2524-T3铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程的数值模拟

目的 分析焊接接头温度场、应力场的分布情况,并着重讨论焊接转速对接头孔洞分布规律的影 响。方法 基于 ABAQUS 有限元分析软件,对 2524-T3 铝合金回填式搅拌摩擦点焊过程进行了模拟,分 析了焊接过程中材料内部温度场、应力场及焊点底部孔洞的变化情况,并在此基础上采用小孔法对焊点 周围残余应力进行了测量,与模拟结果进行了对比分析。结果 焊接转速由 2200 r/min 提高至 3000 r/min, 焊接过程达稳定摩擦时焊接温度由 489 ℃增至 518 ℃。焊接结束时焊件表面残余应力数值均在 100~200 MPa,与实际小孔法测得数值吻合良好。结论 焊接转速的提高导致焊接过程中各阶段峰值温度提高, 在焊件横截面还可观察到沿厚度方向存在较大的温度梯度。接头孔洞数量随焊接转速先下降后上升,在 焊接转速为 2800 r/min 时,孔洞数量达最少。另外,焊件表面残余应力呈四周对称分布,并在压紧环外 径处出现最大值。     

超高转速氦气压缩机转子的模态分析

以100 000 r/min超高转速氦气压缩机转子为研究对象,描述了基于ANSYS对转子进行了模态分析的步骤和结果,得到转子的各阶弯曲临界转速和振型图。采用多点激振单点拾振的测试方法对转子模态进行实验验证对比,模态分析与实验结果相对误差为1.95%,ANSYS模态分析计算基本准确,可以有效地指导转子特征尺度的设计。实验测试表明,最高工作转速相对于临界转速的安全裕度为18%,转子处于相对安全的工作范围,可有效避免弯曲共振的发生。并进一步分析了轴承支承刚度和工作轮端轴伸长度对临界转速的影响。在一定范围内,适当增大轴承的支承刚度,可较大程度提高转子临界转速;适当减小轴伸长度,可略微增加转子临界转速。     

螺旋转子泵性能测试

目的测试、分析高速螺旋转子泵在不同转速下的性能。方法对高速螺旋转子泵进行三维建模,并建立其理论流量数学模型,进行样机试制及装配。搭建螺旋转子泵性能测试硬件及软件系统,通过Labview对信号进行控制和采集。结果螺旋转子泵实际流量与流量波动随着转速的升高呈线性增加,流量波动从转速为2700 r/min时的0.43 L/min增大到转速为8400 r/min时的1.76 L/min。螺旋转子泵转速小于5800 r/min时,转速增加与实际流量增加基本呈线性关系,当转速超过7000 r/min时,实际流量基本不再增加。结论螺旋转子泵的实际输出流量及流量波动随转速增加而增大,实际输出流量的增大提高了螺旋转子泵的输出压力,而流量波动的增大降低了螺旋转子泵的稳定性。     

垂直螺旋输送机临界转速的仿真研究

为确定实际模型的临界转速,采用EDEM、RecurDyn和ADAMS.2建立螺旋直径为400 mm、升程为330 mm的双螺旋垂直螺旋输送机和单个颗粒的仿真模型;通过仿真确定临界转速的区间,根据二分法不断缩小临界转速的区间,直至得到临界转速终止仿真;在EDEM中建立输送高度为0.3 m、填充率分别为20%、40%、60%和80%的颗粒群仿真模型,采用相同的方法完成仿真。结果表明:仿真结果验证了粒子与螺旋面、罩壳内壁之间的接触力类型,得到单个颗粒时螺旋的临界转速约为70 r/min;4种填充率下的临界转速分别为75、81、91、100 r/min;单质点法求解的理论临界转速为82 r/min,与单个颗粒、输送高度为0.3 m、填充率为20%和40%的颗粒群仿真结果接近,而小于输送高度为0.3 m、填充率为60%和80%的颗粒群仿真临界转速。说明单质点理论只适用于小填充率的垂直螺旋输送机模型。     

正弦泵叶轮组件转子动力学计算与仿真分析

目的为了深入研究正弦泵的技术性能,对其叶轮转子进行动力学建模与仿真计算。方法在结构设计和理论分析基础之上构建转子等效力学模型,利用BEAM188,MASS21及COMBI214单元开发有限元建模程序;通过模态参数计算和多载荷步转子动力学分析,确定了基于Campbell图的前3阶临界转速;在ADAMS/View环境下建立多刚体动力学仿真模型;将泵体压力场简化为主轴之上的等效力矩,并在考虑接触特性的条件下对叶轮组件进行动力学仿真分析。结果转子实际工作转速(600~800 r/min)远小于其1阶临界转速(29 824.36 r/min);叶轮与刮板之间存在较大接触碰撞力,且支撑轴承承受了更大的动态冲击载荷。结论叶轮组件具有良好的转子动力学特性,符合正弦泵结构原理和实际工况。     

亚临界流体与高剪切应力对EPDM废胶粉脱硫反应的影响

在废旧三元乙丙橡胶粉(WEPDM)与未硫化三元乙丙橡胶(EPDM)混合物的熔融挤出过程中,采用改变亚临界流体品种和提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了亚临界流体品种与高剪切应力对脱硫共混物DEPDM/EPDM的凝胶含量、门尼黏度、溶胶红外光谱及脱硫共混物共混三元乙丙橡胶与原EPDM共混再硫化材料EPDM/(DEPDM/EPDM)力学性能的影响,对再硫化材料的试样断面形貌也进行了扫描电镜观察。结果表明,亚临界流体水或醇的存在均能促进脱硫、解交联反应的进行,特别是在以亚临界乙醇水(7∶3)混合物作为反应介质的条件下,脱硫反应中交联S-S键断裂选择性明显增大,所得产物凝胶含量降低,门尼黏度增大,其再硫化材料力学性能也明显增加。挤出机的螺杆转速和脱硫反应温度均存在最佳值(220℃,600~800 r/min)。在以醇水混合物为反应介质的最佳条件下(220℃,600~800 r/min),其脱硫共混物共混EPDM再硫化材料EPDM/(DEPDM/EPDM)的拉伸强度和断裂生长率分别达到26.7 MPa和606.3%。     

脆性材料复合型裂纹的断裂准则

实际工程中,脆性材料中的裂纹多处于复合型受力状态,因此,确定脆性材料中的复合型裂纹起裂角和临界荷载有着重要的理论意义和实用价值。以复合型裂纹为研究对象,将裂纹尖端的最小无量纲塑性区尺度ρmin和广义合成偏应力强度理论相结合,建立脆性材料复合型裂纹的断裂准则,预测裂纹起裂角及临界荷载,将其结果与最大周向应力准则和应变能密度因子准则相比较发现,基于该文方法得到的临界荷载曲线大于最大周向应力准则得到的临界荷载曲线,与应变能密度因子准则得到的临界荷载曲线比较接近。因而,表明了用该文的方法来预测脆性材料复合型裂纹起裂角和临界荷载是行之有效的。     

PEO/CaC03/PLA复合材料开孔结构的制备

采用聚乳酸(PLA)、聚氧化乙烯(PEO)、碳酸钙(CaCO3)熔融共混制备具有开孔结构的PLA多孔材料,借助于扫描电镜、孔隙率、热分析和压缩性能的测试方法,研究了连续混炼工艺对多孔材料结构和性能的影响.结果表明,过高或过低的转子转速和加料量都会导致多孔材料孔隙率的下降.当转子转速为600 r/min,加料量为2.61 kg/h时,孔隙率达到最大值76.8％.压缩模量和压缩强度分别为4.3 MPa和2.9 MPa.提高转子转速有利于多孔材料结晶性能的提高.     

大功率二氧化碳压缩机运行效率的实验研究

本文在不同压力和转速工况下,对一台由挪威科技大学与Sintef联合研发的大功率单级活塞式二氧化碳制冷压缩机进行了实验测试,得出压缩机效率、容积效率以及油循环率随压缩比和转速的变化曲线,以及效率最优时各参数的范围。结果表明：当压缩比为2.1、转速为2 500 r/min时,油循环率达到最大值2.84%;当压缩比为1.88,转速为1000 r/min时,容积效率达到最大值85.8%;当压缩比为1.5~2.5,转速约为1 500 r/min时,压缩机效率最优;当转速为1500 r/min,压缩比为2.0时,可达到最大值79.1%。针对压缩机效率的实验数据进行了数学拟合,并与两台同类压缩机的产品效率作对比分析,结果表明：大功率压缩机当压缩比为1.5~3.2时的效率比同类压缩机约高11.5%。     

PEO/CaCO_3/PLA复合材料开孔结构的制备

采用聚乳酸(PLA)、聚氧化乙烯(PEO)、碳酸钙(CaCO_3)熔融共混制备具有开孔结构的PLA多孔材料,借助于扫描电镜、孔隙率、热分析和压缩性能的测试方法,研究了连续混炼工艺对多孔材料结构和性能的影响。结果表明,过高或过低的转子转速和加料量都会导致多孔材料孔隙率的下降。当转子转速为600 r/min,加料量为2.61 kg/h时,孔隙率达到最大值76.8%,压缩模量和压缩强度分别为4.3 MPa和2.9 MPa。提高转子转速有利于多孔材料结晶性能的提高。     

包装机封口机构转轴有限元分析

目的验证封口机构主要受力零部件转轴满足实际工况的需求。方法基于某袋成型包装机的整体布局设计、封口机构的方案设计以及理论计算,完成对相应封口机构的三维建模,再利用Ansys Workbench对其进行静力学分析、模态分析,以及使用疲劳分析软件n Code Design Life进行疲劳分析。结果转轴表面所受应力最大为29.94 MPa,其固有频率均大于1246.6 Hz,同时转轴绝大部位的疲劳次数大于1.127×10~8。结论证明符合理论设计的要求,在实际工况条件能正常工作且不发生共振及安全疲劳,由仿真分析可对可能发生疲劳破坏的位置进行预测。     

药品包装线开盒机刚柔耦合动力学仿真分析

目的研究柔性杆件从实际工况开始,随着工作转速的提高对开盒机动态性能和开盒角度的影响。方法利用Solid Works建立了开盒机的三维实体模型,通过导入ADAMS建立开盒机的纯刚体模型,利用Ansys对杆件进行柔性化处理,生成模态中性文件,将其导入纯刚体模型中建立开盒机的刚柔耦合模型,并进行动力学仿真分析,仿真结束后将载荷文件导入Ansys进行关键部件的应力分析。结果得到了开盒杆相对吸盒杆的最大转角和关键部件的受力,得出工作转速340 r/min为此开盒机的极限转速,且通过加强杆件的强度可以使开盒机提速运行,但必须进行全面的动态性能研究和优化。结论采用刚柔耦合分析方法可以更真实地仿真开盒机的实际运动状态,尤其是在工作转速较高阶段,且相对于纯刚体模型,可以更全面地分析开盒机的动态性能。     

Conceptual design and finite element analysis of a high inclusion dough shaping machine using 3D‐computer aided design (CAD) (SolidWorks)

Due to unavailability of omit suitable machine to shape oat base cookies dough with large inclusion, inconsistency in size is a critical issue. Thus, a dough shaping machine is needed to improve the quality of the final product. The objectives of this research are to develop conceptual designs of a high inclusion dough shaping machine and to perform finite element analysis on the important part of the machine. The methodology including extraction of the design layout of the machine, development of the schematic drawing and wireframe model, the performance of stress and total deformation, and production of a complete drawing for fabrication purpose. Under finite element analysis, result of the maximum allowable stress was compared with the calculated static component strength against crack. Based on the analysis using SolidWorks, the maximum equivalent stress of the roller is 0.3469 MPa with maximum total deformation is 2.617 ? 10^?4 mm. The value of maximum equivalent stress is way too small as compared to that of the calculated static component strength against crack which is 15.31 MPa. Hence, the material used for the roller was found to be able to support the weight of dough without crack and avoid critical deformation during the production process.     

包芯线自动包装机的设计与分析

目的针对手工包装包芯线卷效率低和包装质量参差不齐等问题,设计一种最大质量为1500 kg的包芯线卷自动化包装机。方法根据包芯线卷的主要参数和包装工艺流程,结合包芯线卷在包装过程中的实际要求进行包装机的结构设计,包括包膜准备装置、热封装置、焊接系统、气压系统。结果设计出了完整的总体尺寸为3200 mm×1200 mm×2000 mm的包芯线卷自动包装机,完成了包装机模拟装配仿真、气压系统的调试。仿真结果表明,大小膜牵引器速度为0.11~0.5 m/s;关键零部件U形钩的有限元分析结果表明,最大位移发生在U形钩底部,其最大等效应力为29.871 MPa,装置的强度满足设计要求。结论总结包芯线包装目前存在的问题,从满足企业可持续化需求角度对包装机进行了创新设计与仿真优化,实现了包芯线卷自动化、标准化包装,为企业节约了人工成本。     

SiCp/A356铝基复合材料的磨损性能研究

在干摩擦条件下,对SiC颗粒含量20％的铝基复合材料在2～20 MPa载荷和200 r/min、400 r/min的滑动摩擦速度下进行摩擦系数及磨损率变化分析,并结合对磨损表面的SEM和EDS分析,探讨了SiC颗粒增强铝基复合材料的性能,并建立了在不同载荷和速度下的摩擦磨损机理图.研究表明,当载荷和摩擦速度都相对较低时,磨损表面主要为轻微的磨粒磨损,并伴随氧化磨损.当载荷达到10 MPa时,会发生轻微磨损向严重磨损转变,逐渐出现剥层磨损.最后在载荷为20 MPa、摩擦速度为400 r/min时,材料表面产生严重的粘着磨损.     

竹材切割机械臂及关键零部件设计仿真

目的 针对包装用竹材人造板制造中需要切割竹材的情况，设计一种无刷电机驱动的竹材切割机械臂，并设计其中往复锯的平衡机构，以平衡往复惯性力。对往复锯核心机构零件及内壳体进行强度校核，确保零件薄弱环节满足强度要求。方法 在SolidWorks中建立往复锯机构及其平衡机构，通过Adams仿真验证平衡机构平衡效果。在Ansys软件中，对往复锯核心零件及其平衡机构进行有限元分析，求得其最大主应力以进行强度校核，最后设计完成主材切割机械臂的设计。结果 Adams仿真表明往复锯剩余的往复惯性力极大值为7.564 2 N，平衡率为96.65%。Ansys有限元分析表明，各个零件的最大主应力最大值为70.645 MPa，远小于Q235许用应力值210 MPa。结论 文中设计的竹材切割机械臂中的往复锯，经平衡机构平衡后，剩余往复惯性力较小，其核心机构零件及内壳体满足强度要求，主材切割机械臂设计满足要求。     

某型号锂电池全纸化包装件跌落仿真分析

目的 验证锂离子电池全纸化运输包装件的防护性能。方法 依据锂离子电池的产品特性、流通环境以及包装防护等多方面要求，选用合适的纸质包装材料得到全纸化的包装方案，选用仿真分析软件对包装件进行跌落模拟，得到其应力、应变等相关数据。结果 由跌落仿真分析可知，最大应力出现在外壳上盖凸台位置，其应力值为346.06 MPa，超过外壳最大许用应力值(325 MPa)，外壳发生破损。锂电池包装件跌落时，外壳等效应力值为1.211 MPa，仿真得到的应力值均未超过材料的许用应力，不会发生损坏。结论 该包装结构能够在运输过程中吸收大部分的冲击能量，能很好地保护内部产品不受损伤，具有良好的防护性能。     

水下爆炸作用下金属材料动态失效判据

该文章对某金属材料制成的圆筒形试件进行水下近距爆炸试验,得到了水下近距爆炸条件下材料的动态断裂应变,结合能量方法,给出了水下近距爆炸时材料的动态屈服强度,并和静态拉伸试验及霍普金森拉杆试验（SHTB）结果对比,比较了屈服强度、极限拉伸应变和能量吸收率等参数,并探讨了SHTB试验所得失效判据在水下爆炸对某金属材料制成的圆筒形试件进行水下近距爆炸试验,得到水下近距爆炸条件下材料的动态断裂应变,结合能量方法,给出水下近距爆炸时材料的动态屈服强度,并和静态拉伸试验及霍普金森拉杆试验（SHTB）结果对比,比较屈服强度、极限拉伸应变和能量吸收率等参数,并探讨SHTB试验所得失效判据在水下爆炸条件下的适用性。对比材料失效判据常规研究方法和水下爆炸实际效果,对于船体及其模型的结构抗爆设计和评估具有参考价值。条件下的适用性。该文章创新的对比了材料失效判据常规研究方法和水下爆炸实际效果,对于船体及其模型的结构抗爆设计和评估具有参考价值。     

聚乙烯拉伸应变速率的本构方程改进及运用

目的 对等密度、恒温条件下聚乙烯（PE）在不同应变率下的力学性能进行研究,改进原有本构方程的应变率项。方法 使用万能材料试验机,测量不同拉伸速率下PE的应力-应变曲线,并研究随着应变速率的增加,最大拉伸强度和断裂伸长率的变化趋势;基于Sherwood-Frost本构模型,对经典的热激活机制Seeger模型添加幂函数项,实现应变率与应变的耦合;基于最小二乘法,采用Matlab软件拟合本构模型参数,并将本构方程拟合结果与300,400,500 mm/min速率下的试验数据进行对比。结果 改进后的本构模型拟合数据与试验结果具有更高的吻合度,最大误差为8.12%,出现在300 mm/min的速度条件下。结论 随着拉伸速率的增加,PE材料的最大拉伸强度逐渐增加,断裂伸长率逐渐降低;改进应变率项后,本构模型具有更高的拟合精度,能够为有限元分析提供准确的材料参数。     

可溶球座密封环密封性能分析与结构优化

可溶球座压裂后无需钻除作业,可自行溶解而实现井眼全通径,已成为致密油气水平井分段体积压裂的关键工具。可溶球座密封环的密封性能决定着水平井压裂作业的成败,因此开展了密封环密封性能的仿真分析及其结构优化研究。分析了可溶球座密封环的工作原理,运用有限元仿真方法分析了其密封性能。结果表明,坐封完成后密封环所受最大应力达到182.26 MPa,存在局部破坏的风险。进行了密封环材料和结构的优化设计,分析了各结构参数对密封性能的影响。优化后可溶球座能在50 kN坐封力的作用下安全坐封,密封环与套管内壁和滑动体的最大接触应力均大于压裂液压力,且接触应力分布较为均匀,满足密封要求。密封环结构优化后,可溶球座的密封和安全性能得到了提高。研究结果可为可溶球座密封环结构的改进提供参考。