導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇有限元分析論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

在NX仿真導(dǎo)航器中激活FEM文件，將其設(shè)為顯示部件，選擇“3D四面體網(wǎng)格”工具，選用具有較高計(jì)算精度的“10節(jié)點(diǎn)四面體單元”對零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在NX仿真導(dǎo)航器中激活仿真文件，將其設(shè)為顯示部件，在約束類型中選擇“固定約束”工具，選擇尺寸100的平面定義固定全約束。在載荷類型中選擇“力”工具，選擇固定約束對面橢圓面（事先適當(dāng)分割面），設(shè)置作用力為500N，力的方向?yàn)?00平面的垂直方向。有限元模型建立后，可進(jìn)行模型檢查，如網(wǎng)格、節(jié)點(diǎn)/單元、載荷、約束及材料等，檢查沒有錯誤，進(jìn)行求解，求解完成后，對分析結(jié)果進(jìn)行綜合評定，如圖2所示。

變形輸出excel文件格式，經(jīng)過后處理輸出的excel文件詳細(xì)地記錄了各坐標(biāo)點(diǎn)上的變形量，如表1所示。有限元分析施加載荷和邊界條件時，添加的力和約束與實(shí)際加工時工件的夾緊力、支撐點(diǎn)應(yīng)相符合，以模擬工件實(shí)際受力情況。

2數(shù)控編程加工

利用excel的計(jì)算功能，將原始點(diǎn)和變形量進(jìn)行比較，得到變形后的坐標(biāo)點(diǎn)。將這些坐標(biāo)點(diǎn)輸入NX軟件，用NX的建模功能三維建模，得到變形后的橢圓模型，因?yàn)镹X平面銑適用于側(cè)壁垂直底面或頂面為平面的工件加工，故選用NX的平面銑類型，加工輪廓刀具選用D40立銑刀，30°斜面選用60°成型刀，選擇加工面，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，生成軌跡后，后處理輸出G代碼。實(shí)際加工中可以通過測量工件夾緊后的變形量來控制夾緊力。本例在有限元分析時添加的力為500N，分析橢圓200mm尺寸變形量為0.516mm。加工時工件夾緊后，實(shí)際測量橢圓200mm尺寸變形量達(dá)到0.516mm時停止夾緊，這時有限元分析時添加的力與實(shí)際工件夾緊力應(yīng)基本相等。實(shí)際加工時上下方向可增加輔佐支撐，以防止數(shù)控加工時工件震動。

篇2

引言：自歐洲早期航海貿(mào)易從船商合一到船商分離，出現(xiàn)提單雛形起，提單己在海上貨物運(yùn)輸中使用了很長的歷史。17世紀(jì)，為解決因貨物通過海運(yùn)時間長，不便商人處分貨物的矛盾，在貿(mào)易領(lǐng)域逐漸承認(rèn)提單可以直接代表運(yùn)輸途中的貨物，轉(zhuǎn)讓提單具有轉(zhuǎn)讓貨物一樣的效力，處分提單等于處分正在海上運(yùn)輸途中的貨物。現(xiàn)代意義的提單就這樣順應(yīng)航海貿(mào)易的發(fā)展而出現(xiàn)了，其被賦予了貨物收據(jù)、運(yùn)輸合同證明及保證據(jù)以交付貨物的功能。國際貿(mào)易的發(fā)展推動提單的發(fā)展，而提單功能的完善使國際貨物買賣實(shí)現(xiàn)了由實(shí)物交易到單證交易過渡，國際貿(mào)易因此蓬勃發(fā)展，進(jìn)而又促進(jìn)了海上貨物運(yùn)輸事業(yè)的繁榮。提單成為國際貿(mào)易與海上貨物運(yùn)輸中最重要的單證之一。

一、提單的定義

提單是海上貨物運(yùn)輸特有的重要運(yùn)輸單證。英美等國將海陸空運(yùn)單據(jù)通稱提單，當(dāng)專指海運(yùn)時則稱為海運(yùn)提單，英國船運(yùn)法規(guī)定，提單是由船東或其他人所簽發(fā)的文件，該文件確認(rèn)貨物裝上何船并駛往何港，以及運(yùn)輸裝船貨物的若干條件；在德國，提單是承運(yùn)人接受承運(yùn)貨物的書面證明，承運(yùn)人通過提單承擔(dān)將接管的貨物依其所證明的狀況運(yùn)至目的地，并根據(jù)提單的內(nèi)容交付貨物的義務(wù)。在臺灣地區(qū)，海運(yùn)提單稱作載貨證券，載貨證券為運(yùn)送人或船長于貨物裝載后、同托運(yùn)人之請求發(fā)給托運(yùn)人、承認(rèn)貨物業(yè)已裝船，約定運(yùn)送期間權(quán)利義務(wù)及領(lǐng)受貨物之特種有價證券。簡言之，載貨證券為一種貨物已上船之書據(jù)。它是海上貨物運(yùn)輸合同的證明及承運(yùn)人收受或裝載貨物的文件。繳回該文件時，承運(yùn)人應(yīng)交付貨物；提單條款內(nèi)所載的人或所指定或持有提單人請求交貨時，承運(yùn)人即有交付貨物的義務(wù)。

《聯(lián)合國1978年海上貨物運(yùn)輸公約》（《漢堡規(guī)則》）第1條規(guī)定：“提單是指一種用以證明海上貨物運(yùn)輸合同和貨物由承運(yùn)人接管或裝船，以及承運(yùn)人據(jù)以保證交付貨物的單證。單證中關(guān)于貨物應(yīng)交付指定收貨人或按指示交付，或交付提單持有人的規(guī)定，即構(gòu)成了這一保證”。

我國《海商法》第71條對提單所作的解釋是：“提單，是指用以證明海上貨物運(yùn)輸合同和貨物已經(jīng)由承運(yùn)人接收或者裝船，以及承運(yùn)人保證據(jù)以交付貨物的單證。提單中載明的向記名人交付貨物，或者按照指示人的指示交付貨物，或者向提單持有人交付貨物的條款，構(gòu)成承運(yùn)人據(jù)以交付貨物的保證”。

通過比較，不難發(fā)現(xiàn)，兩者的內(nèi)容是基本一致的。它們都概括了提單的本質(zhì)屬性，即：證明海上貨物運(yùn)輸合同，證明承運(yùn)人接管貨物或貨已裝船和保證據(jù)以交付貨物。提單的上述本質(zhì)屬性則決定了提單在海上貨物運(yùn)輸關(guān)系中的法律地位。

二、提單的法律功能

一位著名的英國法官曾說：國際貿(mào)易像一張網(wǎng)，提單是這張網(wǎng)的中心。這高度概括了提單在國際貿(mào)易中的重要地位。從上述提單的定義和它的由來不難看出，提單具有如下三個基本法律功能，而這些構(gòu)成其法律地位的核心內(nèi)容：

（一）提單是承運(yùn)人出具的已接收貨物的收據(jù)

提單是承運(yùn)人應(yīng)托運(yùn)人的要求簽發(fā)的貨物收據(jù)，以此確認(rèn)承運(yùn)人己收到提單所列的貨物。無論是《海牙規(guī)則》還是我國《海商法》均規(guī)定，承運(yùn)人對于非集裝箱運(yùn)輸貨物的責(zé)任期間是從“貨物裝上船時起”，并在貨物裝船后簽發(fā)“己裝船提單”，表明“貨物己處于承運(yùn)人掌管下”，所以提單具有貨物收據(jù)的性質(zhì)。但是，提單的貨物收據(jù)的屬性，在班輪運(yùn)輸?shù)膶?shí)踐中，通常不以將貨物裝船為條件。通常的作法是，當(dāng)托運(yùn)人將貨物送交承運(yùn)人指定的倉庫或地點(diǎn)時，根據(jù)托運(yùn)人的要求，先簽發(fā)備運(yùn)提單，而在貨物裝船完畢后，再換發(fā)已裝船提單。

提單中屬于收據(jù)性的內(nèi)容主要是提單下面所載的有關(guān)貨物的標(biāo)志、件數(shù)、數(shù)量或重量等。當(dāng)提單在托運(yùn)人手中時，它是承運(yùn)人按照提單的上述記載收到貨物的初步證據(jù)。原則上承運(yùn)人應(yīng)按照提單所載事項(xiàng)向收貨人交貨。但允許承運(yùn)人對貨物的真實(shí)情況在提單上進(jìn)行批注，并允許承運(yùn)人就清潔提單所列事項(xiàng)以確切的證據(jù)向托運(yùn)人提出異議。當(dāng)提單轉(zhuǎn)讓給善意的受讓人時，除非提單上訂有有效的“不知條款”，承運(yùn)人對于提單受讓人不能就提單所載事項(xiàng)提出異議。此時，提單不再是已收到貨物的初步證據(jù)，而是已收到貨物的最終證據(jù)。

（二）提單是承運(yùn)人與托運(yùn)人之間訂立的運(yùn)輸合同的證明

提單不僅包括上述收據(jù)性的內(nèi)容，而且還載明一般運(yùn)輸合同所應(yīng)具備的各項(xiàng)重要條件和條款，這些內(nèi)容從法律上講，只要不違反國家和社會公共利益并不違背法律的強(qiáng)制性規(guī)定，對承運(yùn)人和托運(yùn)人就應(yīng)具有約束力。同時，當(dāng)承、托雙方發(fā)生糾紛時，它還是解決糾紛的法律依據(jù)?；谶@些原因，可以說提單在一定程度上起到了運(yùn)輸合同的作用。但是，由于提單是由承運(yùn)人單方制定，并在承運(yùn)人接收貨物之后才簽發(fā)的，而且在貨物裝船前或提單簽發(fā)前，承、托雙方就已經(jīng)在訂艙時達(dá)成了貨物運(yùn)輸協(xié)議。所以，它還不是承運(yùn)人與托運(yùn)人簽訂的運(yùn)輸合同本身，而只是運(yùn)輸合同的證明。原則上，提單上的條款應(yīng)與運(yùn)輸合同相一致：當(dāng)它與運(yùn)輸合同的規(guī)定發(fā)生沖突時，應(yīng)以后者為準(zhǔn)，

另外，為了保護(hù)善意的提單受讓人的利益，也為了維護(hù)提單的可流通性，我國《海商法》規(guī)定：“承運(yùn)人同收貨人、提單持有人之間的權(quán)利、義務(wù)關(guān)系，依據(jù)提單的規(guī)定確定”。也就是說，一旦提單流轉(zhuǎn)到運(yùn)輸合同當(dāng)事人以外的收貨人或提單持有人手中時，提單可成為海上貨物運(yùn)輸合同本身，但它此時是個新的合同，其效力優(yōu)于先手存在于承運(yùn)人和托運(yùn)人之間在訂艙時達(dá)成的協(xié)議。在托運(yùn)人和承運(yùn)人之間，如果他們在貨物裝船之前還訂有運(yùn)輸協(xié)議或簽有其他書面文本，提單就是他們合同關(guān)系成立的證明，而不是合同本身，其權(quán)利義務(wù)關(guān)系依運(yùn)輸合同。但在托運(yùn)人之外的收貨人或提單持有人與承運(yùn)人之間，法律直接將提單認(rèn)定為書面合同，不需要當(dāng)事人再去約定，其權(quán)利義務(wù)關(guān)系依海商法的相關(guān)法律規(guī)范。由此，提單若為托運(yùn)人持有，那么他和承運(yùn)人之間便具有以提單為證明的約定運(yùn)輸合同關(guān)系；提單若為托運(yùn)人之外的第三人合法持有時，該第三人與承運(yùn)人之間形成的則是以提單為文本的法定合同關(guān)系。明確這一問題的法律意義是：海商法在兩種情況下對提單的性質(zhì)和作用等作出了規(guī)定，不論是承運(yùn)人和托運(yùn)人之間，還是承運(yùn)人和提單持有人之間，他們總是一種海上貨物運(yùn)輸合同關(guān)系。區(qū)別僅在于前者屬于約定的合同關(guān)系，后者屬于法定的合同關(guān)系。

（三）提單是承運(yùn)人船舶所載貨物的物權(quán)憑證

提單使其持有人有權(quán)提取貨物，同時也能用以代表貨物，處分提單就相當(dāng)于處分了仍在海上的貨物。由此在法律上可以反映為這樣的概念，持有提單事實(shí)上就意味著對貨物的支配，這是對貨物占有權(quán)利的一種體現(xiàn)。在海上貨物運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸本身無非就是占有的轉(zhuǎn)移，提單在一定的意義上，充當(dāng)了作為承運(yùn)人識別占有人憑證的作用；在國際貿(mào)易中，提單成為貨物的象征，以單據(jù)交付作為交付貨物的有效證明，同樣也反映了提單交付就是占有的轉(zhuǎn)移。當(dāng)然提單只是擬制為貨物，因而它所標(biāo)示的也只是一種“擬制占有”，即擬制為對海上運(yùn)輸運(yùn)送物的占有。

對于提單的這個法律功能，我國《海商法》第71條規(guī)定：“提單中載明的向記名人交付貨物，或者向提單持有人交付貨物的條款，構(gòu)成承運(yùn)人據(jù)以交付貨物的保證”。

三、提單法律功能適用的基本原則

提單在遠(yuǎn)洋運(yùn)輸和國際貿(mào)易中都發(fā)揮著重要作用，圍繞提單可能發(fā)生糾紛也是多種多樣的，主要涉及提單的債權(quán)關(guān)系、提單的物權(quán)關(guān)系以及提單法律行為的效力等等。而通常所說的提單的準(zhǔn)據(jù)法多指的是提單債權(quán)關(guān)系的準(zhǔn)據(jù)法，這是由于現(xiàn)實(shí)中關(guān)于提單的立法多集中在提單的債權(quán)關(guān)系方面，此外，關(guān)于提單的公約以及不少國家關(guān)于提單的立法也多集中在提單的債權(quán)制度方面。

（一）內(nèi)國強(qiáng)制性規(guī)則最為優(yōu)先

一般海上貨物運(yùn)輸?shù)膰H公約和國內(nèi)涉外法律都會有專門的條款規(guī)定本法的適用范圍。例如波蘭海商法規(guī)定，本法是調(diào)整有關(guān)海上運(yùn)輸關(guān)系的法律；我國海商法第2條也相應(yīng)規(guī)定了本法的適用范圍。但這些條款都是國際私法意義上的法律適用條款，并沒有規(guī)定哪些案件必須適用本法。但也有國家直接在本國海上貨物運(yùn)輸?shù)姆芍羞m用單邊沖突規(guī)范的形式規(guī)定了法律適用規(guī)范，其中主要是由于某些參加國際公約的國家為使公約生效，將公約的內(nèi)容列入各自的國內(nèi)立法，在二次立法的過程中，往往根據(jù)本國的具體情況，對其法律的適用范圍作出不同于公約規(guī)則本身規(guī)定的法律適用范圍的強(qiáng)制性規(guī)定。

英國1924年《海上貨物運(yùn)輸法》第1條規(guī)定，除本法另有規(guī)定的外，以英國港口為航次起運(yùn)港的所有出口提單均適用該法。英國1971年海上運(yùn)輸法也相應(yīng)地把原來只管轄與適用出口簽發(fā)的提單的條款改為也適用進(jìn)口。

美國1936年的《海上貨物運(yùn)輸法》的規(guī)定，對外貿(mào)易中作為進(jìn)出美國港口的海上貨物運(yùn)輸合同的證據(jù)——提單或其他權(quán)利單據(jù)受本法的約束。除美國外，類似的國家如比利時、利比里亞、菲律賓等，只要外貿(mào)貨物運(yùn)輸是進(jìn)出其國內(nèi)港口的，提單就須適用其國內(nèi)法化的海牙規(guī)則，而不論提單簽發(fā)地是否在締約國。因此這類國家法院在審理以上所言及的法律所規(guī)定的某些案件時，是直接適用這些法律適用規(guī)范所指向的國內(nèi)法，一般是排除當(dāng)事人的選擇和其它法律適用原則的，因此具有強(qiáng)制性，當(dāng)事人不能通過任何手段排除其適用。

這類國家在依據(jù)所締結(jié)或加入的國際公約制定內(nèi)國法時，同時也是在履行公約規(guī)定的義務(wù)，因此制定這些強(qiáng)制性法律適用規(guī)范，并沒有違反公約的規(guī)定，只是在一定程度上擴(kuò)大了國際公約的適用范圍。

（二）締約國法院優(yōu)先適用國際公約原則

關(guān)于提單的三個公約均是實(shí)體法性質(zhì)的國際公約，公約既然是國家制定的，按照“合約必須遵循”的原則，締約國負(fù)有必須實(shí)施其所締結(jié)的國際公約的責(zé)任。締約國在其域內(nèi)實(shí)施其所締結(jié)的統(tǒng)一實(shí)體法公約，在許多情況下都意味著締約國的法院必須對于符合條件的案件適用該國公約。當(dāng)然也有例外。某些國際公約規(guī)定合同當(dāng)事人可以全部或部分排除該公約的適用。但是有關(guān)提單的三個公約沒有“當(dāng)事人意思自治”的條款，在法律效力上，它們屬于具有強(qiáng)制性的國際統(tǒng)一實(shí)體法規(guī)范，締約國的法院有義務(wù)對符合公約適用條件的案件優(yōu)先適用公約，在這種情況下，締約國的法院是排除當(dāng)事人選擇的其它法律的。

（三）當(dāng)事人意思自治原則

當(dāng)事人意思自治原則，是指當(dāng)事人可以通過協(xié)商一致的意思表示自由選擇應(yīng)適用的法律。大多數(shù)國家在一般情況下是承認(rèn)這種條款的效力的。單據(jù)的流轉(zhuǎn)是海上運(yùn)輸?shù)囊粋€特點(diǎn)，因此承運(yùn)人不可能和每個有關(guān)的當(dāng)事人都一起協(xié)商法律適用條款，各國制定有關(guān)的法律和締結(jié)國際公約，規(guī)定了承運(yùn)人的義務(wù)和責(zé)任，在很大程度上就是為了限制承運(yùn)人的締約自由，從而保護(hù)貨主的利益，因此沒有必要再去否定提單上的法律選擇條款。對于交易而言，法律關(guān)系的穩(wěn)定性比公平性更加重要。提單條款雖是格式條款，但都是公布在外的，托運(yùn)人或提單持有人并非不能知道該條款，無法表達(dá)對爭議解決條款的意思。而且與提單的交易流轉(zhuǎn)結(jié)合起來，提單持有人和收貨人雖然沒有與船方協(xié)商爭議解決條款，但可以通過與托運(yùn)簽訂買賣合同開具信用證時，就簽發(fā)何種提單作出約定，從而表達(dá)其對解決爭議的意思。在我國，根據(jù)國內(nèi)外國際私法理論、立法及司法實(shí)踐，對該原則應(yīng)從以下幾個方面加以限制，并應(yīng)據(jù)此確定當(dāng)事人選擇法律的效力。

1、法律選擇的方式

當(dāng)事人選擇法律的方式有明示法律選擇和默示法律選擇兩種。前者是指當(dāng)事人雙方以合同中的法律選擇條款或合同之外的專門法律選擇協(xié)議明確表達(dá)有關(guān)法律選擇的意圖，這種方式已為各國普遍接受。后者是指當(dāng)事人通過合同條款或其行為表達(dá)的有關(guān)選擇法律的暗示。

為了避免法官在推定當(dāng)事人選擇法律的默示意思時過于主觀臆斷，最近許多國家的立法和一些國際條約的發(fā)展趨向是對默示選擇加以限制，要求必須在事實(shí)十分明顯或者在確定的條件下才得推定當(dāng)事人的意思。如1985年《海牙公約》第7條第1款規(guī)定：“當(dāng)事人選擇協(xié)議必須是明示的或者從合同的當(dāng)事人的行為整體來看可以明顯地推斷出來”。

2、選擇法律的時間和范圍

一般來說各國立法以及實(shí)踐不僅允許雙方當(dāng)事人在訂立合同時進(jìn)行法律選擇，而且也允許在爭議發(fā)生后，法院開庭審理前，甚至直到判決前再選擇法律.同時也允許當(dāng)事人協(xié)議變更以前所選擇的法律，但要此時選擇的法律不能影響合同的形式效力，或第三人的利益。對此，我國《最高人民法院關(guān)于適用“涉外經(jīng)濟(jì)合同法”若干問題的解答》僅允許當(dāng)事人在訂立合同時，法院開庭審理前選擇法律。。筆者認(rèn)為，這一時間應(yīng)從當(dāng)事人訂立合同時延長到法院判決前，而且在滿足上述條件的情況下可以變更所選擇的法律。在涉外合同沖突法中，我國同國際上的普通做法一致，不接受反致。故國際海上貨物運(yùn)輸合同當(dāng)事人選擇法律當(dāng)然僅指所選國家法律中的現(xiàn)行的實(shí)體法，不包括其沖突法。

3、選擇法律的空間范圍

選擇法律的空間限制是指，當(dāng)事人所選擇的法律必須與合同或當(dāng)事人之間有一定的客觀上的聯(lián)系，否則當(dāng)事人的選擇無效。波蘭、葡萄牙、西班牙等國家的法律都有此種要求。美國1971年《第二次沖突法重述》也強(qiáng)調(diào)：允許當(dāng)事人在通常情況下選擇準(zhǔn)據(jù)法，并不等于給他們完全按照自己的意愿去締結(jié)合同的自由。當(dāng)事人選擇法律時，必須有一種合理的根據(jù)，而這種合理的根據(jù)主要表現(xiàn)為當(dāng)事人或合同與所選法律之間有著重要的聯(lián)系，即合同或在那里締結(jié)，或在那里履行，或合同標(biāo)的位于該地，過當(dāng)事人的住所、居所、國籍、營業(yè)地在該地。否則，選擇應(yīng)被法院認(rèn)為無效。而在美國司法實(shí)踐中，只要當(dāng)事人的選擇是善意的、合法的、不存在規(guī)避公共政策的意圖，當(dāng)事人可以選擇與合同沒有客觀聯(lián)系的法律。日本、泰國、奧地利、比利時、丹麥、德國、瑞士等國的立法，也沒有這種限制。

此外，1978年的《海牙法律適用公約》、1980年歐共體《關(guān)于合同義務(wù)法律適用公約》和1986年《海牙國際貨物銷售合同適用法律公約》。也沒有禁止當(dāng)事人選擇與合同無客觀聯(lián)系的法律。對于該問題，我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)允許當(dāng)事人自行選擇任何一國法律來制約其合同。尤其對海上貨物運(yùn)輸合同而言，它所涉及的國家和地區(qū)較多，海商法和一般的民商法相比，又具有很強(qiáng)的涉外性、技術(shù)性和專業(yè)性，只要當(dāng)事人不存在規(guī)避法律的意圖，允許他們選擇某一更加完備且為雙方熟悉的第三國法律來決定其權(quán)利義務(wù)，不僅有利于當(dāng)事人達(dá)成協(xié)議，也可以更好地體現(xiàn)意思自治原則的優(yōu)越性。實(shí)際上，我國海事司法實(shí)踐對當(dāng)事人選擇法律也無特別的空間上的限制。如1995年“全國海事審計(jì)工作（寧波）研討會紀(jì)要”寫道：“根據(jù)海商法第269條的規(guī)定應(yīng)承認(rèn)提單中約定的適用法律條款，在具體適用時應(yīng)受當(dāng)事人提供證據(jù)的制約”。

（四）最密切聯(lián)系原則

最密切聯(lián)系原則是指選擇與合同有最密切聯(lián)系的國家的法律作為合同的準(zhǔn)據(jù)法。該原則是在批判傳統(tǒng)沖突規(guī)范的機(jī)械性、僵硬性的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，與傳統(tǒng)的沖突規(guī)范相比具有靈活性，有利于案件公正、合理地解決，然而，由于“最密切聯(lián)系原則”這一概念本身的抽象與模糊，若不對該原則進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗?，就無法減少或避免法官自由裁量權(quán)的濫用。這同樣也是不利于案件公正合理地解決的。因此在運(yùn)用“最密切聯(lián)系”原則時，要盡可能做到既能防止法官自由裁量權(quán)的濫用又能保證案件處理的公正合理。我國海事法院在審理涉外提單糾紛案件時，經(jīng)常適用“最密切聯(lián)系”原則，但在運(yùn)用此原則確定提單應(yīng)適用的法律時，卻有較大的隨意性，有的案例中僅寫明：“原告與被告未在合同中約定解決糾紛所適用的法律，應(yīng)適用與合同最密切聯(lián)系的國家的法律解決本案糾紛。由于本案貨物運(yùn)輸目的港是中國汕頭港，故本案適用中國法律?！币灿邪咐皇呛唵蔚貙懨鳎骸熬C合考慮，中國與本案合同糾紛的聯(lián)系最密切，因此，應(yīng)適用中華人民共和國法律處理本案?！?/p>

對于海上貨物運(yùn)輸合同或提單法律關(guān)系不同國家的法律或國際公約在運(yùn)用“特正性履行”的方法適用“最密切聯(lián)系”原則結(jié)果都不同。如1975年《德意志民主共和國關(guān)于國際民事、家庭和勞動法律關(guān)系以及國際經(jīng)濟(jì)合同適用法律的條例》第12條規(guī)定，對于貨物運(yùn)輸合同、承攬運(yùn)送合同，其合同應(yīng)當(dāng)分別適用運(yùn)輸人、承運(yùn)人的主營業(yè)所所在地的法律。但也有的法律對運(yùn)用“特征性履行”方法對海上貨物運(yùn)輸合同的法律適用進(jìn)行的推定，規(guī)定了較嚴(yán)格的條件，如歐共體于1980年在羅馬簽定的《歐洲經(jīng)濟(jì)共同體關(guān)于合同義務(wù)的法律適用公約》第4條規(guī)定，貨運(yùn)合同在訂立時，承運(yùn)人的主營業(yè)所所在國也是裝貨地或卸貨地所在國，或者也是承運(yùn)人的主營業(yè)所所在國，應(yīng)推定這個國家為與該合同有密切聯(lián)系的國家。我國法律則對海上貨物運(yùn)輸合同和提單的法律適用未進(jìn)行推定，因此法院對此類案件在適用“最密切聯(lián)系”原則時仍有較大的自由裁量權(quán)。超級秘書網(wǎng)

大多國家的提單糾紛案件可適用的往往只有其中幾種，但在考慮如何適用時的順序卻是一致的。根據(jù)我國《海商法》的規(guī)定，我國目前提單法律適用的原則主要是“當(dāng)事人意思自治原則”和“最密切聯(lián)系原則”，那么在審理提單糾紛案件時，首先考慮適用的就是“當(dāng)事人意思自治原則”，在當(dāng)事人未就法律適用達(dá)成一致時，再考慮“最密切聯(lián)系原則”。此外，如果我國將來加入有關(guān)的國際公約，則還要承擔(dān)相應(yīng)國際公約的義務(wù)。超級秘書網(wǎng)

結(jié)束語

提單的法律功能涉及到提單的國際公約，各國國內(nèi)海事立法等。雖然世界各國尤其是西方重要的海運(yùn)大國在解決提單法律適用糾紛方面已經(jīng)逐漸以判例或成文法的形式給我們提供了相對成熟、先進(jìn)的成例，對我國的航運(yùn)實(shí)踐以及司法實(shí)踐都有很好的借鑒作用。但是畢竟各國在制定其海事法律時，更多的是從其本身的政治、經(jīng)濟(jì)等利于本國的諸因素來考慮的，各國的政治經(jīng)濟(jì)背景不同，制定出來的海事法律也不盡相同，僅靠各國制定各自的沖突規(guī)則來解決海上貨物運(yùn)輸?shù)姆蓻_突問題已不能符合日益發(fā)展的海事法律關(guān)系的需要。海事沖突法、海事實(shí)體法的統(tǒng)一是國際海事法發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]楊良宜：《提單及其付運(yùn)單證》，北京：中國政法大學(xué)出版社，2001年版。

[2]蔡鎮(zhèn)順：《國際商法研究》，北京：法律出版社，1999年版。

[3]司玉琢：《國際海事立法趨勢與對策研究》，北京：法律出版社，2000年版。

[4]郭瑜：《提單法律制度研究》，北京：北京大學(xué)出版社，1997年版。

[5]司玉琢：《海商法學(xué)案例教程》，北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2003年版。

[6]郭國鄉(xiāng)：《提單法律適用條款與首要條款若干問題研究》，載《海商法研究》，2000年第1期。

[7]許俊強(qiáng)：《論海事國際公約的適用》，載《人民司法》，2003年第11期。

[8]王國華：《論國際海上貨物運(yùn)輸合同的法律選擇》，載《海商法研究》，1999年第1期。

篇3

【Keywords】gear；temperature；finiteelementanalysis；ANSYS

【中圖分類號】TH122【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號】1673-1069（2018）04-0159-02

1引言

齒輪在工作中，輪齒嚙合面由于相對滑動產(chǎn)生摩擦熱，同時齒輪油和空氣，與齒輪有對流傳熱作用，它們的綜合影響會引起輪齒的溫度場分布。輪齒的溫度影響著齒輪的傳動性能、膠合失效和冷卻系統(tǒng)，特別是在高速傳動中，如列車、機(jī)床、航空航天設(shè)備中。因此，分析工作過程中齒輪的溫度分布規(guī)律十分必要。目前，雖然可通過實(shí)驗(yàn)獲得輪齒溫度的離散值，但是受限較大，因此，用有限元理論分析輪齒的溫度規(guī)律是目前一個重要的趨勢。

2理論分析

輪齒嚙合面間的摩擦熱，嚙合面、端面與空氣和油間的對流傳熱是齒輪溫度有限元分析的邊界條件。

2.1摩擦熱

摩擦熱主要取決于齒面接觸壓力，接觸點(diǎn)上沿切線方向的相對滑動速度及齒面摩擦系數(shù)三方面。齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算公式為[1-2]：pnc=（1）

式中：F為接觸點(diǎn)的法向力（N），vi為齒輪i的泊松比，Ei為齒輪i的彈性模量（MPa），L為接觸線的長度（mm），F(xiàn)為齒面的法向載荷（N），ρic為齒輪i在嚙合C點(diǎn)處齒廓的曲率半徑（mm），i=1，2。

任意接觸點(diǎn)C的相對滑動速度VgC為：

VgC=（2）

式中：n1為主動輪轉(zhuǎn)速（r/min），gyC為嚙合線上接觸點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的距離（mm），d1、d2分別為主、從動輪的分度圓直徑（mm）。

任意接觸點(diǎn)C的摩擦系數(shù)μC根據(jù)下列公式計(jì)算：

μC=0.002（Ftc/（b×0.001）0.2

（）0.2η-0.05XR（3）

式中：Ftc為輪齒切向載荷（N），b為齒寬（mm），α為齒輪壓力角（°），V1c、V2c分別為主、從動輪上沿任意接觸點(diǎn)C切線方向的速度（mm/s），REc為接觸點(diǎn)C處的Reynolds數(shù)，η為油動力粘度系數(shù)，XR為齒面的粗糙度因子。

點(diǎn)C處，主、從動齒輪的摩擦熱流量q1C、q2C分別為：

q1C=βηtμCpnCVgC×106（4）

q2C=（1-β）ηtμCpnCVgC×106（5）

2.2對流傳熱

輪齒嚙合面的對流傳熱具有瞬態(tài)強(qiáng)制間隙性，在瞬態(tài)和強(qiáng)制對流傳熱條件下，間隙冷卻過程中標(biāo)準(zhǔn)化冷卻總量：

qtot=（）（6）

式中：G為齒輪的離心加速度（m/s2），v0油運(yùn)動粘度（m/s2），α為熱擴(kuò)散系數(shù)，H為接觸點(diǎn)C的高度值，Qtot為輪齒嚙合面間隙冷卻過程中擴(kuò)散的摩擦熱（W/m2），ρ為油密度（Kg/m3），C為油比熱（KJ/（Kg·℃），θS為油溫度與齒面溫度的差值（℃）。

任意嚙合點(diǎn)C的對流傳熱系數(shù)公式為：

htC=（）qtot（7）

式中：k為嚙合區(qū)載荷分配系數(shù)，rC為嚙合點(diǎn)C處主動輪的半徑。這里應(yīng)注意，流動狀態(tài)不同，相應(yīng)的對流換熱系數(shù)也不同。

3輪齒溫度有限元分析

3.1有限元分析的熱平衡方程與邊界條件

根據(jù)能量守恒定律和Fourier定律，輪齒瞬態(tài)熱平衡方程有如下表達(dá)[3]：k[++]=ρc（9）

式中：T（x，y，z，t）為輪齒溫度（℃），它是輪齒上關(guān)于位置和時間的函數(shù)。

結(jié)合牛頓冷卻定律，求解所需要的瞬態(tài)對流傳熱邊界條件為：-k|m=htF（T-Toil）+qF-k|t=htF（T-Toil）-k|s=hsF（T-Tα）（10）

式中：ht為嚙合面對流傳熱系數(shù)，Toil為油溫度（℃），qF為嚙合面摩擦熱流量，Tα為齒輪箱空氣溫度，hs為端面對流傳熱系數(shù)。

輪齒本體溫度TB（x，y，z）是基本恒定的，而表面瞬態(tài)溫度TF（x，y，z）按周期變化，在單個周期tT內(nèi)，本體熱平衡方程如下：k[++]dt+k[++]dt=ρc[+]dt（11）

需要的邊界條件如下：-k|m=tF（TB-T0）+F-k|t=tF（TB-T0）-k|s=sF（TB-Tα）（12）

式中：F為平均摩擦熱流量（W/m2），S為嚙合面積（m2），tF為平均對流傳熱系數(shù)。

3.2有限元分析

選擇某高速機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)漸開線圓柱直齒輪副，其模數(shù)m為2mm，壓力角α為20°，齒頂高系數(shù)ha*為1，頂隙系數(shù)c*為0.25，標(biāo)準(zhǔn)中心矩a為120mm，傳動比i為1.55，重合度ε為1.78，主動輪齒數(shù)z1為47，從動輪齒數(shù)z2為73，輸入轉(zhuǎn)矩T為52N·m，主動輪轉(zhuǎn)速為5000r/min，材料均為20Cr。當(dāng)齒輪穩(wěn)定傳動時，摩擦生熱和油對流散熱達(dá)到平衡，輪齒各點(diǎn)溫度趨于穩(wěn)態(tài)[4]，且齒輪每運(yùn)轉(zhuǎn)一周，過程完全相同，因此可取單個齒進(jìn)行分析[5]。

在ANSYS中有限元分析，結(jié)果顯示，主、從動輪齒的齒面最大本體溫度均出現(xiàn)在齒根嚙入的位置區(qū)域，分別為85.779℃和83.041℃。主、從動輪齒齒面上，位于齒根齒頂?shù)膰肱c嚙出區(qū)域，均出現(xiàn)了兩個溫度峰值，這是摩擦熱流量、對流和齒輪結(jié)構(gòu)及材料綜合作用的結(jié)果。而由于齒面上節(jié)線處的摩擦熱流量為零，節(jié)線附近的溫度較低。齒寬方向上，輪齒的本體溫度是對稱分布的，且溫度沿齒寬方向的中心向兩側(cè)逐漸降低，這是因?yàn)閷α鱾鳠釒ё吡溯嘄X端面的部分熱量。

由于高速傳動下輪齒溫度的測量特別困難，為驗(yàn)證本文有限元分析的準(zhǔn)確性，將本文結(jié)果與由某高速數(shù)控機(jī)床研究中心提供的“高速齒輪輪齒熱電偶本體溫度測量實(shí)驗(yàn)”的測量結(jié)果進(jìn)行對比分析。對比結(jié)果顯示，本文有限元溫度分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合，誤差均在以內(nèi)，驗(yàn)證了輪齒溫度有限元分析的可行性，對該方向的研究應(yīng)用有一定的借鑒意義。

4結(jié)論

通過理論分析，建立了輪齒溫度有限分析的熱平衡和邊界條件方程，建立有限元分析模型并確定加載條件后，求解出齒輪輪齒溫度的分布規(guī)律。結(jié)果表明：主、從動輪齒的齒面最大本體溫度均出現(xiàn)在齒根嚙入的位置區(qū)域，輪齒的本體溫度沿齒寬方向是對稱分布的且沿齒寬方向中心向兩側(cè)逐漸降低。與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的對比驗(yàn)證了輪齒溫度有限元分析的可行性，并為高速齒輪傳動的合理設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】 

【1】薩本佶.高速齒輪傳動設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986. 

【2】李潤方.齒輪傳動的剛度分析和修形方法[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2002. 

【3】龔憲生，王歡歡，張干青.行星齒輪輪齒本體溫度場與閃溫研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，42（10）：209-216. 

篇4

0 引言

行星齒輪減速器因具有體積小、重量輕、承載能力高、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于冶金機(jī)械、工程機(jī)械、輕工機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、石油化工機(jī)械等各個方面。UG軟件是集CAD/CAE/CAM為一體的三維化的軟件，它是當(dāng)今最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析、制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。UG的CAD/CAE/CAM功能模塊有復(fù)雜的特征建模、裝配、運(yùn)動仿真和有限元分析等功能。實(shí)現(xiàn)UG有限元分析功能，必須要遵從UG有限元分析的一般過程，構(gòu)建有限元模型，其中包括自動網(wǎng)格劃分、添加約束與載荷，利用圖形的方式得到模型應(yīng)力、應(yīng)變的分布情況。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)，就是在給定的載荷和約束條件下，選擇設(shè)計(jì)變量，建立目標(biāo)函數(shù)并使其獲得最優(yōu)值的一種新的設(shè)計(jì)方法。

1 齒輪軸幾何參數(shù)的初選

通過常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)計(jì)算出齒輪軸的幾何參數(shù)，齒輪軸的齒形為漸開線直齒。分配減速器傳動比，計(jì)算齒輪模數(shù)，并根據(jù)傳動比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件確定齒輪的齒數(shù)。齒輪軸的齒輪基本參數(shù)如表1所示。

2 齒輪軸的三維建模

利用UG/Modeling模塊建立齒輪軸模型，如圖1所示（去掉網(wǎng)格后的實(shí)體模型）。

2.1 網(wǎng)格劃分

網(wǎng)格劃分越密集，計(jì)算結(jié)果越精確，但是這會使計(jì)算時間加長。單元網(wǎng)格的劃分采用UG自帶的3D四面體自動網(wǎng)格劃分，單元尺寸為3mm。網(wǎng)格劃分情況如圖1所示。

圖1 齒輪軸的網(wǎng)格劃分

2.2 定義材料特性

齒輪軸材料選擇20Cr，其材料屬性如下：質(zhì)量密度 7.850e3kg/m^3，楊氏模量205000N/mm^2（MPa），泊松比0.29，屈服強(qiáng)度等于540N/mm^2（MPa）。

2.3 施加約束和載荷

齒輪軸兩端由兩個滾子軸承支撐，限制了空間5個自由度，只允許轉(zhuǎn)動。本論文只考慮齒輪軸齒輪處的應(yīng)力進(jìn)而對其進(jìn)行優(yōu)化，所以為齒輪軸加載荷及約束，安裝軸承處加圓柱形約束，在軸端即與聯(lián)軸器相連處施加大小為175.083N·m的扭矩。約束和載荷施加情況如圖2所示。

圖2 齒輪軸的載荷施加

2.4 求解和結(jié)果查看

UG軟件的結(jié)構(gòu)分析模塊提供了強(qiáng)大的后處理功能，可以自動生成計(jì)算分析報(bào)告。齒輪軸的Von Mises應(yīng)力圖如圖3所示。單元節(jié)點(diǎn)最大應(yīng)力為325.8MPa，基本接近材料屈服強(qiáng)度的60%?？傮w來說，輸出軸在強(qiáng)度方面不僅滿足了設(shè)計(jì)要求，而且還有很大的裕量，材料的承載能力并沒有得到充分的利用，這為齒輪軸的優(yōu)化提供了很大的空間。

圖3 Von Mises應(yīng)力圖

3 齒輪軸的優(yōu)化

設(shè)計(jì)目標(biāo)：

最小化 模型 重量

設(shè)計(jì)約束：

模型 Von Mises 應(yīng)力，上限=320000.000000

設(shè)計(jì)變量：

a：：p53，初值=38.000000，下限=32.000000，上限=38.000000

最大迭代次數(shù)：20

優(yōu)化結(jié)果如圖4，圖5所示。

由圖6迭代分析結(jié)果可以看出，在進(jìn)行第三次迭代的過程中，應(yīng)力值超出上限，所以，以第二次的迭代結(jié)果為準(zhǔn)，此時的齒寬為35mm，應(yīng)力值為295MPa，比較理想。所以常規(guī)設(shè)計(jì)方法得到的齒寬b=38應(yīng)變?yōu)閮?yōu)化設(shè)計(jì)方法得到的齒寬b=35，此時的應(yīng)力值為295Mpa，亦滿足強(qiáng)度要求。

4 結(jié)束語

本論文利用UG的高級建模功能，在對行星齒輪減速器齒輪軸進(jìn)行參數(shù)化建模的基礎(chǔ)上，建立了有限元模型并進(jìn)行了有限元分析，得到了齒輪軸的Von Mises應(yīng)力圖，替代了常規(guī)校核的設(shè)計(jì)方法，大大提高了設(shè)計(jì)效率。同時對齒輪軸的齒寬進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)方案比原常規(guī)設(shè)計(jì)方案在齒輪軸重量上下降了2.02%。為多個設(shè)計(jì)變量（如模數(shù)、齒數(shù)）的單或多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫恒，陳作模.機(jī)械原理.7版[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).8版[M].北京：高等教育出版社，2001.

篇5

1.概述

有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。有限元分析方法可以利用簡單而又相互作用的單元元素，用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量。尤其近年來，廣大學(xué)者不停的完善有限元中各個模型的參數(shù)，使其能更加準(zhǔn)確且廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)領(lǐng)域。同時，利用有限元分析方法分析并解決土木工程上的問題也得到越來越廣泛的應(yīng)用。利用有限元分析的方法來分析地基的沉降可以預(yù)測并防治地基沉降帶來的危害[1]，將有限元分析方法應(yīng)用在地基沉降中的重要前提是建立與當(dāng)?shù)氐鼗两迪喾哪Ｐ停瑥亩_保分析結(jié)果的可靠性。本文以內(nèi)蒙古110國道為依托，建立適合于分析內(nèi)蒙古地區(qū)110國道的沉降有限元模型，以供對其進(jìn)行改建等工程時進(jìn)行相對準(zhǔn)確的使用及分析。

內(nèi)蒙古地區(qū)110國道路線帶主要地貌為低山丘陵、熔巖臺地和盆地型地貌單元，地勢陡緩相接呈波狀起伏。地質(zhì)構(gòu)造較為單一，地基以粉土、礫砂、中砂為主，軟土地基段較少且軟土段土層較淺。其地基土黏聚力c=4.77～35.38Kpa，內(nèi)摩擦角φ=1.06～31.10°。本文主要以此段國道常見地質(zhì)條件分析，軟土地段施工時已采取換填等施工技術(shù)，故不單獨(dú)考慮。

2. 分層總和法計(jì)算地基總沉降

2.1幾點(diǎn)假定

分層總和法是將地基土分成若干一定厚度的水平土層，先計(jì)算每層土體的壓縮量S，最后將各層累計(jì)作為總的土體沉降量。但是，在應(yīng)用分層綜合法計(jì)算沉降量的時候?yàn)榱藨?yīng)用相關(guān)附加應(yīng)力公式以及室內(nèi)壓縮試驗(yàn)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，需要對地基土體作下列假定：

（1）地基土為一均勻、等向的半無限空間彈性體；

（2）地基土的變形條件，為側(cè)限條件；

（3）沉降計(jì)算的深度，理論上應(yīng)計(jì)算至無限深，實(shí)際情況中附加應(yīng)力擴(kuò)散隨深度而減小，根據(jù)壓力減小情況，本文計(jì)算至30米深度。

2.1分層總和法計(jì)算過程

分層總和法在計(jì)算沉降量時只能對某點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，本文在計(jì)算時選取了地基沉降量最大的點(diǎn)，即路基中心處對應(yīng)的地基進(jìn)行沉降量計(jì)算。結(jié)合傳統(tǒng)分層總和法中的規(guī)范法[2]及相關(guān)學(xué)者所做研究 [3]，選取適合道路荷載方式的附加應(yīng)力公式：

σz=

式中：αs1、αs2分別為大、小三角形的應(yīng)力系數(shù)。

通過設(shè)計(jì)資料及土工試驗(yàn)，確定孔隙比變化范圍，根據(jù)計(jì)算，得到路基中心點(diǎn)地基30米深度內(nèi)沉降值為1.58cm。

地基沉降計(jì)算過程如下表，表中Si= hi

表 1 沉降計(jì)算表

深度 土層厚度m 平均

自重應(yīng)力 平均

附加應(yīng)力 總應(yīng)力平均值 受壓前

孔隙比 受壓后

孔隙比 沉降量m

1 1 9 126.4 135.4 1.0510 1.0470 0.001950

5 4 54 119.95 173.95 1.0500 1.0450 0.009756

10 5 149 106.85 255.85 0.5930 0.5925 0.001569

15 5 258 98.2 356.2 0.5926 0.5923 0.000941

20 5 358 82.35 440.35 0.5923 0.5921 0.000628

25 5 458 62.15 520.15 0.5917 0.5915 0.000628

30 5 558 35.05 593.05 0.5913 0.5912 0.000314

3.有限元模型的建立[4]

3.1材料本構(gòu)模型的選擇

材料的本構(gòu)模型是材料應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)描述，是有限元計(jì)算的基礎(chǔ)，直接影響有限元計(jì)算的精度，甚至影響有限元的計(jì)算進(jìn)程。所以，在對沉降進(jìn)行有限元模擬時，模型的選擇直接影響其應(yīng)變的結(jié)果，從而影響對沉降的預(yù)測。本文采用了與土體應(yīng)變規(guī)律較為一致的Drucker-Prager模型進(jìn)行模擬計(jì)算，Drucker-Prager模型為彈塑性模型，同時克服了Mohr-Coulomb模型的屈服面棱角奇異性，在進(jìn)行有限元分析時較能準(zhǔn)確的反應(yīng)出土體沉降變形的實(shí)際情況。

3. 2 所選模型的假定條件

在進(jìn)行有限元分析時，需要對現(xiàn)存路基及荷載進(jìn)行下列假設(shè)，以保證有限元分析的進(jìn)程：

（1）將三維問題轉(zhuǎn)化為二維平面問題來考慮，按平面應(yīng)變問題來模擬計(jì)算；

（2）路堤足夠長，且地基土均勻分布且各向特性相同；

（3） 交通荷載作用在本文有限元模擬計(jì)算中等效為10kPa靜載[5]

3.3模型邊界條件的設(shè)定及參數(shù)的選取

據(jù)本文所依托110國道改建工程，根據(jù)設(shè)計(jì)文件相關(guān)參數(shù)，為簡化計(jì)算，路基寬取值為26米，路基高度取為6米。邊界條件上，結(jié)構(gòu)左右邊界定位橫向固定約束，限制了水平位移；底部為橫向和豎向雙向固定約束，同時限制了水平和豎直位移；同時，將邊界條件定位不透水的邊界；水位線根據(jù)水文勘測資料取值為地表下0.4m，水位線以上地基土體以及路基填土均假定為孔隙水壓為零。為更符合實(shí)際沉降原理，在選擇單元時，地基土體采用平面應(yīng)變減縮積分孔壓/應(yīng)力耦合單元，路基填土采用平面應(yīng)變減縮積分單元。

材料參數(shù)的選取依據(jù)相關(guān)論文[6]研究，初始按下表所示選?。?/p>

表2 材料參數(shù)的選取

類別 厚度（m） rd（kN/m3） φ（°） c（kPa） κ E（kPa） μ

路基 6 18 20 10 0.43 40000 0.3

地基 5 18 9.9 8 0.53 2000 0.35

3.4基于分層總和法計(jì)算結(jié)果的參數(shù)調(diào)整

根據(jù)相關(guān)軟件操作方法將有限元模擬計(jì)算輸出結(jié)果，得到地基最大沉降量為1.52cm且位于路基的中心點(diǎn)下，最大沉降量發(fā)生位置與分層總和法以及工程實(shí)際相符，但可以看出，有限元分析數(shù)值結(jié)果上略小于分層總和法計(jì)算結(jié)果，現(xiàn)不改變邊界條件及路基材料參數(shù)，對地基參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本文選取影響因素較大的兩個參數(shù)φ、c進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)c一定時，分別取φ值30、20、15、9.9、5，計(jì)算得到地基最大沉降量為0.16cm、0.77cm、1.08cm、1.52cm、2.03cm；

當(dāng)φ一定時，分別取c值30、20、15、8、4，計(jì)算得到地基最大沉降量為

0.97cm、1.21cm、1.37cm、1.52cm、1.65cm。

由上結(jié)果可以看出，φ值在變化時，有限元分析結(jié)果變化明顯，且成反比關(guān)系。調(diào)整材料參數(shù)時，結(jié)合實(shí)際土工試驗(yàn)及相關(guān)工程地質(zhì)的取值范圍，取c值為8、φ值為9，計(jì)算得到地基最大沉降量為1.58cm，與分層總和法計(jì)算結(jié)果吻合。

4.結(jié)論

4.1由本文中有限元分析及計(jì)算結(jié)果可以看出，在豎向位移的結(jié)果分析上，改變地基土內(nèi)摩擦角φ的取值，其影響程度要大于改變粘聚力c的取值，且都與沉降量呈現(xiàn)反比關(guān)系。在調(diào)整有限元材料參數(shù)時，可結(jié)合分層總和法計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果之間的誤差范圍，并考慮工程實(shí)際土工試驗(yàn)結(jié)果，有效快速的調(diào)整參數(shù)的取值。

4.2內(nèi)蒙古地區(qū)110國道的地基沉降有限元模擬參數(shù)取c值為8、φ值為9，較為合理，根據(jù)設(shè)計(jì)資料以及現(xiàn)場土工試驗(yàn)結(jié)果可以看出，c、φ取值低于試驗(yàn)平均值的大小時較能準(zhǔn)確反映出實(shí)際沉降的結(jié)果。

【參考文獻(xiàn)】

1 石亦，周玉蓉.ABAQUS有限元分析實(shí)例詳解[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006

2 馬寧.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2003

3 陳開圣，劉宇峰.分層總和法在路基沉降計(jì)算中應(yīng)注意的幾個問題[J].巖土工程，2005，19（1）：3-6

4 廖公云，黃曉明.ABAQUS有限元軟件在道路工程中的應(yīng)用[M].南京：東南大學(xué)出版社，2008

篇6

1.磨削力的數(shù)學(xué)模型

磨削力是表征磨削過程的重要參數(shù)，是磨削中主要的研究對象之一，其影響因素和作用效應(yīng)是人們一直所關(guān)注的問題。磨削力主要來自工件與切削刀具接觸引起的切削變形、彈性變形、塑性變形及磨粒和粘合劑與被加工件之間的摩擦作用。磨削過程中，磨削力的大小不僅可以反映出磨削過程中油石與工件之間的相互干涉過程，判定磨削效果的好壞，還能在一定程度上預(yù)測加工的表面質(zhì)量和變質(zhì)層厚度。故有必要對磨削過程中的磨削力進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，這將有助于進(jìn)一步揭示磨削機(jī)理和合理解釋磨削中的各種物理現(xiàn)象及選擇適當(dāng)?shù)哪ハ饔昧俊?/p>

關(guān)于磨削力數(shù)學(xué)模型的建立，想要對其進(jìn)行嚴(yán)格的解析是很困難的。

2.磨削力的有限元分析

利用專業(yè)切削分析軟件Third wave AdvantEdge對振動切削進(jìn)行有限元分析。由于磨粒的形狀不是固定的，它有很多種形式，現(xiàn)在的研究人員基本都是用圓錐形、四面體形和八面體形等模型，這里采用八面體型的一個具有負(fù)前角的模型進(jìn)行分析。

4.結(jié)論

本文通過理論模型結(jié)合有限元軟件對超聲振動外圓珩磨磨削力進(jìn)行了分析，并對機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。超聲振動切削技術(shù)的磨削力小這一工藝效果對精密加工和超精密加工有著重要的作用。對其機(jī)理的研究對豐富切削理論和提高經(jīng)濟(jì)效益都有著積極的意義。

【參考文獻(xiàn)】：

[1] 高春強(qiáng).超聲振動珩磨加工技術(shù)的試驗(yàn)研究.中北大學(xué)碩士學(xué)位論文.2008.

[2] 張?jiān)齐?超聲加工及其應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，1995.

[3] 袁易全.近代超聲原理及應(yīng)用.南京大學(xué)出版社，1996.

[4] 王愛玲，祝錫晶，吳秀玲.功率超聲振動加工技術(shù).國防工業(yè)出版社，2007.

[5] 祝錫晶.功率超聲振動珩磨技術(shù)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究.南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文，2007.

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承德石油高等?？茖W(xué)校

無論在國內(nèi)還是國外，振動消除殘余應(yīng)力都己經(jīng)被廣泛應(yīng)用。目前，振動消除殘余

應(yīng)力不但被用在傳統(tǒng)的重型機(jī)械和大型焊接構(gòu)件、床身鑄件、煤機(jī)產(chǎn)品、鍋爐制造等方

面，而且許多其它行業(yè)也開始應(yīng)用振動消除殘余應(yīng)力技術(shù)。目前，該項(xiàng)技術(shù)在鋁合金試

件、化工設(shè)備領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、風(fēng)機(jī)制造等方面都發(fā)揮著它的魅力。本文通過對試件進(jìn)行振動時效處理，驗(yàn)證了對振動時效機(jī)理的分析及振動時效效果的判據(jù)。在此基礎(chǔ)上，提出了用有限元模擬振動時效的想法，井作了初步的探討。

一、振動時效前殘余應(yīng)力的有限元模擬

有限元分析以試驗(yàn)所用的對接焊薄板為研究對象，試件的尺寸單位為毫米，材質(zhì)為低碳鋼，焊縫與母材材質(zhì)相同。我們近似認(rèn)為它是以焊縫為對稱軸，在考慮殘余應(yīng)力時只要考慮焊縫一側(cè)即可。由于殘余應(yīng)力在沿焊縫方向的分布大致相同，所以將其看成無限大板，分析時選取一部分即可。

圖1為模擬振前殘余應(yīng)力的網(wǎng)格劃分及加載圖。模型左端為焊縫處，延長度方向10等分，因靠近焊縫處應(yīng)力較大，故在距左端0.1處進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。有限元采用面單元，119個節(jié)點(diǎn)，面面之間用強(qiáng)接觸處理。左邊和下邊單向約束，右邊自由，上邊加載。

圖2、3為第一、第二主應(yīng)力分布圖。

圖1模擬振前殘余應(yīng)力的網(wǎng)格劃分及加載圖

圖2第一主應(yīng)力分布圖

圖3第二主應(yīng)力分布圖

二、振動時效的有限元模擬

上面通過對模型加載模擬了振動前殘余應(yīng)力的分布，現(xiàn)在要加上激振力，模擬振功

時效過程。圖4.8為模擬激振力的網(wǎng)格劃分及加載圖，圖4.9為Y方向上的應(yīng)力。

圖4模擬激振力的網(wǎng)格劃分及加載圖

圖5Y方向上的應(yīng)力分布

三、結(jié)果分析

加激振力前后沿遠(yuǎn)離焊縫方向節(jié)點(diǎn)的Y方向應(yīng)力見表1。

表1節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值

從上表可見，對殘余應(yīng)力的模擬與實(shí)際測量的應(yīng)力值有一致的分布趨勢。加上激振

力后殘余應(yīng)力的變化也與實(shí)際測量得到的變化趨勢一致。當(dāng)然，實(shí)際的振動時效過程是一個非常復(fù)雜的過程，涉及到各種參數(shù)的變化以及材料本身各種物理性能的變化。因此，用有限元來模擬整個振動時效過程是比較麻煩的事情，受到諸多方面因素的影響。如何模擬振動時效過程使其更貼近實(shí)際情況仍需做大量的工作。

參考文獻(xiàn)

1 孫豐華等.振動時效消除金屬工件殘余應(yīng)力效果檢測.大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),1994,34(3):28-33

2 WalkerCAetal.Vibrato Srtess Relief一一 an Investigation of the Underlying Poreess.Eoll93 IMeeEh.proe.Josut.Meeh.Engrs,1995,209:52-57

3 房德馨等編著.金屬的殘余應(yīng)力與振動處理技術(shù).大連:大連理工大學(xué)出版社,1989

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[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）16-0076-02

創(chuàng)新教育是一種全新的教育理念，主要是樹立以學(xué)生為中心的觀念，通過調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教給學(xué)生創(chuàng)造性的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力?！安牧霞庸み^程中的物理場”是材料加工專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)理論課，該課程理論性強(qiáng)，且涉及的學(xué)科基礎(chǔ)理論課程多，曾經(jīng)是該專業(yè)本科生和碩士研究生比較頭疼的課程之一。但由于該專業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計(jì)階段普遍采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，該課程作為計(jì)算機(jī)仿真的理論基礎(chǔ)對提高仿真的技術(shù)水平具有重要的價值，開展該課程的教學(xué)和研究又是非常必要的。下面就推進(jìn)該課程的教學(xué)改革，提高培養(yǎng)工程應(yīng)用創(chuàng)新人才的質(zhì)量談一些體會。

一、因材施教，抓好教材建設(shè)是推進(jìn)課程教學(xué)改革的突破口

“材料加工過程中的物理場”是材料成形計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)理論課程，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)材料成形的數(shù)值分析理論基礎(chǔ)，預(yù)先需要開設(shè)的課程有高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)理論基礎(chǔ)及金屬塑性成形原理等，是一門教學(xué)起點(diǎn)高、理論性很強(qiáng)的課程。雖然國內(nèi)已經(jīng)有不少通用數(shù)值分析理論書籍及材料成形數(shù)值分析教材，但多數(shù)教材太注重自身理論體系的嚴(yán)密性和完整性，不太注重學(xué)生的知識基礎(chǔ)及認(rèn)知規(guī)律，因而往往起點(diǎn)太高并不適合作為我校本科生及碩士研究生的教材。鑒于此，我們結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用型大學(xué)材料加工工程專業(yè)本科及碩士研究生教育專業(yè)知識背景的實(shí)際情況，并著眼于未來市場對工程創(chuàng)新人才的需要，編寫了《材料成形的數(shù)值分析理論基礎(chǔ)及軟件應(yīng)用講義》供內(nèi)部使用，作為推進(jìn)該課程教學(xué)改革的突破口，取得了良好效果。在課程教材建設(shè)的過程中，主要基于以下思考：

1.教材內(nèi)容及課程設(shè)置一定要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

對于本科生，考慮到對預(yù)先開設(shè)的理論課程的要求，該課程應(yīng)設(shè)置在專業(yè)基礎(chǔ)課講授完成以后為好。在教材內(nèi)容上，要做到循序漸進(jìn)、由淺入深、量體裁衣、因材施教。

2.教材內(nèi)容總體把握分為兩大部分，即線性有限元分析理論基礎(chǔ)和非線性有限元及其在金屬塑性加工中的應(yīng)用。

第一部分側(cè)重于基本概念、基本知識、基本理論的學(xué)習(xí)，第二部分在線性有限元分析理論的基礎(chǔ)上，側(cè)重于金屬塑性加工非線性有限元理論體系的構(gòu)建，并理論聯(lián)系實(shí)際落實(shí)到應(yīng)用實(shí)例。

3.在具體章節(jié)內(nèi)容的安排上，不追求理論體系的嚴(yán)密性和完整性，但要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深、循序漸進(jìn)、量體裁衣，并在一定程度上注重知識的系統(tǒng)性。

譬如，第一章緒論主要介紹了工程上常用的幾種數(shù)值分析方法及其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，有限元法作為最重要的一種數(shù)值分析方法做了詳細(xì)介紹，并介紹了工程上常用的通用有限元分析軟件及材料成形專用有限元分析軟件。使學(xué)生對開設(shè)該課程的背景有一個直觀的認(rèn)識，該課程離現(xiàn)實(shí)并不遙遠(yuǎn)，對于將來的工程應(yīng)用或理論研究都具有重要價值。

考慮到我校材料加工專業(yè)及多數(shù)高校工程專業(yè)在本科課程中并未開設(shè)彈性力學(xué)理論課程，而彈性力學(xué)的基礎(chǔ)理論及變分原理又是學(xué)習(xí)數(shù)值分析理論必須要掌握的內(nèi)容，因此在教材的第二章對彈性力學(xué)的基本方程及變分原理做了系統(tǒng)介紹。第三章介紹了桿梁系結(jié)構(gòu)有限元分析的一般過程，以桿單元分析為主，并簡要介紹梁單元的概念。桿單元是有限元分析中最簡單的一種單元，但桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析卻能反映有限元分析的一般流程和有限元法最本質(zhì)的東西，并且學(xué)生容易接受，所以本章安排了一個一般桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析實(shí)例，使學(xué)生對有限元分析的整個過程有一個清晰的認(rèn)識。第四章介紹了連續(xù)體結(jié)構(gòu)有限元分析的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)介紹二維平面問題、軸對稱問題及三維連續(xù)體問題單元模型的構(gòu)造方法，并簡要介紹板殼單元的基本理論。第五章介紹等參元的概念及計(jì)算、二維及三維連續(xù)體等參元的構(gòu)造方法、三維一般殼體單元的構(gòu)造方法，并介紹數(shù)值積分的概念及計(jì)算方法。

金屬的塑性成形主要是通過鍛造、擠壓、拉拔、軋制、沖壓等工藝把金屬加工成所需零件形狀的一種方法，反映金屬塑性加工的有限元法主要是指剛（粘）塑性有限元理論及大變形彈塑性有限元理論。所以第二部分針對鍛造、擠壓等工藝著重介紹指剛（粘）塑性有限元理論體系及應(yīng)用，而針對沖壓工藝著重介紹大變形彈塑性有限元理論體系及應(yīng)用。

4.教材力求語言精辟、通俗易懂，并把知識的系統(tǒng)性和應(yīng)用性相結(jié)合。

教材在編寫過程中，要注意把握知識理論的邏輯性，并用精辟和通俗易懂的語言敘述出來。由于該課程最后要體現(xiàn)為金屬塑性加工數(shù)值仿真的基礎(chǔ)理論課，在第一部分線性有限元理論內(nèi)容的設(shè)置上，要注意把握知識的系統(tǒng)性和應(yīng)用性的結(jié)合，譬如軸對稱體單元及三維一般殼單元等理論知識的介紹。

5.教材建設(shè)要在實(shí)踐中不斷充實(shí)、完善和提高。

針對每次的教學(xué)實(shí)踐，都應(yīng)該和學(xué)生和有關(guān)專家及時進(jìn)行溝通交流，了解哪些地方需要補(bǔ)充，哪些地方需要改進(jìn)，力求教材在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善和提高，更好地為我校和其他高等院校工程專業(yè)提供服務(wù)。

二、更新教育理念，改革課堂教學(xué)方式是推進(jìn)課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容

1.積極推進(jìn)主動式學(xué)習(xí)方式，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性。

在研究生該課程的課堂教學(xué)中，針對非線性有限元理論的學(xué)習(xí)，由于該部分內(nèi)容多且理論深度較深，總學(xué)時有限，以前采用灌輸式的教學(xué)方式并沒有取得好的教學(xué)效果。我們采用了以下教學(xué)改革方式，結(jié)合筆者在非線性有限元理論以往豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，首先從總體上概括性地分別向?qū)W生講授剛塑性及大變形彈塑性有限元理論體系，然后針對每一部分分別推薦有效的參考資料，并布置若干研究專題。學(xué)生在分組獲得一個研究專題后，到圖書館或通過網(wǎng)絡(luò)主動查閱資料，首先對每一部分進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，然后針對自己的研究專題深入研究，撰寫研究論文和PPT。在以后的課堂教學(xué)中，各個同學(xué)分別用PPT講解自己的研究內(nèi)容，并在課堂交流中和老師、同學(xué)一起討論，共同促進(jìn)研究專題的學(xué)習(xí)。

2.采用多媒體教學(xué)方式，改進(jìn)課堂教學(xué)效果。

事實(shí)證明，采用多媒體教學(xué)并和板書方式相結(jié)合，能夠做到言簡意賅，重點(diǎn)突出，科學(xué)知識的邏輯性和結(jié)果的形象性相結(jié)合，改進(jìn)了教學(xué)效果，提高了工作效率。

三、加強(qiáng)課堂實(shí)踐教學(xué)，是推進(jìn)課程教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)

理論學(xué)習(xí)和軟件應(yīng)用相結(jié)合，一方面可以加深對理論學(xué)習(xí)抽象概念和嚴(yán)密知識的理解，對金屬塑性成形仿真過程有一個比較直觀的認(rèn)識，是課堂教學(xué)知識性和趣味性一個比較好的結(jié)合；另一方面，軟件應(yīng)用本身不單純是對學(xué)生一門操作技能的訓(xùn)練，更重要的是通過實(shí)踐教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力的一種培養(yǎng)。我們采取了以下方式加強(qiáng)了課堂實(shí)踐教學(xué)：

1.優(yōu)選出一種金屬塑性加工仿真軟件，拿出一定的學(xué)時上機(jī)講授該軟件的具體操作方法。

2.精選出一個金屬塑性加工實(shí)例，應(yīng)用該軟件向?qū)W生講授實(shí)例的建模、運(yùn)算和后處理整個操作過程。結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)的仿真基礎(chǔ)理論知識，詳細(xì)講授實(shí)例建模過程中一些技術(shù)參數(shù)、工藝參數(shù)的設(shè)置方法，并學(xué)會運(yùn)用理論知識查閱軟件理論手冊，讓學(xué)生真正理解理論知識和軟件應(yīng)用相結(jié)合，并終生受益。

3.讓學(xué)生獨(dú)立操作一個工程實(shí)例，作為培養(yǎng)其工程創(chuàng)新能力的一個訓(xùn)練和該課程的一個考核指標(biāo)。

四、改革課程評價指標(biāo)，是推進(jìn)課程教學(xué)改革的保障

課程教學(xué)效果科學(xué)的評價指標(biāo)，不但是對課程教學(xué)效果的檢驗(yàn)，而且是對推進(jìn)課程教學(xué)改革的一個保障。由于該課程是由理論知識講授、師生互動學(xué)習(xí)及課堂實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合的整體，因此該課程的科學(xué)評價指標(biāo)應(yīng)反映這三方面的實(shí)際教學(xué)效果。學(xué)生該課程的最終考核成績是由三方面綜合確定的：一是理論考核筆試成績，二是平時作業(yè)及專題研究論文成績，三是工程實(shí)例仿真研究成績。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 王祖源，嚴(yán)導(dǎo)淦.工科物理課程改革與教材建設(shè)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，（12）：36-38.

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厚壁圓筒是最簡單的高壓與超高壓設(shè)備,是工程中經(jīng)常使用的一種結(jié)構(gòu)。爆轟自增強(qiáng)技術(shù)可以成功的對這類設(shè)備進(jìn)行自增強(qiáng)處理,從而提高其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。在爆轟載荷的作用下筒壁,特別是內(nèi)壁處的應(yīng)力、位移、速度隨時間的變化規(guī)律是我們關(guān)心的問題之一。

本文采用通用有限元分析軟件ANSYS,對厚壁圓筒進(jìn)行極限應(yīng)力分析，就其工程應(yīng)用意義上來說是很重要的[1] [2]。

2問題描述及解析解

圖1所示為鋼制厚壁圓筒，其內(nèi)徑=50mm,外徑=100mm,作用在內(nèi)孔上的壓力=375MPa,無軸向壓力，軸向長度視為無窮。材料的屈服極限=500MPa，無強(qiáng)化，彈性模量E=206GPa,泊松比μ=0.3。

圖1 厚壁圓筒問題

根據(jù)材料力學(xué)的知識，此時圓筒內(nèi)部已發(fā)生屈服，根據(jù)VonMises屈服條件，彈性性區(qū)分界面半徑可由下式計(jì)算得到【3】 [5]

將上式中的個參數(shù)的值代入，可解出=0.08m。

則加載時，厚壁圓筒的應(yīng)力分布為

彈性區(qū)（≤r≤）

塑性區(qū)（≤r≤）

將兩式代入數(shù)值，可得，，處切向應(yīng)力分別為202MPa、473MPa、369MPa。

彈性區(qū)（≤r≤）

塑性區(qū)（≤r≤）

將兩式代入數(shù)值，可得，，處的殘余應(yīng)力分別為-422MPa、153MPa、119MPa。

3厚壁圓筒的有限元分析

3.1 有限元模型的建立

將圓筒簡化為平面應(yīng)變問題，同時為減少節(jié)點(diǎn)和單元數(shù)量以加快計(jì)算速度，利用幾何模型和載荷的均勻?qū)ΨQ性，故選取圓筒截面的四分之一建立幾何模型進(jìn)行求解[4] [6]，簡化后幾何模型如圖2所示：

圖2 簡化幾何模型

3.2 網(wǎng)格劃分

建立幾何模型后，需要對其進(jìn)行單元劃分，單元的選取和劃分非常重要，它關(guān)系到求解的收斂性和精確性。在單元類型上本計(jì)算采用PLANE183單元，這種單元是2維8節(jié)點(diǎn)單元，每個節(jié)點(diǎn)有2個自由度，分別為x和y方向的平移。本單元既可用作平面單元(平面應(yīng)力、平面應(yīng)變和廣義平面應(yīng)變)，也可用作軸對稱單元。它具有塑性、蠕變、應(yīng)力剛度、大變形及大應(yīng)變的能力。采用映射網(wǎng)格劃分，選擇單元形狀為四邊形，有限元模型如圖3所示：

圖3 映射網(wǎng)格劃分

3.3 邊界條件與載荷

本計(jì)算是在笛卡爾坐標(biāo)系下建立的模型，在模型1/4邊界線處節(jié)點(diǎn)上施加垂直和水平的固定約束，通過兩個載荷步在內(nèi)壁節(jié)點(diǎn)施加均布載荷，施加第一個載荷步的載荷為375Mpa,施加第一個載荷步的載荷為0，如圖4，5所示：

圖4 載荷步一

圖5 載荷步二

3．4 結(jié)果顯示

從結(jié)果中讀取第一載荷步結(jié)果，用等高線顯示圓筒VonMises應(yīng)力，如圖6所示：

圖6 加載時圓筒Von Mises應(yīng)力

從圖中可以看出，圓筒內(nèi)部材料已經(jīng)發(fā)生屈服。

由內(nèi)向外向外依次拾取與x軸平行的水平直線邊上的所有節(jié)點(diǎn)，定義路徑，將數(shù)據(jù)映射到路徑上，作出路徑圖，如圖7所示：

圖7 路徑計(jì)算應(yīng)力結(jié)果圖

圖7所示的路徑圖是徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力關(guān)于半徑的分布曲線。圖中橫軸為徑向尺寸（單位：）,縱軸為應(yīng)力（單位：Pa）,橫軸的零點(diǎn)對應(yīng)著厚壁圓筒的內(nèi)徑，橫軸坐標(biāo)為對應(yīng)著厚壁圓筒的外徑。

卸載后，此時內(nèi)壓為零，圓筒殘余應(yīng)力云圖如圖8所示：

圖8 卸載后圓筒Von Mises 應(yīng)力

而徑向殘余應(yīng)力和切向殘余應(yīng)力隨半徑的分布情況如圖9所示：

圖9 路徑計(jì)算應(yīng)力結(jié)果圖

通過對比分析厚壁圓筒處于工作壓力條件下沿其半徑方向力分布圖,延半徑方向選取，，三處，通過對比解析法分析和有限元分析求解所得徑向和切向應(yīng)力值，差異不大,其最大相對誤差僅為3.8%，理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值基本吻合,從而驗(yàn)證了厚壁圓筒結(jié)構(gòu)理論分析的正確性。對比分析如下表10所示：

徑向應(yīng)力

切向應(yīng)力

解析解

MPa

數(shù)值解

MPa

相對誤差

解析解MPa

數(shù)值解MPa

相對誤差%

-375

-368

1.9%

202

209

3.5%

473

471

0.4%

-104

-108

3.8%

369

370

0.2%

表10 厚壁圓筒應(yīng)力計(jì)算理論值與實(shí)測值結(jié)果

4小結(jié)

本文采用通用有限元分析軟件ANSYS，對厚壁薄壁圓管在內(nèi)壓下的響應(yīng)問題進(jìn)行初步探討，通過有限元分析來直觀反映厚壁圓筒沿其半徑方向的應(yīng)力分析規(guī)律，并結(jié)合經(jīng)典理論公式，證明用ANSYS求解的正確性，以此來驗(yàn)證厚壁圓筒結(jié)構(gòu)理論分析的正確性，并為工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陶春達(dá),戰(zhàn)人瑞.沖擊內(nèi)壓作用下厚壁圓筒彈性動力分析[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2000,(02)

[2] 馮劍軍,張俊彥,張平,譚援強(qiáng),韓利芬.在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下厚壁圓筒的極限分析[J].工程力學(xué),2004,(05)

[3] 高耀東，郭喜平.ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用25例[M].電子工業(yè)出版社,2007

[4] 張朝輝．ANSYS11.0 結(jié)構(gòu)分析工程應(yīng)用實(shí)例解析（第二版）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008．

篇10

中圖分類號：U461.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2550（2013）02-0050-03

在車輛發(fā)生碰撞時，安全氣囊是否起爆是由ECU通過采集車身加速度響應(yīng)的曲線與寄存器算法中固化的曲線進(jìn)行對比來判定的。因此ECU采集到的車身加速度信號的準(zhǔn)確性對于氣囊起爆的控制精度起著至關(guān)重要的作用。大部分的氣囊ECU都是安裝在車身結(jié)構(gòu)上，如果車身安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)的動剛度不足，對ECU采集加速度信號就會有干擾，影響信號的質(zhì)量。目前，絕大部分的氣囊ECU廠家對于ECU的安裝點(diǎn)動剛度都有相應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。在某微車開發(fā)過程中，ECU廠家通過對安裝點(diǎn)進(jìn)行錘擊法動剛度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，車身結(jié)構(gòu)的動剛度沒有達(dá)到企業(yè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此需要通過改變車身結(jié)構(gòu)以提高ECU安裝點(diǎn)的動剛度。

1 動剛度有限元分析

1.1 有限元模型建模

ECU安裝在駕駛室前地板上，車身后部結(jié)構(gòu)對該點(diǎn)的影響甚微，為了縮短分析計(jì)算的時間，因此可以截取B柱以前的車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，如圖1。在模型中約束車身前懸架安裝點(diǎn)和截取邊界節(jié)點(diǎn)的全部平動自由度，并在ECU安裝的螺栓孔上方20 mm處的節(jié)點(diǎn)上施加X、Y、Z三個方向上的單位載荷100 N，激勵的頻率范圍0～1000 Hz，有限元模型前處理采用Hypermesh軟件，車身結(jié)構(gòu)的阻尼比取0.02。

1.2 有限元分析求解

分析計(jì)算采用NASTRAN求解器。NASTRAN求解器具有完善的頻率響應(yīng)分析功能，在分析模型中采用直接頻率響應(yīng)法進(jìn)行求解，輸出激勵點(diǎn)的位移、速度和加速度。

1.3 動剛度結(jié)果后處理

在NASTRAN的計(jì)算結(jié)果OP2文件中，可以找出激勵點(diǎn)隨頻率變化的位移值，繪制成頻響位移曲線。加載的單位激勵力為100 N，通過計(jì)算激勵力和位移的比值即可得到對應(yīng)頻率下動剛度。

如圖2所示，德國BOSCH公司對ECU支架X、Y、Z三個方向上的動剛度要求在50～2 000 Hz頻域內(nèi)都不能低于2 000 N/mm（目標(biāo)線）。原方案計(jì)算發(fā)現(xiàn)，車身ECU安裝點(diǎn)的動剛度（曲線）明顯不滿足要求，與試驗(yàn)的結(jié)論是一致的。

2 車身結(jié)構(gòu)改進(jìn)

通過有限元分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)車身前地板動剛度低的原因主要是：

（1）前地板為0.8 mm的單層鋼板，地板垂直方向的剛度很難提高。

（2）前地板上的加強(qiáng)筋形狀設(shè)計(jì)不夠合理，在某些頻率下，加強(qiáng)筋沒有起到加強(qiáng)的作用。

（3）前地板與發(fā)動機(jī)艙連接的拐角的抗彎剛度不足，在ECU安裝點(diǎn)受到X向沖擊時，發(fā)動機(jī)艙擋板不能提供支撐，增加剛度。

根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)了五種新的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行了對比分析。

2.1 方案一

在地板上部增加1.2 mm厚槽型加強(qiáng)板，這可以增加地板與發(fā)動機(jī)艙擋板之間的抗彎剛度，見圖3。但是由于ECU上方設(shè)計(jì)了水杯托架，這個加強(qiáng)方案受其影響不能設(shè)計(jì)的太大，因此效果不明顯。從分析結(jié)果可知，在300 Hz～450 Hz之間，X和Z向的動剛度均低于目標(biāo)值。

2.2 方案二

在方案一的基礎(chǔ)上將前地板通道的形狀進(jìn)行優(yōu)化，以增加前地板的剛度。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)安裝點(diǎn)Z向的動剛度有了明顯的提高，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但是X向的動剛度仍然不足，該方案不能滿足要求。

2.3 方案三

設(shè)計(jì)了一個新的支架用于連接地板和圓管梁。前地板下方有一根圓管梁，剛度比地板要大。在地板和圓管梁之間增加連接件可以提高地板的剛度。通過有限元分析發(fā)現(xiàn)，前地板動剛度仍然低于目標(biāo)值。

2.4 方案四

在前地板ECU安裝處增加0.7 mm厚的加強(qiáng)板。但是效果并不理想，動剛度只有略微的改善。

2.5 方案五

基于前四種方案，設(shè)計(jì)了一個組合型的結(jié)構(gòu)，既連接前地板和圓管梁，也增加前地板局部的料厚，這樣一來可以把前幾種方案的改進(jìn)效果疊加在一起，通過分析計(jì)算，效果非常明顯，前地板ECU安裝點(diǎn)在X、Y、Z三個方向的動剛度都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)值。

3 結(jié)論

本文通過有限元分析方法，對安全氣囊ECU安裝點(diǎn)動剛度進(jìn)行了分析計(jì)算，并對安裝點(diǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，方案五的結(jié)構(gòu)動剛度有了明顯的提升，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。最后的驗(yàn)證試驗(yàn)也表明安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)是有效的。

參考文獻(xiàn)：