电火花成形机主轴电极头的流固耦合分析

电火花成形机主轴电极头在回退、直至完全离开工作液的过程中,会受到工作液对其表面产生的阻力作用.研究主轴电极头所受的液体阻力,为主轴支承件的有限元分析和优化设计提供详实可靠的理论依据.     

基于双向流固耦合仿真分析的喷嘴挡板电液伺服阀弹簧管应力研究

弹簧管是喷嘴挡板电液伺服阀的关键受力部件,容易出现疲劳破裂的现象。在对某型电液伺服阀弹簧管的受力情况进行理论分析的基础上,通过双向流固耦合对弹簧管的应力状态进行了仿真计算,探索了弹簧管各个结构参数对其应力大小的影响。研究表明:为降低弹簧管应力应增大薄壁段外径和圆角半径,或减小内孔直径和大端直径,并基于此结论提出了不影响伺服阀性能的弹簧管优化设计方法。     

高压直流换流阀均压电极的结垢机理研究

目的 通过研究换流阀冷却系统均压电极结垢机理,分析结垢的过程、影响因素、形成规律,总结结垢的根本原因,再根据分析结论提出均压电极腐蚀结垢的综合整治措施,形成改进技术方案。方法 先通过文献分析国内外均压电极研究进展并进行总结,找出均压电极结垢的相关影响因素,通过试验验证,明确均压电极结垢的主要过程和影响结垢的主要因素,最后根据试验结果提出合理的抑制或减轻结垢的措施。结果 均压电极结垢的主要影响因素是铝制散热器的电化学腐蚀及流体冲刷腐蚀,腐蚀产物在均压电极部位汇聚、沉积,导致结垢。结垢过程为：散热器内表面发生的化学腐蚀以及流体喘振造成的磨损腐蚀二者协同,相互加强,致使铝元素转化为离子形态进入循环系统冷却介质中,并在均压电极电场作用下吸附至电极表面,从而在电极表面形成结垢。结论 均压电极结垢与水冷系统的电化学腐蚀和流体冲刷有关,采用深度除盐水质精处理的方式去除冷却水中的致垢离子,能有效减缓均压电极的结垢。     

压力脉动作用下管道的流固耦合瞬态分析

针对液压输流管内的压力脉动研究,提出流体压力脉动的计算方法和管道流固耦合分析的计算模型。对流体压力脉动进行编程,得到压力脉动作用产生激振力的变化。建立管道和流体实体模型,采用UDF技术将脉动压力编译到流体中,从而进行流固耦合瞬态力学分析,得到异径管和弯管处流体压力变化以及管道的应力和变形情况。研究结果表明:压力脉动沿管道传播发生衰减,其产生的激振力对弯管破坏较大;弯管段流体产生压力集中,进而引起弯管段变形大于异径管段。将压力脉动加载到管道中,对输流管道研究具有一定参考价值。     

机器人电阻点焊电极压力均压平衡控制研究及应用

针对车门翼板高强度双相钢机器人点焊中因为电极压力控制不当而出现的压痕、变形和扭曲等缺陷,分析电极压力对点焊质量的影响。采用ANSYS数值模拟软件比较分析不同电极压力下板材等效压力变化情况,分析结果显示,相较于电极压力为4 000 N,电极压力为3 000 N时,焊点等效压力波动较小,塑性变形也相对较小。针对车门翼板点焊,确定了合理的点焊电极压力为3 300 N,并设计了分阶段控制曲线,通过FANUC点焊控制系统对电极压力进行实时监测和补偿,有效控制了电极压力的波动。此外,利用均压平衡宏程序,可以根据板材形状变化和电极磨损等因素实时调整电极压力。试验结果表明,采用均压平衡控制后,电极压力波动控制在±5%以内,焊点表面压痕深度减少约20%,焊点质量明显提升。     

基于ADINA液压滑阀的流固耦合研究

以ADINA软件的流固耦合求解器为计算平台,对液压滑阀进行数字模拟。分析滑阀内部流场特性、稳态液动力产生原因,研究入口速度和开口度对稳态液动力、阀芯等效应力的影响。研究结果有助于认识滑阀式换向阀的内部流场特性、稳态液动力的产生原因及变化规律和阀芯应力分布情况,并对滑阀结构参数设计和性能优化起到一定的指导作用。     

基于流固耦合的压气机叶片拓扑优化研究

为解决气流载荷和离心力耦合作用下压气机叶片应力应变过大问题,以离心式压气机叶片为研究对象,通过ANSYS Workbench仿真平台对叶轮叶片进行单向流固耦合数值模拟,得到的应变与应力主要集中在进口叶片较薄处,易产生疲劳破坏.采用GENESIS模块对叶片进行应变与应力多目标拓扑分析,基于拓扑结果在BladeGen重建叶...     

基于流固耦合的静压转台底部支撑优化

静压转台油腔的变形会降低静压转台的承载能力,底部支撑点的布局会显著影响油腔的变形量和底部支撑点的应变量。为了提高静压转台的工作能力,提出一种基于流固耦合的静压转台底部支撑布局重构方法。建立静压转台流固耦合模型,基于有限元方法得到静压转台在额定负载下油腔的变形量和底部支撑点处的应变量,利用MATLAB拟合底部支撑点半径和间距对变形和应变的影响规律,得到底部支撑布局的最佳参数。最后对静压转台底部布局进行重构,并通过试验验证其可靠性。结果表明：重构后油腔变形降低了约19.25%,底部支撑点处应变降低了约29.80%。     

基于流固耦合的螺旋桨性能数值对比分析

为研究不同流固耦合方法对螺旋桨水动力及强度的影响。首先建立螺旋桨模型,对模型进行前处理,在Workbench平台中分别采用单向与双向流固耦合方法,对某型螺旋桨在不同进速下敞水性能、表面压力分布、等效应力和变形进行计算分析与比较,得到敞水性能对比曲线、不同截面处压力分布对比曲线以及应力和变形随桨叶半径变化的对比曲线。结果表明:在低进速系数下,双向流固耦合计算的敞水性能结果精确度高于单向流固耦合,随着进速系数增加,两种方法的计算值差距越来越小;单向流固耦合所得到的压力峰值高于双向流固耦合,但是采用双向流固耦合所得到的压力分布更均匀;单向流固耦合所得应力与变形峰值高于双向流固耦合,随着进速系数的增大,两种流固耦合方法计算值偏差有增大的趋势。     

换流阀均压电极密封圈失效机制分析及等效试验方法研究

以直流输电换流阀均压电极密封圈失效问题为研究对象,对密封圈产品失效形态及析出化学物质进行分析。初步判定该密封圈失效可能是由于产品运行振动磨损所致;从均压电极及密封圈使用工况进行分析,通过仿真软件模拟均压电极在水路中的运行状态;设计出一种等效的均压电极及密封圈振动试验系统。试验结果表明：由于均压电极插针的振动,导致均压电极密封圈磨损并析出黑色粉末状物质,均压电极密封圈失效与均压电极的振动运行环境有直接关系。仿真分析及等效试验结果为均压电极密封圈失效改进方案的研究提供了参考     

基于流固耦合的气体静压导轨侧向静态特性分析

气体静压导轨的结构变形会造成气膜的压力分布与理论模型存在明显偏差,从而影响了其静态特性。研究建立了气体静压导轨的流固耦合模型,分析了导轨两侧气膜压力分布与结构变形的关系;此外,通过双向流固耦合仿真,得到了在不同位置外力作用下气体静压导轨的承载能力和位移的关系,以及导轨变形情况和位移的关系,分析了不同位移下导轨变形与承载力的关系。最终通过实验对流固耦合仿真数据进行了验证,得出流固耦合仿真数据与实验结果较为吻合,在不同位置的外力作用下的气体静压导轨的静态特性相差较大。     

基于流固耦合的脱硫搅拌器振动特性分析

针对由流体引发的脱硫搅拌器振动问题,以常规三叶搅拌器为研究对象,采用基于单向流固耦合的模态分析方法,对流体作用下的搅拌器进行模态分析。通过分析搅拌器在流体作用下的应力和变形情况,对搅拌器最大等效应力部位进行谐响应分析。结果表明：铁水罐内最大流速位于搅拌头附近区域流体,最大速度为1.2 m/s;最小流速位于铁水罐内罐壁附近区域流体,最小速度为0.1 m/s;流固耦合作用下搅拌器最大等效应力出现在搅拌轴和搅拌叶片连接处,数值为 2 299.6 Pa;当激励频率为1阶和3阶固有频率时,搅拌头的振动响应分别达到峰值;当激励频率为260 Hz时, y、z方向的位移峰值分别达到0.001 6、0.000 3 mm;当激励频率为1 800 Hz时, y、z方向的位移峰值分别达到0.006 3 、0.002 2 mm。     

基于流固耦合的阀芯旋转式高速开关阀结构优化

在阀芯高速旋转时,阀芯旋转式高速开关阀内部流场会对阀结构强度产生影响。针对此问题,利用 Fluent对阀进行动态流场分析,将流场仿真结果作为压力载荷,通过 Static Structural 进行流固耦合分析,在此基础上,对阀芯旋转式高速开关阀的结构进行优化。结果表明：阀内部应力整体分布规律为:越靠近中心应力越大,越靠近边缘应力越小,阀芯中心圆柱与阀芯台肩的接触面为阀的危险区域;阀套窗口处油液流动速度变化梯度明显,对阀套产生显著压力冲击;通过对阀套窗口进行倒角处理、阀芯细化等优化,使得阀内部应力强度减弱,流体对阀的压力冲击显著降低。     

基于流固耦合的硬涂层整体叶盘振动特性研究

整体叶盘在复杂多变载荷的作用下易出现振动损伤和使用寿命缩短等问题。针对此问题,以整体叶盘简化模型为对象,对叶片的压力面涂敷NiCrAlY硬涂层并建立叶盘的流场模型;在Fluent软件中采用流固耦合方法分别对无硬涂层、有硬涂层整体叶盘进行叶盘表面气动载荷的模拟;最后,采用预应力模态分析法对无硬涂层、有硬涂层整体叶盘在气动载荷、离心载荷、气动和离心载荷共同作用下的振动响应、等效应力的分布进行求解,以及绘制叶盘的坎贝尔图。依据以上求解结果,对比研究了硬涂层和3种载荷方式对整体叶盘振动特性的影响程度。结果表明：硬涂层对整体叶盘的振动特性影响较小;相比离心载荷,离心和气动载荷共同作用时对整体叶盘振动特性影响更明显;硬涂层会降低整体叶盘的共振点数。     

流固耦合作用的高速精密轧辊磨头动静压轴承油膜性能研究

根据一种高速精密轧辊磨床可调式动静压轴承的工作原理求出其在不同接触状态时所受的接触力。采用双向流固耦合分析方法,对轴承处于正常挤压、极限松弛和极限挤压状态时在不同供油压力情况下的轴承润滑油膜的压力分布及其静力学分析,用以满足国产高速精密轧辊磨头综合测试实验的要求。结果表明:随着轴承供油压力的增大,轴承油膜的油膜压力增大,轴承的形变量减小;随着轴承挤压程度的加深,轴承的油膜压力增大,应变加剧;随着主轴旋转速度增大,轴承油膜的油膜压力增大。     

基于双向耦合的东安513型发动机整机多物理场研究

以东安513型汽油发动机整机为例,基于ANSYS有限元分析软件对其进行流体场、瞬态温度场以及瞬态结构场的多物理场双向耦合研究,实现了对发动机实际工况下的有限元分析。研究了发动机整机在实际工况下的受力以及密封情况,并对现有发动机组合结构存在的密封缺陷进行优化调整。文中详细阐述了在分析过程中涉及到的关键技术和要点,并最终获得了发动机整机实际工作状态下的多个结果云图。根据分析结果云图可以发现,发动机在热载荷、螺栓预紧力以及爆破压力的共同影响下,会使整机发生一定的形变,这种变形会影响其工作状况下的密封性能。通过对分析结果的研究,最终选择调整螺栓预紧力的大小和分布来提高发动机密封性能。