加强筋对三维裂纹应力强度因子的影响

对含有表面裂纹的构件,采用加强筋进行局部加强可以阻止或延缓裂纹的扩展。应力强度因子是表征裂纹尖端应力应变场的重要参量,因此研究加强筋对表面裂纹应力强度因子的影响对于加强筋的设计具有十分重要的意义。运用断裂力学的理论,采用有限元分析方法,建立带加强筋的平板表面裂纹三维模型。在裂纹长度不同的情况下,以加强筋的位置、长度、宽度和厚度为参数,分析了不同参数对裂纹应力强度因子的影响。结果表明,应力强度因子与加强筋的位置、宽度及厚度有关,长度对其影响可以忽略。     

400 t金属打包机液压缸数值分析与优化设计

金属打包机液压缸在工作状态下往往会受到高压载荷作用,其应力集中区域主要分布在液压缸缸筒和方法兰的连接处。研究利用有限元数值模拟技术对400 t液压缸在工作状态下缸筒和方法兰连接处的受力情况进行了仿真模拟,具体分析了焊接加强筋、焊接加强筋半径、方法兰厚度以及焊缝宽度对液压缸强度的影响,最后通过理论分析和数据拟合得出较为合理的结构与尺寸。分析结果显示,液压缸与方法兰连接处添加焊接加强筋,焊接加强筋的半径为50mm为宜,方法兰厚度为170mm,焊缝的宽度为50 mm,这样得出的400 t液压缸整体结构更为稳定。     

灌区计量弧形闸门参数化有限元分析及结构改进

针对灌区计量弧形闸门的结构特点,采用APDL参数化有限元分析技术,研究分析了在水压作用下,加强筋间距、板厚等关键结构参数对闸门变形的影响规律。结果表明:对于通用的跨度为1.5 m、弧形板半径为1.8 m的弧形闸门,当2根加强筋间距为580 mm、弧形板和挡水板的厚度分别为75 mm、50 mm时,闸门的强度、刚度符合使用要求,且材料使用较少,闸门总体较轻。     

法兰用聚四氟乙烯垫片的密封性能分析

根据有限元理论,建立了管法兰连接有限元模型,对管法兰用聚四氟乙烯密封垫片的密封性能进行了数值计算。研究了垫片在预紧状态和工作状态下的Von Mises应力和接触应力分布,分析了管道内介质压力对其应力和应力分布的影响。结果发现:垫片在工作状态下的Von Mises应力大于其在预紧状态下的;介质压力越大,垫片的Von Mises应力越大,但垫片的有效接触宽度越小。     

有限加筋板宽度对应力强度因子的影响

基于线性累积损伤理论,分析了含裂纹损伤的加筋板加强筋宽度的不同对裂纹尖端应力强度因子的影响。然后根据分析得到裂纹尖端应力强度因子随加强筋宽度的变化规律。结果表明,随着加强筋宽度的增大,结构应力强度因子的下降幅度逐渐增大,当裂纹尖端离筋条越近时,这种现象越明显。     

拉延模加强筋尺寸优化的智能遗传算法

以汽车钣金拉延模为研究对象,利用智能遗传算法和ANSYS软件,在5×105N成形压力、1×107N/m2应力和0.1mm变形量的限制下对模具加强筋尺寸进行优化,得出凸模、压料圈与凹模的加强筋厚度最优值为19mm、17mm与22mm,使模具整体的重量减低了8%。     

结构减重中车架横梁上加强筋对局部应力影响分析

通过建立某半承载式客车整车骨架有限元模型,利用有限元分析手段,采用对比的方法提出加强筋布局的有效加强区域和非有效加强区域,从最大应力角度分析加强筋在有效加强区域内不同布局对V型推力杆支座连接件在制动瞬间的加强效果,体现加强筋的加强作用。在连接关系和焊接工艺允许的前提下提出3种加强筋布局方案,并对比3种方案的应力分布规律和应力极值,确定加强筋在有效加强区域内的最优布局,并以最优布局的结构为基础,在整车模型下进行尺寸优化和优化结果的分析验证。由分析结果得出,在有效加强区域内合理设计加强筋,能有效提高局部承载能力,在保持原承载能力的基础上进行尺寸优化,减轻结构的质量。     

TBM液压管道防共振结构设计流程

针对TBM掘进过程中液压管道在强振动环境下发生共振,导致管道振动加剧的问题,建立了基础振动下两端固支输流管道流固耦合数学模型,运用Galerkin方法和Matlab工具对其进行了求解,且对其结果进行了实验验证,得到了管道发生共振的临界固支间距,并分析了基础振动和结构参数对临界固支间距的影响,进而制定了避免管道发生共振的结构设计流程。结果表明:管道发生共振的临界固支间距随基础振动频率的增大而减小;管道内径每增加5 mm,临界固支间距的上界增大0.26 m;管道厚度为3 mm时,厚度每增加1 mm,上界增大2.87%。     

某机载雷达静压腔应力仿真与多目标优化

某机载雷达正常工作时,应力仿真结果显示其静压腔焊缝位置的最大应力为133.62 MPa,不满足强度要求,需要对其结构进行优化。综合比较构造拱形结构和局部加强这两种常见优化方案,选择在静压腔前后两面各增加一条加强筋。借助ANSYS WorkBench求解加强筋的最优宽度和厚度时,依据各位置强度要求之间的关系,建立一个直接描述优化效果的输出参数,用于定义优化模型,开展多目标优化。优化后,静压腔焊缝位置的最大应力为82.821 MPa,其余位置的最大应力为59.921 MPa,均满足强度要求。结构的不同位置通常具有不同的指标要求,文中据此建立输出参数进而求解优化模型的处理方法在此类问题中具有借鉴意义。     

基于正交试验的CNT/PDMS复合材料直写打印参数优化

为了获得平整的CNT/PDMS复合材料的打印表面,为后续提升材料的传感性能。通过直写打印技术来获得复合材料结构,对其影响因素进行正交试验设计,再通过测量打印试样的宽度和厚度,对其极差、方差进行分析来优化打印参数。在实验中,配制了CNT/PDMS墨水并设计了其打印结构为20 mm×20mm×1.8 mm长方体,选用0.45 mm孔径的针头在200 k Pa的挤出气压下打印。选取了打印速度、扫描间距和层厚三个因素为主要影响因素并设置了相应的三个水平进行了正交试验设计。打印了9个试样并测量了试样的宽度和厚度,通过其极差和方差分析一致可得：三因素对宽度和厚度影响程度排序均为层厚>打印速度>扫描间距。根据极差和均值分析可得：影响宽度的打印参数最优组合为打印速度15 mm/s,扫描间距0.45 mm,层厚0.15 mm。影响厚度的打印参数最优组合为打印速度15 mm/s,扫描间距0.30 mm,层厚为0.15 mm。这为后续打印效果中传感性能的优化打下了良好的基础。     

基于Abaqus的井下U形金属密封环性能研究

为满足井下流量控制阀在高温高压、强腐蚀工况下的密封要求,提出一种可用于径向密封的U形金属密封环;利用Abaqus软件建立密封环的二维有限元分析模型,计算在预紧和井下实际工况条件下的最大Mises应力和接触压力的分布情况,分析初始压缩量、密封环厚度和井下压力对密封性能的影响.结果 表明:随着初始压缩量的增加,最大接触压力...     

双扩口管接头拧紧过程中密封状态分析

为研究汽车制动管双扩口管接头在拧紧过程中的密封性能,借助有限元分析方法构建弹塑性材料模型,研究轴向位移载荷对密封性能的影响;分析管接头在拧紧过程的摩擦力矩,得出轴向拧紧力与扭矩的关系公式;结合金属多线性强化模型与ANSYS非线性仿真,分析双扩口管接头在拧紧过程中的应力与接触面压力动态变化过程,通过扭矩高压泄漏性实验验证仿真方法的有效性。结果表明:随着位移载荷的增大,管接头蘑菇头最大应力与变形增大,接触面压力和密封宽度增大,且接触压力分布区域稳定,在接触面上形成两道密封环;而随着位移载荷的增大,蘑菇头厚度逐渐降低,其表面凹陷加深,当位移载荷增大到一定值时,蘑菇头存在被切断的风险。     

高压水射流切割粘釜物的实验分析

为研究不同高压射流参数作用下粘釜物的切割清除效果,开展了粘釜物的高压水射流切割清除实验研究。实验以切割深度及切割宽度为衡量目标,研究了入射角、靶距、横移速度和出口压力4个射流参数对切割清除效果的影响,通过正交实验实现了射流参数的优化。结果表明:切割深度和宽度均随出口压力增加而增大,随横移速度增加而减小;而靶距接近初始段长度,入射角度为30°时切割深度及宽度达到最大值;正交实验表明,射流参数对切割深度的影响效果顺序依次为横移速度、入射角、出口压力、靶距;当前工况的最佳射流参数组合为:横移速度7.5 mm/s,入射角30°,出口压力值120 MPa,靶距15 mm。研究结果为工业现场清釜作业提供了实验依据及技术支持。     

微小尺寸等壁厚不锈钢螺旋管充液压制成形方法研究

为了解决常规螺杆钻具寿命短与微小尺寸螺杆钻具等壁厚定子难加工的问题,本文采用充液压制成形工艺加工微小尺寸等壁厚螺旋管,基于304不锈钢拉伸实验,建立了充液压制成形等壁厚螺旋管有限元模型,用数值模拟方法研究管件外径、壁厚、液压力大小、液压力加载路径、压制速度、摩擦系数对螺旋管质量的影响。结果表明,管件外径为51.8 mm,壁厚为5.3 mm时,螺旋管质量较好,最大液压力为650 MPa,液压力加载路径为路径5,模具挤压速度为0.429 m/s,摩擦因数不超过0.125时,螺旋管加工质量较好,导程误差近似为0,壁厚误差小于8%,平均厚度为5 mm,螺旋管中部壁厚误差小于3%。研究结果可为生产实际中微小尺寸等壁厚不锈钢螺旋管的成形工艺提供参考。     

水力加压器组合密封结构设计及参数优化

为了提高水力加压器密封性能,设计一种由滑环与O形密封圈组成的组合密封;利用流体压力渗透载荷的加载方法对密封结构进行有限元仿真,得到单因素滑环结构参数对密封性能的影响规律;利用正交试验,分析多因数滑环结构参数综合作用对活塞密封性能的影响。研究结果表明:滑环沟槽底部厚度、滑环侧边宽度、滑环高度、活塞单边径向密封间隙对动密封面接触压力影响依次减弱,新型密封结构选择滑环高度6.5 mm、滑环侧边宽度2.65 mm、滑环沟槽底部的厚度0.7 mm、单边径向间隙0.25 mm时,其最大接触应力比常规O形密封圈结构提高了245%;新型密封结构中的动密封面接触应力比常规O形密封圈结构有了显著的提高,提高了水力加压器的密封性能。     

EFFECTS OF LEAD WIDTHS AND PITCHES ON RELIABILITY OF QUAD FLAT PACKAGE （QFP）SOLDERED JOINTS

The finite element method(FEM)is used to analyze the effects of lead widths and pitches on reliability of soldered joints.The optimum simulation for QFP devices is also researched.The results indicate that when the lead pitches are the same,the maximum equivalent stress of the soldered joints increases with the increasing of lead widths,while the reliability of the soldered joints reduces. When the lead widths are the same,the maximum equivalent stress of the soldered joints doesn't decrease completely with the increasing of lead pitches,a minimum value of the maximum equivalent stress values exists in all the curves.Under this condition the maximum equivalent stress of the sol- dered joints is relatively the least,the reliability of soldered joints is high and the assembly is excel- lent.The simulating results indicate the best parameter:The lead width is 0.2 mm and lead pitch is 0.3 mm(the distance between two leads is 0.1 mm),which are benefited for the micromation of QFP devices now.The minimum value of the maximum equivalent stress of soldered joints exists while lead width is 0.25 mm and lead pitch is 0.35 mm(the distance between two leads is 0.1mm),the devices can serve for a long time and the reliability is the highest,the assembly is excellent.The simulating results also indicate the fact that the lead width is 0.15 mm and lead pitch is 0.2 mm maybe the limit of QFP,which is significant for the high lead count and micromation of assembly.     

内压及扭矩载荷下无缺陷弯管的应力分析

分析在内压或扭矩载荷作用下非均匀壁厚椭圆弯管的应力分布，结果表明内压引起的最大应力随着弯管的截面不均匀度而变化，由此解释了工程实际中弯管失效的原因，同时也为求解弯管的塑性极限载荷奠定了基础。     

基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究

全回转推进器桨毂动密封采用O形密封,其实际间隙的改变直接导致压缩率变化,从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析,研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙,在ABAQUS软件中建立桨毂动密封有限元模型,分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能,如Mises应力、润滑脂油膜厚度和压力等,揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明:随着压缩率增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡;随着介质压力增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡;最大油膜压力始终大于油压值,动密封不会发生失效;通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。     

Experimental research of how the boundary layer lower the pipe drag reduction in transport of dense paste

A thin boundary layer formed on inner‐pipe wall and brought out wall slip phenomenon when dense pastes were transported in pipe as plug flow. The boundary layer is called slip layer as well, which reduced frictional pressure loss, increased the conveying distance and saved energy consequently. In order to find out the relationship between the properties of boundary layer and the pressure loss, the design of the liquid injection equipment was detailed in this paper. The liquid (such as water, oil or polymer solution) is injected from the pump into the pipe downstream at comparatively small flowrates and formed a lubricating annulus adjacent on the pipe inner wall. By taking coal slime as an example, the test studied pressure loss result from the change of pipeline features and the thickness of boundary layer systematically. Results show that the pressure loss reduced exponentially with the increase of the boundary layer thickness, and the greater the diameter, the smaller the pressure loss. When the shear rate of the boundary layer was getting higher, the lubrication layer played more efficiency on the reduction of the shear stress. Furthermore, these results provide preview for our understanding of the fundamental processes of slime pipe flow and how such flows can be better modelled, optimised and controlled. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

柔性钻杆O形圈球面密封性能研究

柔性钻杆已成为老井改造和增产提效的重要工具,为保障柔性钻杆球面密封的可靠性,对设计的一种O形圈球面密封结构开展数值模拟和试验研究。基于ANSYS有限元分析软件探究密封间隙、流体压力、转动角度以及有无挡环等因素对O形圈von Mises应力、接触应力、有效密封宽度等密封特性参数的影响。结果表明：流体压力与密封间隙存在耦合关系,流体压力越高要求密封间隙越小;往复转动会导致最大von Mises应力和最大接触应力升高,且随着密封间隙增大而影响加剧;挡环的安装可有效防止在密封间隙和流体压力较大时O形圈挤入缝隙。通过室内试验验证了O形圈球面密封结构的可靠性,为现场应用提供了理论依据和技术支撑。