FRP 结构螺栓接点的预紧力与应力松弛

应用螺栓-垫圈应力理论对FRP 结构搭接点预紧力进行了研究。理论计算的预紧力与垫圈的尺寸, 在结构试验初期与试验数据相吻合, 但随时间的增长, 由于基体的松弛效应, 预紧力有明显的减小, 然后在某一数值上又趋于稳定, 但重新按原预紧力紧固螺栓后, 1. 5 年的试验结果表明, 接点的应力松驰得到非常明显的抑制, 取得了预定的效果。      

基于8.8级螺栓疲劳性能的预紧力优化

测量了8.8级螺栓的拉伸性能,根据螺栓材料的强度极限和屈强比研究了预紧力分别为强度的10%、30%和50%的极限条件下材料的疲劳性能。结果表明,当8.8级螺栓的预紧应力从10%强度极限提高到50%强度极限时,其疲劳极限由370 MPa降低到263 MPa。根据有效应力(σˉσˉ)参数法处理预紧应力对8.8级螺栓疲劳曲线的影响,得到了疲劳极限处的有效应力(σˉ10^7=562.75MPaσˉ10^7=562.75MPa)。当有效应力σˉ<σˉ10^7σˉ<σˉ107时预紧的8.8级螺栓不会发生疲劳失效,由此得到了8.8级M6和M27两种螺栓在不同应力比下所对应的最大预紧力和预紧扭矩曲线。     

铝合金轮毂弯曲疲劳试验的有限元模型

在铝合金轮毂产品开发阶段,针对试压铸小批量样件来进行的弯曲疲劳试验,是必须通过的台架试验之一．为避免试验的盲目性,减少试验次数,从而降低试验成本,提高试验的可靠性,有限元数值分析技术被采用,并已成为铝合金轮毂开发的先进设计技术手段．为正确应用该技术进行虚拟台架试验,必须建立有效的计算模型．基于理论分析与应用实践,考虑螺栓预紧力影响的非线性接触,以及加载杆与轮毂的材料异同,建立了轮毂弯曲疲劳台架试验的3种有限元力学模型：加载杆与轮毂为同种材料的整体线弹性分析模型、加载杆与轮毂为不同材料的线弹性分析模型、考虑各元件间的接触关系及螺栓预紧力影响的非线性分析模型．通过分析与比较,以及典型轮毂的试验验证,研究了以上3种有限元力学模型的优缺点、应用范围及计算的可靠程度,并以典型轮毂为例,用试验验证了模型的准确性．研究表明：加载非线性模型较为准确;线弹性模型可以用于轮辐处易发生疲劳破坏的分析;加载杆与轮毂材料异同对最大等效应力影响不大;对螺栓孔附近易破坏的轮毂,应采用考虑预紧力影响及非线性接触的模型．     

核电厂核级手动截止阀阀杆断裂原因

某核电厂核级手动截止阀阀杆在运行期间发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析、填料分析等方法，研究了该阀杆断裂的原因。结果表明：该阀杆的热处理工艺控制不当，造成阀杆的耐腐蚀性能变差；在运行过程中，该阀杆接触的填料腐蚀性元素含量较高，在长期承受较高拉应力的环境下，阀杆发生了应力腐蚀断裂。     

基于特征参数的栓接结合部螺栓预紧力评估

为了解决频响函数法在栓接结合部特征参数辨识中的不适定性问题及期望通过定量评估螺栓预紧力以评估栓接结合部损伤程度,采用正问题求解思路,提出依据动力方程定义参数辨识的目标函数并利用特征参数定量计算螺栓预紧力的评估方法。建立栓接结合部等效线性模型,通过模态试验测量不同预紧力下的结构频响函数;构建目标函数,采用粒子群优化算法获取不同预紧力下的特征参数,并通过多项式拟合特征参数与预紧力之间的关系曲线,从而评估螺栓预紧力;通过数值仿真和试验验证方法的有效性和适用性。研究结果表明:所提方法能够准确辨识结合部参数,利用拟合的关系曲线可以准确地定量评估螺栓预紧力。     

截止阀的有限元模态分析

通过截止阀的三维建模型并进行模态分析,研究不同边界条件设置对模态分析结果的影响,并通过截止阀自由模态试验、工作模态试验对理论分析结果进行验证。结果显示阀杆和阀盘系统的固有频率较低,低噪声截止阀设计时不宜采用刚性壁假设;阀杆的边界条件设置将会极大的影响截止阀的计算结果。     

防松胶对螺纹连接预紧力影响试验研究

鉴于螺纹在涂胶前后或涂不同种类防松胶、施加相同拧紧力矩时产生的螺栓预紧力差别较大,对空间光学遥感器装配中常用防松胶对螺纹连接预紧力影响进行定量试验研究,结果表明,在螺纹上涂硅橡胶D04(L)与不涂胶相比,相同拧紧力矩时螺栓预紧力减小50%~70%;涂厌氧胶乐泰243、相同拧紧力矩时螺栓预紧力增大46%~98%。某类防松胶使用前需对其对螺纹连接预紧力影响进行定量测试,据测试结果调整螺栓的拧紧力矩达到预期预紧力;在对预紧力精确控制的连接区域,力矩扳手紧固方式不再适用。     

爆炸螺栓预紧力对冲击响应影响分析

爆炸分离冲击环境地面模拟试验中一般通过悬挂试验实现。试验中连接两分离部件的爆炸螺栓预紧力可能会对分离冲击响应产生影响。爆炸螺栓预紧力由螺栓安装拧紧力矩与分离下件重量产生,通过分析该力矩及该重量变化研究预紧力对响应影响。通过数值模拟、试验研究,分别在时、频域对响应影响进行分析。结果表明,爆炸螺栓安装力矩及分离下件重量在一定范围内的变化对中远场冲击响应影响较小。     

螺栓连接对结构模态及传递特性影响研究

针对螺栓刚度及预紧力对装配体模态、传递函数影响较大而在设备装配中因处理困难常被忽略问题,利用有限元计算、试验结合对比方法分析、研究。用ANSYS软件预应力模态分析及谐响应分析对装配体进行仿真计算;对三种刚度螺栓分别施加相同预紧力,对钢制螺栓施加六组不同预紧力进行试验;分析对比计算值与试验值误差。结果表明,忽略接触阻尼的计算值与试验值存在最大误差约15%;同一预紧力时,随螺栓刚度的提高固有频率呈增大趋势,各阶频率的最大变形量随之增大;随预紧力的增大,结构传递函数趋于明朗化。     

预紧力对螺栓联接机匣模态频率的影响研究

为研究预紧力对螺栓联接机匣模态频率的影响,首先,从理论上建立预紧力作用下螺栓联接结构模态方程;其次,以螺栓联接板试件为例,基于有限元分析和试验相结合的方法,验证螺栓联接接触面处理方法的准确性;然后,建立较为精细的机匣有限元模型,进行不同预紧力作用下的机匣模态分析;最后,分析刚性机匣和预紧力作用条件下的实体机匣各阶固有频率相对差异,重点研究预紧力变化对各阶模态频率影响程度。研究表明,随着预紧力增大,机匣各阶固有频率总体上有所增大,并且预紧力对各阶固有频率的影响程度各不相同,结合振型图发现,对于连接面处相对变形较大的振型,其模态频率受预紧力影响较大;而对于连接面处相对变形较小的振型,其模态频率受预紧力影响较小。     

LNG超低温调节阀阀杆流激共振分析

针对LNG接收站超低温调节阀小开度下阀杆流激共振问题,以DN200-Class600 LNG超低温调节阀5%、10%、20%、30%和50%开度的模型为研究对象。采用Fluent软件对各模型进行瞬态流场分析,并对阀塞和阀杆组件流固耦合面上的流体压力脉动时域信息进行监测,通过Tecplot软件对监测信息进行快速傅里叶变换(FFT),获得流体施加于阀杆上的激振力频率。另外采用ANSYS Workbench软件对各模型进行流固耦合模态分析,得到阀塞和阀杆组件的流固耦合模态振型和模态频率。通过两种频率的比较对各开度下的调节阀阀杆流激共振问题进行了深入研究。结果表明,调节阀各开度下阀塞和阀杆组件上的压力脉动峰值频率均在60 Hz以内,而其各阶流固耦合模态频率均大于120 Hz,压力脉动频率避开了固有频率,阀杆不会发生流激共振现象。     

螺杆式压缩机内置活塞式进气控制阀分析

对内置活塞式进气控制阀在螺杆式压缩机上的应用原理及其作用进行阐述,进气控制阀的压损、吸气侧的筒直径及其弹簧力大小是影响阀打开力大小的3个主要因素。阀打开力与阀的压损、阀体吸气侧筒的直径平方几乎呈正比关系,弹簧力是阻碍阀打开的因素,弹簧力减小的数值就是阀打开力增大的数值。在进气控制阀的设计上,对螺杆式压缩机的性能和进气控制阀可靠性必须综合考虑,进气控制阀设计参数选择要合适,在确保阀打开可靠的前提下,阀的压损一般控制在25-30 kPa范围内。     

基于ANSYS的LNG船用超低温阀门的数值模拟分析

应用有限元分析软件分别对通径为DN15的LNG船用超低温阀门在管路中开启与关闭状态稳态热力分析。研究了阀颈长度,阀颈与阀杆之间的,阀颈的厚度对填料函温度的影响。研究结果表明,阀颈长度和阀颈厚度是影响填料函温度的主要因素,阀颈与阀杆之间的间隙尺寸对填料函温度影响很小。     

去除水压试验堵阀后电厂主蒸汽管道支吊架整改及应力计算

采用等值刚度法计算程序对某电厂主蒸汽管道在水压试验堵阀去除后其附近支吊架的工作载荷、管道受到的应力以及管道对锅炉末级过热器出口联箱的推力进行了计算分析。结果表明:去除堵阀后,其附近支吊架的工作载荷减小,主蒸汽管道受到的一次应力极大升高,且最大应力点发生了转移。因此,需要对管道上的支吊架结构进行整改,将堵阀附近的一横担恒力吊架改为单个恒力吊架。等值刚度法计算结果表明:该整改方法即可保证主蒸汽管道在水压试验堵阀去除后能够正常运行,同时利于水压试验堵阀的回装。     

Failure analysis of a let-down valve at a petrochemical plant

The causes of recurrent failures of the stem of a cone valve in a 2100 bar internal pressure polymer reactor were analyzed. The valve generates fast but short drops of pressure within the reactor, as the stem is axially moved by a hydraulic control system. Most of the time the valve modulates pressure by positioning the stem at the 10% of its maximal displacement. Cracks in the quenched and tempered DIN 1.2343 valve stems propagated symmetrically from the outside, by alternative bending fatigue. Crack initiation was due to plastic deformation of the stem as supported against the cage, from a combined stress state caused by stem vibrations and fluid pressure. The plastic deformation and the failure mode point to flow induced vibrations on the stem. Modifications in valve design are proposed to diminish flow induced vibration in the stem.     

双室真空高压气淬炉闸阀壳体的三维弹性有限元应力计算

采用ANSYS大型有限元结构分析软件对双室真空高压气淬炉闸阀壳体进行弹性有限元应力分析。用APDL语言实现三维实体建立模型、施加约束与载荷、单元划分等过程的参数化,给出了双室真空高压气淬炉闸阀壳体的应力分析结果,提出了对闸阀壳体结构设计的改进意见。     

钻井泵阀寿命分析

通过对钻井泵阀疲劳寿命的研究,进一步阐明泵阀失效的主要机理。利用ANSYS/LS-DYNA软件构建泵阀三维实体模型,模拟阀盘冲击阀座的过程,得到阀盘受力分布图,据此分析脉动循环应力对泵阀疲劳破坏的影响。该分析着重考虑了在交变载荷作用下应力集中对加速泵阀失效所带来的危害性,完善了泵阀的无冲击理论。依据泵阀疲劳寿命曲线,对泵阀使用寿命进行估算,并提出一种泵阀结构改进的新方案,在一定程度上有效减缓了应力集中,对延长泵阀使用寿命具有重要的实用价值。     

模拟海深条件下提升阀流动特性的实验研究

水压传动技术应用于深海环境可以直接从海洋中吸水加压，高压水作功之后可以直接排入海洋，不需要水箱和回水管道，大大简化了系统，具有独特的优势。然而，在深海作业时，液压元件的工况同陆地相比有较大的差异，海深压力相当于在元件出口加了一个背压。文中用背压来模拟海水压力，对以水作介质时背压对提升阀口流量特性的影响进行了实验研究。研究结果表明，背压使得流量饱和更容易发生；有背压时的流量系数比没有背压时的流量系数大；当阀芯和阀座有叠合时，背压对阀口流量特性的影响比阀芯和阀座没有叠合时的影响大。     

机械式自动垂直钻具上盘阀开口角度的优化分析

动态机械式自动垂直钻具广泛应用于直井作业中,改善其纠斜性能是优化钻具的关键目标。钻具稳定平台中上盘阀的开口角度对其纠斜性能影响很大。以扩径力冲量、导向力冲量、导向力突变幅度和波动幅值作为钻具井眼螺旋程度、有效推靠力作用和导向力稳定性的评价指标,来评价不同上盘阀开口角度下钻具的纠斜性能。通过分析钻具在纠斜过程中的状态,得到巴掌推靠合力的变化规律,并与试验测试值进行对比,最终得到在不同上盘阀开口角度下3种评价指标的变化规律。研究结果表明：推靠合力的理论值与测试值接近;在上盘阀开口角度为180°时,纠斜过程平稳,纠斜效率高,且能最大程度地降低井眼的螺旋程度。3种钻具纠斜性能评价指标的提出及研究结果为后续垂直钻具的整体优化设计提供了新思路。