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三维套管伸缩机构的接触有限元分析 文 献 综 述 一 发展背景和意义 我国是世界上老年人绝对数最多的国家，90年的时候，我国老年人口已占世界老年人口比例的20%，近年来我国高龄人口数目逐年增加。老人在身体机能衰老及慢性疾病影响行动下，对与行动辅助的依赖程度将日益升高，使得专门提供行动不便者及老年人士的电动代步车需求逐渐增加。 电动代步车车是新兴的一种交通工具。另外，主要国家为了适应高龄化社会，纷纷将老人医疗照护纳入政策补助项目，进一步提高电动代步车的市场销售，如美国市场因有较高的健保给付而成为电动代步车销售最高的国家。欧洲主要国家在健保制度及相关法令规定下，行动辅具等销售也表现亮丽。主要机会为全球高龄化人口趋势与先进国家福利政策对福利用具的补助购买，均是驱动电动代步车市场成长的动力，又如先进国家无障碍环境的建立也提供电动代步车等行动辅具市场的扩大[1]。 外出有时需乘公交、地铁或私家车 ，有时很不方便 ，如果能把代步车也带上公交、地铁或作为私家车备用的短程代步工具。下车后还能骑行 ，则出行更加方便。但代步车不够轻巧，难以随身携带 ，很多人绞尽脑汁进行折叠车设计。但折叠至极限，都达不到随手拎、随身骑的理想效果。因此，必须在结构上加以改进、创新、出新 ，设计出体积小，重量轻的便携式车型 ，以满足社会各种人群的需求，我们所研究的课题可以应用在伸缩机构运动的电机上，对与电动车的普及发展，轻便性有很大提高。 研究三维套管伸缩机构的接触有限元分析，通过对三维套管收缩时的变形及应力分布进行计算机模拟，得到有价值的结果，最后应用与伸缩机构运动的电机上，提高代步车的电机功率和伸缩结构可以提供更大的位置为代步车携带的蓄电池提供更宽的位置，为代步车的虚电持续时间和电机功率的提高有很大作用。 二 拟解决的主要问题 （1） ANSYS和HYPERWORKS软件的使用，学习其中HYPERWORKS划分网格和用ANSY里接触分析以及对最后数据处理的结果。 （2）ANSYS和HYPERWORKS软件和UG实体模型往上边两个软件套用。 （3）了解电动车及其底盘三维套管的力学性能的相关知识。 （4）运用ANSYS和HYPERWORKS软件对三维套管伸缩时的变形及应力分布进行计算机模拟。 三 研究现状 目前对一些接触分析问题研究的研究的文章很多，具体例子很多，如： （1）张晓丽，李明鹏，肖化友，李跃华的《基于 ANSYS的油井套管强度的有限元分析》对套管力学模型的建立，套管一井壁系统接触分析和有限元结果分析。 对于套管模型的建立，采用套管一井壁系统模型，进行非线性接触分析符合工程实际，是解决该类工程问题的关键之一。用ANSYS软件对油井套管进行力学分析 ，建立符合工程实际的力学模型，并进行非线性接触分析．该方法比传统的单纯对套管进行分析求解更符合工程实际，结论更加合理，从而确定了套管一井壁系统更为切合实际的应力分布及破坏形式，给油井工程设计提供参考[2] 。 （2）章巧芳，王江恩，冯琳的《三维接触有限元分析在汽轮机设计中的应用》对接触应力的分析。 针对汽轮机中叶片与叶轮的复杂接触问题，尝试用 ANSYS中的接触单元对其接触强度进行详尽的分析，并将分析结果与过去常规的有限元分析方法进行比较，讨论引起两种计算结果不一致的原因，提出用有限元分析时应注意的一些问题。该三维接触有限元分析方法也可用于其它机械产品的接触强度分析，为机械产品单个零件的强度分析进展到装配体的强度分析提供参考[3]。 （3）习俊通，聂钢，梅雪松，吴序堂的《套管螺纹接头连接-眭能的接触有限元分析》。 套管螺纹接头的有限元接触分析模型及载荷条件，根据套管螺纹接头的结构和受载特点，基于接触问题的有限元混合法和面向对象的程序设计思想，建立了套管接头螺纹接头接触的有限元分析模型，编制了相应的有限元分析程序，并以此对三种载荷条件下载荷在各螺牙上的分布进行了分析研究，结果表明，载荷分布的不均匀性对套管螺纹接头的连接性能有重要影响，从而为套管接头螺纹的合理设计提供了基础[4]。 （4）刘天良，旋纪泽的《封隔器胶筒对套管接触应力模拟试验研究》。 为研究封隔器工作的可靠性，将胶筒安装在模拟试验装置中做模拟井下工况的受力试验，通过40只应力传感器测得胶顺封隔时对套管接触应力的大小及分布情况。结果表明，胶筒被压缩后对套管的接触应力主要集中在每节胶筒的中间带，应力呈规律性变化，随受压元件轴向力的加大，胶筒对套管的接触应力也增加，特点是胶筒沿套管轴向应力差别较大，沿套管径向应力分布均均匀。这说明封隔器工作时每节胶筒中间带起主要密封作用，接触最好，两端则较差[5]。 四 研究对象，方法 学习和软件的使用，分析伸缩结构的套管厚度及间隙对套管间压力的影响，分析加工误差对套管间压力的影响，对三维套管收缩时的变形及应力分布