螺杆泵动力学热力耦合分析方法研究

地面驱动螺杆泵是一种广泛应用于油田采油工程中的人工举升装置。由于螺杆泵深置地下的油管中,密封性很强,很难现场测试工作过程中定子橡胶材料的温度变化以及温度变化引起的定子变形。本文采用有限元方法分析螺杆泵定子的热力耦合效应,讨论定子橡胶材料温度变化的物理机理。用热力学单向解耦分析方法分析单螺杆泵定子橡胶材料的温度分布场以及温度分布引起的定子型线变化。讨论了过盈量、转子转速对温度分布和定子型线变化的影响。     

子午胎三维大变形有限元分析

本文将大变形理论应用于子午胎三维有限元结构分析,分析了充气轮胎在竖向加载条件下的位移场.应变场及应力场.计算结果与已有的实验资料相比较,是令人满意的.     

增量原理有限元分析非线性橡胶类材料

1.引言橡胶类材料构件的几何和材料性能都是非线性的,而且材料的非线性关系一般用三个变形张量不变量表述。本文基于势能驻值原理。采用以变形前的构形为参考状态的Lagrange法。以该状态的Green应变张量的物理分量和Kirchhoff应力张量的物理分量建立起适用于大位移和大应变的增量形式的有限元计算列式。列式中考虑了不平衡力的修正项和不可压缩性偏差的修正项。由于在工业上使用的受力的橡胶类构件多半为轴对称     

等壁厚螺杆泵脱胶机理数值模拟研究

等壁厚螺杆泵作为一种高效的人工举升装置已经被广泛地应用于采油工程中.相比于常规螺杆泵,等壁厚螺杆泵具有定子温胀溶胀均匀,运行稳定,举升效率高等优点.但是在实际工作过程中,等壁厚螺杆泵定子容易脱胶,导致定子失效.论文采用有限元数值模拟方法,建立螺杆泵三维动力学模型.通过模拟相同结构参数常规螺杆泵和等壁厚螺杆泵运行过程中的应力应变场、压力分布规律,对比分析发现由液压压差和定转子过盈接触引起的剪应力是造成等壁厚螺杆泵脱胶的主要因素.在此基础上研究了附胶率以及各模型参数对剪应力的影响规律.研究发现,考虑附胶率后,在井下复杂的工作环境下,剪应力会大幅增加,等壁厚螺杆泵定子容易发生脱胶.这些结果对等壁厚螺杆泵的优化设计具有指导意义.     

橡胶复合材料结构大变形有限元分析

建立了一个橡胶复合材料结构有限元分析模型。在该模型中 ,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性。此外 ,本文还利用该模型研制的有限元分析软件对全钢丝子午胎的变形轮廓进行了详细的分析。     

粘弹性大变形动力响应的有限元分析

本文基于Ｔｏｔａｌ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ增量叠加方法，采用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力增量和Ｇｒｅｅｎ应变增量表示的动力虚功方程和Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力－Ｇｒｅｅｎ应变的单积分型本构关系，导出粘弹性大变形的动力变分方程。依此采用Ｎｅｗｍａｒｋ法和八节点轴对称等参数元与二十节点三维等参数元编制了轴对称及三维问题的动力响应计算程序，典型例题的计算结果表明分析符合结构的物理性质。     

抗爆门结构考虑接触影响的动力有限元分析

抗爆门是一种特殊结构，为了真实反映其受力破坏过程并评价其安全标准，应该充分考虑动力效应，弹塑性变形以及与门框，门轴与轴承之间的接触的影响。本利用动力有限元软件LS－DYNA，对某系列抗爆门的破坏过程进行了动力仿真分析，并充分利用数值分析的优势，通过修改爆炸荷载的压力时程曲线，对各种不同工况下抗爆门的技术性能进行评估。     

带张力轧制H型轧件的有限元分析

本文采用刚塑性有限元法全面分析了连轧H型件时轧件在轧边端孔中的变形。计算得到的轧边端轧制力、轧制力矩、边部增厚系数和前滑系数这些轧制力能参数和变形参数,均与实验符合较好。     

晶体塑性变形离散滑移模型及有限元分析

基于韧性单晶体实验现象，建立了描述晶体塑性变形的离散滑移模型．该模型的主要特点是：晶体滑移变形在宏观上是不均匀的，滑移带的分布是离散的．利用晶体塑性理论对模型进行了有限变形有限元分析，计算结果揭示了晶体滑移的离散行为，模拟的应力 应变曲线与实验曲线相吻合     

沥青混凝土心墙堆石坝动力有限元分析

采用三维非线性有限元技术,结合某沥青混凝土心墙坝工程,在静力分析的基础上对大坝的动力特性及抗震安全性进行动力反应分析,动力计算中坝体材料及沥青混凝土均采用等效非线性粘弹性模型,计算分析了坝体的加速度反应、动位移反应、大坝的地震永久变形、坝体单元的安全系数的分布规律。结果表明:大坝在地震作用下的动力反应发生了明显的变化;坝体顶部发生了较明显的永久变形,地震最大沉陷量为429mm,为坝高的0.42%;大坝的抗震安全系数基本均大于1,坝体的局部抗震安全性基本满足要求,因此坝体在设计地震作用下是满足稳定要求的。     

裸眼完井螺旋钻孔-射孔套管的有限元分析

针对裸眼完井中一种新型的螺旋钻孔-射孔套管,结合室内材料试验及有限元法,对不同深度的直井和水平井中套管承受非均匀载荷的力学性能进行分析。结果表明:随井深增加,套管所受应力和最大变形增加;同井深情况下,随着套管孔眼数量和孔眼面积增加,套管最大变形增加,最小应力减小、最大应力增加。应力集中是降低套管承载力的主要因素,选用套管时要考虑到载荷不均匀系数引起的应力破坏和变形引起的失稳破坏。研究结论可为合理选择、设计套管,确定套管钻孔和射孔的孔径、密度、相位,分析钻孔后套管的剩余强度,保证套管使用的安全性提供一定的理论依据。     

复合结构壳体蠕变变形有限元研究

基于蠕变理论，采用有限元数值计算方法，用ANSYS作为计算平台，建立了壳体结构的蠕变变形计算模型．对由耐火材料是镁碳砖炉衬和炉壳组成的复合结构转炉，由于高导热率的镁碳砖广泛使用，引起转炉炉壳的温度升高，导致转炉不同程度地出现了炉壳蠕变变形，致使炉壳使用寿命缩短．研究转炉炉壳蠕变变形的状态及分布规律，可为控制炉壳蠕变变形、延长炉壳使用寿命提供依据．运用所述的有限元计算模型，对复合结构的转炉炉壳的蠕变变形行为进行模拟，模拟结果与现场测量值基本吻合．     

橡胶弹簧非线性刚度的有限元解

本文探讨了用双重非线性有限元手段，求解橡胶弹簧的非线性刚度。橡胶的本构关系采用了广义虎克定律和基于应变能的超弹性材料的本构关系联合使用的方案，用单元内的静水压力ｐ，来修正广义虎克定律的弹性常数Ｅ和Ｇ。还提出了带刚性域的超单元和波前凝聚法两种新的办法，获得橡胶弹簧的刚度，使内存用量和ＣＰＵ时间大幅度下降。因而几何、物理双重非线性橡胶弹簧的计算，能在微机上实现。文内选用英国ＤＵＮＬＯＰ橡胶公司橡胶元件     

基于有限元模拟的SUS304奥氏体不锈钢摩擦耦合变形过程的应力分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件对SUS 304奥氏体不锈钢薄板的摩擦耦合变形过程进行了数值模拟.采用隐式-显式序列求解法和分段线性塑性材料模型,分析了钢带摩擦耦合变形时的应力分布规律及载荷、下压量和滑动速度等因素对钢带剪应力、主应力及等效应力的影响.结果表明:摩擦耦合变形的试验参数显著影响钢带的应力分布,验证了钢带在低于其屈服强度的应力条件下发生塑性变形的摩擦诱发效应.对奥氏体不锈钢摩擦诱发马氏体转变行为的研究及其摩擦学性能的改善具有一定的指导意义.     

考虑定子质量和碰摩面刚度的转子/定子系统碰摩响应的全局动力学特性研究

对考虑定子质量和碰撞面刚度的四自由度转子/定子模型的全局响应特性进行了研究。首先,通过解析方法确定了无碰摩响应的边界,然后,求解了同频全周碰摩解并进行了稳定性分析得到了同频全周碰摩响应的区域。在此基础上,利用非线性动力学分析的数值方法,确定了准周期局部碰摩与反向涡动失稳的边界,由此得出了参数平面内的不同碰摩响应的稳定区域图。进而研究了定子与转子质量比和碰撞面刚度对碰摩全局响应特性的影响,得到了不同碰摩响应共存及随系统参数变化的典型全局响应分岔图。     

有限元应力场可视化的一种新方法

提出一种画二维和主等参单元彩色云图的新方法。首先，根据单元覆盖象素的数量在正方形母元上均匀布置足够数量的点。第二，用单元的结点坐标、结点应力以及等参扦值函数，插值计算这些点的总体坐标及应力。第三，根据预先设立的颜色与应力之间的函数关系，求出每个点对应的象素的颜色。最后，逐个把单元覆盖的象素设置为求出的颜色。与消陷技术以及画家算法结合起来，这种方法可以清晰画出三维应力场的云图。实例表明，本文方法简单、准确，易于实现。     

长距离叠交隧道施工过程三维有限元模拟研究

浦东南路站～南浦大桥站区间隧道工程全长2000米,在浦西段位于南浦大桥桩基间施工,为确保线型同时避让南浦大桥桥桩,采用长距离叠交隧道施工工艺,叠交距离达437．7米,为国际罕见。为了优化盾构施工的各项施工参数,有效进行施工过程控制,完善施工技术方案,保证科学合理、安全优质地完成隧道的设计与施工,同时为以后叠交隧道工艺及隧道线路规划、设计的优化提供借鉴,为类似工程施工提供经验积累,对盾构隧道长距离叠交施工进行三维非线性静力应力应变分析。通过模拟研究建立了三维有限元模型,经过计算分析,国内首次分析了长距离叠交过程中后建隧道盾构施工对已建隧道的影响,摸索出隧道推进过程中的周围土体的移动规律、地表面水平位移及地面沉降规律、已建隧道管片位移和变形及应力变化规律。     

混合法分析平面应变橡胶材料的大变形

基于混合法 (以位移和静水压力为基本未知量 ) ,引入 Penn[1 ]建议的不变量分解的 Mooney型 [2 ]本构形式 ,针对混合法建立起总刚元素的特点 ,分析平面应变不可压缩橡胶材料的大变形 ,克服以前在处理不可压缩时 ,计算易失稳等缺点 ,算例表明 :有限元计算稳定并与解析解[4] 吻合。     

一种高效的等参有限元逆变换算法

采用Ｔａｙｌｏｒ展开技术构造了一种具有线性迭代格式的等参有限元逆变换算法，对算法的收敛性和收敛速度分别给出了理论证明和数值检验。该算法不仅形式简单、便于程序实现，且适合于任何类型的等参单元，是一种高效实用的逆变换算法。文中还给出了算法的实施框图。