高速圆柱滚子轴承的热力耦合分析

鉴于圆柱滚子轴承运转过程中承载区存在热力相互耦合作用,结合轴承动力学分析方法和热分析、温度场分析方法建立了滚动轴承热力耦合分析计算模型并进行了求解。基于建立的计算模型分析了热力耦合效应对轴承温度场分析和承载性能计算以及疲劳寿命预测的影响,并探讨了轴承结构参数以及工况条件对热力耦合效应计算效果的影响。结果显示,考虑热力耦合效应与不考虑热力耦合效应两种计算方法在温度场分布、承载性能以及疲劳寿命等计算结果上存在较明显的差异,且该差异受轴承结构参数和工况条件的影响。     

直进式拉丝机卷筒拉拔过程热力耦合数值模拟

卷筒是拉丝机主轴箱的组成部分,其内部采用窄缝式水冷结构,对拉丝机的冷却起重要作用。为分析卷筒在拉拔过程中的变形和受力,基于热力耦合有限元理论,建立了卷筒更加精确的热力耦合有限元模型,对其第一道次拉拔时的热力耦合效应进行了数值模拟,分析了温度场和热应力场对卷筒的影响,获得了热力耦合作用下卷筒的变形规律和Mises应力分布规律。利用数值模拟方法得到的结果更符合卷筒的实际工况,为卷筒的结构优化设计提供理论参考。     

基于流场分析的变截面涡旋齿的强度分析

为了研究涡旋压缩机在多场载荷耦合作用下变截面涡旋齿的变形和应力分布,基于动网格技术,利用Fluent软件对涡旋压缩机工作过程进行流场模拟,将温度场和压力场分析结果直接导入ANSYS软件中,利用间接耦合的方法对动涡旋齿和动、静涡旋齿装配后在单场及多场耦合作用下强度进行分析。结果表明:温度场对涡旋齿变形影响较大,耦合场下的变形并不是各场单独作用下变形之和;装配后涡旋盘的安装间隙对涡旋齿的变形存在干涉,单独分析动涡旋齿时的变形大于装配后的变形;根据应力分布分析,最大值出现在涡旋齿壁厚较大的位置,说明该组合型线涡旋齿具有较强的抗变形能力,可为判断涡旋型线优劣和研究涡旋压缩机间隙与泄漏提供理论基础。     

板材热轧热力耦合有限元模拟

建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法,并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响,导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变场和应变速率场等各种热力结果。算例表明,该方法具有较好的精度。     

双螺杆捏合机螺杆转子多场耦合特性数值模拟

以某新型双螺杆捏合机螺杆转子为研究对象,采用间接耦合以及弱耦合方法实现转子温度场和应力场、流场和应力场的耦合特性的数值模拟。将温度场作为体载荷施加在流固耦合结果上,实现螺杆转子温度场-流场-应力场的多物理场耦合特性数值模拟,以研究不同工况下在流场温度、流体压力和不同扭矩对双螺杆转子的综合应力和综合变形的多场耦合作用机理,并对螺杆转子在各物理场单独作用及耦合作用下的应力和变形情况进行对比分析。研究结果表明:与流场对转子产生的变形与应力相比,热变形是导致转子实际变形的主要因素,螺杆转子热变形的变化趋势与其实际综合变形的变化趋势基本一致,而由温度场导致的转子热应力值较小,远小于转子受到流场以及扭矩产生的应力值。根据分析结果可以确定双螺杆捏合机中对转子强度、刚度起主要影响作用的因素,以及确定转子合理工作间隙。研究结果对转子微观形貌的主动反演设计以及工作间隙的合理选择提供理论依据。     

动态热力耦合精细积分解法研究

在处理热力耦合的问题时,通常不考虑结构变形对温度场的影响,直接把热当成载荷引入到力学方程中求解.在热冲击的条件下,这种处理方式产生的误差很大.文中基于精细积分法的基本原理,参考增维精细积分方法的过程,给出热力耦合方程准静态方法的精细积分计算格式以及考虑变形对于温度场影响的相互耦合的动态耦合精细积分计算格式;并且利用这种方法,计算铝质薄板在强热流作用下的热响应问题.准静态和动态计算结果和参考文献的计算结果一致.耦合效应对于温度场和热动态响应均影响很大,是不能忽略的.文中探讨热力双向耦合方程的新解法,并和参考文献比较,得到很好的结果.     

考虑热变形的齿轮修形研究

齿轮在高速重载条件下工作时,摩擦磨损造成的影响是不容忽视的,而修形可以降低齿轮的磨损及表面温度,对提高齿轮胶合承载能力有显著作用。为此,根据齿轮啮合原理、齿轮修形原理等基本理论,对齿轮的热变形以及齿廓修形进行了研究。利用有限元仿真软件建立齿轮热力耦合参数化模型,确定轮齿各面的稳态热平衡方程,利用仿真软件对齿轮各点施加对流边界条件和摩擦热流量,求解得到了齿轮的温度场;分析齿轮温升对齿轮变形的影响规律,对齿轮修形技术进行研究,推导了弹性变形、热变形、热力耦合变形的计算公式。结果表明,修形能够降低齿轮温度,提高齿轮抗胶合强度。     

非均匀温度场下涡旋压缩机涡旋盘数值仿真研究

基于热应力场耦合建立了汽车涡旋压缩机涡旋盘有限元模型,涡旋齿载荷边界条件设置为流场离散,在气体压力载荷单独作用、温度场载荷单独作用以及两者耦合作用这三种情况下,对涡旋盘进行受力分析和变形分析, 讨论不同主轴转角的涡旋齿的刚度和强度,最后得到涡旋齿的变形规律和应力分布。分析结果表明:当涡旋盘压缩腔运动到排气孔位置时,涡旋盘处于变形与应力最大的状态,热变形是影响涡旋盘整体变形的主要因素。     

惯性摩擦焊接钢管焊合区热塑性变形参量场的数值分析

根据金属塑性成形过程的大变形热弹塑性理论和虚功原理 ,建立了惯性摩擦焊接过程温度场、应力场及应变场的有限元热力耦合分析计算模型和有限元列式 ,并在给定边界条件下 ,解算了 34 Cr Mo4钢惯性摩擦焊接头动态温度场、应力场及应变场     

H型钢多道次可逆开坯轧制过程的三维热力耦合仿真分析

采用三维热力耦合弹塑性有限元方法对H型钢的多道次往复开坯轧制过程进行仿真分析得到了各道次轧件的三维变形结果及三维温度场。详细介绍了有限元模型的建立，材料参数、边界条乍及载荷的定义，对轧件温度场的分布进行了深入分析，并与现场实验数据相比较，模拟结果与实际情沥吻合很好。研究结果为多道次轧制过程的热力耦合分析提供了参考。