编织复合材料传动轴的数值模拟及分析软件开发

发布时间：2017-09-22 04:01

  本文关键词：编织复合材料传动轴的数值模拟及分析软件开发

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【摘要】：汽车传动轴主要用来传递扭矩,在工作过程中受到很大的扭矩。传统的复合材料传动轴的设计大多是以经典层合理论为基础,这种结构的复合材料纤维层与层之间容易分离破坏且损伤容限低、面内的力学性能不均匀。为了提高复合材料传动轴的抗扭能力与层间的剪切强度,本文采用整体结构的三维编织结构作为复合材料的增强体,有效的提高了传动轴横截面的剪切强度,具有比层合材料更优秀的特性。编织结构复合材料传动轴采用三维编织和树脂传递模塑成型的工艺方法制作而成,由于三维编织技术整体化一次成型,纤维束在空间相互交织,不存在“层”的问题,同时也增强了抗损伤、抗冲击的能力,并且可以根据需要设计各向性能。因此,对编织结构复合材料传动轴进行整体构件的参数化建模和数值模拟具有重要的意义。本文以某型号的传动轴为研究对象。首先,以APDL语言为工具,利用有限元区域叠合法,建立了三维编织复合材料传动轴的整体构件的有限元模型,其中包括三维五向编织结构增强体和树脂基体,实现了有限元整体模型的参数化;其次,实现了编织结构复合材料传动轴基于整体结构的静力学分析和模态分析,并采用Tsai-Wu准则对传动轴进行了失效判断,为编织复合材料传动轴的设计提供的理论依据;然后,研究了编织角度对传动轴扭转性能的影响,转速对固有频率的影响;最后,基于Visual Basic6.0开发了编织复合材料传动轴的有限元分析软件,该软件将繁琐的ANSYS软件的操作转化可视化窗口的操作,通过后台调用ANSYS软件,实现了对编织复合材料传动轴的模型参数修改、静力学分析、模态分析、自动生成分析结果报告等功能。
【关键词】：编织复合材料 传动轴 区域叠合法 参数化模型 有限元分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.216.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 编织结构复合材料简介10-11
• 1.2 复合材料传动轴的发展历程11-13
• 1.3 复合材料传动轴国内外研究现状13-14
• 1.4 编织复合材料传动轴的成型工艺14-16
• 1.5 编织结构复合材料传动轴发展前景16
• 1.6 本论文主要研究的内容和意义16-18
• 第2章 编织结构复合材料分析方法18-24
• 2.1 有限元分析理论介绍18-19
• 2.1.1 有限元方法简介18
• 2.1.2 有限元分析适用范围18-19
• 2.1.3 ANSYS软件介绍19
• 2.2 编织复合材料传统有限元建模方式19-20
• 2.3 区域叠合技术20-23
• 2.3.1 区域叠合技术概述20-21
• 2.3.2 基于DST方法的刚度匹配21-22
• 2.3.3 基于DST方法的耦合处理22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 编织复合材料传动轴参数化建模24-37
• 3.1 编织结构复合材料在分析时的假设条件24-25
• 3.2 纤维增强相的纤维束轨迹方程25-29
• 3.2.1 三维五向管状织件编织运动原理25-27
• 3.2.2 编织增强相纱线的轨迹方程27-29
• 3.3 传动轴有限元模型建立要点29-31
• 3.3.1 传动轴有限元模型网格密度的确定29-30
• 3.3.2 材料方向的确定30-31
• 3.4 编织复合材料传动轴模型的建立31-35
• 3.4.1 建模方式的选择31-32
• 3.4.2 传动轴材料的选择32-34
• 3.4.3 编织复合材料传动轴有限元模型34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 编织复合材料传动轴的有限元分析37-52
• 4.1 编织复合材料传动轴的静力学分析37-40
• 4.1.1 编织复合材料传动轴静力分析37-40
• 4.2 传动轴的强度失效判断40-44
• 4.3 编织角对传动轴扭转性能的影响44-46
• 4.4 编织复合材料传动轴的模态分析46-48
• 4.4.1 模态分析的原理46-47
• 4.4.2 传动轴的模态分析方法及步骤47-48
• 4.5 传动轴转速对固有频率的影响48-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 编织复合材料传动轴分析软件的开发52-60
• 5.1 软件介绍52-53
• 5.2 分析软件的操作说明53-58
• 5.2.1 软件的安装53
• 5.2.2 软件的登录53-54
• 5.2.3 软件的运行54-58
• 5.3 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果65-66
• 致谢66

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本文编号：898632