开槽应力释放法优化整体结构件切削加工研究

为研究开槽法对整体结构件变形影响,以开槽应力释放法为基础,从力学角度建立单一残余应力作用下开槽法应力释放理论模型。建立开槽释放应力有限元模型,讨论了开槽深度、开槽宽度、开槽走向和开槽数目4个主要因素对开槽效果的影响。研究表明,所建立的模型能正确预测开槽过程中残余应力释放影响毛坯件变形;开槽深度应控制在毛坯件中性层面附近;开槽宽度宜控制在总宽度2/3之内;开横槽应力释放效果要优于纵槽;开槽数目越多,残余应力释放效果越好。     

基于开槽法的毛坯内应力释放数值研究

为研究开槽法对毛坯工件加工变形的影响,分析了材料去除与加工变形的关系,解释了开槽法释放应力的基本原理。建立了开槽宽度、深度、位置等参数与释放变形量的表达式并进行了开槽参数优化。利用有限元法对优化的开槽参数进行了验证,仿真结果表明优化后的开槽参数能够比非优化的参数释放更多的应力。     

基于开槽法的毛坯内应力释放数值研究

为研究开槽法对毛坯工件加工变形的影响,分析了材料去除与加工变形的关系,解释了开槽法释放应力的基本原理。建立了开槽宽度、深度、位置等参数与释放变形量的表达式并进行了开槽参数优化。利用有限元法对优化的开槽参数进行了验证,仿真结果表明优化后的开槽参数能够比非优化的参数释放更多的应力。     

金刚石锯片锯齿径向槽优化设计研究

针对金刚石锯片锯齿径向槽部分在锯切力作用下出现变形及局部应力集中的问题,利用有限元软件ANSYS Workbench,通过设计正交试验对径向槽各参数进行了仿真研究。分析了径向槽各参数对锯齿变形量以及等效应力、径向应力、切向应力的影响大小,得出了最优径向槽参数组合,并对结果进行了实验验证,以此对径向槽参数进行了优化设计。研究结果表明:径向槽参数中径向槽底孔半径对锯片变形影响最大,深度对锯片变形影响最小;径向槽宽度对锯片的各应力的影响最大,深度对各应力的影响最小;等效应力、最大切向应力、最大径向应力最优时,槽底孔半径R取4 mm,径向槽宽度B取3 mm,径向槽深度H取17 mm。     

40吨轴重下轨枕承轨槽接触应力分析

从轨道系统静态受力分析的角度出发,建立了考虑轨下胶垫弹性接触的三维轨道有限元模型,研究了40吨轴重作用下的轨道结构响应,重点分析了不同服役状态下轨枕承轨槽处的静态应力水平,为我国未来大轴重轨道结构设计提供数据支持。通过与经典轨道结构静态模型计算结果对比,验证了本文建立的轨道结构有限元模型的合理性。计算结果表明:(1)在40吨轴重车辆的作用下,我国现有的重型轨道结构满足运行要求,但是,路基顶面应力超过其承载能力;(2)随着横向轮轨力幅值的增加,轨下胶垫-承轨槽接触面的横向宽度逐渐减小,纵向长度不受影响,最大压应力显著增加且发生位置相应地向轨枕外端移动;(3)典型横向轮轨力水平下,轨下胶垫的刚度由80 MN/m增加到200 MN/m时,承轨槽压应力分布变化较明显,而当进一步增加到1 300 MN/m,其影响可以忽略;(4)不考虑动态系数变化影响的前提下,扣件松脱会降低承轨槽处的压应力水平,轨下胶垫-承轨槽接触面的形状因约束减少而变得更加不规则。     

深水测试防喷阀主密封副接触特性研究

为探讨深水测试防喷阀的阀座结构和密封副材料对密封性能的影响,考虑O形密封圈和流体静压对密封力的影响,建立深水测试防喷阀密封力学模型,分析在测试作业中的密封力学特性。建立密封结构的有限元模型,分析密封槽位置、密封面宽度、材料弹性模量、摩擦因数对密封比压和密封面上Mises应力的影响规律,并通过理论公式验证分析模型的正确性。研究表明:随着密封槽离密封面距离的减小,密封面中径附近的密封比压和Mises应力均增大,随着密封面宽度的增加密封比压和Mises应力均减小;阀座材料的弹性模量对密封比压和Mises应力的影响很小;随着摩擦因数的增大密封比压减小而Mises应力增大,当摩擦因数超过0.8后对密封比压和Mises应力的影响很小。研究表明,密封槽位置、密封面宽度和摩擦因数能够局部调节密封比压分布和密封面上的Mises应力分布。     

平封头应力释放槽区的应力集中系数

由于平封头与筒体连接部位几何不连续,易产生应力集中,导致疲劳强度降低,工程上往往采用设置应力释放槽或过渡圆角的方法解决。引入影响带应力释放槽的平封头与筒体连接处应力集中系数的无量纲参数,利用ANSYS有限元分析软件和SPSS数据统计分析软件,对平封头与筒体连接部位局部应力的分布规律进行研究,找出平封头厚度、筒体直径、筒体厚度、应力释放槽几何尺寸与应力集中系数之间的定性和定量关系,为工程上确定应力释放槽的几何尺寸提供指导。研究结果表明,应力集中系数与结构几何尺寸之间的定量关系式符合工程应用的精度。     

横向槽宽度对气膜孔冷却性能数值研究

应用数值模拟的方法,研究了带横向槽气膜孔冷却结构的槽宽度变化对其平均冷却效率的影响.在吹风比为0.5,1.0,1.5和2.0的条件下,对槽宽度为1.75D,2.5D,3.5D和4.5D四种冷却结构进行了数值模拟,通过分析气膜孔下游的反向涡对、平均冷却效率和壁面冷却效率大于0.343的区域,得出了气膜孔出口开槽宽度变化对二次流的贴壁性能和平均冷却效率的影响规律,并分析了槽宽度变化对平均冷却效率影响的机理.     

微细钻头螺旋槽刃磨试验研究

螺旋槽几何结构是影响钻头切削性能和微孔加工质量的重要因素。螺旋槽形状主要取决于刃磨参数、砂轮形状参数以及砂轮位置参数,通过调整砂轮的形状与位置参数即可以获得所需的螺旋槽形状。通过分析砂轮和螺旋槽之间的相对运动关系,建立微细钻头螺旋槽型的刃磨数学模型,并基于Matlab软件对螺旋槽刃磨截形进行了数值仿真,分析了砂轮形状与位置参数对螺旋槽形状、径向前角和螺旋槽宽度的影响规律。研究结果表明砂轮边缘宽度、砂轮锥角、砂轮偏置角度和砂轮偏移距离对螺旋槽截形有明显的影响。随着砂轮边缘宽度和砂轮锥角的增大,径向前角没有变化,但是螺旋槽宽度增大,容屑空间明显增大;随着砂轮偏置角度的增大,螺旋槽径向前角明显增大,螺旋槽宽度减小;随着砂轮偏移距离的增大,径向前角变化较小,而螺旋槽宽度明显增大。基于所建立的刃磨数学模型,刃磨出不同螺旋槽型微细钻头,证实刃磨结果与仿真结果具有较好的一致性。采用所制备的微细钻头进行钻削试验,验证了螺旋槽结构对容屑与排屑能力具有重要影响。     

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。     

某超高压管接头结构参数对接触密封性能的影响分析

超高压液压管接头的研制开发已成为液压系统超高压化进程中亟需解决的问题。介绍了一种新型超高压管接头结构形式,在此基础上利用ANSYS建立了管接头组件的有限元模型,研究了70 MPa 工作压力下,结构参数如锥面角、球头半径、外倾角对管接头接触密封性能的影响。研究结果表明:锥面角对密封区域的接触点中心位置、接触带宽影响较大,球头半径主要影响密封区域的接触带宽度,而外倾角对密封区域的接触应力影响较大。研究结果对于管接头的结构尺度优化具有指导意义,同时为超高压管接头组件的研发提供了技术支撑。     

新型隧穿磁强计结构－多梳齿结构

水平式隧穿磁强计在应用中,直梁所受的最大应力超出其许用应力出现直梁断裂的现象,同时由于所需驱动电压较高,限制了磁强计的应用范围。文中优先考虑梁内部应力对隧穿磁强计直梁尺寸进行设计,并改变其结构,采用新型的隧穿磁强计结构多梳齿结构,然后采用Ansys验证了改进后结构的正确性,同时对驱动电压和理论灵敏度进行了计算。研究结果表明：在保证直梁正常工作的前提下该设计可将磁强计所需的驱动电压降低到16．5V、在文中设计宽度下灵敏度较原宽度提高了1．35倍。     

弯矩作用下补强圈对带压开孔管道强度性能影响的试验研究

采用与带压开孔中相同的焊接工艺制造了有补强圈和无补强圈两台试验模型,并进行横向弯矩试验。结果表明:模型主管、支管和补强圈横向截面两侧的应力分布呈现反对称性,模型支管根部有明显的应力集中现象;补强圈改变了模型主管上的应力分布规律,主管上的应力集中区从支管和主管的相贯区转移到补强圈外边缘的焊缝附近;补强圈降低了模型的最大应力,提高了模型的承载能力,有补强圈模型的应力比降为无补强圈模型的1/2,但极限弯矩提高为无补强圈模型的1.45倍。     

含环向减薄缺陷主蒸汽管道蠕变应力变化规律研究

厚壁耐热钢广泛应用于高温电厂的主蒸汽管道。局部减薄缺陷是高温压力管道常见的体积型缺陷,局部减薄缺陷的存在对高温环境下运行的管道应力重分布会产生较大的影响,降低管道的承载能力。采用大型有限元分析软件ABAQUS对在蠕变条件下运行、受内压作用含环向减薄缺陷主蒸汽管的蠕变应力进行了有限元数值模拟,获得了应力重分布的变化过程。结果表明,含环向减薄缺陷直管,由于存在结构不连续,导致应力水平提高。在高温环境下,应力最大位置和应力集中系数最大位置可能会随蠕变时间的变化而改变,给出了含环向减薄管道应该主要关注的位置。研究结果可为高温含环向减薄缺陷管道的安全评定和完整性分析提供依据。     

滑雪板底板注射模设计

介绍在卧式注射机上生产滑雪板底板,底板中间层的不锈钢片采用嵌件方式进行生产,一方面保证了产品的质量,另一方面减少了装配,保证了产品的外观。金属嵌件注射模的生产一般在立式注射机上进行,较少使用卧式注射机,如何设计在卧式注射机上生产的金属嵌件注射模,要考虑的问题很多,就不锈钢嵌件在模具中的定位问题、注射成型工艺、顶出结构系统等注射生产中涉及到的内容进行论述交流。     

液压扭矩板手的复杂三维问题的数值分析

运用三维非线性有限元分析方法，分析了一种液压扳手的三维应力和应变，得到了应力应变精确的数值解，发现了该结构的应力分布水平有较明显的不均匀，并探讨了圆角对扳手强度的影响，为进一步的优化设计提供了理论依据。     

基于狭缝波导的太赫兹场限制能力及频带宽度的研究

狭缝波导由于具有将光场限制在中间空气狭缝区域中传输的特性,使其可用来提高太赫兹集成器件的性能。为了分析狭缝波导结构的太赫兹场的传输特性,利用二维有限时域差分法(COMSOL-光学模块)得到了硅材质的狭缝波导在波长为450μm时的太赫兹场的传输模式和频带宽度,并获得了狭缝波导结构参数与狭缝区域太赫兹场限制能力的关系以及与频带宽度的关系。研究结果为太赫兹狭缝波导的设计提供了参考。     

基于流体动力学的弯管应力有限元分析

由直管弯制而成的弯管几何形状和结构复杂,在流体作用下受力复杂,准确的应力分析是进行强度计算和弯管设计的重要前提。使用ANSYS流体-固体有限元分析软件,建立了管内流体动力学分析和弯管结构应力三维分析模型,利用两种不同物理环境的转换,得出了弯管在流体不均匀压力作用下的应力分布,讨论了流量、弯管加工缺陷对弯管应力的影响。     

基于VC++的三维复杂槽型铣刀片应力场模糊综合评判

以面向对象的设计思想为指导,通过分析影响应力场最重要的4个参数,运用模糊数学理论,根据加工要求和专家分析,在VC++环境下实现了对三维复杂铣刀片应力场模糊综合评判系统的开发。通过该系统可对多因素作用下的铣刀片应力场优劣进行总的评判,为进一步研究三维复杂槽型铣刀片的槽型优化与重构提供了依据。     

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。