关键词： 地铁列车   端部底架   疲劳试验   有限元  

摘要： [目的]地铁车体为焊接结构,受应力集中、焊接缺陷及焊接残余应力等影响,其车体疲劳强度会明显小于金属母材。而地铁列车端部底架作为转向架和车体相连接的部位,其承受的载荷相对更大,因此有必要研究其疲劳寿命。[方法]采用数值仿真和疲劳试验相结合的方法,对某型地铁列车端部底架常见的疲劳寿命问题进行研究。建立了地铁车辆有限元模型,确定了相应的疲劳载荷和评估点,对地铁车辆整车和端部底架分别进行了疲劳损伤仿真,对端部底架开展台架试验;并对台架试验结果、整车疲劳试验结果和底架仿真结果进行了对比分析。[结果及结论]该地铁车体整车底架和端部底架在单向疲劳损伤和组合载荷疲劳损伤的情况下,均没有产生裂纹的风险,满足标准相关要求。此外,将载荷放大后端部底架在疲劳试验时可以获得更为保守的结果,并且端部底架有限元模型的仿真结果和试验结果一致性较好,可以真实反映整车模型的应力状态,满足相关标准的要求。

关键词： 腰椎融合术   终板   人体生理   动态力学分析   融合器   生物力学特性   静力学分析   生物力学分析  

摘要： 目的比较5种不同入路腰椎融合术的生物力学特性。方法利用有限元软件建立包括TLIF、ALIF、OLIF、XLIF和PLIF在内的5种手术模型进行6种运动状态下的活动度、上下终板和软骨的最大应力变化的测量、分析,比较5种模型的稳定性。同时针对现有手术模型展开动态力学分析,在模拟人体生理振动工况下,测量上下终板最大应力点的瞬态应力曲线以及应变能变化波动。结果在静力学分析中,5种手术模型在6种工况下,L4下终板的应力会比L5上终板的应力稍大一点,同时L4下终板的Z方向最大位移值明显大于L5上终板,自稳定融合器支撑的ALIF手术模型的下终板应力最小,但是上终板应力表现没有明显优势,同时有着非常好的稳定性;软骨应力分析部分,TLIF手术模型的软骨应力在6种工况下都最小;在瞬态动力学分析中,ALIF手术模型在循环振动载荷下L4下终板的应力值适中,且振动的幅值明显大于其余4种模型,TLIF手术模型的两终板瞬态应力都最小且振幅波动适中,TLIF手术模型中融合器应变能最小,刺激骨填充物生长速度最慢。结论静力学分析中,ALIF手术模型表现良好,但是由于整体钛合金材质且融合器体型过大,在瞬态动力学分析中,表现不佳,可在后续的研究中,针对这一方面的特性进行优化。

关键词： 升降平台   有限元   优化   强度  

摘要： 双剪式升降平台是工业承载的重要机械设备。但在使用过程中,存在应力集中的情况,导致强度不符合使用要求,且制造成本较高。因此,基于双剪式升降平台,利用SolidWorks软件建立三维模型,并在Hypermesh与Abaqus中对其强度进行有限元分析与优化。分析表明,主要承力部件的强度均可靠,但轴套存在局部应力集中,强度不符合要求。通过优化,降低了整体应力,并提高了轴套的强度,有效避免了轴套的应力集中,增加了安全系数,同时降低了双剪式升降平台的成本。

关键词： 腰椎间盘突出症   三维有限元   按压手法   不同体位  

摘要： 目的:通过有限元分析法比较不同体位下按压手法治疗腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)三维模型的生物力学作用。方法:收集1例48岁LDH女性患者(身高163 cm,体重53 kg)的腰椎CT图像,使用Mimics20.0、Geomagic Studio、Solidwords等软件建立L4,5节段LDH患者的三维有限元模型。分别模拟水平位置、前屈30°、后伸10°体位下的按压手法,在施加按压力之后,观察不同体位下按压手法对椎间盘、神经根各个组织的应力、应变、位移的影响。结果:成功建立L4,5节段的有限元模型,并验证模型有效,分别在水平位置、前屈30°、后伸10°体位下进行按压手法时,纤维环应力大小分别为0.732、5.929、1.286 MPa,髓核应力大小分别为0.190、1.527、0.295 MPa,纤维环应变大小分别为0.097、0.922、0.424,髓核应变大小分别为0.153、1.222、0.282;椎间盘在Y方向上的整体位移距离分别为-3.707、-18.990、-4.171 mm,神经根在Y方向上的位移距离分别为+7.836、+5.341、+3.859 mm;神经根和椎间盘在Y方向上的相对位移距离分别为11.543、24.331、8.030 mm。结论:按压手法能使突出的椎间盘产生收缩和回纳趋势,通过增加突出椎间盘和神经根之间的距离,达到减轻神经压迫症状,达到对LDH的治疗目的,其中在前屈30°时按压手法作用效果更佳。

关键词： 季冻区   OGFC沥青混合料   经验法   车辙预估模型   有限元  

摘要： 目的研究季冻区OGFC沥青混合料的高温抗车辙能力,建立车辙预估模型,推广OGFC沥青混合料在季冻区的应用。方法采用车辙试验系统进行车辙试验,分析轴载作用次数、试件高度、温度、抗剪强度、冻融循环次数对OGFC沥青混合料车辙深度的影响;基于经验法建立季冻区OGFC沥青混合料车辙预估模型,通过最小二乘法拟合模型参数,对建立的预估模型进行室内试验验证以及有限元对比分析。结果各影响因素与车辙深度呈现幂函数关系,冻融循环作用加速车辙形成,室内试验实测车辙深度与模型预估的车辙深度相对误差为0.11%~9.81%。结论经验法建立的季冻区OGFC沥青混合料车辙预估模型预估精度较高,预估模型误差受试验条件和材料参数影响,其中材料参数影响较明显。

关键词： 不锈钢薄管   折弯成型   回弹   有限元模型   模拟分析  

摘要： 基于Simufact Forming软件建立不锈钢薄管折弯成型的有限元仿真模型,模拟薄管折弯成型过程并分析接触面摩擦因数和折弯速度对薄管折弯后回弹程度的影响。结果表明:随着薄管折弯角度的不断增大,折弯区域的等效应力逐渐增大,局部高应力区域增大,外侧壁厚逐渐减小,内侧壁厚逐渐增大;薄管折弯后回弹量随摩擦因数的增大或折弯速度的减小呈现先增大后减小的趋势;当摩擦因数为0.2或折弯速度为2 s内190°时,薄管的回弹量最大。该结果能够为薄管折弯成型模拟仿真和回弹量预测提供一定的参考。

关键词： FZB3G弹性金属塑料轴承   有限元分析   磨损力矩   摩擦磨损特性  

摘要： 为了研究FZB3G弹性金属塑料轴承的整体摩擦性能,研究不同因素对其摩擦磨损特性的影响,并展开建模与试验测试分析。首先分析了FZB3G弹性金属塑料轴承的结构参数,建立轴承材料的有限元模型;其次,设计了不同因素对FZB3G弹性金属塑料轴承在运动过程中的磨损量的影响模型,为后续摩擦磨损特性分析提供依据;最后,采用M-2000磨损试验机对FZB3G弹性金属塑料轴承展开摩擦磨损试验,获得轴承摩擦因数和磨损量受填料含量、载荷和速度的影响,同时分析了力学性能与耐磨耗性之间的关系,完成摩擦磨损特性分析。

关键词： 纬向V形   三维机织间隔复合材料   有限元模拟   压缩性能  

摘要： 探究了纬向V形机织间隔复合材料在平压和侧压载荷下的失效机制及破坏模式。采用ABAQUS软件建立复合材料多尺度单胞模型,并设置周期性边界条件。针对纤维束进行弹性性能分析,预测宏观材料弹性常数。利用Fortran语言对UMAT子程序进行二次开发,引入三维Hashin损伤判据和Camanho刚度退化方案,实现对纬向V形三维机织间隔复合材料的渐进损伤分析。结果表明,模拟结果与试验结果相符。在平压载荷作用下,弯曲振幅较大的V形绒经组先发生断裂,振幅小的绒经组后断裂,出现二次峰值载荷。绒经与纬纱交织处和绒经屈曲处出现应力集中,断裂位置集中在绒经屈曲最大处和与面板衔接处,面板无明显破损;在侧压载荷作用下,树脂面板与树脂内纱线为承力主体,面层纬纱承压较大,而间隔层绒经承压较小。断裂主要发生在两排V形绒经之间,失效模式为树脂渐进式破损、纤维脱黏与纱线断裂。

关键词： 高大模板支架   初始缺陷   因素耦合   随机有限元   承载力  

摘要： 目的研究不同缺陷构配件下高大模板支撑体系承载性能的变化,为高大模板支撑体系的布置、构配件的搭配及使用提供指导,以预防和减少其在实际工程中的坍塌事故。方法基于拉丁超立方抽样,考虑构配件缺陷对三种搭设参数模板支撑体系承载性能的影响,随机取线性屈曲分析中一阶屈曲承载力的0.1%~0.2%作为假想水平力,对构配件性能缺陷进行有限元分析,探究不同搭设参数下支撑体系承载力及失稳模式。结果SPR对承载力的影响大于D和t,并且双因素耦合对承载力的影响大于单因素。立杆步距的变化对支撑体系承载力的影响大于立杆间距。随着影响因素耦合数量的增加,步距对支撑体系承载性能的影响也会随之增大。结论支撑体系搭设过程中将存在缺陷的构配件使用时分散排布,可以防止高大模板支撑体系整体失稳倒塌。

关键词： 充气式指腹   有限元   接触特性   膨胀特性   参数化模型  

摘要： 掌握充气式指腹与物体的接触特性,对于推动气动机械手指进行无损抓持规划和精细化操作的研究具有重要意义.而充气式指腹进行接触之前,需要先充气膨胀,因此需要对其膨胀特性进行研究.设计了指腹模型的三维结构;确定指腹材料为超弹性材料硅胶,本构模型为Yeoh-3rd,对不同厚度的硅胶试样进行了60组单轴拉伸实验,通过最小二乘法拟合得到不同厚度硅胶的模型参数;建立了指腹膨胀有限元模型,完成了材料定义、网格划分、边界条件初始值的建立和求解器参数的配置,对膨胀模型进行有限元计算,结果表明指腹厚度为0.6 mm,充气速度W,膨胀高度为5、6、7 mm和8 mm时,腔体压力分别为29.2、42.4、55.5 kPa和68.1 kPa.