大型聚变装置低温泵壳体的结构设计与力学分析

壳体是大型聚变装置低温泵的关键部件,其结构和力学性能直接影响低温泵的运行质量。本文设计了一种低温泵用壳体结构,通过三维建模软件与有限元分析软件建立了壳体的力学分析模型,并对壳体进行了结构静力学和动力学分析。结果表明,在组合工况作用下,壳体结构最大变形出现在前法兰与壳体壁面焊接处,约为1.4×10~(-2)mm;最大应力出现在前法兰边缘处,约为3.99 MPa,两者均满足壳体的工程设计要求。该低温泵壳体的设计方法对低温泵的研制和关键技术的解决有借鉴意义。     

基于ANSYS Workbench的吸附床壳体仿真及优化设计

吸附床是某类型化学激光器在真空条件下使用的尾气处理装置。本文以吸附床壳体为研究对象,针对其结构特点,利用ANSYS Workbench平台建立了有限元模型。依据壳体实际工况,对其进行静态强度分析,获得了等效应力及变形量分布情况。根据所得结果,设计出了满足给定应力和应变条件下的优化方案,使壳体的重量显著减小。研究结果对壳体轻量化设计具有一定指导意义。     

采煤机截割传动系统耦合动力学建模与传动齿轮啮合状态分析

为研究滚筒式采煤机摇臂壳体变形及其对齿轮传动系统的影响,建立了摇臂壳体-传动系统耦合动力学模型。首先分别建立摇臂壳体、平行轴齿轮、行星齿轮、轴系、电机和滚筒等子结构模型,然后利用连接界面的变形协调条件将这些子结构耦合得到完整系统模型;在此基础上以某型300 kW采煤机为例,进行了额定工况下的截割传动系统动态响应仿真分析,得到了摇臂壳体变形状态及其对各齿轮副啮合状态(用啮合齿向误差衡量)的影响规律。对由壳体变形、轴承变形、轴系变形所引起的啮合齿向误差进行了溯源分析,分析表明双联齿轮的啮合齿向误差受轴变形影响最大,惰轮的啮合齿向误差受壳体变形影响最大。     

盆架型压电平面电机响应面法动力学特性优化

为解决压电电机定子在设计过程中存在的定子结构尺寸难以拟定、驱动足激励变形难以最大化以及进行多目标设计时难以求得全局最优解等问题,以盆架型压电电机定子为研究对象,在以有限元法构造定子参数化模型的基础上,利用模态置信准则(modal Assurance Criterion,MAC)进行定子工作模态的筛选与捕获,采用中心复合设计法(Central Composite Design,CCD)生成采样计算点,结合克里金法(Kriging Method)搭建相关特征结构尺寸参数的响应面优化模型,并运用多目标遗传优化算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)在基于响应面模型所得的设计空间内进行最优解的全局搜索。通过定子谐响应分析得到弯-纵振频差相对于“试凑法”所得结果下降30 %,且无明显干扰模态,由此验证了优化模型的正确性。瞬态分析结果表明定子驱动足的x 方向位移为6.4 μm,y 方向位移为5.48 μm,z 方向位移为6.16 μm,各相位移均有明显增长。说明根据优化设计得到的定子驱动足位移更大,三相工作模态更接近,电机运行更加平稳。     

某型包装箱跌落动力学仿真分析

目的研究某新型导弹包装箱跌落工况下的冲击动力学响应,校核箱体结构是否满足设计要求。方法采用有限元仿真技术,研究包装箱结构跌落冲击动力学行为。建立箱体结构三维仿真模型,分析水平跌落和棱边跌落等2种工况,得到箱体的应力分布以及加速度响应,进一步对仿真分析结果的可靠性进行试验验证。结果 2种跌落工况下,箱体所受最大应力均小于材料的屈服极限。经跌落试验测试,箱体结构完好,无损伤和变形,试验结果与仿真结果吻合。结论有限元分析结果合理可靠,包装箱结构性能满足设计要求。     

射流风机对地铁隧道人员疏散影响的数值分析

为满足昆明市地铁6号线由大板桥至综合交通枢纽站3号隧道内射流风机设置于人员安全疏散的设计要求。利用CFDFluent软件建立一个三维区间隧道计算模型,模拟了无阻塞和列车阻塞两种工况下射流风机出流对区间隧道内空气流场分布的影响。结果表明,无阻塞工况下射流风机稳定运行时,疏散走道处所形成风速均低于4m/s;列车阻塞工况下,当停留列车距离射流风机出风口越远,容易在列车与隔墙之间的疏散走道处形成局部高速风,但人员所接受风速均低于6m/s。通过Fluent计算程序的建立,可以方便地将研究结论转化成简单易用的设计资料,为今后设计提供参考。     

轴系运行工况对轴系-基座-壳体耦合振动影响研究

螺旋桨推进轴系与船体艉部耦合振动是制约船体减振降噪的重要因素,研究其成因机制和影响因素对于识别和有效控制船体艉部振动和噪声具有重要意义。故从轴系运行状态着手,基于有限元转子动力学理论,对轴系-基座-壳体耦合振动影响因素如轴系运行工况、校中状态及激振力等进行分析。在直线校中状态下,选定轴系四种运行工况,运用雷诺方程计算各工况下支撑轴承压力分布及八动力特性参数,引入轴承润滑油膜和水膜刚度和阻尼矩阵,将各支撑轴承离散成多点支撑,在此基础上建立轴系-基座-壳体系统有限元模型,计算多激励下系统动力响应,采用有限元功率流分析各工况下支撑轴承传递特性对系统耦合振动的影响。结果表明,不同工况下轴承支撑特性会导致系统耦合振动特性不同,经轴系传递到壳体上的功率流也会产生相应变化,最终将会引起不同的辐射噪声。     

电力机车空调器的运行工况及其设计特点

作者通过对电力机车空调器的设计与研制，分析了它的运行工况和设计要求，提出满足运行工况的技术措施和结构设计特点。     

圆柱形三自由度超声电机定子的结构动力学优化设计

在已有研究的基础上,利用结构动力学方法,对圆柱形三自由度超声电机的定子进行了优化设计。首先根据该种电机的设计要求和先前的经验,确定了其定子的结构形式。然后应用精度较高的体积单元,建立了定子的结构动力学有限元模型。在灵敏度分析、确定设计变量的基础上,建立起定子的优化设计数学模型。最后,采用约束变尺度优化方法,在M ATLAB环境下编制了计算程序,得到了定子的优化设计方案,并制作了定子。实验表明:定子的工作模态满足预期的设计要求;实验结果与理论设计结果相符。同时,运用优化设计方法大大提高了设计效率。     

某产品组合壳体机加工艺改进

某产品为分体组合结构,由上壳体和下壳体组成,采用螺纹连接,其中下壳体为装配焊接件,结构较为复杂,且组合壳体又有较高同轴度精度要求,在加工时易出现同轴度超差,加工废品率较高。 通过优化调整加工工艺,减少装夹次数,消除了累积装夹误差;通过调整装夹定位基准,改进夹具结构,提高了装夹精度;通过延长下壳体套筒焊接后自然时效时间,消除焊接残余应力,避免了因焊接应力引起的壳体加工变形;通过优化切削参数,降低切削力,防止了下壳体装配件薄壁套筒的加工变形。 通过以上工艺技术改进,提高了壳体加工精度,使组合壳体同轴度加工精度满足了产品设计要求。     

薄壁长筒壳体机加工艺改进

为提高某产品用薄壁长筒壳体在机械加工中的质量,经机加工艺试验研究、验证,在其制造过程中综合考虑壳体变形、壳体表面质量精度等诸多因素,通过大量机加试验找出壳体变形规律,确定加工工艺方案,很好地解决了薄壁切削受力变形和装夹变形等影响产品加工精度的问题,使壳体的加工达到设计要求.     

基于温胀和溶胀特性的螺杆泵定子型线设计

螺杆泵是一种广泛应用于油田采油工程中的人工举升装置。由于井下螺杆泵工作于高温、高压和复杂介质环境中,定子橡胶必然发生非均匀温胀和溶胀。温胀和溶胀使得螺杆泵定子型线发生很大改变,从而影响螺杆泵的运行效率。该文采用有限元方法研究了实际工况下温胀和溶胀对螺杆泵定子型线变化的影响,在此基础上提出了改进现有螺杆泵定子设计的方法。...     

定冷水泵叶轮切割的改进设计

本文介绍了某发电公司1×600MW机组发电机定冷水泵存在设计、选型时流量、扬程富裕量大的问题,造成定子冷却水系统运行可靠性下降,增加了厂用电率。通过分析、计算,使定冷水泵的流量、扬程满足定子冷却水系统运行要求的前提下,对定冷水泵叶轮进行有效、适当切削。既保障了发电机定子冷却水系统安全、可靠运行,又起到节能降耗作用。     

行星齿轮机电耦合动力学及其电参数影响机理研究EI北大核心CSCD

针对机电系统动力学响应与电参数变化的相互作用机制问题,将时变啮合刚度及太阳轮处时变轴承刚度表示为转角的函数,建立了适用于不同转速工况的电机-齿轮机电耦合模型。使用dq轴坐标变换法推导了机械系统动态特性与电机定子电流的作用关系。基于精细的机电耦合模型,计算得出了振动响应及电机定子电流响应的频率特性,揭示了啮合频率与轴承频率在定子电流中的映射规律。研究结果表明:定子电流频率会受到机械部分频率调制作用从而产生相应边频,该边频成分可用于判断机械系统运行情况;啮合频率及其倍频直接与电流频率发生调制体现在电流频谱中,轴承频率先与啮合频率卷积再与电流频率发生调制才体现在电流频谱上;在不同转速下工况下,齿轮以及轴承特征频率偏移也能体现在电流频域上。     

1mN·m～1N·m扭矩标准装置力臂系统

介绍了新研制的1 mN·m~1 N·m扭矩标准装置的关键部件——力臂系统的设计方案,并对力臂进行了不确定度分析。分析表明:1 N·m扭矩标准机力臂长度的不确定度为4.2×10~(-6)(k=2),完全满足1 N·m扭矩标准机技术指标的要求。     

基于PLC的制动钳拖滞力矩检测系统设计

采用气体加压方式,基于PLC系统设计制动钳拖滞力矩的快速检测系统,实现制动钳拖滞力矩的在线检测。使用伺服电机加精密减速机实现制动盘匀速转动,高压调压阀加电磁阀实现压力的高精密控制和充、排气的自动控制;PLC数据采集模块实时采集气压和扭矩值,并在触摸屏显示测试曲线和测试结果。试验结果表明,检测系统的制动盘系统端面跳动为0.04 mm,空转力矩为0.3 N·m,满足制动钳拖滞力矩测试需求;相对于传统的液压检测系统,气体加压检测第1圈拖滞力矩平均值比液体加压方式大0.020 5 N·m,第10圈拖滞力矩平均值为比液体加压方式大0.020 2 N·m。综合检测数据与系统硬件参数,对检测系统进行不确定度分析,拖滞力矩检测系统的不确定度为0.028 N·m,满足检测要求。     

钢管混凝土柱-钢梁多层平面框架倒塌分析研究

该文建立了钢管混凝土柱-钢梁平面框架结构的有限元计算模型,探讨了该类组合框架的倒塌判断标准。基于构件拆除法对组合框架结构进行了计算,研究了倒塌工况下组合框架结构的变形和内力分布规律。结果表明:钢管混凝土柱-钢梁平面框架结构剩余变形主要集中在梁端。按照规范设计的组合框架在不考虑节点区破坏前提下满足抗倒塌要求,但节点区内力变化明显,成为倒塌设计中的关键部位之一。     

基于频响函数求逆法的双层圆柱壳体速度场重构

从双层圆柱壳体结构水下噪声实时预报出发,基于在内壳体上布置大量传感器来监测壳体噪声的工程方法,提出了双层圆柱壳体表面速度场实时重构方法。先试验测量到不同工况下内、外壳振动频响函数,并用H4方法进行估计,再用频响函数求逆法得到内、外壳体响应间的振动传递率矩阵。实际应用时,根据内壳体上有限测点的信号实时重构出当前工况下的外壳体表面速度场,为水下噪声的实时计算提供输入。大型舱段模型试验验证表明该方法现实可行,重构出来的外壳体速度场能满足水下噪声实时预报要求。     

卷钢专用平台箱的三维建模及有限元分析

目的 针对国内外采用集装箱方式装载卷钢的现状及存在的问题,初步设计一种20 ft(1 ft=0.3048 m)卷钢专用平台箱(内部尺寸为5.9 m×2.35 m×2.393 m,门宽为2.342 m,门高为2.28 m),并分析其力学性能.方法 利用SolidWorks软件建立平台箱的三维模型,通过对其在调车冲击工况下的载荷和约束进行分析,利用Ansys Workbench软件建立有限元模型,并进行平台箱强度有限元计算.结果 得到该平台箱在最不利工况下的等效应力和位移情况.其中,卷钢支架支撑面和角件内侧壁部位出现了应力集中现象,最大工作应力值为234.01 MPa,不超出结构钢材料的许用应力(246 MPa);最薄弱环节的最大变形量为1.0572 mm,在允许范围内.结论 仿真结果表明该平台箱满足结构强度要求.     

基于自适应遗传算法弹簧刚度优化的可调频多维减振平台设计

依据特定工况下的振动激励频率设计得到的多维减振平台,不能满足多场所、多工况下减振的要求。通过改变弹簧刚度值调节减振平台的固有频率可实现其不同工况下多维减振的目标。给出了基于空间对称3-PRC并联机构设计的多维减振平台模型;采用闭环矢量方法建立其运动学、动力学理论模型;采用自适应遗传算法对满足特定要求固有频率的弹簧刚度值进行优化,得到了满足误差要求的弹簧刚度值,实现了多维减振平台的调频目标。为设计工作于变激励工况下的多维减振平台提供了一种新的思路。