國內外學者針對這類問題開展了大量的力學分析和計算方法研究,主要有彈性力學的理論方法和有限元方法。彈性力學方法只能解決典型的接觸問題,當不考慮接觸管的橫截面變形時,可用材料力學理論對問題進行求解。但在考慮管束接觸時的橫截面變形時,由于接觸區(qū)域的未知性,彈性力學無法得到解析解的。這樣就需要使用數值方法去分析。其中有限元法在處理接觸問題時被廣泛應用,但在考慮管束橫截面變形的接觸問題又往往涉及幾何非線性和材料非線性,這使得數值計算不易收斂。本文首先開展了兩根平行管接觸的實驗研究,得到接觸管有彎曲變形無橫截面變形、目標管無彎曲變形有橫截面變形的管管正接觸塑形變形結果。然后采用有限元分析,對實驗研究的兩根管接觸狀態(tài)進行了數值分析,其計算結果與實驗基本吻合,證明了有限元模型建立和算法選擇的正確性。討論了單元如何選擇、單元離散和接觸對定義方法對計算管管接觸的影響,得出了保證計算精度和計算效率的有限元模型建立方法。由于含橫截面變形的管管接觸問題存在三重非線性,保證其迭代求解的收斂是數值模擬的關鍵。為此,本文研究了非線性迭代收斂計算的影響因素,并提出了相應的非線性求解設置方式以確保迭代計算的收斂。最后在等... 

【文章來源】：東北石油大學黑龍江省

【文章頁數】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

橫截面變形描述方法2.3dhDd)/D

2.4管管接觸變形實驗在室內建立管束受壓彎曲變形實驗臺見圖2.5，主要包括：①有機玻璃管（材料屬性已知）：長度為500mm，外徑為20mm，壁厚為2mm；薄壁鋁合金管（材料屬性已知）：長度為500mm，外徑為38mm，壁厚為0.32mm；②兩個支架（包括塑料支架與鐵支架）：支架之間的距離為400mm，兩管間的距離為13mm�！�3壓力轉換裝置：將載荷轉換成類集中載荷○4壓力試驗機：可以記錄施加壓入深度的大小。實驗鋁合金管不同載荷下，接觸變形量與卸載后的塑性變形量。實驗步驟如下：1)先將有機玻璃管與薄壁鋁合金管放在支架上

間段按單元尺寸為3mm進行離散。如圖4.2圖4.2方案一單元離散方式當網格數較少，計算時間會縮短，這是必然的，但此種網格形式下計算精度并沒有降低。事實上只要過渡點傳遞的彎矩和過渡點的位移滿足一定精度，左右兩段都可以離散成一個單元。離散方案二：對于管管接觸問題，關心的是接觸區(qū)域的接觸力，而接觸力在越靠近接觸區(qū)域中心處分布越為密集，根據這一數據的分布特點，需在大致的接觸位置區(qū)域采用密集的網格，而對于非接觸位置的網格在滿足基本的位移精度前提下，應劃分相對稀疏的網格。采用漸變的網格尺寸。如圖4.3這樣就能做到在低網格數下，獲得高精度計算結果圖4.3方案二單元離散方式試算證明方案二的離散方式，即可以保證計算精度又可以提高計算效率，但當研究橫截面變形規(guī)律

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于梁-梁接觸理論的管柱屈曲分析[J]. 王尊策,曹夢雨,徐德奎,溫后珍,徐艷,陳明,呂鳳霞.  中國石油大學學報(自然科學版). 2017(02)
[2]基于接觸有限元的齒輪副扭轉共振分析[J]. 范俊,王建軍,張濤,肖陽,陳策.  航空動力學報. 2017(01)
[3]飛輪擠壓成型過程有限元仿真分析[J]. 姚小強.  機械設計與制造. 2016(12)
[4]不同牽引制動工況下輪軌接觸有限元分析[J]. 張軍,劉佳歡.  北京建筑大學學報. 2016(03)
[5]考慮邊緣接觸的弧齒錐齒輪有限元接觸分析[J]. 侯祥穎,方宗德.  西安交通大學學報. 2016(11)
[6]軸向載荷作用下滾珠絲杠副接觸變形分析[J]. 劉麗蘭,吳子英.  機械設計與研究. 2016(04)
[7]線接觸彈流中彈性變形計算方法對比研究[J]. 薛虎,許迪初,汪久根.  潤滑與密封. 2016(07)
[8]AZ31鎂合金方管擠壓成型的數值模擬[J]. 孫穎迪,李光振,陳秋榮.  機械工程材料. 2015(10)
[9]考慮齒輪軸變形的斜齒輪接觸分析[J]. 白恩軍,謝里陽,佟安時,白鑫.  兵工學報. 2015(10)
[10]滾動軸承接觸應力的有限元分析方法研究[J]. 劉棟,閆明,金昊,鄒斌.  機械傳動. 2015(09)

碩士論文
[1]管束橫向接觸與碰撞的計算方法研究[D]. 付茂青.東北石油大學 2015
[2]罩體冷擠壓成型變形規(guī)律及工藝研究[D]. 劉英仙.武漢理工大學 2008



本文編號：3311285