“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。     

爆炸载荷下空孔缺陷与爆生裂纹扩展行为研究

空孔在岩石巷道直眼掏槽爆破中具有重要作用,为研究空孔及其缺陷在爆炸荷载作用下的扩展行为和作用机理,以PMMA代替岩石材料,利用预制裂纹代替空孔缺陷,借助动态焦散线系统和理论分析为手段,研究不同间距下空孔、空孔处预制裂纹、爆生裂纹动态扩展规律及机理,分析不同"径距比"与掏槽效果的关系。研究结果表明:在装药量一定的情况下,随着炮孔与空孔距离的变化,爆生裂纹扩展距离呈现递增而预制裂纹扩展距离呈现递减的趋势,但都存在极值;当炮孔与空孔距离较小时,爆生裂纹和预制裂纹扩展及相互作用最复杂,爆生裂纹扩展经历由压缩应力波为主,表现为直线的前期扩展;由空孔处发射应力波和压缩应力波共同作用下,爆生裂纹偏离炮孔与空孔连心线的中期扩展,以及由空孔应力集中区作用使爆生裂纹向空孔方向偏移的后期阶段;预制裂纹扩展经历由空孔处应力集中作用下,表现为直线的前期扩展,以及由爆生裂纹处反射拉伸波作用使其向爆生裂纹发展的后期阶段;当炮孔与空孔距离较大时,反射应力波及应力集中效应对爆生裂纹和预制裂纹扩展在减弱,爆生裂纹与预制裂纹扩展行为仅有前期直线扩展阶段。"径距比"的大小对爆破效果影响较大,直眼掏槽爆破应以最优"径距比"作为掏槽爆破参数设计的依据。     

船闸人字闸门底枢摩擦副接触应力分析

底枢是人字闸门的重要的支承运转部件,其磨损将造成人字闸门失效,影响船闸功能。对闸门底枢摩擦副进行受力分析,对其受闸门自重和外载荷时的接触应力计算公式进行推导,再利用ANSYS软件对闸门底枢蘑菇头受自重和外荷载时的接触应力分布进行有限元分析,将将理论计算结果和有限元结果进行比较,二者误差较小,证明了理论公式的合理性。该公式结果表明:最大接触应力出现在外载荷的垂直接触点;最大接触应力与各点的接触应力随着外载荷的增大而增大,且呈正比关系;接触应力分布关于外载荷倾角有对称分布部分,最大接触应力随着外载荷倾角的增大而增大;闸门底枢半径增大,接触应力减少。     

基于标准的内衬复合钢管选材及紧密度分析探讨

通过分析比较国内外相关内衬复合钢管标准对选材及紧密度方面的具体规定，指出了目前标准执行过程中存在的歧义和问题；同时结合文献资料论证并通过计算及试验，对目前行业技术文件中内衬复合钢管，特别是L245+316L选材和结合力指标的不合理性进行了分析。建议对于内衬材料为不锈钢316L、镍基合金N08825或N06625的复合钢管，基管材料一般选择为API 5L或GB/T9711 L360钢级以上。对于内衬材料为不锈钢2205或更高屈服强度的复合钢管，如果对紧密度有要求，则基管的选择建议在X80（L550）钢级以上。     

油液监测故障模式识别理论研究现状

油液监测诊断的本质是面向识别任务的多源信息处理过程,随着润滑摩擦系统的复杂化和精细化,传统阈值和专家经验已难以满足故障诊断需求,应用模式识别理论来进行故障判决成为油液监测故障诊断的重要发展方向。从特征提取理论和故障模式判决理论两方面入手,简述油液监测故障模式识别理论的发展现状,分析各种理论方法的特点,并指出油液监测故障模式识别理论的发展趋势和面临的问题。     

考虑结构动态变形的缸套-活塞环润滑建模分析

缸套在燃烧冲击和活塞敲击激励下会产生接近表面粗糙度的动态变形,极有可能影响缸套-活塞环组件间的摩擦润滑过程。为了研究缸套动态变形潜在的影响,将动力学仿真获取的缸套内表面的动态变形经过处理后导入到润滑模型中,同时采用数值积分计算的方式对油液压力应力因子和剪切应力因子进行实时计算求解,使仿真计算更加符合实际情况。通过搭建同时考虑缸套变形与油液剪切特性影响的改进润滑模型,计算得到整个工作循环内活塞环上的最小油膜厚度和摩擦力曲线。结果表明:考虑缸套动态变形后的最小油膜厚度和摩擦力曲线出现了明显的波动,而且考虑缸套动态变形后的摩擦力比未考虑之前出现了明显下降。     

入口长度对旋转直通式迷宫气封流场及流场力的影响

迷宫密封的转子和定子部件之间的流场和流场力直接影响转子的振动和稳定性。为了深入了解迷宫密封的流场和流场力特性,选取旋转直通式迷宫气封为研究对象,利用稳态CFD分析方法,研究密封入口长度对旋转直通式迷宫气封泄漏、流场和流场力的影响。考虑和不考虑入口预旋的影响,计算不同入口长度的旋转直通式迷宫气封的泄漏量、流场速度流线、总压强分布、流体压力和流体黏滞力。结果表明:随着入口长度的增大,密封流场泄漏量先增加后减小,转子表面流体压力和流体黏滞力先增加后快速减小;入口长度影响着直通式迷宫气封流场力,存在一个特定的入口长度,使转子表面的流体压力和流体黏滞力最大;当考虑入口预旋时,泄漏量、流体压力和流体黏滞力均有所减小。     

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。     

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。