基于有限元技术的汽车发动机密封性能研究

基于ANSYS Workbench有限元分析软件,对某典型汽车发动机气缸盖、气缸垫及气缸体组合结构的密封性能进行研究,并详细阐述了研究过程中所涉及到的重要思想和关键技术。利用获得的有限元稳态研究计算结果对发动机数模准确性、数值模拟方法正确性进行验证,并确定存在的密封缺陷和不足,再由Matlab插值法与有限元分析技术相结合,对影响发动机密封的关键因素进行优化调整,最后通过有限元多物理场耦合计算结果对优化调整后的发动机密封性能进行检验。结果表明,通过对发动机气缸垫压纹结构和联接螺栓的预紧力进行优化调整,达到了提升发动机密封性能的目的。     

逆向工程和有限元仿真在螺栓装配工艺研究中的应用

针对结合面微观几何形貌和螺栓装配工艺对螺栓连接性能影响的重要性,利用逆向工程软件Imageware,并结合Pro/E建立基于真实微观粗糙表面的螺栓连接模型,通过PREST179单元模拟螺栓的预紧力,进行螺栓连接的有限元瞬态分析,从而在考虑结合面微观几何形貌的情况下,研究预紧力大小、预紧力施加速度对结合面应力状况的影响。根据有限元数值计算结果,建立了螺栓预紧力大小、速度和连接性能的关联模型,指导面向螺栓精密连接的装配工艺。     

深海压力补偿器密封性能分析

密封是深海压力补偿器的关键技术之一,为了准确分析由法兰-膜片-螺栓组成的密封结构在海上和深海环境下的密封性能,利用ANSYS软件建立了该结构三维模型。通过计算预紧应力来分析膜片的密封性能以及工作深度,螺栓预紧力、安装位置和膜片厚度、宽度等因素对密封性能的影响。结果表明:为了满足密封要求,海上环境下螺栓预紧力应大于4 500 N;深海环境下膜片预紧应力取决于工作深度且应力大小与环境压力基本一致。     

阀门法兰-盲板螺栓联接密封性研究

以DN300阀门法兰与class2500盲板螺栓联接为研究对象,基于ANSYS有限元软件,建立法兰-盲板螺栓联接有限元模型。仿真计算在螺栓预紧力和流体压力耦合作用下,通过螺栓联接处的径向线与相邻两螺栓中间部位径向线在轴向位移的变化。基于GB150算法对法兰-盲板螺栓施加预紧力,通过有限元仿真分析密封区域接触应力、轴向形变,分析阀体密封腔在法兰圆周方向的气密性,并通过试验进行密封性验证。结果表明：采用螺栓预紧联接法兰周向具有良好的密封性,仿真与试验结果一致;研究并确定了螺栓预紧力的范围下限;密封区域密封垫外侧接触应力远大于内侧,密封垫外侧起主要密封作用。     

液压马达测试平台有限元分析与优化设计

以液压马达测试平台为主要研究对象,设计一种适用于多种型号马达的安装结构,利用ANSYS Workbench建立结构的有限元模型,对模型进行静力学分析和模态分析,得到螺栓预紧力与转矩载荷作用下的结构静力学性能、固有频率及振型。通过中心复合实验设计和响应曲面分析,总结出支架厚度、肋板厚度、螺栓预紧力和转矩等参数对结构强度、刚度以及固有频率的影响规律,找出合理的设计参数完成结构优化设计。     

快锻压机移动工作台支架预紧结构分析计算

提出了一种快锻压机移动工作台左右支架预紧结构所需最小预紧力和联接螺栓最小直径的计算方法,并建立有限元模型进行分析,对计算结果进行验证,形成了针对该预紧结构的设计计算思路。     

高速精密压力机预应力机身有限元分析

为研究高速精密压力机机身稳定性,本文对公称力为1250k N的高速精密压力机建立有限元模型,根据螺杆-立柱的载荷-位移图确定预紧力,采用接触单元研究机身工作时的闭合状态,采用预紧力单元模拟拉紧螺栓的预紧力。计算了机身受2000k N预紧力,2000k N预紧力+1250k N工作载荷这两种工况下的应力、位移、接触状况。最大工作载荷下的机身等效应力最大值为395MPa,位于螺杆下端与螺母旋合处,但机身是安全的,各部分的接触状态良好,在选定的预紧力下机身结构是闭合的。结果表明采用接触单元和预应力单元对压力机机身进行模拟计算是有效的,能够反映机身结构的稳定性。     

基于ANSYS分析的螺栓组拧紧工艺研究

构建了盘式螺栓组连接有限元模型;运用ANSYS设置载荷步模拟螺栓组分步拧紧全周期;通过对多次分步加载仿真计算得到:分步拧紧会降低螺栓间残余预紧力分布不均的程度,改善结合面的应力分布状况.并得到了残余预紧力和结合面接触应力的标准差随分步加载步数的变化规律.进而用此规律对某型发动机盘式螺栓组现有拧紧工艺进行优化,ANSYS仿真结果表明优化后工艺较原工艺拧紧效果更好,对工程应用具有一定的指导意义.     

组合框架式机身的温差法预紧分析

介绍了组合框架式机身ANSYS有限元分析中常用的预紧方法。以5000 kN压力机为分析对象,采用温差法对其进行预紧仿真,并通过热-结构耦合实现;对压力机模型进行Solidworks建模后导入ANSYS软件,取其1/2模型进行有限元分析,施加适当预紧力,通过温差法计算出温差在30℃和55.2℃时的预紧力,并分析了极限载荷下的预紧效果。通过对实际检测结果分析表明该方法能够很好的模拟实际预紧力。     

金属平垫片螺栓法兰接头应力分析

采用平均应力法对金属平垫片应力分布进行研究,运用有限元软件,建立了螺栓法兰结构的三维有限元模型,模拟了法兰结构的预紧-加载过程,分析了垫片应力和螺栓力分布及变化规律,以垫片的泄漏承载能力为指标,分析了垫片应力同螺栓力的关系,给出了金属平垫片应力同螺栓里的关系模型,对于保障金属平垫片螺栓法兰接头的正常运行具有重要的指导作用。     

全程悬浮气动平衡器密封及摩擦特性研究

对于气动设备而言,密封性能好坏直接影响其工作性能,密封圈与气缸之间摩擦特性影响活塞往复运动的平稳性,在ANSYS有限元分析软件中建立O形密封圈与气缸接触的二维轴对称有限元分析模型,分别对O形密封圈静密封和动密封性能进行研究,得出预压缩率、工作介质压力、摩擦因数对密封性能的影响规律。搭建摩擦力特性测试实验平台,分别对最大静摩擦力、空载时动摩擦力、加载时动摩擦力的特性进行了实验测试,得出工作介质压力和运动速度对摩擦特性的影响规律。     

卡瓦悬挂器密封失效与改进研究北大核心

研究卡瓦悬挂器密封结构失效案例,对卡瓦式套管悬挂器悬挂能力和密封结构的工作特性进行有限元计算,分析卡瓦悬挂器密封结构经常发生失效的主要原因。为了克服卡瓦悬挂器结构存在的缺陷,提高井口悬挂器承载能力和密封性能,设计一种新型芯轴式悬挂器,并进行了压力和承载实验测试。经过试验前后拆卸对比,得到悬挂器和四通的变形在安全范围内;球形密封钢圈受压后产生变形为平面状,密封宽度较大,表明密封性能良好;试压过程中,随着载荷的增加,试验台仪表和百分表的位移量变化较小。因此,试压测试表明该新型悬挂器可以承受140 MPa的高压压力作用,最后在现场得到应用,效果良好。     

罩式退火炉炉台密封圈的有限元分析

由于炉台密封失效是钢卷退火时发生表面氧化的主要原因之一,为了寻求炉台密封圈密封失效的原因机理,采用有限元分析软件ANSYS对其进行了有限元分析,结果表明：炉台密封圈内部应力分布不均匀,在密封圈与内罩接触处有应力集中;密封圈沿X方向的变形量较大,几乎达到密封圈的中心线处;密封圈与内罩接触处的左侧边缘处,以及密封圈右侧与安装槽的接触点处较易发生破坏而影响密封质量;密封圈的截面内径越小、材料弹性越好,则其综合密封性能越好。     

考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法

湿式离合器动密封装配间隙是车辆传动系统中的重要装配要求,直接影响车辆运行性能与行驶安全。为保障实际工况下其装配间隙符合设计要求,基于有限元分析方法与雅可比旋量理论,提出考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法。针对某湿式离合器动密封装配间隙问题,计算转动状态下的最小装配间隙分布区间,并定量分析各载荷变形对装配间隙的贡献度。结果表明：实际运行状态下最小装配间隙分布区间为[-0.022,0.098] mm,与设计要求[0.025,0.207] mm严重不符;采用装配后再对内孔精加工的工艺对贡献度为74.22%的配流套内孔过盈装配变形进行调控后,最小装配间隙分布区间提升至[0.027,0.139] mm,符合设计要求,车辆运行性能得到有效保障。     

工况温度下W形金属封严环性能的定量化研究

金属封严环结构参数对其泄漏以及刚度等重要性能有重要影响,合理设计选择封严环壁厚、外径以及波谷半径等参数可以使其达到更好的性能。应用有限元软件对5种不同结构W形金属封严环的性能进行仿真计算,获得不同结构的封严环在不同压缩量和工况温度下的刚度和泄漏量,并且通过试验验证了仿真结果的正确性。为了给封严环的正向设计提供理论参考依据,利用MATLAB对轴向刚度进行了数值拟合分析;以平行圆板数学模型为基础,探索W形封严环泄漏量计算方法。结果表明:通过数值拟合出的封严环轴向刚度公式计算所得刚度与试验刚度最大误差为6.70%;计算泄漏量与试验泄漏量最大误差为5.66%;在以气体为密封介质的工况下,W形金属封严环封严性能随着工况温度的升高而增强。     

涨圈旋转密封环自由切口间隙的理论计算

为解决传动装置出现的由于涨圈密封失效而造成的故障问题,根据涨圈旋转密封的实际结构和工作形式建立了涨圈运动状态控制模型。对涨圈密封环进行力学分析,同时考虑了涨圈密封环工作状态下工作介质压力对涨圈密封环的作用应力,导出自由切口间隙的计算公式,并分析了相关因素对切口间隙取值范围的影响。研究表明:涨圈密封环的切口间隙主要取决于摩擦幅摩擦因数、涨圈外径、径差、轴向厚度和工作油压。     

基于Abaqus的SAE分体法兰密封影响因素仿真分析

针对风洞油源系统硬质管路连接法兰渗油漏油问题，在Abaqus中建立SAE分体法兰连接的油管有限元模型，分析O形密封圈预压缩率、工作油压、油管装配前的径向偏差、角度偏差对法兰连接密封性的影响规律。结果表明：O形密封圈具有自密封性，且密封性随着预压缩率的增大而增强，密封面上的接触应力随着工作油压的增大而增大；油管安装中存在的径向偏差和角度偏差造成SAE法兰焊接头端面接触应力分布不均甚至出现局部屈服现象，但是装配偏差在一定范围内对密封圈的静密封性能影响较小；当油管每100 mm径向偏差大于1.2 mm且角度偏差大于5°时，法兰密封快速失效。     

多头螺杆钻具等壁厚定子衬套的性能分析

研究了多头螺杆钻具定子及其衬套的变形规律和应力分布,对其应力和应变的分布情况作了理论分析;研究了静压和压差耦合作用(实际工况)下,定子与转子啮合引起橡胶衬套的变形和应力的变化。对等壁厚定子及其衬套进行有限元分析,并与常规定子衬套的有限元结果对比,得出了其力学性能和密封性能优势的量化。结果表明:均匀压力下,等壁厚衬套的法相变形比常规衬套减小约50%且变化均匀;静压和压差耦合作用下,等壁厚定子衬套比常规定子衬套的临界接触压力大,减小速度慢;提高了螺杆钻具的工作性能和密封能力,为等壁厚定转子的优化设计提供了理论基础。     

基于Fluent的液压密封流体膜压力精确化研究

针对液压密封,密封区域流体膜压力不等于密封压力而导致对油液泄漏量研究有误差和对密封圈密封性能的研究因素考虑不足的情况,从密封圈的密封机制出发研究流体膜压力。基于Fluent中的层流模型Laminar,建立密封圈受到油液压力时的流体膜模型,对密封圈在静密封和动密封2种密封形式下进行有限元分析,得出密封区域的精确压力分布。对比分析了泄漏量的理论计算结果以及用流体膜压力代替密封压力后的修正数值计算结果。结果表明:用流体膜压力代替密封压力计算得到的泄漏量更加准确,误差更小;流体膜压力受密封压力和活塞杆运动速度影响,泄漏量与密封件所受密封压力、活塞杆运动速度成正比,活塞杆运动速度对流体膜压力和泄漏量的影响更大。流体膜精确压力的获得为密封圈密封性能的研究提供了参考,为获得其准确的密封机制奠定了一定基础。