为了研究液压闸门增力式举升机构在闸体升降过程中的安全稳定性及其适用条件,将增力式举升机构与直推式举升机构进行对比,改变约束条件,揭示液压缸缸径、行程、稳定安全系数间的变化规律及关系,确定其安全性及适用条件;创建增力式举升机构三维有限元模型,开展静力学仿真分析计算其在闸门不同启闭角度下的应力、应变、变形情况。结果表明:该举升机构在升降过程中,液压缸受力随着启闭角度先增大而后减小,在起推和立闸时,液压缸受力极小,对于长期需要立闸挡水的闸门,对液压缸损耗较小,可以有效延长闸门的使用寿命;且随着拦蓄高度的增加,液压缸稳定安全系数越大,更适用于4~8 m以上的较高拦蓄高度;该结构在升降过程中应力水平均不超过材料的抗拉强度,关键结构局部应力集中处应力水平数值较大,可高达358.2 MPa,小幅度超过了材料屈服强度;闸门

非线性接触分析在处理接触问题时可以更加接近工程实际,但在实际应用中,接触参数设置复杂、计算效率低以及计算收敛性难以保证等因素制约了它的实用性。节点耦合分析是不存在收敛问题的线性分析,计算成本比接触分析低。为了探讨2种模型在应用中的差异,研究节点耦合线性分析代替非线性接触分析的可行性,以起重量为12t的无轨伸缩式门式起重机为例,在有限元分析软件ANSYS中分别构建其接触模型和节点耦合模型,考虑接触刚度和摩擦系数对计算结果的影响,在伸缩支腿全伸的工况下比较2种模型下无轨伸缩式门式起重机各接触部位等效应力值的差异。通过对比计算结果发现：2种模型中,最大等效应力均出现在车架施加起升载荷处,计算值相差1.3%,结果差异不大。由于节点耦合分析忽略了摩擦系数,所以2种模型中各接触部位等效应力值存在差异,根据接触

基于损伤力学理论建立金属疲劳裂纹损伤模型,结合有限元法预估疲劳微裂纹萌生及扩展全寿命。引入附加载荷法,实现了对刚度矩阵的连续计算,应用Matlab编程计算,通过对单个单元的损伤计算,得到了单元从无损到破坏过程中等效应力的变化,进而给出疲劳裂纹损伤模型,并对不同规格金属试件的疲劳寿命预估。将计算结果与试验结果进行对比,得到的相对误差在接受范围内,验证了该模型的准确性,对于研究金属试件微观损伤以及疲劳寿命预估具有重要的参考意义。

为了分析V型缺口的应力集中系数,引入Filippi缺口应力场方程,计算了对称拉伸（Ⅰ型）和反对称剪切（Ⅱ型）两种载荷类型下的应力场参数。建立拉伸载荷下的V型缺口参数化模型,通过数值计算和理论分析结果比较,验证了Filippi方程的准确性。考虑到缺口根部的微观约束效应,采用Neuber应力平均概念和虚拟缺口半径方法,获得了缺口约束因子,虚拟缺口半径等与缺口参数之间的关系。在此基础上,采用有限元方法计算了尖锐V型缺口在不同约束尺寸和缺口角度下的平均应力集中系数和等效应力集中系数,两种缺口应力集中系数偏差基本保持在10%以下,表明所求解的缺口应力集中系数具有较高的可信度。最后将缺口应力集中系数应用在焊接接头的缺口应力分析中,从而避免了因单元尺寸不同而造成的结果差异。

U型波纹管是常用的管道连接和补偿装置,波纹管的结构设计对其声学传递特性具有重要影响。采用声学有限元法建立了波纹管的数值计算模型,计算了不同结构参数下波纹管的声学传递损失,得到了结构参数对波纹管声学传递损失的影响规律。基于有限元仿真结果,建立了波纹管传递损失峰值频带上、下限频率计算的数学模型。设计加工了一个波纹管试件,采用两负载实验法测试了其声学传递损失,并将实验结果与有限元仿真结果进行了对比。结果表明：U型波纹管的声学传递损失具有典型的带阻滤波特性;波高、波宽及内径是影响波纹管传递损失峰值频带上、下限频率的最主要因素;波纹管传递损失峰值频带上、下限频率数学模型的计算结果与有限元仿真结果的误差在±3.0%以内;波纹管声学传递损失的实验结果与仿真结果基本吻合,验证了波纹管声学有限元模型

施工便梁是铁路线路维修改造所需的重要设备。但目前对于该设备结构的研究却相对较为薄弱。而随着我国高铁事业的逐步推进,施工便梁必将发挥愈加重要的作用。运用有限元方法,对铁路施工便梁金属结构进行静力学分析。并运用ANSYS的零阶优化方法,采用SUMT算法对便梁进行结构的优化设计。在保证结构满足应力许用值的前提下,提高材料使用效率。经过优化后,便梁结构自重减少12.6%。并通过ANSYS分析验证了优化后的方案可行性。研究对于施工便梁及相关同类产品的结构优化有较高的借鉴意义。

随着运行速度的提高,高速列车的通过噪声显著增加,由于气动噪声与列车运行速度的4~8次方成正比,气动噪声有可能成为高速列车的主要噪声源.基于Lighthill声类比理论的混合方法,结合完美匹配层边界条件和高阶单元,利用有限元法对CRH380A型高速列车远场气动噪声特性进行了计算分析,得到了列车远场噪声的分布情况、影响区域和传播方向.结果表明高速列车表面偶极子噪声源由车身向列车四周辐射,随着距车身距离的增加,辐射噪声不断衰减;随着频率的增加,高速列车周围各处噪声均下降,高声压级噪声的区域缩小,声压级分布渐趋于均匀;列车运行速度为300km/h时,标准测点处的噪声时域等效声压级为87.11dB,与实验实测值接近;不同运行速度下,标准测点处的噪声在很宽的频带内存在;随着运行速度的增加,标准测点处噪声声压级在频域和时域内都增加.

直线引动器是一种较为特殊的导轨，被广泛应用于精密仪器的制造领域，是实现导向、精确定位必不可少的元件，对其进行静力学建模与刚度分析，可以为仪器设备的稳定性分析提供理论依据。以THK公司开发的KR26直线引动器为例，研究直线引动器的静力学建模方法及其刚度。首先从Hertz接触理论出发，通过研究单个滚珠与轨道接触的受力情况得到其类刚度系数的表达式及数值。之后建立解析模型，对直线引动器的整体刚度进行研究，分为无预压与有预压两种_睛况进行讨论，得到其整体刚度的表达式及刚度曲线。最后，基于AnsysWorkbench进行有限元建模仿真，从有限元的角度对理论分析的正确性进行分析验证。