有限元分析用的材料属性表
一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析
作者简介：严国祥（1982-），男，山西运城人，本科，工程师，主要从事商用物流车、专用汽车的轻量化结构设计工作。
收稿日期：2021-10-18一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析严国祥，薛士博，王雪飞，蒋岩（辽宁忠旺集团有限公司，辽阳111003）摘要：介绍一种基于有限元分析的钢铝混合重卡车架的结构设计：车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，由左右两支钢制纵梁、若干铝合金横梁组成主要受力框架。
纵梁采用原主机厂设计结构样式，横梁断面设计成抗弯刚度和连接性较好的工字型，各零部件之间通过铆钉或高强螺栓连接。
设计过程中通过有限元分析模拟了满载状态下的侧向工况和对扭工况，并重点分析了平衡悬架连接处的结构强度。
经过反复分析、结构优化，车架各处应力均低于材料屈服强度，抗弯和抗扭刚度与原钢车架相当。
对比结果表明，相比同类钢制车架，铝合金车架可减重40%。
关键词：铝合金；卡车；车架；有限元分析；轻量化中图分类号：TG146.21文献标识码：A文章编号：1005-4898（2022）01-0046-04doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2022.01.100前言随着我国经济的快速发展，电商、快递业呈爆发式增长，货物运输量剧增，导致商用物流车需求加大，物流运输行业竞争加剧。
为控制成本，增加货运量，各物流企业对车辆的性能、油耗、载质量利用率要求越来越高，而解决上述问题的最佳方案莫过于减重。
轻量化设计对传统燃油汽车而言可显著降低油耗；对新能源汽车则可增加续航能力；对于商用物流车最明显的优势是多拉货物，空载时降低油耗，从而在相同运费情况下增加收益，显著提升竞争力。
车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，是负责承载整车上部载荷的核心部件[1-2]。
因此，在车架轻量化设计时就要充分考虑其强度。
目前钢制车架的纵梁、横梁普遍采用高强钢板折弯成型，再铆接而成。
hyperworks有限元仿真-第9章_材料与属性信息
IX材料与属性信息本章包含“Practical Finiite Elemen t Analysis”一书中的材料。
同时Sascha Beuermann修订并添加附加材料。
9.1 胡克定律与两个常数这里有个常识，就是对于不同的材料，施加相同的力（也就是相同的应力）会得到不同的应变。
对多种材料进行一个简单的拉伸试验，在小位移情况下，应力（单位面积上的力）与应变（单位长度上的伸缩率）之间会存在线性相关性。
s = F/Ae = DL/Ls ~ e a s = Ee其中，常数E与材料相关。
此方程即为胡克定律(Robert Hooke, 1635-1703)，是线弹性特性的材料方程。
E为弹性模量或杨氏模量，在线弹性范围内是正应力－应变曲线的斜率，定义为正应力/正应变，单位为：N/mm2。
可以在拉伸试验中看到另一个现象，即不仅在沿力的方向有会长，而且侧向会出现收缩。
μ的物理解释引用了尺寸为1x1x1mm的立方体，泊松比0.30的意味着，如果立方体伸长了1mm，侧向将收缩0.3mm。
金属的泊松比在0.25到0.35之间，泊松比的最大可能值为0.5（橡胶）。
还有一个材料参数G——刚性模量，代表在线弹性范围内剪切应力－应变曲线的斜率。
定义为剪切应力/剪切应变。
单位为e.g. N/mm2。
E，G和μ的相互关系见如下方程：E = 2 G (1+ u)线性静态计算仅需要两个独立的材料常数（比如E和μ）。
其他的分析需要附加的数据，比如重力、离心载荷、动态分析（材料密度r = m/V，单位体积上的质量，比如g/cm3）以及温度感应应力或应变（热膨胀系数a = e/DT = Dl/lDT，单位温度单位长度的膨胀或收缩，比如1/K）。
对于钢材，r = 7.89 •10-9 t/mm3 且a = 1.2 •10-5 1/K, 对铝, r = 2.7 •10-9 t/mm3 且a = 2.4 •10-5 1/K。
9.2 广义胡克定律方程及其36个常量胡克定律以σ = E * ε而熟知（见章节3.1）。
筒节夹钳钳臂强度的有限元分析
输入材 料属性后 ， 对模 型进行 网格划分 ， 划分后的网格模 型如 图 ３ 所示 。
钳臂 的 四个 车轮 与横 粱连接 ， 置为 同定端 ， 持不 动 ， 后将 设 保 然 ９ ０ ０ Ｎ的压力施加在钳爪 与筒节接触 的线上 ， 加载荷 效果如图４所 ８００ 施
示。
一
图 ３钳臂网格 划分图 经过 Ａ Ｓ 的计算 Ｎ ＹＳ
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图６ 应力 最大点放大图 图７ 侧板圆弧处应力放大 图
图 ２三维有限元模型 筒节重 为 ２ ０ ， ０ 吨 整个 夹钳有左右两个 钳臂 ， 那么 每个 钳爪承受 的 压力应为筒节重量一半 ， 因此 可得 ：
Ｇ＝１ ０ ０ ×９８ ９０ ０（ ０ ０ ０ ．： ８０ ０Ｎ）
一
４ ６１ 一
科 技信息
循环 流化 床锅炉运行 巾存在硇主要 问题
内蒙古 华 电乌 达热 电有 限公 司 马 利 国 王 晓旭 马忠 义
［ 摘 要］ 电乌达热 电厂一期工程安装 了两台无锡华光锅 炉厂生产的ＵＧ一 ８ ／３７ Ｍ循 环流化床锅炉 ， 、 华 ４ ０ １．一 ＃１２炉分别于２ ０ 年 ３ ０５ 月和６月通过 ７ ＋ ４ 时满 负荷试运 ， 入商业运行 。经过 六年 多的运行 ， ２ ２小 投 暴露 出 了许 多问题 ， 对＃１２ 分别进行 了水冷壁防磨改 、炉 造、 给煤机 落煤 管改造等主要技 改项 目， 高了锅 炉运行 的安全性 。 提 ［ 关键词 ］ 循环流化床锅炉 运行 问题 设 备基本情况 冲击破 坏能力 、 较小 的烧 后线收缩率及较 高的使用温度 。循 环流化床 锅炉主要 南炉膛 、 高温绝热分离器 、 自平衡 “ 形 回料阀 和尾部 对 锅 炉存在耐磨浇 注料 大面积塌落 和耐磨 料运行 中出现裂 纹 ， 主要原因 流烟道组成 。燃烧 室蒸发受热 面采用膜式水冷壁 ， 燃烧室 内布置水冷 为耐磨 料 的膨胀 系数 与钢材不同 ， 其膨 胀 、 收缩无法与外 部钢材同步 ， 屏来 增加蒸 发受热面。燃烧室内布置屏 式 Ⅱ 过热器 和屏式 热段 再热 在耐磨 料预 留的膨胀缝 无法补偿锅炉膨胀 量时 ， 因耐磨 料间的挤压 级 会 器， 以提高整个过热器系统和再热器系统的辐射传 热特性 ， 锅炉过热 而发生塌 落。而且耐磨料 的紧固抓钉长期处在高温烟气 中易发生炭化 使 汽温和再热汽温具有 良好 的调节特性。 断裂， 并导致 浇注料塌落 。由于耐磨浇注料 的抗热应力性能不好 ， 在机 锅炉采用高温绝热分离 器 ， 口采用蜗壳形式， 进 布置在燃烧 器与尾 组 启停过程 中因炉温急剧变化 ， 产生裂纹和局部剥落 。 部对流娴道之 间 ， 外壳 由钢板 制造 ， 内衬绝热材 料及 耐磨耐火材料 ， 分 乌 达电厂分离器人 口及返料腿多次发 生耐磨浇注料 塌落 ， 产生裂 离器上部 为圆筒形 ， 下部 为锥 形。高温绝热 分离器回料腿下布 置一个 纹大 ， 而且 多 出现贯通 性裂 纹 ， 离器 、 分 返料 腿外部 钢板 烧损 变形严 重。在 大修时彻底对 浇注料进行修复 ， 留有足够 的膨胀 间隙， 并 机组启 非机械型回料阀 ， 回料 为 自平衡式 。 二、 锅炉运行中存在 的主要 问题 停过程 中严格控 制床温变化率 ， 运行 时严格控制床 温和炉膛 口温度 在规定 范围内， 有效 的解决 了浇注料脱落的问题 。 １汽水受热面磨损 、 受热面 的磨损问题在循环 流化床锅炉普遍 存在 ， 主要集 中在炉膛 ３给煤系统堵煤和落煤管漏煤的问题 、 水冷壁浇注料 的过渡 区及炉膛四角 、 出口炯道的侧墙水冷壁和顶棚管 、 给煤系统是循环 流化床锅炉 的重要 辅机 ， 由于原 煤经破碎机后直 原煤 中外在水分 的存在 ， 给煤 系统经 常发生堵煤 、 断煤 现 炉 内悬挂受热面 的穿墙部位 、 尾部烟道侧包墙管及顶棚管 ， 由于循环物 接进入炉膛 ， 料存锅炉受热面高温摩擦 ， 造成受热面磨损程度各不相同 ， 受热面磨损 象 。在煤仓设 计时为防止堵 煤 ， 内衬高分子微 晶板材料 ， 以保证 表面光 主要和物料流速的三次方成正 比， 与循环物料颗粒度的二次方成正 比， 滑度 ， 设计煤 仓倾角为 ６ 。 内衬高分子微 晶板 材料的煤仓在煤 干燥 的 ６， 此根 据受热面 的磨损情 况 ， 采用高导热耐 火耐磨可塑料 、 护瓦 、 时候下煤非常稳定 ， 防磨 但在煤 较湿时非常容易造成煤“ 贴壁 ” “ 或 搭桥 ” 现 甚至导致堵煤 、 断煤。给煤机出 口至落煤管 ， 由于物料的冲击 ， 对落 超音 速电弧 防磨 喷涂等材 料等进行 防磨 处理 。 炉膛 四角水冷 壁由于 象 ， 安装原 因， 造成水冷壁管上下不均匀 ， 大量 的循环物料急速冲刷 四角水 煤管磨损 ， 致使落煤管钢板减薄 ， 造成落煤管漏煤 ， 影响现场文明生产 。 冷壁夹 角处 ， 磨损情况 比较严重 。在设备 安装时将水冷壁 四角鳍片 内 乌达电厂给煤系统从投产以来 运行比较 稳定 ， 由于气候干燥 ， 煤比 切于 水冷壁管焊接 ， 角部 比较圆滑过渡 ， 出现角部缝 隙 ， 使 不 减少物料 较干 ， 煤仓 内衬高分子微晶板 ， 有利于物料的输送。给煤机落煤管 由于 回落时对管壁的冲刷。 受物料的冲击 ， 频繁发生泄漏 ， 落煤 口浇注料冲刷严重。在泄漏点采取 以减少物料对钢板的冲击。调整给煤机播煤风风量 ， 乌达 电厂锅炉水冷壁 的磨损主要集 中在 炉膛 四角 、 口烟道的侧 填装耐磨注石板 ， 出 墙水冷壁管 、 内浇注料上部 ２０ ｍ处防磨喷涂有局部磨损 冲刷 ， 炉 ０ｍ 安装 使物料进入炉膛 时呈抛物线 ， 减少落煤 口浇注料的冲刷。 吊耳 、 鳍片密封结合 处的焊缝未处理 干净 造成磨损 ， 经过 几次检修 ， 对 乌达 电厂锅炉运行 中还存在风帽磨损严重 、 水冷风室进渣 、 锅炉炉 不平整 的地方 打磨光 滑， 并进行 喷涂处理 ， 已基本得到解决 。水冷壁 四 墙漏灰 、 烟温度偏高等 问题 ， 排 对于这些 问题 ， 乌达电厂一直在组 织人 角磨 损采用耐火耐 磨可塑料包覆 四角 水冷壁管 ， 从顶部 一直覆盖到浇 员进行攻关 、 解决 ， 并已经取得 了初步 的效果 。 注料层 ， 这样可 以有效避免物料 回落对水冷壁 四角 的冲刷 ， 对浇注料边 缘 与水 冷壁鳍 片的结合面采用光滑处理。 参考文献 ［］ １ 党黎 军 循环流化床锅 炉的启动调试 与安全运行． 京 ： 北 中国电 ２ 分离器 、 、 返料腿浇注料脱落 ２ ０ ：７ —１ １ 对于循环流化 床锅 炉来讲 ， 注料的好坏直接影 响到机组运行 的 力 出版 社 ． ０ ２ １ １ ８ 浇 稳定性 ， 因此要 求使用 的耐磨耐 火材料具有好 的耐磨性能 、 良的抗热 优
(完整版)有限元分析用的材料属性表
Cr4Mo4V# CrWMn 20CrMnMo 40CrMnMo 20CrMnTi 30CrMnTi 20CrMnSi 40CrMnSiMoV 5Cr21Mn9Ni2N 5Cr21Mn9Ni12N 20CrNiMo 20CrNi2MoA 2Cr12NiMoWV 28CrNiMoV# 30Cr2Ni4MoV# 40CrNiMo 40CrNiMoA 45CrNiMoV 45CrNiMoVA 10Cr2Mo1# 10Cr9Mo1VNb# 10CrMo910# 12Cr1MoV 12Cr1MoVTiB# 12Cr3MoVSiTiB# 12CrNi3 12Cr2Ni4 12Cr2Ni4H 12Cr2Ni4HA 12Cr18Ni9# 12Cr11MoV# 12Cr12Mo#
9Cr2Mo#
Cr12MoV
1.08E+11 2.10E+11 2.23E+11 2.10E+11 2.10E+11 2.10E+11 2.11E+11 2.11E+11 2.15E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.00E+11 2.07E+11 2.06E+11 2.11E+11 2.06E+11 2.06E+11 2.12E+11 2.10E+11 2.10E+11 2.11E+11 2.11E+11 2.20E+11 2.11E+11 2.13E+11 2.12E+11 2.25E+11 2.36E+11 2.18E+11
ansys-workbench的轴结构强度校核计算
ansys-workbench的轴结构强度校核计算轴有限元分析1 概述本计算是对轴进行强度校核仿真，通过SOLIDWORKS 软件对轴进行三维几何建模，在ANSYS/WORKBENCH 软件中进行有限元网格划分、载荷约束施加，计算轴在工作状态下的结构应力及形变量，校核轴的强度是否满足要求。
2 材料参数轴采用的材料——，其材料各力学属性见表1。
表1 材料属性材料名称 弹性模量 泊松比 密度 ——200GPa0.37850kg /m33 结构有限元分析 3.1 结构几何模型打开WORKBENCH 软件，将Static Structural 模块左键按着拖入到右侧工作窗口内，如图1。
图1右键点击Geometry，选择Import Geometry，点击Browse，最后选择我们在SOLIDWORKS里面建好的三维模型，如图2所示。
图2双击Geometry，进入DM界面。
右键点击Import1，点击Generate,最终显示的几何模型如图3所示。
图33.2 结构有限元模型关闭DM界面，重新回到工作窗口。
双击Model，如图5所示。
图4双击Model后，进入DS界面。
左键点击Mesh，左键点击Generate Mesh，进行网格划分，最终画好的有限元模型如图5所示。
图53.3 载荷和约束3.3.1载荷根据轴的工作方式，在轴的右端齿面上的载荷分别圆周力、径向力、和轴向力其中通过计算得到，圆周力为90.42N,径向力为33.80N，轴向力为21.2N，其次在轴中段会施加一个弯矩，大小为278.5N·mm。
具体的载荷施加如图6所示。
图63.3.2约束根据轴的工作方式，在轴的两端添加约束，即距离左端3.5mm处和距离右端15mm处固支。
点击Support 选择Fixed Support，选择约束处，点击Apply，如图7所示。
图73.4 有限元计算结果在设置好载荷和约束后，点击Solution，选择Insert，选择Deformation，选择Total，添加变形约束结果显示，点击Solution，选择Insert，选择Stress，选择Von-Mises，添加应力结果显示。
有限元分析用的材料属性表zy
可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁 可锻铸铁
灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁 灰铸铁
材料名称 Ductile Iron (SN) KTH300-06 (GB) KTH350-10 (GB) KTZ450-06 (GB) KTZ550-04 (GB) KTZ650-02 (GB) KTZ700-02 (GB) KTB350-04 (GB) KTB380-12 (GB) KTB400-05 (GB) KTB450-07 (GB) Gray Cast Iron (SN) HT100 (GB) HT150 (GB) HT200 (GB) HT250 (GB) HT300 (GB) HT350 (GB)
常用工程材料属性（ 弹性模量(N/m^2) 1.20E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.90E+11 1.20E+11 1.20E+11 1.20E+11 1.20E+11 6.62E+10 1.08E+11 1.16E+11 1.48E+11 1.38E+11 1.43E+11 1.45E+11
碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 碳素工具钢 铸钢 铸钢 铸钢 合金结构钢 合金结构钢 合金结构钢 合金结构钢
35Mn 45Mn 60Mn 65Mn 70Mn T2 T3 T7 T8 T8Mn T9 T10 ZG230-450 (GB) ZG20SiMn (GB) ZG40Cr (GB) Q295 Q345 Q390 Q420
ansys有限元分析报告
ANSYS有限元分析报告1. 简介在工程设计领域，有限元分析是一种常用的数值分析方法，通过将复杂的结构划分为有限数量的单元，然后对每个单元进行力学和物理特性的计算，最终得出整个结构的响应。
ANSYS是一款流行的有限元分析软件，提供了丰富的工具和功能，可用于解决各种工程问题。
本文将介绍ANSYS有限元分析的基本步骤和流程，并以一个实际案例为例进行说明。
2. 步骤2.1 确定分析目标首先要确定分析的目标。
这可以是结构的强度分析、振动分析、热传导分析等。
根据目标的不同，还需确定所需的加载条件和边界条件。
2.2 几何建模在进行有限元分析之前，需要进行几何建模。
在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建和编辑结构模型。
这包括定义几何形状、尺寸和位置等。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。
通过将结构划分为多个单元，可以将结构分解为有限数量的离散部分，从而进行数值计算。
在ANSYS中，可以使用网格划分工具进行自动或手动划分。
2.4 材料属性定义在进行有限元分析之前，需要定义材料的物理和力学属性。
这包括弹性模量、泊松比、密度等。
ANSYS提供了一个材料库，可以选择常见材料的预定义属性，也可以手动定义。
2.5 加载和边界条件定义在进行有限元分析之前，需要定义加载和边界条件。
加载条件可以是力、压力、温度等。
边界条件可以是支撑、固定或自由。
2.6 求解和结果分析完成前面的步骤后，可以开始求解分析模型。
ANSYS将应用数值方法来解决有限元方程组，并计算结构的响应。
一旦求解完成，可以进行结果分析，包括位移、应力、应变等。
2.7 结果验证和后处理在对结果进行分析之前，需要对结果进行验证。
可以使用已知的理论结果或实验数据进行比较，以确保分析结果的准确性。
完成验证后，可以进行后处理，生成报告或结果图表。
3. 案例分析在本案例中，将针对一个简单的悬臂梁进行有限元分析。
3.1 确定分析目标本次分析的目标是确定悬臂梁在给定加载条件下的应力分布和变形。
(完整word版)有限元分析大作业报告要点
有限元分析大作业报告试题1：一、问题描述及数学建模图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较：（1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算；（2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算；（3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。
该问题属于平面应变问题，大坝所受的载荷为面载荷，分布情况及方向如图所示。
二、采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算1、有限元建模（1）设置计算类型：两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题，故均取Preferences 为Structural（2）选择单元类型：三节点常应变单元选择的类型是Solid Quad 4 node182；六节点三角形单元选择的类型是Solid Quad 8 node183。
因研究的问题为平面应变问题，故对Element behavior（K3）设置为plane strain。
（3）定义材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.3（4）建几何模型：生成特征点；生成坝体截面（5）网格化分：划分网格时，拾取lineAB和lineBC，设定input NDIV 为15；拾取lineAC，设定input NDIV 为20，选择网格划分方式为Tri+Mapped，最后得到600个单元。
（6)模型施加约束：约束采用的是对底面BC 全约束。
大坝所受载荷形式为Pressure ，作用在AB 面上，分析时施加在L AB 上，方向水平向右，载荷大小沿L AB 由小到大均匀分布。
以B 为坐标原点，BA 方向为纵轴y ，则沿着y 方向的受力大小可表示为：}{*980098000)10(Y y g gh P -=-==ρρ2、 计算结果及结果分析 （1） 三节点常应变单元三节点常应变单元的位移分布图三节点常应变单元的应力分布图（2）六节点三角形单元六节点三角形单元的变形分布图六节点三角形单元的应力分布图①最大位移都发生在A点，即大坝顶端，最大应力发生在B点附近，即坝底和水的交界处，且整体应力和位移变化分布趋势相似，符合实际情况；②结果显示三节点和六节点单元分析出来的最大应力值相差较大，原因可能是B点产生了虚假应力，造成了最大应力值的不准确性。
第1章UG-NX有限元分析入门-–基础实例资料
如图所示为一对齿轮传动副，各个零件材料均为20CrMoH钢，其中件1为主动齿轮，件2为从动齿轮。在传递动力时，件1主动齿轮角速度为500 rev/min,件2从动齿轮受到100N.mm的扭矩，计算齿轮啮合区域（啮合区域有A、B二处，如图1-47 所示）最大的位移变形量和冯氏应力值。
1）新建【Gear1】FEM模型
调出主动齿轮模型，其名称为【Gear1】。 依次左键单击【开始】和【高级仿真】，在【仿真导航器】中单击【Gear1.prt】节点，右键单击出现的【新建FEM】选项，弹出【新建部件文件】对话框，在【新文件名】下面的【名称】选项中将【fem1.fem】修改为【Gear1_fem1.fem】，通过单击图标，选择本实例高级仿真相关数据存放的【文件夹】，单击【确定】按钮。 弹出【新建FEM】对话框，默认【求解器】和【分析类型】中的选项，单击【确定】按钮，即可进入创建有限元模型的环境。
【gear2】网格划分后示意图
仿真导航器新增节点
（2）建立FEM装配模型
返回至高级仿真的初始界面,新建【Gears.prt】模型，新建【Gears.prt】装配FEM模型：
默认参数单击确定
1）添加组件
在【仿真导航器】窗口单击【Gears_assyfem1.afm】节点，右键单击弹出的【加入已存的组件】命令：
第1章 UG NX有限元分析入门 –基础实例
本章内容简介 本章简要介绍零件和装配件结构静力学有限元分析的具体工作流程和操作步骤，为后续学习和掌握较为复杂零件、装配件的静力学结构分析以及其他有限元分析类型打下基础。
本书以实例教学内容为主
1.1 UG NX有限元入门实例1—零件受力分析
仿真导航器新增节点
单击确定
弯管成型截面畸变的有限元分析
文章编号：2095-6835（2023）24-0006-05弯管成型截面畸变的有限元分析＊谌宏1，2（1.江苏科技大学苏州理工学院，江苏苏州215600；2.张家港江苏科技大学产业技术研究院，江苏苏州215600）摘要：针对弯管成型截面畸变的问题，基于ABAQUS有限元分析软件，建立了21-6-9高强度不锈钢管弯曲的有限元模型。
研究了相对弯曲半径、相对壁厚、弹性模量、屈服强度关于弯管成型截面畸变的显著性规律及经验公式。
研究结果表明，根据正交试验设计判断出，显著性强弱为相对弯曲半径＞相对壁厚＞屈服强度＞弹性模量；为降低弯管成型截面畸变率，可以选用相对弯曲半径较大的工艺组合；根据回归分析结果，得出成型参数关于弯管成型截面畸变率的经验公式，并校核验证了大概适用范围，该公式可以预测非大半径弯管成型截面畸变的情况，完善后可应用于实际生产。
关键词：管材弯曲；成型参数；截面畸变；有限元模拟中图分类号：TG386.3文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.24.002作为现代弹塑性加工工艺代表之一的管材加工工艺，其管材弯曲加工是其重要的组成部分，管材部件的轻量化、强韧化、高效、低耗等特点显著，被广泛应用于汽车制造、航空航天、输油管道等高新技术领域。
管材弯曲过程是一个非线性多重复杂的物理过程，在弯曲过程中容易出现成型截面畸变、起皱、壁厚减薄等各种质量缺陷，亦会发生回弹等多种问题。
因此，针对成型截面畸变问题开展几何非线性的模拟分析，了解其成型机理因素的显著性，判断最优弯曲方案，预测最大成型截面畸变，合理规避不合格的缺陷管材具有重大意义。
在管材弯曲成型系列研究中，国内外学者针对横截面变形现象开展了各种各样的研究。
王光祥等[1]通过实验的方法研究了弯曲中心角对截面畸变的影响，发现弯曲中心角是影响截面畸变的重要因素，椭圆率随弯曲中心角增大而增大，可以根据这个结论进行预测；JIANG等[2]主要研究了不同数控弯曲模组下的强度TA18管，其弯曲模、刮水模、夹紧模、压力模的合理选用可以提高截面质量；鄂大辛等[3]在平面应力和三向应力状态假设下，得出横截面短轴变化与壁厚的关系式；王刘安等[4]通过6061-T6铝合金管单向拉伸试验数据，对异形弯管进行有限元模拟，得出芯棒与管壁间隙大于1mm时，管材畸变减小，否则畸变严重的结论；何花卉等[5]在管材弯曲变形试验的基础上，进行有限元分析，指出长、短轴变化率比椭圆率更能形象反映界面形状变化，且短轴变化率更加明显，认为弯曲部分变形有向后段直管部分扩散的趋势；方军等[6]通过有限元软件建立不锈钢管材绕弯成型的弹塑性模型，分析了几何和材料参数对截面畸变的影响规律；宋飞飞等[7]利用有限元软件模拟Ti35合金管材绕弯过程，研究了芯棒伸出量、弯曲角度、压块相对助推速度、相对弯曲半径对它的影响规律；官强等[8]通过ABAQUS有限元软件模拟分析了圆管弯曲成型，提出将最大截面畸变率提高20%，应用实际加工判断截面质量的可行性；陈国清等[9]基于MSC.MARC有限元软件建立了推弯成型有限元模型，得出大弯曲半径推弯时，良好的润滑条件有利于获得更好的成型质量的结论；梁闯等[10]通过ABAQUS/Explicit平台，建立了TA18高强钛管数控弯曲成型过程三维有限元模型，研究得出较好的间隙水平是0.1mm的结论；刘芷丽等[11]基于ABAQUS有限元软件，建立圆管压扁-压弯连续成型的有限元模型，分析了圆管的受力方式；陈钱等[12]通过Dynaform有限元软件建立了高强度薄壁管材有限元模型，得出芯棒与管材间隙关于截面畸变率的影响规律；ZHAO等[13]通过ABAQUS/Explicit程序建立了钢管的三维有限元模型，通过实验验证了其可靠性，发现最大横截面畸变的位置几乎随模与管间隙的变化而变化；YAN等[14]基于有限元方法建立了一种起皱能量预测模型的成型极限搜索算法，并依次研究了芯棒球厚度等参数对管材起皱的影响；苏海波等[15]利用有限元方法对管材弯曲成型过程进行了数值模拟，得出了弯角外侧平均壁厚与相对弯曲半径间的关系。
基于ANSYS的蜗能蜗杆及其箱体的有限元分析
基于ANSYS的蜗能蜗杆及其箱体的有限元分析1.引言蜗杆斜齿轮传动是在传统的蜗能蜗杆传动中用斜齿轮取代涡轮形成的传动副，由于涡轮廓形状复杂，齿面无法磨削，因此加工精度较低，本文主要采用ANSYS Workbench软件对蜗能蜗杆传动系统进行了强度分析，其中分析分析了传动系统，即蜗能蜗杆的接触应力，同时还分析了蜗能蜗杆箱体结构的强度和刚度问题，为设计提供了一定的指导意义。
2.蜗能蜗杆啮合有限元分析首先通过三维软件建立蜗能蜗杆的三维几何模型，然后通过ansys软件的几何接口将几何模型导入至ansys软件中。
在几何模型建立时候，需要注意蜗能蜗杆的装配关系，需要提前调整好啮合位置，导入几何如下图所示。
图1 几何模型在Workbench中通过engineering data菜单中进行材料定义，设计中蜗杆材料为20Cr，其中弹性模量为206GPa，泊松比为0.3。
齿轮材料为40Cr，其中弹性模量为206GPa，泊松比为0.28。
图2 蜗杆材料属性图3 齿轮材料属性单元类型选用solid185。
solid185单元用于构造三维固体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元具有超弹性,应力钢化，蠕变,，大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。
图4 solid185单元类型网格采用四面体网格划分，因为结构的倒角形状比较复杂，四面体可以适应任何形状的几何结构，通过局部加密的方法可以实现应力梯度的细化，非常适合用于齿轮方面的接触分析。
如图5所示为啮合部分的有限元模型。
图5 蜗能蜗杆有限元模型整体的网格尺寸设置为5mm，接触分析的主要关心区域则为结构的啮合区域，所以对啮合区域进行了局部加密，加密尺寸为1.5mm。
如图6所示，在啮合区域设置影响球，通过控制球直径的大小来调整加密的区域大小，最终要保证球的区域覆盖住结构的啮合区域，然后进行加密划分。
RS3——rocscience最新三维有限元分析软件介绍
几何模型建立
水平模式
这种模式建模时坐标 轴为水平方向；隧道 模式即包括了所有坐 标轴水平的模型。
垂直模式
这种模式建模时坐标 轴为垂直方向；基础 模式即可以运用到所
有坐标轴垂直的模型。
通过构造一系列的二维挤压切片可以构建三维几何模型，每一个切片的开挖
和材料边界都可以独立定义，并且还可以自定义切片的厚度；对于需要更详
此外，还能够应用最小二 乘法进行应力及孔隙压力 耦合分析。
瞬态 地下 总水 头等 值线 图
荷载类型
荷载 类型
垂直分布荷载
圆基础上的摩尔-库伦材料
地 震 应 力 设 置
荷 载 边 界 条 件 设 置
材料属性及网格划分
RS3 可分析土体和岩体材料模 型，其强度模型有：摩尔 - 库 伦、广义霍克 - 布朗、剑桥粘 土以及德鲁克-普拉格
露 天 矿 表 面 位 移 云 图
螺 栓 位 移 云 图
沿隧 道推 进 主应 力分 布
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RS3 三维有限元岩土工程分析软件
目 录
材 料 属 性 及 网 格 划 分
RS3
RS3
软 件 概 述
软 件 特 点
几 何 模 型 建 立
结 构 分 步 分 析
支 护 类 型
地 下 水 分 析
荷 载 类 型
结 果 输 出
RS3软件概述
RS3（Rock and Soil 3-dimensional analysis program） 是Rocscience公司最新发布的一款三维软件，主要
有限元分析-详解
C、棱柱铰约束（Slider）
该约束只能施加于虚件之上，仅允许被约束的 对象沿指定放松的轴平移滑动，限制其它五个自由 度。一般施加过程为：单击 按钮，弹出图示对话 框。选择虚件加于Supports 栏，选择使用的坐标系， 并在需要放松的轴线方向输入1。单击确定完成定义。 如针对如图所示接触虚件示例，用加于虚件的取代 施加于Point1 的高级约束，结果相同。
Element Type 决定采用linear 线性直边单元亦或采 用parabolic 抛物线棱边单元，抛物线棱边单元能带 来更好的精度。
此外还可以通过如图所示对话框中的Local 卡片，通 过添加（Add）sage和sag来调整局部网格细密程度 和，带来更合适的分析精度。（注：全局网格划分越 细密或采用抛物线棱边单元同样能提高精度，但同时 计算耗时增加）。
网格和属性还可以通过模型管理工具条 来自行定义。其中：
图标用于给实体Solid 模型定义四面体单元；
图标用于给曲面surface 模型定义三角形单元，如 果用户决定把实体模型当作薄壳模型来处理，也可 以用于实体模型；
图标表示对线框wireframe 几何进行梁单元网格划 分，要求对象是在Generative Shape Design 或 Wireframe and Surface Design 中生成的部件， 或者在Structure Design 环境下生成的梁（不能对 Sketch 对象进行网格划分），且划分出的网格是一 维的。
CATIA有限元分析
有限元分析是实现安全设计的重要部分， 在日常设计工作中也经常得到应用。
一 、零件体有限元分析
零件体有限元分析的一般步骤为：
（1）：建立零件模型并导入分析模块；
有限元分析报告样本
《有限元分析》报告基本要求：1. 以个人为单位完成有限元分析计算，并将计算结果上交；（不允许出现相同的分析模型，如相同两人均为不及格）2. 以个人为单位撰写计算分析报告；3. 按下列模板格式完成分析报告；4. 计算结果要求提交电子版，报告要求提交电子版和纸质版。
（以上文字在报告中可删除）《有限元分析》报告一、问题描述（要求：应结合图对问题进行详细描述，同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。
图应清楚、明晰，且有必要的尺寸数据。
）一个平面刚架右端固定，在左端施加一个y 方向的-3000N 的力P1，中间施加一个Y 方向的-1000N 的力P2，试以静力来分析，求解各接点的位移。
已知组成刚架的各梁除梁长外，其余的几何特性相同。
横截面积：A=0.0072 m² 横截高度：H=0.42m 惯性矩：I=0.0021028m4ｘ弹性模量：E=2.06ｘ10n/ m²/ 泊松比：u=0.3二、数学模型（要求：针对问题描述给出相应的数学模型，应包含示意图，示意图中应有必要的尺寸数据；如进行了简化等处理，此处还应给出文字说明。
）（此图仅为例题）三、有限元建模（具体步骤以自己实际分析过程为主，需截图操作过程）用ANSYS 分析平面刚架1．设定分析模块选择菜单路径：MainMenu—preference 弹出“PRreferences for GUI Filtering”对话框，如图示，在对话框中选取：Structural”,单击[OK]按钮，完成选择。
2．选择单元类型并定义单元的实常数（1）新建单元类型并定（2）定义单元的实常数在”Real Constants for BEAM3”对话框的AREA中输入“0。
0072”在IZZ 中输入“0。
0002108”，在HEIGHT中输入“0.42”。
其他的3个常数不定义。
单击[OK]按钮，完成选择3．定义材料属性在”Define Material Model Behavier”对话框的”Material Models Available”中，依次双击“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”如图在如下图的对话框EX中输入“2.06e11”,在PRXY框中输入“0.3”,完成材料模型的定义。
E-gas气化反应器衬里结构的有限元分析和优化
器的温度分布场模型。
按照金属壳体、支撑板及各层材料的结构选择对应的单元模块，根据不同材料的特性，赋予各自的性能属性。
2.2 材料的性能数据表1分别列出了反应器涉及各种耐火材料的导热系数。
表1 耐火材料的导热系数W/(m ·k)4.53.160.31.050.1503 模拟结果与优化3.1 温度场模拟结果利用软件计算出来的气化反应器温度场分布，反应器内不同区域温度不同，对应的温度场颜色也不同。
整个气化反应器炉壳分为三个区域，封头、水平部分、竖直部分。
通过软件将三个部分的炉壁温度进行逐点采集，封头部分(A →B)，水平部分(B →C)，竖直部分(C →D)。
炉壳A 点到B 点的外壁温度如图1所示，各处的温度都小于200℃，其中烧嘴位置A 点温度接近200℃，靠近B 点处，温度略微降低；炉壳B 点到C 点的外壁温度如图2所示，各处的温度都小于200℃，其中靠近B 点的位置，绝大部分的温度为160℃左右，靠近C 点时，温度接近200℃；炉壳D 点到C 点的外壁温度如图3所示，绝大部分的温度小于200℃，自D 点向下，耐火材料的厚度逐渐加厚，炉壁温度由200℃逐渐向160℃平稳过渡。
在D 点和C 点的中部和靠近C 点有两个部位出现温度凸点，温度达到290℃左右，其中DC 点中部为单点温度偏高，靠近C 点处温度偏高区域较大。
0 引言E-gas 煤气化技术采用两段水煤浆进料设计，在气化反应器内进行部分氧化反应的工艺过程，操作温度在1300～1450℃，内衬有高温耐火砖[1-2]。
中海油惠州炼化二期煤气化制氢联合装置采用了E-gas 气化专利技术[3]。
E-gas 属于国内首套引进，反应器内衬结构的设计及其在运行工况条件下的效果对其实现长效运行起到了关键性作用，因此采用有限元分析软件对气化反应器内衬温度分布场进行建模分析，为煤制氢装置气化反应器的衬里结构优化设计提供了参考和依据。
1 气化反应器的结构E-GAS 气化反应器剖面类似一个十字结构，外部为钢制壳体，内衬耐火材料。
销与销孔过盈配合有限元分析
销与销孔过盈配合有限元分析摘要：在工业生产中，销孔配合是非常常见的结构，常用作定位、连接及锁紧。
销孔配合形式直接影响其作用和效果，本文针对销孔过盈装配，采用有限元分析的方法对销孔配合的过盈量与应力、应变间的关系进行研究。
关键词有限元分析销孔过盈配合过盈量应力应变一、销孔配合的发展销是工业生产常用的具有连接、锁紧和定位功能的重要零部件。
销的功能性可靠多样，国内外许多专家学者对销的设计、制造、装配等方面很早就进行了研究。
工程应用中，销孔类零件的接触非线性为设计制造增加了难度，设计单位为保证产品可靠性，只能加大安全系数，这为产品轻量化带来了阻力，增加额外成本。
本文意在为销孔类零件接触非线性问题提供一个整体框架思路，减少设计冗余度。
二、有限元分析的应用近年来计算机和有限元法发展已较为成熟，有限元分析软件能很好地模拟接触分析。
本文通过对不同过盈量下销与销孔过盈装配下的有限元分析，获得过盈状态下销与销孔间的受力情况，为其在生产制造中的设计、制造提供依据。
三、建立有限元模型1.建立有限元模型考虑过盈量对销与销孔的装配影响，仅分析接触区域的过盈状态。
本文采用销与孔套零件的过盈配合实例进行研究，该配合中，销的公称直径为20mm，配合长度为50mm，孔套的外直径为60mm。
2.有限元模型划分网格对于有限元分析来说，网格划分精度直接影响分析精度、时间和可靠性，因此划分网格是有限元分析的重要环节。
考虑到销与销孔配合模型特征及计算机算力等因素，本次采用常规区域网格大小0.05mm，关键接触区域网格大小0.02mm 的规格。
3.设置材料属性完成载荷和约束添加后，对材料进行属性设置，对销与其配合件指定材料。
指定45#为销材料，指定铸钢20CrMoA为配合件材料，其材料属性均按国家标准设定。
4.设置有限元模型边界条件模型中加载的边界条件为全固定约束，其过盈量为0.05-0.25mm，每隔0.05mm进行分析比对。
四、结果分析1.过盈量对过盈装配的影响销尾部添加100MPa载荷，改变过盈量，销孔应力、应变情况如下：过盈量0.05mm时应力分布图4过盈量0.05mm时应变分布图表1 过盈量与最大应力、最大应变关系2.结论利用有限元分析软件，选择不同过盈量对销孔过盈配合作出模拟，从所得仿真数据可以得到以下结论：1）过盈量增加时，配合面处最大应力大小先增后趋于稳定。
ALGOR(有限元分析)的使用步骤
ALGOR（有限元分析）的使用步骤
1、在实体设计中绘制一个能在两端施加力的一个零件实体。
2、首先把设计树中零件的名称改为英文或数字的形式（ALGOR不能识别中文格式）
3、保存：保存时要把文件名改为英文或数字格式
4、点击ALGOR图标
5、进入ALGOR界面后，点击网络模型，表面回生成网格状，会有报告产生。
6、点击进入条件施加界面
7、选择材料
8、可以根据需求选择或编辑材料属性
9、切换到表面选择状态
10、选择约束端定为全约束
11、选择另一个表面施加表面力
（在表面上右击鼠标选择添加表面力（根据坐标显示确定））
12、点击分析图标进行分析
13、进行分析（根据网格疏密程度时间会有长短区别）
（点击下方播放按钮可观看逐步施加力的变化过程）
受力结果
变形结果
★在图片中用红色圆框标识为操作时点击或应注意的地方。