扁管承压能力的有限元分析

应用有限元分析方法,对相同周长、相同壁厚的扁管在直边段和圆弧半径的不同比值条件下与所能承受最大外压力的关系进行了分析.并对计算分析取得的数据进行拟和得到了扁管在直边段和圆弧半径的不同比值条件下能承受最大外压力的关系及经验公式.     

薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向载荷和温度载荷作用下的大变形问题

研究了在横向均布载荷和温度载荷作用下的一类薄环板与扁薄锥壳组合结构的大变形问题．利用打靶法对周边固定和周边简支的问题进行了数值求解，在不同的锥底和环板半径比例、不同的扁壳锥度下，分析和讨论了载荷与中心无量纲挠度之间复杂的非线性关系．这种关系反映了一类组合构件在力学性质上与其组成元件显著不同的特点．     

薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向载荷作用下的非线性振动

从弹性壳体的无量纲控制方程出发，研究了一类薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向均布载荷和温度载荷作用下的大挠度非线性振动问题．采用打靶法对周边固定的问题进行了数值求解，分析和讨论了组合结构的固有频率与外载荷、锥底和环板半径比例、扁壳锥度的非线性关系以及结构刚度的变化．     

双车道公路下坡弯道路段货车偏移行为仿真研究

为了研究货车在下坡弯道路段的偏移行为,采用驾驶模拟仿真的方法,采集了货车在不同坡度、不同半径、不同转向条件下的行车轨迹数据,分析了横向偏移的形态及分布规律。结果表明:相同半径、相同坡度、不同转向条件下,货车横向偏移的主方向、累计偏移方向均相反;最大偏移量随着曲线半径的减小而增大;半径和转向一定的条件下,坡度对偏移的均值和波动性影响不明显;最大偏移量服从正态分布。这些结论可作为安全设计的重要参考依据。     

典型体型高层建筑双层幕墙风压分布试验

为了明确高层建筑双层通风幕墙的风荷载取值以及与单层幕墙的差异,分别对具有弧形和L形廊道式双幕墙的圆柱形和矩形高层建筑进行风洞试验研究,通过对内外层幕墙平均风压、脉动风压随位置及风向角的分布,以及各测点全风向角下最大正、负风压的对比分析,结果表明:廊道内任意处,外幕墙内侧和内幕墙外侧承受的风压基本一致;在整体结构抗风计算时,风荷载可按相同体型单幕墙建筑的风载取值;双幕墙内幕墙的风载可按单幕墙下的进行取值,并将偏于安全.外幕墙的风载,对圆弧的中段或L形的长边,可按单幕墙的适当折减;对圆弧的端部或L形的拐角及短边,需要进行放大.     

风电锁紧盘轴套位移与应力计算

为了保证轴套在承受外压时其内表面位移与应力计算结果的精确性,采用厚壁圆筒理论和有限元分析软件ANSYS,分别对不同外压、内半径、外半径的三组轴套模型进行分析,同时给出了内表面位移和最大应力的计算公式。研究结果表明：位移和应力在轴套内表面处达到最大值;内表面位移和最大应力与外压、内半径成正比,与外半径成反比;两种方法计算结果的相对误差保持在1%之内;采用厚壁圆筒理论计算轴套内表面位移和最大应力所得结果能够满足风电锁紧盘的设计要求。     

变压器高压套管均压球区域电场分析及其结构优化

为研究变压器高压套管均压球圆弧半径和升高座直径对电场分布的影响以及对其结构进行优化,以一台220 kV变压器为例,利用Pro/E参数化建模技术和Ansoft有限元分析软件对变压器高压套管均压球区域电场进行了三维分析,得出了套管均压球圆弧半径及升高座直径对均压球表面电场强度最大值的影响规律,讨论了在满足绝缘要求的前提下对该处绝缘结构进行优化的问题.结果表明,在不改变均压球圆弧处最大场强的前提下,通过增加均压球圆弧半径,可以减小升高座直径,降低变压器制造成本.     

圆弧齿线圆柱齿轮全齿面数学模型及切齿条件分析

以旋转刀盘法双刃铣削圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,推导了含过渡齿面的圆弧齿线圆柱齿轮全齿面方程。在此基础上,提出了一种全齿面参数范围的计算方法,进行了齿面参数范围计算并仿真得到齿轮模型。以能获得完整齿形的最大齿宽为齿宽条件,研究了刀盘半径、压力角、模数等参数对齿宽条件的影响规律。通过分析轮齿各截面齿廓的根切条件,得到了圆弧齿线圆柱齿轮避免出现根切的最小齿数。进行了该齿轮的加工检测试验,测量结果验证了本文方法的正确性。     

地下全空间瞬变电磁响应的研究

为了研究地下全空间感应涡流的传播规律以及瞬变响应与围岩电阻率和时间的函数关系,采用数值模拟的方法计算了地下全空间响应。将相同时间9种围岩的响应曲线进行拟和,得到了响应与围岩电阻率的关系;在晚期条件下,将围岩响应随时间变化的曲线进行拟和,得到了响应与时间的关系;通过比较全空间与半空间响应的幅值大小,得到二者的比值关系。结果表明：全空间下涡流环极大值半径小于半空间下涡流环极大值在地面的投影半径;全空间瞬变电磁响应按围岩电阻率的1．5次幂进行衰减;按时间的2．5次幂进行衰减;全空间响应幅值为半空间响应幅值的1．93倍。     

轴承淬硬钢硬车微进给有限元仿真分析

通过合理确定材料本构关系模型,材料热物理属性,对轴承淬硬钢GCr15正交微进给硬车削加工过程进行了有限元仿真分析。对硬车微进给条件下切削刃刃口圆弧对切削力、切削热影响的机理进行了分析。并通过实验验证了仿真模型。获得了不同刀刃半径-背吃刀量比例对切削力、刀-屑接触区温度分布的影响规律。     

Corner forming of AZ61A magnesium alloy tube within warm hydroforming

The corners with small radii on cross sections are crucial for forming hydroformed components with polygonal sections.In this paper,warm hydroforming experiments of AZ61A magnesium alloy tubes were carried out to study the forming regularity of round corners by using a demonstration part with square sections.Effects of temperature on radius forming,thinning ratio distribution and microstructure were revealed and a component with relative outer corner radius of 3.0 was obtained by warm hydroforming at 240℃.The minimum thickness of the formed square section was located in the transition position between the corner and the straight wall.The thinning ratio of the round corner increased with the increase of forming temperature.Formability of the magnesium tube was improved by raising temperature under the effect of dynamic recrystallization at 240℃.     

动车组变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯精度控制

对某动车组L型截面变曲率铝合金门立柱的拉弯成形过程进行模拟.基于不同阶段下的截面应力应变分布和回弹半径变化关系,探索了铝合金门立柱拉弯成形精度的影响因素,优选工艺参数及控制方法,并通过试验进行验证.结果表明:变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯成形主要缺陷为截面畸变和回弹,其中截面畸变缺陷包括直线段区域腹板塌陷和圆弧端区域立边内凹.调整拉伸量等工艺参数一定程度上能够减小截面畸变缺陷和回弹.截面畸变缺陷主要因拉弯过程中立边受力不同引起.设置背压板,增加压板载荷能够减小直线段腹板截面畸变值;优化拉弯模具轮廓线,可降低圆弧端的立边截面畸变值.门立柱小圆弧端一侧回弹程度比大圆弧端一侧更严重,主要因变曲率铝合金门立柱两端不对称引起,影响门立柱的贴模度.利用回弹补偿法修正模具型面可有效控制回弹.试验最佳工艺参数为:预拉量1%,包覆拉伸量4.5%,补拉量0.5%,直线段区域施加40 kN背压力,构件成形精度大幅度提高,满足设计要求.     

Fluid flow and heat transfer characteristics of spiral coiled tube: Effects of Reynolds number and curvature ratio

Numerical analysis was performed to investigate flow and heat transfer characteristics in spiral coiled tube heat exchanger. Radius of curvature of the spiral coiled tube was gradually increased as total rotating angle reached 12π. As the varying radius of curvature became a dominant flow parameter, three-dimensional flow analysis was performed to this flow together with different Reynolds numbers while constant wall heat flux condition was set in thermal field. From the analysis, centrifugal force due to curvature effect is found to have significant role in behavior of pressure drop and heat transfer. The centrifugal force enhances pressure drop and heat transfer to have generally higher values in the spiral coiled tube than those in the straight tube. Even then, friction factor and Nusselt number are found to follow the proportionality with square root of the Dean number. Individual effect of flow parameters of Reynolds number and curvature ratio was investigated and effect of Reynolds number is found to be stronger than that of curvature effect.     

圆盘缝隙的平面配流副压力分布模型与解析

为了获得平面配流机构的压力分布特征,根据轴向柱塞泵配流机构的实际工况,基于二维圆盘缝隙流动的Reynolds方程推导了柱面坐标下各密封带任一点的压力计算模型,引入牛顿-拉弗森法迭代和根据边界积分2种求解方法,并在密封带流场域内计算内、外密封区的压力分布.结果表明,对内外半径比rext/rint小于1.5的圆环密封区,压力分布位于整个曲线的线性段而随半径呈近似线性关系,处于这一区间分析时可作简化,半径比大时非线性关系不可忽略.模型的解析与迭代2种算法均适用于中低压的窄密封带压力分布计算,且迭代法简单、收敛快,而对高压及宽密封带(内外半径比大)前者更为准确.     

CFDST组合截面结构柱的抗火设计分析

摘要：考虑钢管和混凝土的不同热工性能以及热传导的边界条件,采用有限单元法,建立CFDST柱截面二维计算模型,求出不同节点每一时刻的温度。由高温下的钢材和混凝土本构关系,可以得出一定温度下钢材和混凝土的应力,利用叠加原理求出CFDST组合结构柱的截面内力。结果表明CFDST组合结构柱外层钢管温度增长率比混凝土和内层钢管要快;CFDST组合结构具有良好的耐火性能,其主要影响因素包括构件长细比、内外层钢管强度、混凝土强度强度等级及空心率。     

致密油藏边界层厚度优化校正新方法

鉴于目前称重法测量边界层厚度的缺陷,建立了一种新方法,并测定了不同孔喉尺寸下的致密岩心在不同黏度、不同压力梯度条件下的边界层厚度。研究结果表明,在相同的孔喉半径和压力梯度下,流体黏度与边界层所占比例成线性关系,且黏度越大,边界层比例越大;在相同的黏度和压力梯度下,随着孔喉半径的增大,边界层比例迅速减小;在相同的黏度和孔喉半径下,随着压力梯度增大,边界层比例逐渐减小并趋于稳定。另外,通过绘制边界层厚度比例图版,分析黏度和驱替压力梯度对非线性渗流的影响,进一步证实边界层是导致致密油藏岩心出现非线性流动特征的本质原因。     

耦合管道系统在热声发动机中的传输特性

为了优化热声发动机和脉管制冷机之间的匹配,在流体网络模型的基础上,结合线性热声理论,推导了三管道耦合系统的传输方程,利用DeltaE对耦合系统在不同直径和长度下的压比放大特性和入口所需声功进行了理论计算和对比.各管道采用合适的直径,在行波热声发动机上对管道耦合系统的压比放大特性进行了实验验证.采用RC负载法测量耦合系统末端的声功,研究了在末端不同阻抗下耦合系统的声功输出特性.理论预测和实验结果趋势一致.实验中采用高纯N2作为工质,当工作压力为2.20MPa时,在耦合系统末端获得了1.50的压比;在一定的输出阻抗下获得了105W的输出声功.     

Optimizing loading path and die linetype of large length-to-diameter ratio metal stator screw lining hydroforming

In order to meet the high temperature environment requirement of deep and superdeep well exploitation, a technology of large length-to-diameter ratio metal stator screw lining meshing with rotor is presented. Based on the elastic-plasticity theory, and under the consideration of the effect of tube size, material mechanical parameters, friction coefficient and loading paths, the external pressure plastic forming mechanical model of metal stator screw lining is established, to study the optimal loading path of metal stator lining tube hydroforming process. The results show that wall thickness reduction of the external pressure tube hydroforming(THF) is about 4%, and three evaluation criteria of metal stator screw lining forming quality are presented: fillet stick mold coefficient, thickness relative error and forming quality coefficient. The smaller the three criteria are, the better the forming quality is.Each indicator has a trend of increase with the loading rate reducing, and the adjustment laws of die arc transition zone equidistance profile curve are acquired for improving tube forming quality. Hence, the research results prove the feasibility of external pressure THF used for processing high-accuracy large length-to-diameter ratio metal stator screw lining, and provide theoretical basis for designing new kind of stator structure which has better performance and longer service life.     

有限长圆柱壳体声辐射特性影响因素研究

以水下简支薄壳为研究对象，对外力激励下有限长圆柱壳体声辐射特性的影响因素进行了研究.考虑有限长圆柱壳体与声场之间的互耦合，并讨论它们之间的互辐射阻抗对壳体的辐射声压级和表面振动均方速度级的影响，着重分析了壳体的纵横比以及材质对圆柱壳体声辐射特性的影响.数值计算结果表明,结构与声场之间的互辐射阻抗对壳体的辐射声压级有一定的影响，但是对表面振动均方速度级的影响很小；壳体厚度对声辐射特性的影响比长度对声辐射特性的影响更为明显；材质对声辐射特性的影响是不可忽略的因素.     

文丘里管渐缩段影响限流性能试验与仿真

为研究3种渐缩段结构形式对限流文丘里管内部流场状态及限流性能的影响,对3种不同渐缩段的文丘里管在正常补水以及临界工况下的流体性能进行试验,研究其压损与限流特性;并基于ANSYS Workbench,对试验工况进行数值模拟。结果表明,出口压强计算值与试验值误差分别为2.0%, 0.5%, 0.5%,与试验结果吻合良好。模拟结果表明,压损系数与文丘里类型相关,与管道流场速度无关;渐缩段为弧形弯曲两次形状的压损性能优于渐缩段弧形弯曲一次形状,压损值约为弯曲一次形状的90%;渐缩段为传统直线型的压强性能最差。在临界工况下,3种文丘里管因产生空化均能较好地表现限流作用,但两次弧形平滑过渡的渐缩段形式因其结构均匀对管道内空化反应更有利,限流作用更好。