國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)這類問(wèn)題開展了大量的力學(xué)分析和計(jì)算方法研究,主要有彈性力學(xué)的理論方法和有限元方法。彈性力學(xué)方法只能解決典型的接觸問(wèn)題,當(dāng)不考慮接觸管的橫截面變形時(shí),可用材料力學(xué)理論對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解。但在考慮管束接觸時(shí)的橫截面變形時(shí),由于接觸區(qū)域的未知性,彈性力學(xué)無(wú)法得到解析解的。這樣就需要使用數(shù)值方法去分析。其中有限元法在處理接觸問(wèn)題時(shí)被廣泛應(yīng)用,但在考慮管束橫截面變形的接觸問(wèn)題又往往涉及幾何非線性和材料非線性,這使得數(shù)值計(jì)算不易收斂。本文首先開展了兩根平行管接觸的實(shí)驗(yàn)研究,得到接觸管有彎曲變形無(wú)橫截面變形、目標(biāo)管無(wú)彎曲變形有橫截面變形的管管正接觸塑形變形結(jié)果。然后采用有限元分析,對(duì)實(shí)驗(yàn)研究的兩根管接觸狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值分析,其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)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(duì)定義方法對(duì)計(jì)算管管接觸的影響,得出了保證計(jì)算精度和計(jì)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(wèn)題存在三重非線性,保證其迭代求解的收斂是數(shù)值模擬的關(guān)鍵。為此,本文研究了非線性迭代收斂計(jì)算的影響因素,并提出了相應(yīng)的非線性求解設(shè)置方式以確保迭代計(jì)算的收斂。最后在等... 

【文章來(lái)源】：東北石油大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(shí)驗(yàn)在室內(nèi)建立管束受壓彎曲變形實(shí)驗(yàn)臺(tái)見圖2.5，主要包括：①有機(jī)玻璃管（材料屬性已知）：長(zhǎng)度為500mm，外徑為20mm，壁厚為2mm；薄壁鋁合金管（材料屬性已知）：長(zhǎng)度為500mm，外徑為38mm，壁厚為0.32mm；②兩個(gè)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(zhuǎn)換裝置：將載荷轉(zhuǎn)換成類集中載荷○4壓力試驗(yàn)機(jī)：可以記錄施加壓入深度的大小。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟如下：1)先將有機(jī)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(jìn)行離散。如圖4.2圖4.2方案一單元離散方式當(dāng)網(wǎng)格數(shù)較少，計(jì)算時(shí)間會(huì)縮短，這是必然的，但此種網(wǎng)格形式下計(jì)算精度并沒有降低。事實(shí)上只要過(guò)渡點(diǎn)傳遞的彎矩和過(guò)渡點(diǎn)的位移滿足一定精度，左右兩段都可以離散成一個(gè)單元。離散方案二：對(duì)于管管接觸問(wèn)題，關(guān)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(jù)這一數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)，需在大致的接觸位置區(qū)域采用密集的網(wǎng)格，而對(duì)于非接觸位置的網(wǎng)格在滿足基本的位移精度前提下，應(yīng)劃分相對(duì)稀疏的網(wǎng)格。采用漸變的網(wǎng)格尺寸。如圖4.3這樣就能做到在低網(wǎng)格數(shù)下，獲得高精度計(jì)算結(jié)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(jì)算精度又可以提高計(jì)算效率，但當(dāng)研究橫截面變形規(guī)律

【參考文獻(xiàn)】：
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(mèng)雨,徐德奎,溫后珍,徐艷,陳明,呂鳳霞.  中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(02)
[2]基于接觸有限元的齒輪副扭轉(zhuǎn)共振分析[J]. 范俊,王建軍,張濤,肖陽(yáng),陳策.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2017(01)
[3]飛輪擠壓成型過(guò)程有限元仿真分析[J]. 姚小強(qiáng).  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2016(12)
[4]不同牽引制動(dòng)工況下輪軌接觸有限元分析[J]. 張軍,劉佳歡.  北京建筑大學(xué)學(xué)報(bào). 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(xué)學(xué)報(bào). 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(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2016(04)
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碩士論文
[1]管束橫向接觸與碰撞的計(jì)算方法研究[D]. 付茂青.東北石油大學(xué) 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(xué) 2008



本文編號(hào)：3311285