注塑机拉杆传动端梯形螺纹的应力分析与优化

针对注塑机拉杆在使用过程中易在其传动端梯形螺纹处早期断裂的问题,就梯形螺纹的特点,采用ANSYS软件内嵌的APDL语言建立拉杆传动端梯形螺纹的二维几何模型、有限元模型与优化模型.在对比分析弹性材料与弹塑性材料梯形螺纹受力特点的基础上,运用弹性材料的分析模型对梯形螺纹参数进行优化.对比优化前后拉杆梯形螺纹的弹性与弹塑性应力分析表明,拉杆梯形螺纹的承载能力得到大幅提高,并可确定拉杆梯形螺纹在与螺母配合处之外的合理牙型数.     

弹塑性材料的结构拓扑优化

将渐近结构优化法(ESO法)从弹性材料拓展到弹塑性材料的结构拓扑优化,建立了考虑应力约束和材料弹塑性变形的结构拓扑优化模型。采用Ansys软件的APDL功能编程实现了相应的优化设计,给出了弹性优化和弹塑性优化的对比算例。基于算例结果对比分析表明:在相同设计域和载荷条件下,弹塑性材料的结构拓扑优化构型与线弹性材料的明显不同;无论是弹性还是弹塑性结构拓扑优化,材料用量W都随优化结构的应力约束系数β增大而减少,且在W-β曲线上存在一个对应于结构弹性极限状态的转折点,在该点临近,右侧曲线变化率(取绝对值)比左侧的大很多,充分显示了进行考虑材料弹塑性性质的结构拓扑优化对于节约材料非常有意义。     

基于有限元分析的压铸机调模机构优化设计

针对压铸机哥林柱使用过程中其固定端螺纹副联接结构中的接触非线性进行数值建模,并基于ANSYS软件及其内嵌的参数化设计语言(ANSYS Parametric Design Language APDL)建立哥林柱固定端螺纹的有限元模型与优化模型;分析模型,对不同结构螺纹参数进行优化。对比分析优化后哥林柱不同结构螺纹的等效接触应力表明,哥林柱梯形螺纹结构比锯齿形螺纹结构具有较好的承载均匀性,最大等效应力降低约41%,从而可以有效地提高哥林柱螺纹副的使用寿命和抗疲劳性能。     

两种刀具连接结构

1.小销外顶、弹簧复位式 如图1所示,长刀杆4的径向孔中设有两个斜楔7,当转动双头螺杆6(两端螺纹的旋向相反,端部为内六角)使两斜楔7沿刀杆4径向移进时,通过斜面的作用,芯轴5右移,带动拉杆3右移,再通过拉杆3端部的锥面使销2外伸,顶在刀头1上,使刀头1固定在刀杆4上。反之,当双头螺杆6反转使斜楔7反 向外移时,在弹簧的作用下,芯轴5左移,并 推动拉杆3左移,销2缩回,此时可卸下刀头 1。2.弹性套筒夹紧式如图 2所gi、准越杆J’通过螺纹与刀体 b达成一体,中间套i与刀柄a连成一体,刀体h与中间套通过锥台面实现定位。当滑杆P在图示位置向左滑动时,便…     

顶驱中心管螺纹力学行为模拟及优化研究

针对顶驱中心管螺纹粘扣、断裂等问题，基于弹塑性理论、von Mises屈服准则以及中心管材料本构模型试验研究结果,建立了扭矩作用下的二维、三维有限元模型，并通过实验结果与数值模拟结果验证有限元分析的可靠性，对比二维、三维的分析结果验证二维轴对称模型方法的可靠性，获得了中心管螺纹接头的应力分布规律和力学特性，指出紧扣扭矩对螺纹连接强度影响极大。在此基础上，结合现场失效的螺纹接头，对螺纹锥度、螺距以及有效螺纹牙长度3个参量进行敏感性分析，综合考虑连接强度以及生产成本推荐了参量最优值。     

预应力机架连接螺纹的不同牙型力学特性分析

预应力压机机架中,拉杆/圆螺母螺纹连接的疲劳断裂是机架的主要失效形式。对连接螺纹的有限元分析是机架设计的重要内容。在考虑了材料的弹塑性特性的基础上,建立了不同牙型螺纹连接的轴对称模型,对不同啮合螺纹对建立摩擦接触关系。研究了不同牙型承载螺纹的应力和变形分布规律,探讨了不同牙型对啮合螺纹牙根部的应力集中、等效应力峰值及轴向载荷分布不均匀性的影响。较大的牙根过渡圆弧半径、良好的牙间载荷分布均匀性和设置合适的螺纹退刀卸荷槽,都能够有效地降低螺纹牙根部的等效应力峰值,进而提高螺纹的疲劳寿命。为大型压机螺纹连接结构设计提供了理论指导。     

不同旋合扣数下钢拉杆螺纹联接强度试验及有限元应力分析

钢拉杆是大跨度建筑物中重要的受力构件,通过螺纹联接成为一体,共同抵抗外力.其承载力的大小决定于拉杆本身的强度及螺纹联接的强度,因此对钢拉杆螺纹联接进行强度分析及确定合理的旋合扣数是设计的关键.文中通过理论分析和试验验证,确定不同旋合扣数下钢拉杆的破断载荷及在保证联接接头不破坏情况下所需的最少旋合扣数;通过对螺纹联接进行有限元建模和计算,分析并比较不同载荷及不同旋合扣数下螺纹牙的应力状态、应力分布、轴向弹塑性变形及各螺纹牙接触面间的压力和滑移变形规律.     

考虑牙间均载的拉杆螺纹连接多目标优化

为提高机架螺纹连接寿命,运用弹塑性接触有限元方法对拉杆连接螺纹进行强度分析,结合参数化建模,建立考虑牙间均载和应力峰值的多目标优化模型,采用径向基函数（RBF）神经网络方法和带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）求解。结果表明：牙侧角约为15°时,牙间轴向载荷分布不均匀率减小13.6%,等效应力峰值减小6.9%,第一主应力峰值减小11.5%。     

冲击载荷作用下螺纹连接件屈服强度研究

螺纹连接件是舰艇抗冲击性能的短板之一,据统计,舰载设备冲击试验发生损坏的案例中有40%与螺栓连接件相关。针对冲击载荷作用下,冲击对螺纹连接件屈服强度的影响问题,对三种螺纹连接件材料进行了分离式Hopkinson压杆和拉杆试验,并通过Johnson-Cook模型构建了三种材料的本构方程,分别得到不同应变率下的屈服强度。与准静态试验下的屈服强度对比,冲击试验得到的三种材料屈服强度至少提高1.3倍。因此,冲击可以一定限度的提高螺纹连接件的屈服强度,同时根据机械设计手册选用螺纹连接件是偏于安全的。     

小井眼开窗侧钻用高抗弯钻具接头性能分析与结构参数优化

随着小井眼开窗侧钻技术的广泛应用,由井下弯曲段引起的钻具接头失效问题日益突出。为解决因弯曲载荷造成钻具接头变形失效的问题,根据弹塑性力学理论及中心管材料本构模型试验研究结果,建立了钻具接头螺纹连接的三维有限元模型,研究了弯曲载荷作用下钻具接头连接强度和密封性能,并通过胀扣试验验证了有限元分析结果的可靠性。在此基础上利用正交优化方法,对其关键结构参数进行优化,获得了钻具接头较优参数组合,对比计算了API钻具接头与高抗弯钻具接头力学性能。结果表明,优化后的连接螺纹在抗拉/压、扭矩及弯曲方面性能均优于API螺纹,能更好地满足小井眼开窗侧钻的钻井要求。     

预应力机架螺纹连接弹塑性有限元分析及优化设计

针对液压机预应力机架拉杆螺纹第一承载牙根部出现了早期裂纹并发生断裂的问题,运用弹塑性接触有限元方法和Python语言,对拉杆连接螺纹进行参数化建模和分析,研究标准锯齿形螺纹的螺距和旋合圈数对牙根部最大等效应力以及牙间载荷分布的影响,并进行优化设计,得到不同螺距下的最优旋合圈数。结果表明,合理的螺距和旋合圈数能够有效地改善螺纹连接应力及载荷分布,进而提高螺纹的疲劳寿命,为大型压机螺纹连接结构设计提供理论参考。     

汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计

基于某车型动力总成拉杆悬置橡胶的材料拉伸试验数据，利用Abaqus软件拟合得到橡胶材料Ogden超弹性本构模型参数，并依据橡胶材料的应变疲劳理论，试验测试了ε-N疲劳曲线。基于悬置橡胶结构的刚度试验标定了其有限元模型，再根据疲劳台架试验进行了悬置橡胶疲劳寿命计算与结构优化，最后预测了其在整车驱动耐久试验疲劳寿命。     

拉杆螺纹在偏载下的应力分析

针对因注塑机各模板变形而引起拉杆承受附加弯矩的问题,采用ANSYS内嵌的APDL语言建立拉杆梯形螺纹、卸载槽及螺母和调模板的有限元分析模型,运用有限元的非线性算法,分析拉杆梯形螺纹在偏载下的应力分布。计算结果表明:拉杆梯形螺纹近卸载槽的22个牙型左侧根部及与螺母配合的12个牙型左、右侧根部的最大等效应力均超过材料屈服极限,在变载的作用下均有可能因微小裂纹的扩展而导致拉杆断裂。最后分析了偏载发生的原因并据此提出改善措施。     

铣床装配式拉杆

万能铣床主轴拉杆,因小头螺纹容易磨损,而造成整体报废,浪费很大。现将拉杆进行了改革(见图)。拉杆接头1与拉杆体相接,由止动销2(可用8号铅丝制做)固定。接头磨损后可进行更换,以保证拉杆体长期使用,为国家节省资金。     

轴向偏心交变载荷作用下螺纹副滑移研究

通过对轴向交变载荷作用下的螺栓联接进行分析,建立螺栓螺纹副滑移角度与载荷变化之间的关系方程。考虑偏心载荷作用下拉杆螺栓螺纹载荷的分布规律,引入偏心载荷系数,建立螺纹副滑移角度与轴向偏心交变载荷之间关系的理论模型。针对M16×2螺栓联接,在具体载荷下运用所建的理论模型进行计算,并与同条件下Izumi的有限元研究成果相对比,结果相一致。运用螺栓联接振动试验台,在轴向交变载荷作用下对螺栓连接进行滑移实验,测量滑移量并与理论计算结果进行对比,验证理论推导的正确性,为研究拉杆螺栓自松弛机理提供一种理论分析方法。     

用损伤变量D2计算活塞杆裂纹扩展阶段的剩余强度与剩余寿命

提出了弹塑性材料在疲劳载荷作用下，在裂纹扩展阶段，用损伤变量D2作为本阶段强度与寿命的计算参量，提出了这个过程描述多晶材料弹塑性行为的新方程，并以压缩机活塞杆为实例，计算了螺纹连接部位裂尖的剩余强度与剩余寿命。     

两种调节范围较广的胀开心轴

在多品种生产中,能固定范围广的坯件尺寸,是对工艺装备的主要要求之一。胀开心轴也有这样的要求,这可以从结构上采取措施,把心轴调到一定尺寸来达到。图1所示心轴的卡爪由底座2和专用的卡爪3组成,二者相互间用螺纹相联。卡爪外表面上的齿与调整盘4的齿啮合。拉杆1轴向移动时固定坯件,盘4和卡爪3的相应回转便调整心轴,卡爪孔内的螺纹保证它径向移动。在图2所示的液压心轴中,薄壁弹性套6装在轴5上,轴的外表面相对其支承轴颈具有偏心e,轴端部所切的齿与齿盘4啮合。套6内腔充满工作介质,并用系列孔道与本体3的轴向孔道相通,本体内装有包括螺钉2和柱塞1的液压泵,柱塞移动时工作介质产     

圆锥管连接螺纹牙变形及应力分布研究

以圆锥管螺纹为研究对象,在弹性力学的基础上,结合组合厚壁圆筒理论,建立了圆锥管螺纹过盈连接的计算模型,得到了圆锥管套管螺纹牙接触齿面上的径向变形计算公式。以P-110S圆锥管螺纹为研究对象,利用ABAQUS大型有限元分析软件,建立了圆锥管套管接头的弹塑性轴对称接触有限元模型,分析了套管接头在不同的使用工况(包括过盈、施加轴向拉伸载荷等)下螺纹牙上的变形及应力分布规律。     

轴弹塑性弯曲变形的简易计算方法

本文探讨了轴的弹塑性弯曲变形，首次给出线性硬化材料的弹塑性弯矩Ｍ与弹性极限弯矩Ｍｐ的比值和弹塑性弯曲刚度（ＥＩ）ｐ与弹性弯曲刚度ＥＩ的比值的关系曲线。运用该曲线，使较为复杂的弹塑性弯曲变形转化为弹性变形的计算，其精度足以满足工程上的需要。     

ω型扣件弹条的非线性力学行为

以Vossloh300-1型扣件系统中的ω型SKL15弹条为研究对象,采用有限元软件建立扣件系统仿真模型,在3种材料属性(线弹性模型、双线性模型、拉伸试验获取的弹塑性模型)和2种接触属性(绑定约束、非线性接触)下对弹条的力学行为进行模拟,通过疲劳试验验证模型的有效性,并研究了弹条材料属性以及弹条与嵌入块的接触属性对弹条非线性力学行为的影响.结果表明:在弹条与嵌入块的接触属性为非线性接触以及弹条本构模型为弹塑性模型的条件下,采用有限元模拟得到的弹条跟端最大主应变方向及最大主应变与试验结果相吻合,二者的相对误差分别为5％和3.4％,有限元模型有效.采用非线性接触以及弹塑性本构模型定义弹条材料得出的弹条力学行为与实际情况较接近.