发动机部件强度和刚度评价及疲劳分析

某汽油机开发阶段须对发动机各主要部件结构强度和刚度做全面评价,并且须考核缸盖缸体的高周疲劳性能.基于STAR-CCM+计算出水套内部气体温度和对流换热系数,将其映射到水套有限元网格表面上作为温度边界条件.得到整个机体的温度场分布以后,在考虑各部件接触非线性的基础上,得到机体各部件的应力和变形等结果并进行评价.在有限元分析结果的基础上考虑材料温度非线性,考察缸体缸盖疲劳安全因数.结果表明,缸盖局部应力偏大,下缸体与油底壳接触面局部间隙过大,缸体缸盖疲劳安全性能满足要求.     

某发动机连杆高周疲劳分析

采用有限元计算和应力疲劳分析相结合的方法,对某发动机连杆进行结构应力和高周疲劳计算,得到其疲劳安全因数分布情况.结果表明该连杆满足安全运转要求.     

某缸盖高周疲劳分析

基于有限元法和应力疲劳理论,通过Abaqus和FEMFAT软件对某发动机缸盖进行温度场和结构耐久性计算分析.计算结果表明:在当前的载荷下,从温度分布和高周疲劳角度考虑,此缸盖可以满足安全运转需求,但是对于进一步提升发动机性能,其潜在承受能力较小.     

某发动机曲轴箱有限元分析

基于有限元分析和应力疲劳理论,通过Abaqus和FEMFAT软件,对某发动机缸体曲轴箱进行结构强度分析,得到其应力分布、接触情况和高周疲劳安全因数分布.结果表明此曲轴箱结构满足设计要求.     

某载货车动力总成后悬置托架疲劳强度分析

针对新设计的某载货车动力总成后悬置托架,在Abaqus中建立其所用材料的线性强化弹塑性模型,计算垂直冲击工况下的强度,结果表明危险位置的von Mises应力未达到材料屈服强度,满足垂直工况下的强度要求.同时计算动力总成后悬置托架在垂直加速度分别为-2g和4g工况时的von Mises应力,并用FEMFAT对动力总成后悬置托架计算疲劳安全因数,验证托架满足疲劳强度要求.该动力总成后悬置托架样件装配在某载货车上进行2×107m整车强化道路试验后无损坏,证明该计算可靠.     

船用柴油机连杆结构有限元分析

对一种新型连杆进行结构有限元及疲劳分析,计算连杆在不同载荷下的变形以及应力分布,进而得到连杆的疲劳安全因数.通过动力学计算求得连杆在上止点时小端的受力,并得出连杆相对于曲柄销中心的加速度和旋转角速度.基于Abaqus对连杆的1/4模型进行静力学计算,得到连杆的轴向变形量、应力以及接触面的接触压力.对所有节点在所有工况下的等效应力进行组合分析,求得每个节点的最大应力幅值,而后得到连杆的疲劳安全因数.连杆的最大压缩量小于1.14 mm,最大伸长量小于0.86 mm,最大主应力、接触压力小于材料的屈服极限,疲劳安全因数大于2.14,因此该连杆满足设计要求.     

柴油机负荷对曲轴疲劳寿命影响的三维有限元分析

为评估超载运行对柴油机的不利影响,以某型柴油机组成的动力装置为原始模型,设定柴油机发火顺序﹑活塞所受气体力﹑转速和输出扭矩等边界条件,用三维有限元动应力分析和疲劳寿命计算技术计算曲轴在420°缸排插入角下75%负荷、100%负荷、110%负荷和120%负荷时的疲劳寿命.结果表明在420°缸排插入角下,柴油机负荷越高,曲轴单拐的疲劳寿命区域扩大就越明显.     

CAE技术在汽轮机高温强度计算中的应用

为分析某百万千瓦超超临界汽轮机高压缸旋转部件在高温以及高离心力载荷下的强度状况,建立高压缸第一级动叶片的模型.根据蠕变试验数据,采用最小二乘法拟合幂蠕变方程中的各个参数,并详细介绍各参数的拟合、优化和验算过程;用CFD分析软件计算流体域内的对流传热系数并插值到有限元计算程序中,分析叶根倒角处危险区域的蠕变应力状况.数据验算结果表明,利用拟合数据计算得到的蠕变应力值与试验值比较接近,证明该方法可靠;CAE计算结果表明,叶根倒角处危险区域蠕变应力考核合格,并且有充足的安全裕量.     

摩擦因数对钢丝绳应力和疲劳寿命的影响分析

以6×36+WS结构钢丝绳为研究对象,在SolidWorks中建立了其三维模型,并导入ABAQUS中,通过定义接触对、设置边界条件,建立了钢丝绳有限元模型。在相同的轴向载荷下,仿真分析了不同摩擦因数对钢丝绳应力分布和疲劳寿命的影响。结果表明,钢丝绳在拉伸状态下,绳股外侧钢丝应力较大,且绳股与绳股接触处钢丝应力最大;随着摩擦因数的增大,钢丝绳应力逐渐增大,疲劳寿命逐渐减小,钢丝绳在应力最大处疲劳寿命最小。     

发动机缸体线性与非线性对比分析

采用线性分析发动机缸体时,在螺栓接触和绑定的位置会出现明显的应力集中点,且计算得到疲劳安全因数远远低于合理值.在考虑材料非线性的基础上对发动机缸体进行非线性分析,发现在螺栓接触和绑定位置处的应力明显降低,计算得到的疲劳安全因数也趋于合理.通过汽油机缸体线性与非线性对比分析可以发现,缸体非线性模型的计算结果更合理.若要改善螺栓孔周边的安全因数,一定要保证螺栓绑定和接触位置接近实际情况,特别在2个面过渡的位置不能绑定,这样可以避免造成应力集中.     

基于Abaqus的催化器总成热循环应力分析

基于Abaqus的稳态热分析和热力耦合分析功能,在给定热边界条件下计算某催化器总成稳态热分布;利用Abaqus的顺序耦合功能计算催化器总成在循环温度下的热应力,得到关键部件处的热应力和塑性应变.根据结果初步评价该催化器总成在热循环冲击载荷下的强度特性,为热冲击试验和结构优化提供参考.     

汽轮机汽缸蠕变-疲劳耦合寿命预测

为探索汽轮机汽缸裂纹产生的原因、带裂纹汽缸的剩余寿命、汽缸延寿等问题,开展蠕变和疲劳交互作用下的汽缸寿命预测。利用有限元计算汽缸在稳态和启停工况下的应力情况。基于蠕变 疲劳耦合理论进行裂纹萌生和扩展的寿命预测,从运行方式和汽缸结构2方面开展优化。研究结果表明：该中压内缸中分面法兰的拐角处存在较大的热应力集中,其寿命损伤大导致裂纹萌生。经过结构修复,机组寿命显著延长。     

基于试验和仿真的缸盖疲劳耐久性研究

以发动机缸盖疲劳耐久性设计为研究对象,对缸盖材料进行不同温度下的疲劳测试,获取详细的缸盖高、低周疲劳材料属性,然后结合CAE疲劳分析方法和理论,进行缸盖金属温度场仿真、高周疲劳分析和低周疲劳寿命预测。该缸盖疲劳分析方法结果可靠,可有效指导缸盖疲劳耐久性设计和优化。     

CAE在同步辐射装置挡光元件设计中的应用

针对第三代同步辐射装置挡光元件承受极高热负载、设计难度大的问题,综述CAE在其设计中的应用情况:借助有限元分析可以获得挡光元件关键部件吸收体的最高温度和最大应力这两个最主要设计参数;通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件模拟可以获得吸收体中冷却管道的对流换热与流动阻力特性参数;采用热弹塑性有限元分析可以获得用于低周疲劳寿命预估的吸收体热应力应变迟滞循环.下一步工作将围绕当今研究的核心问题——基于低周疲劳的设计准则展开,包括同步辐射高热负载作用下低周疲劳裂纹的起裂寿命和扩展寿命预测,以及吸收体倾角、表面光滑度、冷却管道排布等对寿命的影响.这些研究均需要充分利用CAE的强大分析功能.     

柴油机缸盖有限元分析

用Abaqus将对流热边界耦合至固体传热计算中,得到柴油机缸盖的温度场.在此基础上进行预紧力和爆发压力-热应力2种工况的数值仿真.仿真结果可以帮助确定各影响因素造成的缸盖应力集中的主要位置,为结构设计和改进提供参考.     

汽轮机内缸有限元分析与网格划分方案优化

为研究不同网格划分方案对汽轮机内缸应力场计算结果的影响,对某汽轮机中压内缸进行建模,选择热固耦合的有限元法采用4种不同的网格划分方案进行计算,得到额定负荷工况下典型应力集中部位的等效应力。根据计算结果,分析网格整体控制和局部细化过程的不同设置参数对整个求解过程的影响。综合考虑求解成本和计算精度,最终确定一种理想的四面体网格划分方案,该方案可在结果准确合理的前提下提高计算效率。     

Abaqus在某发动机主轴承螺纹孔强度分析的应用

用AVL/Excite软件对某款发动机主轴承进行EHD分析,选择最危险时刻的主轴承载荷,将主轴承油膜压力结果映射到主轴承壁计算网格表面上,用Abaqus计算全局模型位移,并以此作为边界条件计算主轴承螺栓孔子模型的应力,通过FEMFAT对主轴承孔螺纹进行高周疲劳分析,对结果做出评价,提出结构改进建议.