可脱开式油封脱开转速的有限元分析研究

该文利用有限元分析的方法,对油封高速旋转状态下的脱开转速进行了计算,获得了脱开转速区间;并通过试验验证了计算结果的准确性;同时,通过计算发现弹簧的离心载荷对唇形密封脱开转速影响不大;密封前后压差不变,腰部厚度越小,脱开转速越大;结构尺寸不变,密封前后压差越大,脱开转速越大。相对腰部厚度,油封脱开转速对密封压差变化更为敏感。     

水下卡箍连接器金属密封圈结构优化

水下卡箍连接器金属密封圈的结构对密封性能影响很大。为得到最优的密封圈结构尺寸,通过有限元静力学分析及优化模块,分析金属密封圈所受的接触应力与结构参数之间的关系。结构优化以法兰锥面倾角、密封圈圆弧半径、半宽度、边缘厚度为设计变量,最大接触应力和最小法兰轴向力为目标函数,密封圈最大等效应力为约束变量,建立水下卡箍连接器的多目标优化模型,并使用响应面方法对其进行优化,得到多目标优化下密封圈最佳的尺寸组合。结果表明:在法兰锥面倾角、密封圈圆弧半径、半宽度、边缘厚度4个参数中,法兰锥面倾角对密封圈所需轴向力影响最大,角度越小,密封圈所需要的轴向力越小;优化后的密封圈在同样接触应力时,最大等效应力降低7.7%,法兰轴向力降低37.3%。可见在密封相同压力下,优化后密封圈需要的轴向力更小,因而使用寿命更长。     

焊接应力对桥式起重机箱形梁承载能力的影响

箱形梁焊接时要产生残余应力,这对其承载能力主要有两方面的影响:在下盖板的腰焊缝处,载荷弯曲拉应力和残余拉应力叠加产生拉伸塑变而引起下挠;在上盖板的非焊接区,载荷弯曲压应力和残余压应力叠加危害上盖板     

轴变形产生的轴颈倾斜对滑动轴承润滑影响的试验研究

针对各种机械装置使用最普遍、最基本的轴-滑动轴承摩擦副系统,设计研制了专用试验装置,对轴受载荷作用产生弯曲变形,导致轴颈在轴承孔中倾斜时滑动轴承的润滑性能进行了试验研究。结果表明,在轴-滑动轴承摩擦副系统中,轴受载荷作用产生变形将导致轴颈在轴承孔中倾斜;轴变形导致轴颈倾斜时,滑动轴承的油膜压力、油膜厚度和温度的分布状况及数值发生了明显变化。轴受载越大,其变形产生的轴颈倾斜越严重,对滑动轴承润滑性能的影响越明显;轴承半径间隙与轴承宽度比值越小,轴变形产生的轴颈倾斜对轴承油膜压力、油膜厚度和温度的数值及分布的影响越大。因此,滑动轴承设计中应该考虑轴受载荷作用产生的变形导致轴颈倾斜的影响,对于重要的机械设备,尤其应当考虑这种影响。     

基于ISO 13679 B系试验载荷的特殊螺纹接头密封性能研究

为评估特殊螺纹接头的密封性能,充分考虑螺纹升角对特殊螺纹接头性能的影响,借助ABAQUS有限元软件建立某特殊螺纹接头的三维有限元模型,仿真分析ISO 13679标准B系载荷包络线加载路径下,该特殊螺纹接头密封面上的Von Mises应力及接触压力分布。结果表明:弯曲载荷对接头应力分布及接触压力分布状态影响较大;特殊螺纹接头密封面上的Von Mises应力及接触压力分布趋势一致,均为在受拉一侧Von Mises应力及接触压力数值较小,受压一侧Von Mises应力及接触压力数值较大;接头受拉一侧密封面上的接触压力随着轴向压缩载荷的增大而减小,特殊螺纹接头可能会发生密封失效。     

基于接触理论的拉伸弹簧可靠性分析

基于ANSYS商用有限元软件,建立了断路器拉伸弹簧的三维有限元模型,并对弹簧的刚度和冲击载荷作用下弹簧工作圈接触的应力分布进行了计算和分析.分析结果表明,对于拉伸弹簧,弹簧圈间的接触不仅使弹簧的最大应力比静态时的应力有所增大,而且在冲击过程中弹簧体内的等效应力随着簧丝间隙的不同而变化,因此在制造过程中应合理控制弹簧圈的间隙.最后,对SW6_110IW型拉伸保持弹簧在冲击载荷作用下的疲劳寿命进行了研究,数据表明如以静载荷模型模拟动载荷作用下的疲劳寿命,将会给弹簧可靠性预测带来较大的误差.     

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。     

关键结构参数对弹簧离合器传扭性能影响分析

弹簧离合器具有结构简单、传递功率密度大的特点,但目前对其传扭失效特征尚不明晰。采用有限元数值计算方法,建立了2000 kW弹簧离合器模型;重点研究了弹簧离合器的变截面弹簧间隙及其激发圈厚度等关键结构参数对离合器传扭性能的影响;分析了不同结构参数下弹簧内外圈应力以及弹簧离合器的传扭失效特征;实验测试了弹簧激发圈厚度较小时离合器传扭性能,验证了其打滑失效特征。研究表明:较大的弹簧间隙会降低弹簧离合器传递扭矩能力,导致其打滑失效;适当减小弹簧间隙,可提高传递扭矩能力,使应力分布更合理;减小弹簧激发圈厚度,激发扭矩减小,易导致弹簧离合器打滑。弹簧离合器传扭性能的研究,为弹簧离合器的优化设计提供了依据。     

栅板密封对流道侧壁变形的随动模型

针对可变流道栅板密封，以外凸变形的流道侧壁为边界条件，建立了栅板密封在弹性元件预紧力作用下适应流道侧壁变形的理论分析模型。基于合理假设，通过分析桥接元件和栅板工作状态，指出栅板密封存在泄漏间隙和悬浮间隙；提出了工作状态下栅板密封间隙大小及分布的计算方法，为研究栅板密封流固热耦合问题提供了几何边界条件；分析了栅板厚度、桥接元件刚度和弹簧参数等对栅板密封随动效果的影响，指出泄漏间隙随栅板厚度减小而单调减小，悬浮间隙随桥接元件弹性模量和截面惯性矩减小而减小，并随弹簧刚度或数量的增加而线性减小。     

液氮内喷式主轴迷宫密封结构变形对泄漏特性的影响

迷宫密封是保证旋转机械中定子与转子之间密封性能的关键结构.超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴采用迷宫密封对超低温介质进行密封,密封件承受非常大的温度载荷和应力载荷,会产生结构变形并影响密封性能.为研究超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴内迷宫密封件在超低温环境下的结构变形对密封性能的影响规律,基于流体力学、传热学、弹性力学理论,采用多物理场耦合数值分析方法,对迷宫密封的温度场、变形规律、泄漏特性等进行了深入分析,得到了超低温介质密封结构的温度场分布和变形后的密封间隙并创建了考虑结构变形的泄漏量模型.研究结果表明:密封超低温介质时,在低温载荷的影响下迷宫密封件发生受冷收缩变形导致迷宫密封间隙明显增加,-188.56℃低温下泄漏量增加了2倍,密封结构的密封性能变差.对多种工况下迷宫密封结构变形后的泄漏量进行对比分析,相对误差均在6％以下,证明了所建立的泄漏量模型的有效性.     

冷强压工艺对膜片弹簧负荷特性的影响

通过有限元法仿真,研究了强压次数及强压行程对膜片弹簧弹力值衰减的影响规律;分析比较了强压工艺的两种主要影响机理。研究结果从理论上表明,第一次强压对膜片弹簧承载力衰减影响最大;强压行程增大,承载力衰减加大;强压行程的影响大于强压次数的影响。造成膜片弹簧承载力衰减的主要原因是由强压工艺引起的膜片结构参数的改变以及残余应力效应。     

Optimal disk clamp design to minimize stress variation of disks in a hard disk drive

To avoid disk waviness and warpage in a hard disk drive, it is desirable for the stress distribution on disks fastened to a spindle motor by a clamp to be uniform in the circumferential direction while sufficient clamping force is maintained. The objective of this work is to find a clamp configuration that minimizes the circumferential stress variation on the disks while maximizing the clamping force. Topology and shape optimization methods were employed to find the optimal clamp configuration. To facilitate the optimization problem, a model for the surface contact between the clamp and the top disk was simplified to a static model where the disk clamp and spring were connected. By incorporating the surface recess, the optimized clamp has equal stiffness in the circumferential direction, except for the four tooling hole areas. Numerical simulation confirmed that the optimized clamp reduced the stress variation by about 78% without sacrificing the clamping force; in fact, it increased the clamping force.     

基于有限元的接触网接头线夹应力分析

较全面地叙述了接触网接头线夹应力强度的有限元分析方法。其中主要包括建立有限元模型和利用ANSYS有限元分析软件进行应力分析，并得出不同载荷情况下零部件的应力分布情况，为整个接触网系统的钢结构有限元分析系统研究提供了基础数据和可行的方法；为提高接触网系统可靠性作出了有益的探讨。     

Progressive process design of door lock striker with double bosses by the wall-thickening process

Local thinning inevitably takes place in sheet metal forming. This can be prevented by the application of a compression load during wall-thickening forming, through which a part can become even thicker than the initial sheet material thickness. Wall-thickening forming is advantageous for the manufacturing of cup-shaped products and products with bosses. This study suggests a progressive process design procedure for the wall-thickening forming of a door lock striker with double bosses. The proposed procedure involves first drawing, redrawing, and upsetting. The design of the progressive process is performed with the suggested design procedure using finite element analysis. To verify the result of this study, an experiment for manufacturing door lock striker with double bosses was performed by the progressive process. The results of the experiment for the measurement of the thickness at the bosses showed good agreement with those of the finite element analysis. From the experimental result, double bosses with a thickness distribution of 2.25–4 mm can be manufactured from sheet metal with an initial thickness of 2 mm using wall-thickening forming, which results in an increase in the strength at the bosses by about 27 %.     

材料性能及其结构分析对车门设计的影响

介绍了车身设计中利用先进计算机模拟软件进行模拟分析的重要性.以某型号车门为研究对象,在相同加载情况下,分析了车门关闭和开启状态下的性能.探讨了车门在这两种状态下的能量平衡、门锁处Z向位移以及车门内板应力分布情况.进行模拟分析之后,发现车门变形较大,门板角落处存在应力集中,在铰链处应力集中比较严重.通过深入分析,提出了具体的改进措施,为新车型的开发研究提供了有力支持.     

大口径快速密闭窗口的设计及测试

针对大口径宽波段高能激光发射系统使用环境复杂、激光发射间歇时间长,晶体窗口无法满足使用要求等情况,为发射系统设计了一套快门式机械窗口。该机械窗口采用聚氯乙烯(PVC)薄板作为防尘罩,利用弹簧和密封环组成半固定式滑槽,采用步进电机驱动。利用圆形薄板的大挠度变形原理,建立了防尘罩挠曲变形量与正压风载间的非线性微分方程;以中心挠度为摄动参数用摄动法求解微分方程,获得防尘罩挠曲变形量与风压载荷间的关系,并进一步求出电机的负载扭矩。由于电机的输出扭矩是一定的,为了使防尘罩抗风载能力达到最大,利用电机负载与防尘罩挠曲变形量间的解析关系式进一步优化了防尘罩的弯曲刚度。实际测试结果显示,防尘罩挠曲变形量的求解误差不超过15%;当防尘罩弯曲厚度为0.8mm时,防尘罩可以抵御12m/s风载作用,电机负载扭矩为0.34Nm;开启与关闭的最短时间小于3s,窗口运行可靠,符合设备使用要求。     

拉伸载荷作用下套管接头的应力分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况,采用弹塑性接触有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行分析计算,分析AP18牙圆螺纹套管接头在拉伸载荷作用下的应力情况,给出了负荷和各应力沿轴向的分布规律。     

雷达天线座车车架风载响应分析

建立了雷达天线座车车架有限元分析模型,并对雷达天线座车系统风压中心风速时程数值进行模拟,得到脉动风荷载时程样本。随后对车架进行模态分析和风载响应分析,得出车架在风荷载作用下的变形量和应力分布情况,为雷达天线座车在风荷载作用下车架的设计提供依据。