耐水压铝合金薄壁尾舱有限元分析

针对耐水压薄壁结构铸造铝合金尾舱壳体,利用ANSYS有限元分析软件,对设计结构的外压强度和变形及模态特性进行有限元分析。壳体结构应力计算值与已有试验数据符合良好,表明尾舱结构建模和有限元计算分析结果合理。在1.25MPa设计载荷作用下,壳体结构强度和变形量计算结果完全满足要求。为使尾舱增容减重,当壳体壁厚减少1mm时,外压强度和变形计算结果仍然满足使用要求。有限元分析计算为尾舱结构的设计和优化提供了理论指导。     

基于ANSYS的电控柜工装强度校核

为了检验所设计的电控柜安装与维护使用时的工装是否满足强度要求,根据电控柜在使用过程中所承受的载荷进行了受力分析,并基于ANSYS软件进行有限元计算,计算结果得出当工装承受500 kg时最大有效应力为20MPa,最大应变为0.263 m m,当工装承受1000 kg时最大应力为44 MPa,最大应变为0.525 m m,均远远小于工装材料的屈服强度355 MPa,研究结果表明电控柜工装能够满足工作强度需要。     

海洋探测仪器承压舱的设计

介绍一种海洋探测仪器承压舱的主要组成结构设计,并对承压舱体各部分承压性能进行分析计算。然后对海洋探测仪器承压舱的水密性和耐腐蚀性进行分析设计。最后通过ANSYS对海底探测仪器承压舱的承压性能行了仿真分析,分析结果证明可以够满足3000m水深的使用要求。     

海洋地磁场矢量测量仪支撑装置结构设计与有限元分析

为增强海洋地磁场矢量测量仪支撑装置结构稳定性,消除安全隐患,根据设计要求,运用有限元分析方法,针对测量仪海试中出现的问题,对原有支撑装置结构进行改进设计和材料选择。运用ANSYS软件建立了一种适合于整体强度分析的有限元模型,得到了新型支撑装置的位移和应力分布云图。校核结果表明:新型支撑装置从整体结构到关键部件均满足4 500 m水深海试的强度和刚度要求,多次海试也证实了新型支撑装置具有足够的承载能力和安全性,从而有效地实现了对海洋地磁场矢量测量仪支撑装置的结构创新设计。     

基于EN 13445直接法的深海外压容器稳定性研究和影响因素分析

深入分析欧盟EN 13445标准直接法稳定性校核原理及应用准则,充分考虑实际工程中的材料非线性和几何非线性因素,建立基于EN 13445压力容器分析设计直接法的深海外压容器稳定性分析模型。根据深海外压容器稳定性校核危险工况,提出结构屈曲分析和稳定性校核方法,并在此基础上深入分析结构参数对深海外压容器稳定性的影响,构建深海外压容器分析设计的稳定分析和校核技术体系。最终开展2000 m深海外压容器高压舱外压试验,试验表明所述深海外压容器稳定性分析校核体系能够准确可靠地分析校核深海外压容器。为深海外压容器的稳定性校核和结构优化提供一种行之有效的方法,填补了深海外压容器稳定性研究方面的空白。     

高温高压大直径法兰结构及其力学性能分析

为满足高温、高压、大直径等工作环境和参数要求,采用Taylor-Waters法设计了工作压力为17.3MPa、工作温度为350℃、公称直径为1 000 mm的法兰及其密封垫片。建立了法兰及其密封垫片的有限元模型,计算了法兰和垫片在高温、高压等载荷作用下的应力和应变,并进行了强度和刚度分析与校核。计算结果表明,所设计的法兰及其密封垫片的力学性能能够满足高温、高压的恶劣工作环境要求。     

波纹管在外压-拉伸条件下的稳定性研究

对波纹管在拉伸条件下的外压稳定性进行了试验研究和非线性有限元分析 ,结果表明拉伸位移对波纹管的外压稳定性有不利影响 ,失稳是由于某一波纹局部区域的大量塑性变形而产生的。同时指出 ,对于大口径外压波纹管 ,周向应力对波纹管强度的影响超过了子午向应力     

常温下Q345R钢板外压应力系数B算图的讨论

对国产Q345R材料的20个试样进行了常温拉伸试验,得到了相关的无因次修约曲线,并采用Ramberg-Osgood方程进行拟合。在讨论其离散性的基础上,得到了一条包络下限的无因次修约曲线。在考虑了稳定安全系数m=3.0的基础上,得到外压应力系数B曲线(m=3.0)。用该曲线进行设计时,在线弹性阶段,计算结果与GB 150—2011相同;而在非线性阶段,较GB 150—2011所得,许用外压高1.2倍左右,与ASMEⅧ-1相近。同时,探讨了一种新型变m外压应力系数B曲线,体现了变稳定安全系数的设计思想,在线弹性阶段,计算结果与GB 150—2011相同,在非线性阶段,计算所得的许用外压明显高于GB 150—2011结果,与ASMEⅧ-2和EN 13445所得相当。     

变形条件对易拉罐用铝材高温流变应力的影响

采用动态热模拟试验技术进行高温等温压缩试验,探讨了变形条件对经高效熔体处理的易拉罐用铝材的真应力-真应变曲线及流变应力的影响。结果1表明:在300～500℃和0.01～10.0s-1的变形条件下存在稳态流变特征;随应变速率的增大或变形温度的降低,进入稳态流变阶段时所对应的真应变值和真应力值逐渐增大,材料更难进入稳态变形,尤其在250℃时,进入稳态时的真应变值较大,变形抗力大,难以进行热加工变形;而在350℃以上时,进入稳态流变阶段所对应的真应变值明显减小,材料较易进行热加工变形。稳态流变应力与应变速率或变形温度之间分别满足双曲正弦函数关系和Arrhenius关系,即可用包含Arrhenius项的Z参数来描述易拉罐材高温变形的流变应力行为。     

超临界二氧化碳高压反应釜釜体及密封结构研究

针对用于间歇式微孔发泡的超临界二氧化碳高压反应釜在高压环境中易出现破裂、过量变形以及漏气等问题,根据发泡需要达到的压力、温度以及高压反应釜的结构,运用有限元仿真软件对超临界二氧化碳高压反应釜进行仿真分析,得到反应釜的釜体和密封结构在设计压力(32 MPa)作用下的应力应变云图。研究结果表明:在设计压力作用下,反应釜釜体会产生一定量的变形,但变形量较小,最大应力出现在封头与筒体的连接处,小于材料的屈服极限,满足强度要求;泛塞封封唇处的直径小于弹簧直径,封唇与内壁的接触应力大于设计压力,满足密封要求。     

组合式凸轮轴径向滚花装配机理及连接强度研究

基于耦合的欧拉-拉格朗日网格及Johnson-Cook材料模型,建立了涉及局部大变形的组合式凸轮轴径向滚花、压装及扭转子模型。各子模型间通过传递轴管的残余应力应变场实现相互串联,保证物理场的连续性,系统地模拟径向滚花装配全流程。预测并分析了压装力、静扭强度及凸轮型线的变化特征,揭示了滚花刀参数及进给量对压装力及静扭强度的影响规律,并结合试验验证了模拟结果的可靠性。结果表明,滚花和装配区域轴管形貌特征及温度场的模拟结果与试验结果高度吻合。典型装配参数下,静扭强度超过乘用车发动机凸轮轴标准静扭强度的90%,静扭强度与装配压装力成正比,凸轮型线最大位移为0.0425 mm。子模型预测各因素值与试验值的误差均小于11%,可在一定程度上代替不同型号凸轮轴的装配试验,缩短研制周期。     

压曲机机架的有限元优化分析

通过Solid Works软件对液压旋转压曲机机架底座进行三维建模,并利用ANSYS Workbench软件对其进行有限元静力学分析,在有限元分析的基础上进行了结构优化设计。优化后的机架底座在等效应力、等效应变、总变形等性能方面均有了大幅改善,不但满足工程使用需求,而且其结构强度得到了提高,为机架的设计提供了依据。     

离心机用变截面拉力梁的应力分布研究

拉力梁通过材料的抗拉压性能对离心机工作的可靠性和安全性有着重要影响,拉力梁的应力分布计算是离心机设计过程中的关键技术问题之一。以某土工离心机用变截面拉力梁为例,在完成拉力梁结构设计的基础上,建立了拉力梁的有限元模型,分析了拉力梁的应力分布,并将分析获得的特定点在不同状态下的应力值与通过试验测量获得的相应点的应力结果进行了比较。结果表明:有限元分析结果和试验获得的结果非常接近,满足离心机变截面拉力梁强度设计的要求。     

6061-T6铝合金薄板剪切试件设计及动态剪切力学特性分析

车身结构影响了整车的碰撞安全性,其中车身承载部件在碰撞过程中主要表现为剪切失效,因此需要对车身材料的动态剪切力学特性展开研究。为了描述6061-T6铝合金材料在复杂工况下的力学特性,进行了准静态和动态力学性能试验。基于不同应力状态和应变率下铝合金力学性能的测试数据,标定了材料的本构模型和断裂模型参数,并通过对比试验与仿真结果验证了材料参数的准确性。为了实现拉伸试验机开展铝合金薄板剪切试验,设计四种形状的薄板剪切试件,采用数值模拟对比所设计剪切试件的应力及应变分布,并分析不同剪切应变率对6061-T6铝合金材料剪切力学特性的影响规律。结果表明：圆形开口对称试件适用于研究塑性变形阶段的失效断裂,而圆形开口偏置试件适用于研究弹性变形阶段的应力应变关系。在低剪切应变率范围内,6061-T6铝合金无显著的应变率强化效应,然而随着应变率的增加敏感性有所提高。     

基于构件S-N曲线的波纹管速度外压耦合加载下疲劳寿命研究

真空灭弧室用波纹管服役工况复杂,采用传统的理论计算方法和试验手段难以准确预测其疲劳寿命,一定程度上制约波纹管的设计与选用。本文利用数字图像相关技术,基于拉伸试验、疲劳试验,精细化获得了波纹管构件的S-N曲线,基于ANSYS有限元分析软件,建立波纹管弹塑性变形有限元模型,通过XTDIC验证了模型的准确性,结合nCode DesignLife对波纹管疲劳寿命进行了预测,并验证其准确性。研究了关键工艺参数(压力、位移、速度)对波纹管波峰、波谷等关键特征区域应力、应变和疲劳寿命的分布演变规律。研究表明：波纹管在只施加外压的工况下,波峰内壁处更容易产生疲劳损伤,位移载荷对波纹管应力应变分布影响更为显著,位移越大,波纹管更容易产生应力集中。在加载位移不变时,速度越大,波纹管等效应力越大,此时耦合0.2 MPa外压,抵消部分应力集中。在0.2 MPa外压下,当压缩速度由0.5 m/s增加到4 m/s,最大等效应力由378.89 MPa增加到424.27 MPa,疲劳寿命由49 540次减小到3 064次。     

SiCp/2024Al复合材料高应变率热变形行为的新本构模型#br#

通过分离式霍普金森压杆(SHPB)动态压缩试验研究了体积分数为45%的铝基碳化硅颗粒增强复合材料（SiCp/2024Al）在大应变率和变形温度范围内的热变形行为,分析了热变形参数（变形温度和应变率）对流动应力的影响。研究发现：变形温度和应变率对复合材料的流变应力、抗压强度、弹性模量、应变率敏感性有显著影响;抗压强度、弹性模量随变形温度的增大而减小,而抗压强度、弹性模量、应变率敏感性随应变率的增大出现了拐点。根据试验结果,结合热力学和统计损伤力学理论,建立了描述SiCp/2024Al复合材料动态热变形行为的连续损伤本构模型,预测的流动应力与试验结果吻合较好,表明所建立的模型能够准确地描述SiCp/2024Al复合材料动态热变形行为。     

C／H—Car传动轴压入焊接专机的有限元分析

在C/H-Car传动轴压入焊接专机结构设计的基础上,对合理的压装力进行了计算.在对专机进行了建模、有限元结构分析的同时,还对设备各部分进行定量的强度和刚度分析.通过分析得到了设备工作过程中各关键部位应力、应变情况以及变形位移量的直观图形.以分析结果作为参考,为进一步完善和优化结构设计提供了理论依据.     

外压容器设计的公式法及其应用

以外压容器失稳的临界压力公式为基础,得到了外压容器设计的公式法,可用于长、短圆筒弹性失稳的稳定性设计与校核：并对公式的应用条件与适用范围进行了详细分析,给出了弹性失稳条件下厚径比δ／Di与设计外压P应满足的条件。在满足弹性失稳的条件时,公式法的计算结果与图算法的结果相差较小,满足工程设计要求。     

CFETR极向场磁体PF4和5过渡馈线区域外筒初步设计与分析

杜瓦外过渡馈线区域(CFT)是CFETR(中国聚变工程试验堆)磁体馈线系统不可缺少的组成部分。极向场磁体馈线系统(PF)中第四、五两条馈线由于杜瓦内外空间限制,其CFT结构不同于其他五条,而是设计成“L型”。文中介绍了PF4和5 CFT外筒功能性要求及主要设计参数。利用ANSYS有限元软件,在系统运行状态下对PF4和5 CFT外筒进行结构强度校核,得到CFT外筒的应力应变分布云图。结果表明,PF4和5 CFT外筒的最大应力应变均保持在允许的范围内,结构设计合理可靠。     

基于可测式夏比冲击试验的高硬度钢的动强度

通过对不同钢种(优质碳素结构钢S550、高韧性合金结构钢SCM3、高碳铬轴承钢SUJ2、碳素工具钢SK3)的试件材料进行淬火回火等热处理,制备一定硬度范围(HV340^HV860)的高低不同硬度的试件,以此试件作为夏比冲击试验的研究对象。试验的整个过程是在确定冲击载荷测定试验方法的基础上,通过各种不同变形速度的试验,测得不同硬度试件的应力-应变关系曲线,从而测得不同材料的动强度,建立和确认动强度与硬度之间的关系。同时讨论了冲击载荷及其能量吸收的硬度依存性。结果表明,虽然随钢种不同有所差异,但在塑性应变率为100 s-1左右时的动强度大致高出静强度20%HV860)的高低不同硬度的试件,以此试件作为夏比冲击试验的研究对象。试验的整个过程是在确定冲击载荷测定试验方法的基础上,通过各种不同变形速度的试验,测得不同硬度试件的应力-应变关系曲线,从而测得不同材料的动强度,建立和确认动强度与硬度之间的关系。同时讨论了冲击载荷及其能量吸收的硬度依存性。结果表明,虽然随钢种不同有所差异,但在塑性应变率为100 s-1左右时的动强度大致高出静强度20%³0%左右;虽然强度随着硬度的增加而增加,但硬度在HV700左右时取最大值;能量吸收的硬度依存性基本以最大弯曲载荷P max对应的硬度域为界,硬度越高能量吸收越少;尤其以SUJ2材料的能量吸收为最大。