“山”形自闭式水封水密特性仿真计算与试验研究

为改善传统充压伸缩式水封机械加压方式所带来的闸门结构复杂和不耐久的问题，设计了一种利用水封在库水作用下自身的大变形主动完成封水的自闭式新型水封，从而取消机械加压，这种水封设计的关键是对各种工况下水封的变形进行准确预估。基于水封橡胶材料的非线性张量本构关系、几何大变形非线性特征、接触非线性特征、以某尖头“山”形水封为例，利用连续介质有限元计算方法对该种水封进行了自闭的仿真计算，并以室内试验加以验证。实践表明：“山”形橡胶水封能实现较好的自闭，且大大削减了闸门充压水封装置的建造成本、便利了工程维护、提高了耐久性，具有较大的应用价值。     

径向弹簧蓄能密封结构最大接触应力的有限元分析

为研究径向弹簧蓄能密封结构的密封特性，针对典型径向弹簧蓄能密封结构，分析其密封机制以及O形弯曲金属螺旋弹簧的弹性特性；采用ANSYS有限元分析软件，建立典型弹簧蓄能密封结构的非线性有限元分析模型，对弹簧蓄能密封圈在不同压缩率、不同介质压力下的接触应力进行分析，研究在多种工况下最大接触应力的变化情况。结果表明：压缩率保持不变时，最大接触应力随着介质压力的增大而增大；介质压力保持不变时，随着压缩率的增大，最大接触应力先增大再减小。对压缩率、介质压力与最大接触应力的关系进行曲线拟合，可用于指导弹簧蓄能密封结构的精确设计。     

四辊PC轧机辊间接触应力及支承辊疲劳损伤分布研究

四辊轧机辊系中辊间循环接触应力引起的辊身接触疲劳损伤,会影响辊身的磨损、轧辊的后续磨削及使用寿命;因此分析不同轧制工艺参数情况下辊间接触应力的分布对分析辊身损伤以及现场轧辊维护具有重要的意义,以某厂1880轧线采用的四辊PC轧机为研究对象,采用有限元法分析了不同工艺参数对辊间接触应力分布及分布均匀度的影响规律;基于损伤累积理论建立了轧辊辊身截面损伤分布计算模型并计算了辊身轴向截面内的接触疲劳损伤分布,与现场辊身疲劳硬化测试结果对比表明理论分析结果具有一定的合理性。     

采煤机行走轮轮齿性能的优化研究

行走轮作为采煤机中重要的组成部分,其轮齿失效会对整个机器的可靠性产生不良影响。基于此,对采煤机行走机构主要结构和原理进行简要介绍,利用有限元方法建立了行走轮轮齿与销排销齿的啮合模型,分析了两齿面接触时的情况,根据分析结果提出行走轮轮齿性能优化措施。     

无扩口导管拧紧力矩对其密封性能的影响

以某型飞机中无扩口液压导管为研究对象,结合飞机液压导管实际安装以及保压工况,利用有限元软件ANSYS中多线性随动强化来模拟导管弹塑性本构模型;对处于不同安装力矩以及恒定压力下的导管连接件进行仿真分析,研究安装力矩对导管管接头处的应力应变以及密封性能的影响,并给出参考安装力矩。构建液压导管安装试验台,利用力矩扳手采集拧紧力矩值并使用液压油车对导管进行加压试验,验证不同安装力矩对导管管接头密封性能的影响。结果表明:导管与卡套之间的胀形区域产生的大变形以及应力集中是引起导管管接头渗漏的主要原因之一;所提出的密封性能仿真方法可以较为准确地模拟拧紧力矩与密封性能的关系,为实际工程中导管安装提供依据。     

间隙配合变轨距轮对与轨道间瞬态滚滑接触模拟研究

变轨距技术是实现不同轨距铁路联运的重要手段，我国相关研究仍在起步阶段。基于显式有限元法，建立包含渐开线花键副的三维变轨距轮对-轨道耦合瞬态分析模型，于时域内模拟速度高至400 km/h下的瞬态轮轨滚滑和花键间动态接触行为及其相互影响。模型充分考虑轮轨和花键副三维几何、系统高频结构振动等，引入时变牵引/制动转矩，采用集成库仑摩擦定律的"面-面"接触算法求解轮轨接触和花键接触。假设圆柱直齿渐开线花键，齿数取32，齿侧间隙恒0.1 mm，无激励下模拟结果表明，花键副的存在使得轮轨力波动范围大于传统轮对，例如，400 km/h下法向轮轨力波动幅值增加静载的3.7%。时速400 km/h和牵引系数0.05下，内外花键的径向和角向偏置使得花键左、右两侧各存在1个位置相对固定的承载区，各涉及5~6个键齿，承载面分别为II和I键齿工作面。瞬态法、切向接触应力极值发生在靠近一系悬挂侧的齿根或齿顶部，典型值分别为102 MPa和4.6 MPa，任一键齿的应力极值因不断有键齿进出承载区而波动上升和下降。牵引系数0.3时，左侧承载区消失，右侧承载区扩至18个键齿，相同时刻下的法、切向接触应力极值因承载齿数和总接触面积增加变为89 MPa和5.2 MPa。为变轨距机构中花键的强度和动力学分析及相关设计提供精确模拟手段。     

换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响

为研究换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响.采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对换热管-管板不同的胀接顺序进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触面应力大小及分布规律.研究表明保压阶段胀接顺序为外-中-内的等效应力最小;完全卸载后,胀接顺序为外-中-内的残余等效应力最小,残余接触面应力最大;胀接顺序为外-中-内时的胀接质量最好;胀接顺序不同时,同一结点处胀接压力卸载以后,对相邻换热管的紧密性和拉脱强度影响较大,距离管板越近,残余等效应力越大.研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供依据.     

卡扎里密封垫圈的结构尺寸对密封性能的影响

密封面上的接触应力是保证密封性能的一个重要参数。通过有限元分析软件ANSYS,对卡扎里密封垫圈的结构进行优化设计,得到最优的结构尺寸。通过对优化设计的评估,考察垫圈的结构尺寸变化对垫圈密封面上接触应力分布及最大接触应力影响。对优化后的结构进行应力评定,保证垫圈结构的强度及可靠性。有助于垫圈结构设计,保证密封性能。同时可以减小密封系统结构尺寸,利于开发新型垫圈。     

典型故障对直齿轮啮合刚度的影响

以外啮合圆柱直齿轮为研究对象,采用有限元法计算典型故障齿的啮合刚度,分析故障齿齿面应力分布特征以及主动轮的齿向载荷分配,研究含齿根裂纹、齿面断裂、齿面点蚀故障的齿轮副对啮合刚度的影响以及载荷变化引起的裂纹故障齿的啮合刚度的变化。分析结果表明:贯通裂纹齿啮合刚度相比斜裂纹齿啮合刚度变化明显,单齿啮合刚度变化更为突出;载荷较小时裂纹故障齿啮合刚度随载荷增大而增大,载荷超过一定值后啮合刚度趋于定值;齿面断裂面的大小严重影响齿轮啮合刚度。