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。     

双筒形皮带轮多道次拉深成形工艺

目的 研究双筒型带轮多道次拉深成形过程。方法 根据冲压手册计算拉深道次与凸、凹模尺寸,并采用有限元模拟软件DEFORM,模拟分析多道次拉深成形过程。根据理论计算得出需要8道次拉深成形双筒形带轮。结果 随着成形道次的增加,内筒及外筒圆角处累积的应力应变值最大减薄最严重,从外筒至内筒壁厚持续减小,其中内筒底部圆角为厚度最小处。结论 通过8道次拉深的方法成形出所需的零件,零件壁厚达到所需要求,并成功试验出成形质量较好的样件。     

沥青结合料老化对路面功能层力学性能的影响

为考察沥青结合料老化对路面功能层力学性能的影响,运用Bisar和Ansys程序计算了不同老化程度的沥青路面的应力应变分布情况.通过计算分析可知:沥青层中产生的最大拉应力位于路表面双轮中心处;路面老化后,沥青层中产生的最大拉应力增加,最大拉应变与未老化路面相比,基本处于同一水平;在老化的前期(老化程度较轻时),沥青路面层内产生的最大剪应力远大于沥青路面层产生的最大拉应力;随着路面老化程度的加深,路面表面双轮中心处的拉应力(沥青层内产生的最大拉应力)接近甚至大于沥青面层的最大剪应力;这表明,路面在使用前期容易发生剪切破坏,随着路面老化程度的加深,路面更容易产生拉伸破坏.     

电压激励下四边简支压电层合板的振动分析

以压电陶瓷-金属-压电陶瓷对称层合板为研究对象,依据小挠度弯曲理论,根据Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法推导出了电压激励下压电层合薄板的振动方程。以四边简支的压电层合薄板为算例,用ANSYS软件建立有限元模型并对其进行模态分析、瞬态动力学分析,仿真结果与理论值基本相符,验证了本文理论的正确性;通过改变电压幅值的大小分析其对中心节点位移响应幅值以及x,y方向应力幅值的影响。通过改变阻尼大小分析其对薄板横向位移的影响。数值模拟了薄板中心处节点x,y方向应力随时间的变化规律,并分析了薄板最大应力出现位置及随时间的变化规律,所得结论可为压电振子的设计和分析提供一定的理论参考。     

钢筋混凝土烟囱预应力环箍加固效应研究

钢筋混凝土烟囱经预应力环箍加固后,在烟囱筒壁外表面与环箍接触处产生了一周沿环向均匀分布的径向压力。用圆柱壳理论导出了径向压力在筒壁中产生的环向压力、环向压应力、压力影响高度的计算公式,环向压应力呈曲线分布。数例计算结果表明:环向压应力值在环箍作用处最大,约为-1.0MPa,且随着环箍位置增高而增大,在压力影响高度起止点处衰减为零;压力影响高度随着环箍位置增高、半径变小而减小,平均值约为2.8m;根据压力影响高度,即可计算上下两道环箍之间的合理距离。     

拉深比对304不锈钢圆筒件残余应力的影响

304不锈钢圆筒拉深件在其口部易发生纵向开裂,外壁残余拉应力过大是造成其纵向开裂的根本原因之一.本文结合有限元法分析不同拉深比所得圆筒拉深件的残余应力,用纳米压痕试验研究了拉深比对304不锈钢圆筒拉深件筒壁残余应力的影响.结果表明:304不锈钢圆筒拉深件外壁的残余拉应力从筒底到口部先增大后减小,最大残余应力出现在筒壁中部约60%筒壁高度处;纳米压痕测得拉深比为1.43、1.54、1.67和1.82拉深圆筒件筒壁的最大残余应力分别为391.87、745.30、793.74和1 013.1 MPa;最大残余应力随拉深比的增大而增大.与其他文献对比分析,此研究结果是正确可靠的.     

薄型烟机包装实验室测试与跌落仿真分析

目的 研究薄型烟机包装跌落状态下的变形问题,并根据测试及仿真分析结果提出整改方向和具体措施。方法 根据运输包装件跌落试验方法确定导致产品变形的跌落工况,基于Creo和Ansys Workbench软件进行产品包装件跌落仿真分析,得到产品的位移及应力分布。结果 扫频测试共振频率与模态分析固有频率一致,证明了有限元模型建立的正确性;跌落过程中能量守恒证明了分析结果的正确性;最大位移分布于滤网、蜗壳、电机上,最大应力分布于产品外壳上;实验室测试与仿真分析得到的加速度随时间的变化趋势基本相同。结论 分析产品跌落变形问题可采用实验室测试与有限元仿真分析相结合的方法,全面评价产品变形情况和应力集中现象。解决薄型烟机变形问题可通过增加衬垫、改进产品结构等方式实现。有限元模型的验证和分析过程中的能量守恒能够保证有限元分析结果的正确性。     

新型封隔器胶筒防突装置的设计及分析

为了防止封隔器胶筒在大间隙和高压差工况下肩部突出,提高封隔器的封隔能力,针对传统防突装置的不足设计了一种伞式完全防突装置。首先,使用有限元软件对无防突装置、安装部分防突装置和使用完全防突装置的胶筒在封隔大间隙工况下的密封性能进行了对比分析,发现使用完全防突装置时胶筒的最大Von Mises应力最小、封隔能力最强。其次,介绍了伞式防突装置的结构和工作原理,对其机构进行了分析。同时设计了一款适用于Y111-150型封隔器胶筒的伞式防突装置,验证了机构不会发生自锁,各零部件之间也无干涉发生。当防突装置翼板展开防突时,连杆两端处的销钉受力最大,此处易发生失效;当防突装置用于大间隙、高压差封隔时可适当增加这2处销钉的直径和连杆的厚度。研究结果对封隔器防突装置的设计具有一定参考意义。     

外旋式电测粘度计的设计与计算

给出了一种通过静态电阻应变仪及外旋式粘度装置测量流体粘度的方法。由同步电动机带动外圆筒旋转剪切流体,从而将粘性力传递给内筒,内筒与圆轴相连。粘性力产生的扭矩使圆轴产生应变,在圆轴表面黏贴电阻应变片,通过合理组桥将应变显示在静态电阻应变仪上,根据应力应变关系计算出扭矩,从而计算出流体的动力粘度。     

行波管阴极组件激光焊接残余应力及其对结构强度的影响分析

对行波管阴极钼筒和钽支撑筒的焊接材料及焊接工艺进行了研究,并用数值模拟方法对焊接结构的残余应力进行了分析,获得焊接残余应力值及其分布,并与试验值进行了比对,仿真结果与试验结果一致。同时将残余应力结果作为预应力加载到行波管阴极组件上,分析了其对结构强度的影响。结果表明:焊接残余应力使阴极组件结构在实际工作中的应力值增大且应力分布发生了变化,在残余应力的影响下,钽支撑筒在高温工作时的应力由332变化为412 MPa,增幅达24%,而且最大应力的位置也由钽爪内表面转移到钽爪拐角处。而六个钽支撑爪子的外表面(焊接处)由于残余应力最大,该处应力值也由101增加到250 MPa,增幅高达150%。因此阴极组件中钽支撑筒与阴极钼筒的焊接处很容易因应力值过大而失效,需要对焊接处残余应力进行消除和控制并对结构进行加固设计。     

圆柱形动力锂电池的绿色包装设计及跌落仿真试验

目的 对圆柱形的车用动力锂电池进行运输包装设计及跌落仿真试验分析。方法 运用运输包装设计五步法,根据产品特性、运输包装要求与流通环境条件,分析现有包装的不足,提出包装解决方案,并依据包装设计方案设计包装材质、结构尺寸,对设计的包装进行强度校核,最后对包装件进行跌落仿真试验,分析和评价所设计的包装方案。结果 设计的运输包装解决方案分为内外包装两部分,内包装使用材质为EPE发泡聚乙烯塑料材料,结构为多孔结构,外包装使用的材质为C楞瓦楞纸板,结构为0201型箱型结构,对所设计的包装方案进行底面跌落模拟仿真试验,锂电池产品所受到的最大等效应力值为5.865 MPa,低于圆柱形动力锂电池材料的许用应力值132.2 MPa。结论 所设计的圆柱形动力锂电池运输包装方案合理,对锂电池类危险品的运输包装设计具有一定的借鉴意义。     

精密轴承的预紧力定位包装研究

目的解决精密轴承现有包装在运输过程中受到振动和冲击影响易导致其接触面间的表面质量下降的问题。方法提出了一种刚柔结合的精密轴承包装方法,通过预紧力定位装置消除轴承滚动体与内圈两者间游隙,结合缓冲衬垫对包装件进行防护。通过应力-应变原理设计预紧力定位装置结构,并利用有限元软件模拟该装置与轴承相互作用的工作过程,研究该过程中轴承受力变化情况及预紧装置的力学表现。结果仿真结果显示定位装置对轴承施加预紧力后游隙消失,且轴承的弹性变形在可承受范围内。通过对整体包装件进行自由跌落试验,测得轴承受到的冲击加速度小于50G,并检测轴承接触表面无损伤。结论所提出的精密轴承包装方法能够对精密轴承提供保护作用。     

厚壁金属管挤压变形缓冲制动响应特性研究

金属管挤压变形是高效缓冲制动的重要形式,但目前对不同结构形式在动态冲击条件下的响应特性缺少系统的认识;以厚壁金属管为对象,对其挤压变形缓冲制动响应进行数值研究。参照试验状态和结果建立厚壁金属管缓冲制动装置的有限元分析计算模型,进行准静态仿真模拟分析并校核;在此基础上利用有限元法和显示动力学算法,对厚壁金属管缓冲制动响应特性以及影响缓冲力的主要因素进行研究和分析。结果表明:①厚壁金属管缓冲制动结构具有尺寸小、冲击载荷平稳、变形能力强的特点;②利用此计算模型能够清晰地表征厚壁金属管缓冲制动装置的动态响应;③影响缓冲力大小的主要结构因素是缓冲筒下部内孔直径、上部内孔直径以及外部直径,缓冲筒上下内径比D1应控制在0.7~0.8,D2应控制在1.8~2.0,当比值越小时,冲击杆会出现反冲现象,当比值越大时,冲击杆受到较大的冲击力,缓冲筒的惯性制动段的制动也有较大波动的影响。针对工程应用中不同的缓冲制动需求,可以通过设置合理的缓冲筒内外廓直径参数来获得有效的制动载荷。可为相关研究和工程应用提供参考。     

薄壁管壳体环矢挤压缩径工艺仿真分析与研究

目的 针对空心薄壁件在缩径成形工序中力学性质难以观测且缩径成形加工效率较低的问题,提出一种使用18瓣环矢挤压模具进行环矢挤压一次性成形的缩径工艺,并研究了该工艺下薄壁管壳体的弹塑性变形规律。方法 以外径6.3 mm、壁厚2 mm、颈缩宽度1 mm的小尺寸薄壁管壳体（Q255材料）为研究对象,基于Barlat''96屈服准则和M–K沟槽理论,结合L.H.Donnell理论,建立管壳体环矢挤压缩径的塑性微元应力模型,通过ANSYS软件建立环矢挤压缩径工艺有限元模型,并进行数值模拟分析,获得管壳体环矢挤压过程中内壁面和颈缩区厚度方向的应力分布规律;最后进行实验验证,利用千分尺测量外径,采用应力测定仪测量中心位点应力,验证了该工艺下仿真结果的准确性。结论 颈缩区域宽径比越大,缩径成形越远离弹性区;内壁面的应力整体呈凸状分布;卸载后,壁厚方向的残余应力呈从外壁到内壁逐渐增大的线性分布趋势,缩径区中心点最大残余等效应力为319.76 MPa,分布在挤压部位的内表面;经实验验证,内壁面中心位点的最大残余应力为183 MPa,其与仿真分析结果（202.5 MPa）的吻合度高达91.5%,验证了仿真结果的准确性。该环矢挤压模具能够有效进行空心薄壁管壳体的一次性缩径成形,提高制造效率,该研究结果可为薄壁管件环矢挤压缩径成形的工艺设计及工程应用提供参考。     

芯轴摩擦系数对推压-拉拔复合缩径的影响

推压-拉拔复合缩径工艺是管坯减径的新方法,芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对工艺有重要的影响。通过建立推压-拉拔复合缩径变形过程中变形管坯的力学模型,分析了芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对成形的影响规律。针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴摩擦系数,进行了有限元仿真,得到了芯轴摩擦系数对管坯变形的影响规律,并基于管坯传力区不失稳以及变形所需凹模推力和芯轴拉拔力较小,给出了芯轴摩擦系数的设定范围。进行了缩径实验,实验和有限元模拟的结果接近。较小的芯轴摩擦系数可能造成管坯起皱失稳,而较大的芯轴摩擦系数,有利于降低管坯轴向压应力、凹模推力和芯轴拉拔力,但可能造成管坯表面划伤。     

食品多层包装内包缺陷的问题分析及处理

目的 分析食品多层包装内包缺陷产生的原因,降低食品生产过程中内包装的缺陷率。方法 以GDXII包装机为例,分析造成褶皱、破损、翘边、露底、划痕和拼接错误等6种典型内包铝箔纸缺陷的原因,分别对GDXII包装机的内包夹紧装置、压花装置、切割装置、加速装置及包装成型装置进行参数调整。结果 调整优化后的GDXII包装机在生产时,机器运行稳定,单小时内包生产量由优化调整前的23 977提升至24 350,内包铝箔纸缺陷率由调整前的4.44%降低至1.92%。结论 在实际生产中,同类食品包装生产企业可以根据该优化调整思路及方法,确定与之适应的包装机参数调整方案,以降低生产过程中内包缺陷损耗率,提升产品信誉度和企业经济效益。     

大型筒体对轮强力旋压成形特征与规律研究

目的 研究大直径薄壁筒体在对轮强力旋压过程中的应力–应变分布情况和材料流动特征,探明减薄率、进给比和主轴转速等工艺参数对成形结果的影响规律。方法 利用Forge仿真平台建立2.25 m级5052铝合金筒体对轮强力旋压的有限元模型,分析筒体成形过程中的应力–应变状态和主要工艺参数对成形精度与旋压成形力的影响规律。结果 在对轮旋压成形过程中,筒体内外侧应力–应变呈对称分布,成形区域内材料呈扇形流动。工艺参数对成形工件壁厚精度和旋压成形力的影响主次顺序为:减薄率＞进给比>主轴转速。结论 各工艺参数的增大均会降低工件的壁厚精度,减薄率和进给比的增大会引起旋压成形力增大,而主轴转速增大会使旋压成形力轻微减小。     

地震激励下储罐内液体的减晃试验研究及有限元分析

为了避免因液体晃动过大而引起的储罐"象足"型失稳破坏,采用减晃板作为抑晃装置并对其进行了减晃优化设计。分别采用缩尺模型试验(缩尺比1∶30)和有限元分析等手段对有、无安装减晃板的储罐内的液体晃动波高、罐底剪力及罐壁压应力等关键指标进行了实测和仿真模拟。研究结果表明:关键指标的模拟值与实测值较为接近,进而验证了储罐减晃有限元分析的可靠性;当减晃板在距液面0.125倍~0.225倍的储罐高度且其宽度在0.15倍的储罐半径附近时,减晃板对储液晃动波高、罐底剪力及罐壁压应力都具有较好的抑制效果;减晃优化设计后,"象足"失稳区(接近罐底处)的罐壁压应力峰值得到了较为显著的抑制。     

网箱托盘静动态力学性能的有限元分析

目的以新制仓储设备网箱托盘为研究对象,利用有限元分析软件对其受力进行分析。方法通过Solid Works软件对网箱托盘进行建模,并在Ansys Workbench中进行结构静力学分析,Ansys LS-DYNA中进行跌落分析,获得应力、应变、位移云图及相关数据。结果结构静力学分析得到底托盘的最大应力为5.18 MPa,最大位移为1.2 mm;面跌落分析得到网箱最大应力为2 MPa,底托盘最大位移为16.51 mm。结论网箱底托盘无支撑位置的变形较大,受损严重。该研究能够为网箱托盘的结构优化提供依据。