钢轨轧后冷却过程弯曲变形计算

本文提出了计算钢轨轧后冷却过程应力分布和弯曲变形的方法，并分析了断面应力分布的特点和导致终冷弯曲的原因。计算的４３公斤重轨在冷却和反复弯曲过程中恢复平直的时间与实测结果基本符合。     

双曲率筋条壁板铣削回弹预测

针对铝合金薄壁零件制造过程中的回弹问题,提出了一种双曲率壁板铣削回弹的预测方法.该方法根据材料逐层去除后板料内部残余应力的重新分布情况,估算板料两个弯曲方向的回弹值.有限元模拟结果表明,铣削过程中板料的应力分布和回弹与计算结果相近;当板料铣削至中性面时,两弯曲方向的应力变化最大;随着剩余板厚的减小,计算结果与模拟结果间...     

X70管线钢热轧钢卷冷却过程中的相变与应力变化

为了分析钢卷冷却对带钢板形的影响,运用有限元方法研究了层流冷却后的X70管线钢热轧钢卷冷却过程,建立了热轧钢卷热力耦合模型,计算了卷取温度分别为500℃和550℃时冷却过程中的钢卷温度、相变体积分数、残余应力.模型考虑了钢卷径向层间接触对传热的影响,以及钢卷内径壁、外径壁和2个端面的换热系数的差异.结果表明:冷却过程中,钢卷的温度和相变不均匀使得钢卷的切向上边部受拉应力,而中部受压应力;钢卷在550℃卷取后,带钢边部20 mm以内的拉应力超过基体的屈服应力,板形有边浪趋势;降低带钢的卷取温度至500℃促进相变充分进行,有利于钢卷冷却后残余应力的降低.开卷后X70管线钢的边浪和横向C型弯曲板形是不均匀的层流冷却和不均匀钢卷冷却共同作用的结果.     

9Cr18Mo钢圆柱试件淬火过程的数值模拟

采用有限元分析方法,利用ANSYS软件模拟9Cr18Mo钢圆柱形试样淬火冷却过程,得到淬火冷却曲线、残余应力随淬火时间变化曲线、残余应力沿圆柱体轴向分布曲线和试样最终轴向伸长量.分析结果表明,在热应力和组织应力的共同作用下淬火过程中试样应力状态变化复杂,最终的应力状态以组织应力为主.试样表面残余应力和试样轴向伸长的计算结果与测量结果符合的很好.     

聚合物注塑残余应力计算的非线性粘弹性模型研究

从无定形聚合物的结构特点出发,考虑注塑冷却过程中温度和应力对聚合物粘弹性行为的影响,提出了残余应力计算的粘弹性本构方程.利用该模型对无定形聚合物注塑冷却过程的残余应力进行模拟计算,计算结果与实验结果接近.     

高炉用铜－钢复合冷却壁传热及力学性能分析

采用热力耦合方法研究了铜层厚度和冷却水道间距对铜－钢复合冷却壁温度及应力分布的影响．以1：1比例铜－钢复合冷却壁进行了热态试验,测试了铜－钢复合冷却壁温度分布,计算了热态试验条件下铜－钢复合冷却壁的温度分布,计算结果与试验结果基本吻合．计算结果显示,铜－钢复合冷却壁铜层厚度增加,壁体最高温度和最大等效应力减少,铜层厚度上限值为70mm;冷却水道间距减少可以降低壁体最高温度和最大等效应力,当冷却水道间距小于220mm时,减少冷却水道间距对降低壁体最高温度和最大等效应力作用较小．铜层厚度为60mm,冷却水道间距为220mm的铜－钢复合冷却壁在高炉热负荷较高区域工作不易发生塑性变形损坏．     

马钢高炉破损冷却壁应力分析有限元软件的编制

对大中型计算机有限元通用程序SAP，ADINA和ADINAT进行了研究，根据高炉冷却壁的破损调查结果，开发出适合于486／586微机运行的应力分析有限元计算软件．算例结果与理论解良好吻合，可用于计算分析冷却壁的温度场和应力分布．     

锌液冷却管热应力有限元分析

锌液冷却管是用20号无缝钢管弯制而成，在锌液的冷却过程中容易出现裂纹，使用寿命短．针对锌液冷却管材料特性和工作环境，利用ANSYS有限元分析软件建立了冷却管的温度-应力耦合分析的三维有限元模型．冷却管的传热特性随温度变化而变化，故采用非线性分析法分析其传热特性．通过计算分析，得到冷却管的热应力分布图及其分布规律，找出冷却管危险截面的位置．研究结果表明：弯管部分的等效应力比直管部分的等效应力大；对于整个弯曲部分，其内壁的等效应力大于外壁的等效应力．最大等效应力点在弯管与直管的连接处偏向弯管侧；冷却管在工作过程中存在显著的热应力，导致其爆裂失效，为研究冷却管的寿命提供了参考．     

金属基/陶瓷复合层受弯应力的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对弯曲状态下金属基／陶瓷涂层的应力分布情况进行了理论建模，并基于此模型计算了不同涂层厚度和不同涂层弹性模量比情况下的应力分布情况。在弯曲中心处，涂层所受的拉应力随弹性模量的增加而增大，剪应力很小。在远离弯曲中心两侧处，剪应力值会达到峰值而拉应力减小，且剪应力最大值随着弹性模量和涂层厚度的增加而增大，且由此分析了由应力产生涂层失效的原因，其结果对陶瓷涂层的可靠性设计及应用具有一定指导作用。     

低残余应力热轧带钢层流冷却工艺的数值模拟

通过建立厚度为3.0 mm的Q345热轧带钢在层流冷却过程中的温度与相变耦合计算有限元模型,计算了热轧带钢冷却后在宽度方向上温度、组织转变、内应力的分布,分析了采用2种冷却工艺下带钢宽度方向上的温度、相变和内应力的差别.结果表明:带钢经过中凸型水流分布的层流冷却后,沿带钢宽度方向温度趋于一致,从而使得相变后得到的铁素体及珠光体沿宽度方向上均匀分布.与常规均匀流量分布层流冷却相比,中凸水流量分布层流冷却后,带钢边部压应力减少80 MPa;带钢在宽度方向上的应变差变小,从原来的7.69×10-6减少到3.71×10-6,降低幅度为51.7%,有利于获得更好的板形。     

预应力钢筋混凝土轻轨桥梁的有限元分析

建立了武汉轻轨桥梁的三维有限元模型,对普通钢筋采用一种分层的等效方法,对预应力钢筋采用修正的等效载荷法.将结构要素都纳入到有限元模型中,计算了几种典型工况作用下轻轨桥梁的应力和变形,并对计算结果进行了详细的分析和对比.验证了该桥梁的安全性,提出了对于该桥梁设计及三维有限元方法应用于轻轨桥梁设计的一些建议.     

电梯导轨立式压力矫直关键技术研究

为解决在垂直方向上具有非对称性的电梯导轨的弯曲变形矫直问题,提出确定电梯导轨立式矫直的反向弯曲曲率和矫直下压量的理论模型,给出明确的矫直曲率方程和矫直行程公式.从电梯导轨生产工艺流程出发分析电梯导轨弯曲变形原因,并基于弯曲变形测量数据拟合出电梯导轨垂直方向弯曲变形的原始弯曲曲线,利用线性弹塑性理论分析了导轨立式压力矫直的反向弯曲曲率与原始弯曲曲率间的关系,给出具体的导轨压力矫直曲率方程,可便捷得到矫直一定原始曲率的矫直反弯曲率.为便于实际电梯导轨矫直的操作,利用所得的反弯曲率进一步推导出矫直行程的表达式,可直接用于计算矫直一定原始弯曲的矫直行程.利用该方法,对T90/B电梯导轨进行求解,给出其初始弯曲曲率与反弯曲率、矫直下压量的关系曲线,并对其进行有限元验证,结果显示,计算矫直行程和矫直曲率的方法有效可行.     

起重机小车偏斜对轮轨接触状态的影响

利用有限元分析软件Ansys对轮轨系统进行弹塑性静力分析,建立起重机小车在运行中发生偏斜和不发生偏斜两种工况下的有限元模型,研究这两种不同工况下轮轨系统所受应力的分布状态. 结果表明,小车运行中发生偏斜时,轮轨承受更大的应力,最大应力区集中分布在小车偏斜方向的半边轨道上,且轮缘与轨道之间发生接触,导致轮轨更易磨损.     

深基坑双排桩支护体系承载机理研究

目的研究分析不同开挖阶段双排桩支护体系位移、应力、应变变化规律,为基坑支护设计的优化、施工提供了有效的理论依据．方法通过MidasGTS有限元数值分析法,对不同开挖阶段,双排桩支护结构位移、受力情况进行分析,得到在不同的开挖阶段双排桩支护体系的位移、受力特征．结果基坑开挖后双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构深度的增加,位移逐渐减小,第一、二次开挖后前排桩最大位移值为1．058mm、42．5mm,第一、二次开挖后后排桩最大位移值1．062mm、42．5mm,前排桩比后排桩值偏大;基坑开挖后,基底处剪切应力最大,双排桩支护结构桩顶、基底处弯矩值较大．结论基坑开挖后,双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构的深度的增加,位移逐渐减小,且前排桩位移值比后排桩位移值偏大;随着基坑开挖深度的加深,桩底处弯矩逐渐减小,最大弯矩处逐渐上移,桩顶位置值显著增大,前后排桩弯矩值变化是一致．     

复杂载荷下火车轮轴的有限元分析

目的　通过对火车轮轴在复杂载荷作用下的有限元分析 ,实现火车轮轴结构与体积的优化 .方法使用 Solidworks建立参数化三维模型 ,采用通用的有限元分析系统 ANSYS进行分析 ,对火车运行中复杂情况 (主要受到机械力和由于刹车而引起的热应力 )进行简化 ,对接触部分采用合理的接触单元模型 .结果分别求出了轮轴在不同边界条件下的应力分布情况 .结论　实现火车轮轴的优化设计 ,优化后轮轴的最大应力均小于屈服应力 ,满足我国铁路的标准要求     

绝缘层上单轴应变硅的应力计算与分析

为了研究晶圆级绝缘体上单轴应变硅的应力分布与应力变化趋势,首先利用绝缘体上硅晶圆在机械弯曲状态下退火的工艺,成功制作了绝缘层上单轴应变硅晶圆,其优点是工艺简单、成本低、应变量高．应用ANSYS仿真软件,重点对不同弯曲半径、不同晶向的机械致绝缘层上单轴应变硅晶圆的应力情况进行了模拟计算．模拟结果表明,应力随弯曲半径的减小而显著增加,且沿弯曲方向的应力最大,适于作为应变互补金属氧化半导体器件的沟道方向,但应力分布的均匀性会随弯曲半径的减小而略有下降．最后利用光纤光栅法对制备的绝缘层上单轴应变硅晶圆的应力分布进行了测量,其结果与ANSYS模拟结果吻合,证明了ANSYS模拟分析的准确性．     

高载旋转弯曲疲劳损伤的磁记忆检测

为寻找高载旋转弯曲疲劳破坏前的特征信号,基于磁机械效应及磁场叠加原理进行理论研究,在此基础上,对带环形缺陷的45号钢试件进行高载旋转弯曲疲劳试验,研究疲劳过程中试件表面的磁信号的法向分量的分布变化.理论分析表明,疲劳裂纹附近的磁信号分布随裂纹扩展而变化.实验结果显示在进入裂纹快速扩展前后,缺口两边的磁信号大小顺序发生变化;名义应力及应力集中系数、环境磁场和提离值影响检测效果,但有对应的解决方法.磁记忆技术用于高载旋转弯曲疲劳损伤检测是可行的.     

连续梁桥上CRTS双块式无砟轨道疲劳特性

为探讨梁轨非线性互制作用下连续梁桥上双块式无砟轨道系统静动力荷载下结构响应,预测桥上无砟轨道结构的疲劳寿命,基于梁轨相互作用原理与车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,以昌景黄铁路某(40+64+40)m连续梁为研究对象,采用有限元方法建立了考虑桥梁、支座、底座板、道床板、扣件和钢轨等构件及结构层间非线性约束的连续梁-CRTS双块式无砟轨道的一体化空间分析模型,研究列车静活载作用下桥梁、道床板、底座板及钢轨的动力响应特性与无缝线路纵向力分布规律,分析连续梁桥上无砟轨道结构疲劳特性。结果表明：温度荷载作用下钢轨最大压应力位于连续梁两端,最大拉应力位于桥梁跨中;竖向荷载作用下钢轨最大拉应力位于连续梁桥墩,最大压应力位于桥梁跨中;制动荷载作用下钢轨拉、压应力极值均位于桥梁桥墩;钢轨纵向力由温度荷载控制,最大应力为143.1 MPa,满足规范要求;列车动载作用下,简支梁和连续梁上钢轨最大拉、压应力相当,道床板最大拉应力出现在连续梁跨中限位凹槽附近,其板底拉应力大于板顶,底座板最大拉应力出现在连续梁主墩附近,且板顶和板底的拉、压应力基本相同;列车动载作用下,钢轨最易破坏处寿命约27.1 a,道床板和底...     

平板气膜冷却热固耦合特性的分析

为分析气膜冷却方法的综合冷却效果和可靠性,采用热弹耦合的计算方法对带气膜孔平板的冷却过程进行数值模拟,获得平板内部温度和热应力的分布特征,比较不同吹风比和不同气膜孔型对冷却效果的影响。结果表明:内部冷却和金属导热使固体内部温度分布较为均匀,热应力集中在气膜孔的前缘和尾缘。与传统圆孔相比,扇形孔和双射流孔能够显著提高冷却效率并降低热应力。该结果可为燃气涡轮叶片的冷却设计提供参考。