兆瓦级风电齿轮增速箱箱体有限元分析

风电齿轮增速箱是兆瓦级风力发电机组的关键部件。应用有限元法,对风电齿轮增速箱箱体进行静强度分析和疲劳分析。在SolidWorks软件中建立箱体的几何模型并且进行简化处理,再将简化后的模型导入Ansys workbench环境下划分网格,根据风电齿轮箱的实际运行情况确定其边界条件及所受载荷,计算求解其应力、应变和变形。根据计算结果分析结构中可能存在的危险区域并提出了改进方案。在此基础上进行疲劳强度分析。通过对疲劳载荷谱的合理简化,计算出寿命、安全系数、损伤和等效交变应力。根据计算结果分析确定结构危险区域疲劳寿命是符合设计要求。     

某型燃气轮机冷却管道强度计算分析

针对燃气轮机冷却管道在高温高压工作环境下的结构强度失效问题,对某型E级燃气轮机冷却管道进行了应力计算及强度校核。采用有限元软件中PIPE、Combin14和Beam188单元分别模拟管道、弹簧以及支吊架,对支吊架结构进行了合理的简化;根据运行情况在冷却管道上施加了合理的边界条件,模拟了其在安装工况和运行工况下的工作状态;最后结合有限元计算结果,对管道进行了一次应力和二次应力校核。研究结果表明:燃气轮机冷却管道在安装及运行工况下应力水平均小于考核标准,校核合格符合设计要求;该燃气轮机冷却管道强度计算方法具有一定的通用性,适用于同等级燃气轮机冷却管道。     

基于动态载荷的天然气压缩机气缸有限元分析

通过SolidWorks对天然气压缩机气缸进行三维建模并简化,运用Simulink仿真计算得到脉动压力载荷,最后利用ANSYS Workbe nch进行有限元结构分析,确定气缸在动态循环过程中各种载荷作用下最大应力和变形部位,对其进行强度校核,并对相应部位提出结构改进策略。     

航空发动机涡轮盘热-机械载荷耦合响应分析研究

发动机热端部件在工作过程中受热——机械载荷的耦合作用，其结构强度分析具有一定的难度，尤其是其热边界条件较难确定。这里针对发动机涡轮盘的换热边界条件进行了分析和简化，计算了涡轮盘的换热系数，并把获得的换热系数应用于涡轮盘的有限元应力分析。采用瞬态分析方法和热——机械耦合算法，计算了该盘在热——机械载荷耦合作用下的响应。     

随机载荷作用下微车车身结构疲劳寿命仿真分析

以微型车车身结构为研究对象,合理简化结构后建立车身有限元模型,确定载荷形式后,对车身进行静应力分析。以应力分析计算结果为基础,在动力学软件中计算获取车身承受的随机载荷,结合材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,运用Goodman平均应力修正法,对车体进行全寿命疲劳分析,根据车身疲劳分析结果可知,该微型车车身结构疲劳寿命满足强度和疲劳性能要求。     

齿根应力分析中加载方法的研究

对齿轮进行静强度校核时,传统的方法是根据理论公式计算进行强度的校核,这种方法计算强度大、效率低;目前,应用较为广泛的方法是借助于计算机及有限元分析软件模拟齿轮在实际工作载荷下产生的应力,为产品开发提供依据,大大的降低了产品开发的周期。在运用计算机模拟分析齿根应力时,轮齿上施加载荷的方式有三种:将载荷施加到单齿对啮合区外界点、齿顶和分度圆。通过实例,对三种加载方式下的齿根应力分别进行有限元分析,结果表明,将载荷加载在单齿对啮合区外界点时得到的齿根应力最接近于理论计算的结果。     

某型燃气轮机低压涡轮盘强度分析

基于某燃气轮机发动机研究项目的需要,对其涡轮盘强度进行了研究。在有限元软件ANSYS环境中建立了发动机涡轮盘的三维有限元分析模型,基于热弹性有限元分析理论,对额定功率状态下的低压涡轮盘进行了应力、应变分析,并对榫头-榫槽连接处进行了拉伸应力和榫齿名义应力计算,得出了涡轮盘的破裂转速,确定了危险截面的位置。     

风电齿轮齿根弯曲应力及裂纹特性分析

以风电齿轮为例,利用有限元分析软件ABAQUS,建立了太阳轮简化力学模型,并进行了齿根弯曲应力的分析计算。分析结果与传统计算方法得出的结果基本一致,从而验证了简化模型的正确性。在此基础上,研究了齿轮齿根裂纹特性,分析了初始裂纹长度和外加载荷对应力强度因子(SIF)的影响。结果表明,随着初始裂纹长度的增加,应力强度因子也随之增加,并且应力强度因子与载荷等比例增加。在初始裂纹长度和载荷相同的情况下,应力强度因子KⅠ远大于KⅡ和KⅢ,即在弯曲应力作用下张开型裂纹为风电齿轮轮齿折断失效的主要原因。     

D型截面管应力强度因子分析方法

应力强度因子的确定是断裂力学在实际工程应用的首要任务。分别根据虚功原理和材料力学弯曲理论的裂纹面非自发扩展能量释放率,即J_2积分理论求解D型截面管的在拉伸和弯曲载荷作用下的裂纹应力强度因子表达式。给出的方法能得到封闭解,且计算简单。并将结果与有限元解进行分析比较,进一步指出了计算方法的有效性。     

内压和外载荷作用下接管和管道连接部位的应力评定

接管是压力容器中不可或缺的部件,用于将容器与管道连通。在分析设计过程中,由于载荷种类复杂,应力种类较多,基于有限元分析软件的计算结果,很难区分出一次加二次应力强度中的一次应力成分,给应力评定带来很大困扰。以实际工程算例为基础,采用理论公式和有限元分析相结合的方法计算接管连接区的应力强度,并按规范进行了评定。具体步骤如下:首先,采用有限元分析软件依次进行瞬态热分析和结构分析,并提取所选路径上的应力强度;然后,在确定各路径是否在接管补强范围内后,根据标准规定的载荷,采用理论公式计算各路径上的一次应力强度;最后,根据有限元分析和理论计算结果,分别对一次应力强度和一次加二次应力强度按标准规定的限值进行评定。该方法解决了无法区分接管连接区有限元计算结果中一次应力成分的问题,使得应力评定更加准确。     

基于低幅锻炼载荷的累积强化效果模型

根据汽车结构件在车辆运行过程中的受载特点,以汽车传动轴为对象,研究其在低幅锻炼载荷作用下的强度演变规律。通过对汽车传动轴光滑试样的低载强化效果试验,确定传动轴材料40Cr的低载强化应力区间,重点分析锻炼载荷幅值和加载次数对结构件剩余疲劳强度的影响,结果表明结构强度在一定条件下存在最佳的强化效果;并通过试验数据的正交分析与处理,拟合出强化或损伤效果与等效对称应力、加载次数的关系模型。进而以这一模型为基础,结合汽车传动轴工作的随机载荷谱,通过多级低幅载荷循环下强化和损伤强度的积分,建立传动轴在实际工作过程中的疲劳累积强化效果模型;并根据设计应力区间和最佳强化效果的应力区间的匹配,提出以低幅锻炼载荷的累积强化效果为目标的轻量化设计思路,为汽车结构件的轻量化设计提供理论基础。     

基于ABAQUS水下采油树下入工具有限元接触分析

基于UG建立水下采油树下入工具三维装配模型,采用ABAQUS对其进行有限元分析,依据实际工况确定其边界约束条件和接触条件,进行了两种不同试验载荷工况下的接触分析,获得了接近真实的等效应力强度。分析结果表明,两种不同试验载荷下,工具强度均满足强度要求,为工具后续实际工厂试验提供了理论依据,具有指导意义。     

基于行驶仿真试验的行星减速机动力学仿真

行星减速机在设计阶段采用的静强度设计理论，由于无法反映其在工作过程中所承受的动载荷，导致实际使用中故障较多。要想从根本上解决造成这种现象的原因，必须确定在不同任务剖面下行星减速机所承受的动载荷。传统载荷确定方法存在很大的局限性，随着计算机仿真技术在各行各业中的广泛应用，本文对不同任务剖面下进行行驶仿真试验，并在此基础上对行星减速机进行动力学仿真，获得不同任务剖面下行星减速机各零部件所承受的动载荷，并从疲劳损伤累积理论入手分析了在承受交变载荷情况下的最大应力远远小于设计最大应力很多倍的情况下，仍然会发生疲劳破坏的原因。本文以行星架为例提供了在不同任务剖面下其所承受的动载荷，为进行疲劳强度计算和寿命预测提供了重要的载荷参考数据。     

内燃机曲轴—轴承系统曲轴变形引起的轴承润滑状态变化对曲轴强度的影响

在计及曲轴变形的轴承润滑分析的基础上,应用得到的轴承油膜压力分布作为载荷边界条件计算曲轴应力和强度,以分析目前曲轴强度计算中作用在轴颈上的载荷普遍采用假设的轴承油膜压力分布形式对结果精度的影响。计算中采用整体曲轴梁单元法计算曲轴变形和轴承负荷,采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,应用有限元法计算曲轴应力。结果表明,计及曲轴受载变形的影响时,轴承油膜压力产生偏布且最大油膜压力明显增加,导致曲轴轴颈过渡圆角表面局部区域的应力数值明显增大,曲轴安全系数减小。因此为使曲轴设计更加合理、更接近实际,曲轴强度计算时应取曲轴—轴承系统为研究对象,根据轴承润滑分析实际计算结果,确定作用在曲轴轴颈上的载荷分布。     

基于有限元法的轴向柱塞泵缸体强度分析

在采用缸体"自位式"结构的直杆式轴向柱塞泵中,缸体的设计十分重要。国产直杆式柱塞泵在缸体的强度设计时,一般只以泵的最大超载工作压力按照厚壁筒模型进行计算,其结果不能准确地反映出缸体的应力分布。针对某国产直杆式柱塞泵,根据其尺寸及技术参数对其进行受力分析,采用结构静力学计算方法,建立缸体有限元模型,在实际载荷工况条件下对其进行强度计算。研究结果表明:缸体的有限元分析模型能准确反映缸体的应力分布和薄弱结构,对柱塞泵缸体的强度设计具有一定的指导意义。     

某型航空发动机高温测头应力研究

对被试航空发动机内涵涡轮处测头进行应力分析是测头强度计算及寿命准确预测的关键。针对某型航空发动机涡轮前的高温压力测头,分析了其工作时受到的载荷情况,通过试验数据及基于有限元软件进行分析计算,得出了该高温测头工作时受到基础载荷、气动载荷和热载荷作用下的合应力及各载荷对合应力的贡献,分析计算表明,热载荷是高温测头工作时应力的主要贡献者,计算结果为该高温测头设计和加工提供依据,保证了试飞试验安全。     

某车架有限元建模及仿真研究

本文根据有限元方法建立了某半挂车车架结构的有限元模型,并确定其载荷的简化和施加方法,在此基础上分别探讨了该车架的静态强度和动态特性,并对该车架的动态特性进行了分析研究。结果表明该车架能够满足各种性能要求,在额定载荷作用下,车架的局部应力接近材料的屈服应力,但是车架结构整体应力较小,为后续车架的优化设及其轻量化研究计提供了重要的理论依据。     

某千斤顶总成静态特性计算分析

基于有限元法,对某千斤顶总成的静态特性进行分析,考察结构总成在工作载荷作用下的静强度及稳定性。通过分析计算得出,该千斤顶总成结构在工作载荷作用下,承受最大工作应力小于材料的许用应力,结构静强度满足使用要求,总成在工作时,其稳定性满足使用要求。分析结果为该千斤顶总成结构的后续优化设计提供了依据。     

暴风雪下塔设备可靠性分析

利用数理统计方法,分析某地区的月平均风速极大值样本,得到其分布参数,进而确定基本风压的分布参数。根据塔设备实际载荷情况,修正了暴风雪情况下工作载荷的力学模型。在塔设备可靠性分析过程的风力计算中引入动态特性系数,更合理地考虑了暴风雪情况下风、雪载荷的不确定性。得到的应力结果符合极值分布,同时也体现了塔设备在暴风雪下风载荷产生的应力的随机性。综合分析风载荷、地震载荷和偏心载荷所产生轴向应力后,建立了可靠性分析的计算方法并进行了实例分析,其结果可为制订塔设备可靠性设计标准作为参考。     

SGZ630/220刮板输送机关键部件结构的优化设计研究

建立了SGZ630/220刮板输送机中部槽有限元分析模型,确定两种典型载荷工况,对中部槽应力进行分析,得到槽帮哑铃窝结构处较为薄弱。根据强度分析与实际使用中曾产生的问题,对中部槽进行结构改进,在相同工况计算应力值下,与原结构相比最大应力值减小23.1%。优化后的结构对中部槽的整体应力分布、结构强度均有明显改善,提高了中部槽结构的可靠性和使用寿命。