作臺(tái)上t形槽進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

為確保足夠的連接強(qiáng)度,聯(lián)接入井的特殊螺紋接頭密封面、扭矩臺(tái)肩處的密封副必須保持合理的應(yīng)力水平。文中以某特殊螺紋接頭為例,通過ansys有限元軟件進(jìn)行應(yīng)力分析,得到了內(nèi)壓、軸向力及復(fù)合載荷等不同載荷作用下油管接頭的應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)論表明:內(nèi)壓與軸向拉力復(fù)合作用時(shí),隨著軸向拉力的增大,最大等效應(yīng)力點(diǎn)由密封面逐漸向大端螺紋處轉(zhuǎn)移;復(fù)合載荷作用下,該特殊螺紋接頭兩端仍有較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象,存在應(yīng)力不均問題,應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)螺紋參數(shù)。

隔水導(dǎo)管特殊螺紋接頭的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)在于降低生產(chǎn)成本，提高鉆井速度。提高生產(chǎn)效率，可以用于打樁作業(yè)。在設(shè)計(jì)完成后，通過ansys有限元分析計(jì)算軟件建模，模擬其打樁時(shí)受力狀態(tài)，進(jìn)行分析計(jì)算，得出其裝配應(yīng)力分布和應(yīng)力值，得出在加載載荷后的應(yīng)力分布及應(yīng)力值的大小，通過與所選材料的許用應(yīng)力進(jìn)行比較，對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析計(jì)算為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。

鋼筋滾壓直螺紋連接技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛使用,但目前沒有國家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),本文通過對滾壓直螺紋連接技術(shù)的強(qiáng)度和連接最小螺紋扣數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元分析,給出了比較合適的最小螺紋旋和長度和螺紋扣數(shù)(9~11扣),為今后該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用提供參考。

快速上扣螺紋接頭是一種適用于大口徑套管的接箍螺紋連接方式,具有對扣容易、上扣效率高、不錯(cuò)扣的特點(diǎn),特別適合于海上等惡劣環(huán)境作業(yè)。根據(jù)市場需求,寶鋼開發(fā)出了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的快速上扣螺紋接頭。介紹了寶鋼快速上扣螺紋接頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程,利用有限元方法對齒形角、螺紋中徑、錐度、連接強(qiáng)度等進(jìn)行分析,確定了接頭的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。開發(fā)的快速上扣螺紋接頭產(chǎn)品分別在寶鋼實(shí)驗(yàn)室和西安管研院完成并通過了全尺寸實(shí)物性能試驗(yàn),13.375in規(guī)格已在油田完成下井試驗(yàn),證明產(chǎn)品的上扣完整性、密封完整性、結(jié)構(gòu)完整性滿足油田使用要求。

碳纖維復(fù)合材料圓梁彎曲振動(dòng)有限元分析

交通工程中大量使用信號(hào)燈架,其質(zhì)量、耐久性、造價(jià)是工程建設(shè)的重要指標(biāo).筆者介紹了復(fù)合材料的性能,用大型結(jié)構(gòu)分析軟件ansys對玻璃鋼復(fù)合材料制作的紅綠燈架進(jìn)行了有限元分析,并與普通鋼材紅綠燈架進(jìn)行了分析和比較.

通過對w型鋼帶的結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn),設(shè)計(jì)出復(fù)合材料π型帶,并與w型鋼帶進(jìn)行了有限元分析比較,得出了復(fù)合材料π型帶優(yōu)于w型鋼帶的結(jié)論。

復(fù)合材料是一種比強(qiáng)度和比模量均較高的材料,通過鋪層角的優(yōu)化設(shè)計(jì),在一定范圍內(nèi)還可以改變其性能,提高其承載能力。復(fù)合材料已在大型風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中獲得成功應(yīng)用。葉片是風(fēng)力機(jī)受力最為復(fù)雜的部件,也是最重要的部件之一。風(fēng)力機(jī)想要獲得較高的風(fēng)能利用系數(shù)和較大的經(jīng)濟(jì)效益,其基礎(chǔ)就是設(shè)計(jì)良好的葉片。近年從全球風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢來看,風(fēng)電裝機(jī)容量逐年上升,其根本原因就在于風(fēng)力發(fā)電所具有的環(huán)保性和可再生性,因此風(fēng)力發(fā)電還有巨大的發(fā)展空間。本文結(jié)合葉片的工作特性對某大型風(fēng)機(jī)復(fù)合材料葉片進(jìn)行了有限元分析,為保證風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性及經(jīng)濟(jì)性提供了依據(jù)。

根據(jù)φ244.5mm(95/8英寸)套管偏梯形螺紋接頭的實(shí)際工作情況,建立了預(yù)緊力、軸力、內(nèi)外壓力、彎矩和扭矩等載荷工況的力學(xué)模型,并依據(jù)力學(xué)模型建立了該接頭的有限元網(wǎng)格模型.采用彈塑性接觸問題的有限元分析方法分析了上扣、下套管、旋轉(zhuǎn)套管3種典型工況下該接頭的接觸壓力分布、應(yīng)力分布和應(yīng)變分布,可以揭示螺紋接頭接觸區(qū)和牙齒的彈塑性行為,對工程應(yīng)用有重要的指導(dǎo)作用.研究表明:偏梯形螺紋接頭的前3個(gè)牙齒和最后3個(gè)牙齒的應(yīng)力和接觸壓力都很大,螺紋連接在這些部位后很容易發(fā)生粘扣.

復(fù)合材料密封圈非線性大變形的有限元分析

采用有限元模型分析了加筋墊層在不同加筋密度和加筋間距下,加筋地基的沉降與加筋墊層的應(yīng)力擴(kuò)散,并同試驗(yàn)的實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了比較,得出了基于有限元分析方法的相關(guān)結(jié)論。

基于傳統(tǒng)變幅桿的設(shè)計(jì)理論,對高斯形復(fù)合變幅桿進(jìn)行理論研究;利用有限元軟件ansys建立復(fù)合變幅桿的有限元模型,并對其振動(dòng)特性進(jìn)行分析,計(jì)算得到復(fù)合變幅桿的振動(dòng)頻率、節(jié)點(diǎn)長度和放大系數(shù)等參數(shù);通過ansys的等效應(yīng)力云圖表明有限元法可獲得很高的計(jì)算精度。

根據(jù)金屬塑性成形原理和滾珠旋壓成形的工藝特點(diǎn),利用msc.mentat/marc軟件建立了內(nèi)螺紋銅管滾珠旋壓工藝的三維彈塑性非線性有限元模型。模擬了管坯從開始接觸到變形穩(wěn)定階段內(nèi)螺紋銅管的成形過程,探討了銅管成形過程金屬流動(dòng)的位移規(guī)律及應(yīng)變分布。

本文以某六層砌體橡膠隔震支座與摩擦滑移支座的并聯(lián)復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)為例,運(yùn)用有限元分析程序,對該建筑的一般抗震結(jié)構(gòu)和并聯(lián)復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了地震作用下的有限元時(shí)程分析,結(jié)果顯示:并聯(lián)復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)能夠降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),提高建筑物的抗震能力,有明顯的隔震、減震效果。

對三組復(fù)合墻板試件進(jìn)行了平面有限元分析并與擬靜力試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,分析了骨架曲線、墻板裂縫分布及發(fā)展、鋼筋應(yīng)力分布等。分析表明,由斜拉筋連接的復(fù)合墻板在邊框的約束下各部分能夠很好地共同工作,其受力性能接近或優(yōu)于普通實(shí)心剪力墻,為將復(fù)合墻板簡化為普通實(shí)心剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)提供了試驗(yàn)和理論依據(jù)。邊框面積的增大以及邊框配筋的增加在一定程度上可以大大提高復(fù)合墻板的承載能力以及延性耗能性能,但要注意邊框尺寸和配筋的匹配問題。