轮缘上的铰制孔对内齿圈齿根弯曲应力影响的研究

以一直齿行星齿轮传动为例,对轮缘中有铰制孔的内齿圈齿根弯曲应力进行了研究。用SolidWorks建立了该内齿圈的有限元分析模型,用ANSYS分析了作用力位于单对齿啮合区下界点时轮缘中不同位置、不同尺寸大小的铰制孔对内齿圈齿根最大弯曲应力及轮齿应力分布的影响,得出孔中心位于轮齿对称面上且孔径为2.2倍模数时较适宜的结论。     

钢结构残余应力的测试与分析

用实验分析的方法对钻孔法中构件应力的大小、应变片粘贴位置以及钻孔深度对测试灵敏度系数的影响进行了分析,并给出了相应的函数拟合曲线,为采用钻孔法对钢结构残余应力进行测试与分析提供了实验依据。     

集装箱地板钻孔检测误差补偿

针对集装箱地板钻孔锁钉装置自动化钻孔时的准确检测和定位问题,基于金属横梁检测试验,提出了传感器感应位置误差补偿方法。根据金属横梁试验检测结果,对金属传感器纵向与竖向感应位置关系进行分析研究,拟合关系曲线及三维感应区间域。利用虚拟仿真技术,对不同车体行走速度下的制动滑移进行仿真研究,得到装置行走速度与最大滑移距离关系曲线。综合传感器的空间感应范围和车体制动时的惯性滑移两大影响因素,对传感器检测距离进行误差补偿,给出补偿后不同感应高度下的行走速度与感应距离关系。在实际应用中,该检测补偿理论及试验研究为保证钻孔精度、增大车体速度提供有力依据。     

磷酸锌水门汀厚度对义齿粘结面和骨结合面影响的有限元分析

利用三维有限元软件研究磷酸锌水门汀厚度对义齿粘结界面和骨结合界面的影响。将下颌第一前磨牙位的种植义齿三维模型在有限元软件A N SY S W orkbench中进行分析,再使用W orkbench中的D esign Exploration模块,分析粘结剂层厚度的变化对义齿摘除过程中应力应变的影响。通过局部灵敏度图可知,粘结层厚度的变化对基台等效应力的灵敏度、粘结剂最大主应力灵敏度、最大剪切应力灵敏度的影响最大,通过全局灵敏度图可知,粘结层厚度为51μm左右时,在牙冠颈部舌侧施加冲击载荷,对种植义齿各界面的损伤风险最小,且能保证产生的应力可以使牙冠脱位。     

列管换热器固定管板的应力计算与分析

本文将管板作为内部为钻孔板、外部为未钻孔实心圆环的组合平板,采用Singh和Solar建议的应力分析方法,对列管换热器固定管板进行了全面应力分析。运用在弹性基础上具有有效弹性系数的当量实心平板概念,考虑未钻孔圆环的影响、管束支承效应、管子与壳体之间不同的热膨胀、管子与壳体/管箱之间的相互作用,计算了管板钻孔区域不同位置处的横向位移与内力,采用Peterson建议的应力增大系数计算了管板开孔处的峰值应力值。     

多次切割轮廓法测试局部补焊厚板内部残余应力分布

局部修补焊缝的应力分布呈现三维特征,需要进行内部应力测试才能全面反映局部补焊对焊接残余应力的影响。采用多次切割轮廓法测试50mm厚局部补焊试板的内部应力分布,获得原始焊缝位置的纵向应力、补焊位置的纵向应力以及原始焊缝中心位置的横向应力分布;分析补焊焊接对纵向焊接应力的影响;研究了试板中截面位置横向切割后造成的应力释放程度。结果表明,多次切割轮廓法可获得试样不同位置的横向和纵向应力分布全貌;局部补焊造成补焊焊缝内的纵向应力幅值增加,峰值应力相对原始焊缝增加30%;由于局部补焊焊缝的热处理作用,其上部区域的纵向应力降低,峰值应力相对原始焊缝降低幅度达到60%;垂直焊缝方向平行切割测试两位置的纵向应力时,两切割面的距离大于2倍厚度,第一次切割对第二次切割面上的应力状态影响较小。多次切割轮廓法为研究厚板内部应力局部补焊前后的变化提供了经济高效的测试手段。     

晶须与颗粒混合增强陶瓷基复合材料的相平均应力及微区应力分布特征分析

采用三维有限元法在MSC-MARC软件中模拟不同性质的晶须和颗粒混合增强陶瓷基复合材料时微区应力分布特征,并计算增强相及基体平均应力。结合Eshelby夹杂理论和Mori-Tanaka方法推导增强相及基体的平均应力的理论公式,将两种方法所得的结果进行比较。结果表明,理论模型与有限元法得到的各相平均应力非常吻合,不同形状的增强相分担的应力差异很大,晶须增强相能够分担大部分的平均应力,对降低基体应力、提高多相混合增强陶瓷基复合材料的强度起主要作用。数值模拟结果同时给出微区应力场分布特征,显示晶须位置变化和晶须弹性模量变化对微区应力分布均有一定影响,有利于对多相增强复合材料进行失效分析。颗粒增强相具有调节晶须分布位置,有效改善微区应力分布特征的作用。     

基于有限元的谐波齿轮传动柔性轴承动态和接触特性分析

针对柔性轴承对谐波传动的承载能力、传动精度及寿命影响较大等问题,以谐波传动柔性轴承为研究对象,综合考虑轴承转速、载荷、变形等因素影响,基于ANSYS/LS-DYNA非线性接触分析方法对柔性轴承的动态和接触特性进行有限元仿真分析。研究结果表明,柔性轴承外圈不同位置动态特性基本相同,距离长轴不同距离的滚动体位移基本相同,速度以波峰波谷交替变化,且随距离增大而减小;外圈、滚动体应力主要集中在长轴附近,应力以波峰波谷交替变化,远离长轴后应力值减小;滚动体与内外圈接触力波动较大,且与外部载荷基本相同,与保持架接触力波动较小。     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明，热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一，该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响，适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时，热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力，减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下，动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm，近缝区的不协调应变较小，控制焊接应力与变形的效果较好。     

流固耦合下核电一回路弯管内表面裂纹分析

为了了解压水堆一回路弯管内表面裂纹在流固耦合作用下的扩展状况,利用ANSYS Workbench建立了含环向内表面裂纹弯管的流固耦合模型,在不同约束条件下对不同位置的裂纹前缘应力和应力强度因子K进行了分析。分析结果表明:只有内压作用时,流固耦合会增大裂纹前缘K与应力,而且对外弯处裂纹影响大。只有闭合弯矩时,流固耦合会减小外弯处裂纹前缘K与应力。内弯处裂纹受压应力,流固耦合会减小压应力。只有张开弯矩时,流固耦合会增大内弯处裂纹前缘K与应力。外弯处裂纹受压应力,流固耦合会增大压应力。分析结果为核电一回路含缺陷弯管的安全性评价提供一定的依据。     

组合载荷作用下开孔接管结构强度性能的研究

带接管内压圆柱形容器通常受到内压与接管弯矩的组合作用,接管弯矩会影响内压圆柱壳开孔接管结构的强度性能。在内压与接管弯矩组合作用下,对4台具有不同开孔率的带径向接管圆柱壳容器开孔接管结构强度性能进行试验研究和有限元分析,考察内压与接管纵向弯矩、内压与接管横向弯矩组合作用下容器开孔接管区弹性应力分布、应力集中、开孔接管结构的变形规律及塑性极限载荷等。结果表明,载荷大小相同时,横向弯矩作用产生应力增量较纵向弯矩作用产生应力增量大,横向弯矩对内压容器开孔接管结构强度较危险。内压作用在开孔接管区纵向截面产生应力增量较横向截面应力增量显著。较小值的内压作用可减缓开孔接管结构弯矩作用下的变形,内压能降低开孔接管结构的纵向极限弯矩,较小内压能增加开孔接管结构的横向极限弯矩。     

CR1500HF热成形钢U形件不同位置的高速拉伸性能及其有限元模拟

在CR1500HF热成形钢U形件不同位置取样,进行应变速率在1～500 s-1的拉伸试验,研究了不同位置拉伸性能的差异和应变速率对热压成形件拉伸性能的影响;建立材料拉伸有限元模型,模拟分析了该钢的高速拉伸性能和拉伸试样加持端应力分布.结果表明:该热压成形U形件侧壁位置的抗拉强度和屈服强度低于法兰和底部位置,在进行碰撞分析时需考虑部分位置因冷却不足强度降低的影响;随着应变速率的增加,U形件不同位置的屈服强度和抗拉强度均增大;由拉伸有限元模型模拟得到的真应力-真塑性应变曲线与combined S-H本构模型拟合得到的曲线吻合较好,应变速率1,500 s-1下真应力均方根误差分别为19.98,39.48 MPa;高速拉伸过程中拉伸试样夹持端大部分处于弹性变形阶段,应变片粘贴位置距试样圆弧处的距离应大于19 mm.     

蒸汽发生器管子管板内角环焊残余应力数值模拟研究

应用ANSYS有限元软件,对核电蒸汽发生器管子管板内角环焊残余应力进行数值模拟研究。在研究中,建立三维有限元模型,基于ANSYS参数化设计语言实现带状温度热源的逐步加载和计算,得到焊接接头处残余应力分布规律,分析相邻管子先后焊接对焊接区残余应力的影响,并模拟出不同热处理温度下的残余应力。研究结果表明,管子管板焊接最大径向和环向残余应力出现在焊缝熔合区,最大轴向残余应力出现在管子内表面热影响区。相邻管子先后进行焊接时,后焊管子温度场的作用会使先焊管子焊接区域的残余应力减小。当热处理温度为600℃时,可以有效减小焊接区的残余应力。     

转子裂纹对叶尖间隙动态变化规律的影响

为指导叶尖间隙的动态测量和主动控制,建立了航空发动起涡轮转子缩减模型,在考虑转子部件所受热应力、离心力基础上,重点考虑了不同深度的裂纹发生在叶片和转子盘不同位置时对叶尖间隙的影响。结果表明:叶尖间隙变化范围随裂纹深度变大而变大;保持裂纹深度与叶片宽度比为0.5,分别取裂纹距离叶尖0.005,0.025和0.04m时,叶尖间隙变化范围较正常工况下最大偏移量分别为0.11,0.38和0.9mm;裂纹位于叶根时叶尖间隙的变化范围较均匀应力作用下叶尖间隙变化范围明显增大,且在发动机加、减速过程中的叶尖轨迹呈现明显不对称现象。     

梯度结构对氧化铝陶瓷涂层接触应力的影响

采用幂指数描述"三明治"式梯度结构形式,建立镍基氧化铝梯度陶瓷涂层在静态接触集中力载荷作用下有限元模型,分析静态接触集中力载荷作用下涂层的Mises应力分布,以及梯度层的厚度、中间层数及结构形式对涂层的Mises应力分布及最大Mises应力发生位置的影响。结果表明:梯度结构对接触区Mises应力大小及分布影响不大,但影响最大Mises应力发生位置;合理的梯度结构能避开最大Mises应力发生在表面强化区及梯度区中,防止陶瓷涂层在接触载荷作用下疲劳脱落。制备层状结构梯度陶瓷涂层时,采用氧化铝层厚度20μm、线性梯度层厚度80μm、8层中间层,可改善Mises应力,适当避开最大Mises应力发生在梯度区。     

用弹性理论分析内齿轮齿根应力

本文首先推导出内啮合圆柱直齿轮的齿形计算法,其次用二维弹性理论和近似内齿轮齿形的映像函数(映像图形)进行齿根应力分析,表明其计算结果与由有限元法得到的结果及测定结果是一致的,最后用这种分析法对不同齿数,不同变位系数的内齿轮进行齿根应力分析,阐明变位,负荷位置等对齿根应力的影响以及最大齿根应力产生位置。     

某电动客车电池布局对制动性能的影响分析

准确获取制动力分配系数范围是分析车辆制动性能的关键。主要研究某电动客车的电池布局对车辆制动性能的影响。基于车辆质心位置及制动力分配理论,根据制动法规规定的制动力分配系数范围,对某电动客车的制动性能进行了分析;根据建立的电池位置模型,探讨了不同电池布置位置对车辆空载和满载制动力分配系数的影响,并对比分析了新方案与原方案不同附着路面的车辆空载和满载时的制动性能。结果表明:电池质心位置至后轴距离为2.215m时,车辆的制动力分配系数取得最大值,此时车辆空载制动距离较原方案减小幅度可达3.8%,且车辆在低附着路面的制动距离减小更为明显。研究结果可为电动车电池布局提供一定的理论依据。     

基于钻杆转速和钻屑量测定煤体应力实验研究

通过对钻孔过程中煤岩体应力场、钻杆转速及钻杆排屑力、排屑扭矩进行理论分析,提出利用钻杆转速和钻屑量综合预测煤体应力大小的可行性,并利用自主研制的钻孔多参量测试设备进行实验室试验和现场钻孔实验。研究结果表明:在钻进速度、钻杆参数一致的条件下,钻杆转速与煤体应力呈负相关趋势,钻屑量与煤体应力呈正相关趋势,且钻杆转速与钻屑量保持很好的对应关系,证实了依据钻杆转速和钻屑量来综合预测煤体应力大小、集中程度是可行的;依据现场测试数据可得某矿实际工作面卸压区、集中应力区及原始应力区的大致分布位置,且集中应力区钻杆转速最小约为517.2 r/min,对应的钻屑量最大为5.1 kg/m。依据大量钻屑转速测试数据,提出利用一孔双指标对冲击地压进行预测预报,为煤矿动力灾害的防治提供新思路。     

相邻滚子间距和错位对弹流成膜性能影响的试验研究

滚动体数量会影响轴承中相邻滚动体的间距大小,而轴承制造和装配误差会造成相邻滚动体错位,这些几何位置因素会影响接触副区的回流补油和油膜成膜性能。利用三滚轮整体加载有限长线接触光弹流试验装置,在给定初始油量下,开展相邻滚子间距和错位距离对滚子弹流油膜成膜性能和补油机制的试验研究。结果发现：使用低黏度润滑油时,增加相邻滚子间距,能够提高滚子端部膜厚,但错位对滚子端部膜厚影响较小;使用高黏度润滑油时,相邻滚子间距大小只对距离端面0.25 mm较近处膜厚有影响,对距离端面1.05 mm较远处的膜厚无影响;随着错位距离的增加,距离端面0.25 mm较近处的成膜性能先增加后减小,而距离端部1.05 mm较远处的膜厚增加。     

板厚对不同胶粘剂胶焊单搭接头中应力分布影响的数值分析

采用三维弹塑性有限元分析方法,研究了板厚对胶焊单搭接头中有效应力分布的影响。计算结果表明,板厚对不同胶粘剂胶焊接头中的有效应力分布有不同影响。对酚醛树脂胶粘剂胶焊接头,搭接区边缘应力高于焊点边缘,搭接区边缘是裂纹的起裂位置;随板厚增加,搭接区边缘的峰应力减小而焊点边缘应力变化不大,使应力分布趋于均匀,对提高接头强度有利。对丙烯酸酯胶粘剂胶焊接头刚好相反。