工艺参数及使用条件对钢丝增强氟塑料软管组件应力水平的影响分析

运用有限元方法建立了钢丝增强氟塑料软管组件的参数化有限元模型,并应用该模型计算分析了工艺参数(内管厚度与增强钢丝缠绕角)和使用条件对软管组件应力水平的影响,得出了内管和增强钢丝的最大应力、应变随工艺参数和使用条件的变化规律,为该类软管的工艺参数优化、失效分析与预防提供了参考。     

缠绕角组合对多层钢丝增强氟塑料软管组件应力水平的影响

运用有限元方法建立了钢丝增强氟塑料软管组件的参数化有限元模型,并应用该模型计算分析了缠绕角的不同组合对软管组件应力水平的影响,得出了各层增强钢丝的最大应力随内、外层缠绕角的变化规律,为该类软管的工艺参数优化、失效分析与预防提供了参考。     

两种高压软管接头组件的非线性有限元对比分析

在对两种常用高压软管接头组件进行非线性特性分析的基础上,利用有限元分析软件分别建立了两种接头组件的有限元模型,对其装配、扣压和工作状态进行模拟,得到了软管的应力分布.根据应力分析结果,对两种接头组件进行的对比分析,为接头组件的设计和改进提供了参考.     

肘形橡胶软管内压作用下的平衡特性

对肘形橡胶软管内压作用下的应力和骨架帘线缠绕几何结构进行分析,推导出肘形橡胶软管管体骨架层平衡角的一般公式,并得到缠绕角控制方程。理论分析和试验结果表明,当骨架帘线缠绕角接近力学平衡角时,由此得到的肘形橡胶软管在内压作用下的变形较小,具有较好的平衡性。     

基于ANSYS/LS-DYNA的线锯冷绕成形有限元分析

针对新型线锯冷绕成形易发生外钢丝断裂或松弛的问题,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,对线锯的冷绕成形过程进行显式动力学分析研究。结果表明,绕线初期,外钢丝与缠绕头连接处承受较大载荷,3圈后,每圈应力分布较为均匀;绕线质量的好坏跟内、外钢丝缠绕比和外钢丝的张力相关,应力与缠绕比成反比,与张力成正比,外钢丝的张力大,外钢丝应力大,容易崩断,张力小,外钢丝松散,容易脱落。选用内钢丝直径为0.16mm,当外钢丝直径为0.08mm,进给速度为1.6mm/s,旋转速度为125.6rad/s,张力为60N时,可以获得较好的缠绕质量。     

内压荷载下钢带缠绕增强复合管力学性能研究

以三维弹性力学理论为基础,研究了钢带缠绕增强复合管(PSP)在内压荷载下的力学性能。钢带缠绕增强复合管主要包括3层结构:内层PE层,中间两层钢带增强层以及外层PE增强层。在研究过程中主要分析了第一层钢带(层2)的应力分布,并以Mises屈服准则预测了钢带的极限强度。之后在ABAQUS中建立了钢带PSP管的三维模型,并将其结果与理论模型进行对比,结果显示,有限元模型中环向应力与轴向应力的变化与理论模型很符合。     

某车型增压器进油管漏油问题分析及整改

增压器进油管组件聚四氟乙烯(以下简称PTFE)软管在使用过程中发生泄露,采用扫描电镜发现断口纤维有粘连未完全断开,从软管内部观察断口附近有未完全裂开的伤口,对渗漏软管断口及刀切断口、烧伤断口、爆破断口等软管断口进行对比观察与分析,并对PTFE软管的成型烧结、软管切割、编织增强、组件扣压、总成装配、试验验证进行全过程排查,结果表明：PTFE软管是在安装过程中受扭曲应力,在发动机运行过程中振动和内部油压作用下,沿初始应力方向产生从内到外的横向撕裂口,最终导致漏油失效。     

5400型传动轴组件有限元分析

利用有限元法首次对5400型传动轴组件进行了强度分析。运用非线性分析软件Abaqus建立了结构的有限元模型,通过分析计算获得了在最大传递扭矩工况下各构件的应力水平与分布,计算结果对传动轴组件结构的改进设计提供了参考。     

重型液压机机架变形的数字图像相关测量与降温法有限元模拟

使役状态机架变形测量及机架完整性评价对钢丝缠绕重型模锻液压机的安全运转至关重要。常规的测试手段有局限性无法实现机架变形全场测量,运用数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)实现了400 MN模锻液压机加、卸载工作循环机架位移和变形的全场测量。用降温法模拟钢丝缠绕预紧力,对机架预紧、合成工况进行有限元模拟,有限元结果与DIC测量结果吻合,验证了降温法有限元模型。研究机架工作循环变形特点,加、卸载过程中机架变形基本对称,标识点水平间距A2D2最大变化量5.45 mm,竖直间距A1A3最大变化量1.53 mm,均符合设计要求。基于DIC的测量方法有效解决了重型液压机机架变形全场测量难题,并为降温预紧有限元模型提供了验证,为钢丝缠绕液压机设计提供了有益参考。     

基于有限元的大型模锻压力机钢丝缠绕动梁预应力测试

预应力检测对重型压机钢丝缠绕工艺来说至关重要。钢丝缠绕压机动梁结构复杂,缠绕时表面应力场分布无明显规律,测试难度大,目前动梁缠绕工艺的应力测试尚属空白,给工艺质量评价及工艺控制带来不便。应用有限元法对400 MN航空模锻压机动梁缠绕进行模拟,研究动梁缠绕时端面的应力场分布特征,确定动梁端面存在环形的径向、周向单向应力区,据此制定应变测量贴片方案,解决了重型压机动梁缠绕过程中预应力测试的难题。有限元计算结果与试验结果基本吻合,确保动梁缠绕工艺质量达到设计要求,也证实了这种基于有限元的应力测试方法的可行性。该方法对于其他复杂工程结构的应力测试具有借鉴意义。     

多层股钢丝绳直线张拉状态下接触磨损机理研究

为了解多层股钢丝绳内部接触磨损情况,通过不同方法对其在直线张拉状态下的力学特性进行了研究。基于Costello的普通钢丝绳弹性理论,建立了拉力作用下直线状态钢丝绳的受力模型,以18×7+IWS多层股钢丝绳为例,计算得出多层股钢丝绳不同层绳股的应力变化情况;根据钢丝绳的空间几何结构,分析钢丝在接触状态下的受力情况,研究了钢丝接触应力的大小和钢丝间的滑动位移量对钢丝接触状态和钢丝疲劳磨损的影响;利用Abaqus对钢丝绳进行有限元静力学分析,研究了绳股钢丝间的应力变形情况;最后在DIC-MTS试验台进行了钢丝绳直线状态下的拉伸实验,从力学角度分析了多层股钢丝绳疲劳损伤的主要原因,对上述理论分析进行了验证,并得出了多层股钢丝绳在使用中其失效先从内部磨损开始,继而扩展断裂的结论。     

Process simulation and optimization of laser tube bending

A 3D thermomechanical finite element analysis model for laser tube bending is developed based on the software MSC/Marc. The processes of single- and multi-scan are analyzed numerically. The gradient and development of the temperature between the laser scanning side and the nonscanning side leads to the changing complexity of the stress and strain. Consequently, the length of the laser scanning side becomes shorter than that of nonscanning side after cooling. The length difference between both sides makes the tube produce the bending angle. The relationship between the number of scans and the bending angle is about in direct ratio. The bending angle induced by the first irradiated time is largest. Meanwhile, the finite element simulation is integrated with the genetic algorithm. Aiming at different process demands, corresponding objective functions are established. Laser power, beam diameter, scanning velocity, and scanning wrap angle are regarded as design variables. Process optimizations of maximum angle bending and fixed angle bending after single laser scan are realized. Groups of optimized process parameters can be obtained according to different optimization objectives. The bending angle can approach to the maximum when the laser power, spot diameter, scanning velocity, and scanning wrap angle are 381.24 W, 3.37 mm, 16.34 mm/s, and 123.1°, respectively. When the laser power, spot diameter and scanning velocity are 426.12 W, 4.9 mm, 14.31 mm/s respectively, a fixed angle bending can be achieved.     

The effect of clamping a tensioned wire: implications for the Ilizarov external fixation system

This study demonstrates that clamping a tensioned wire can cause a reduction in wire tension. Tension (about 1275 N) was applied to a wire that was subsequently clamped, using cannulated bolts, to the steel half-ring of an Ilizarov external fixator. The tension in the wire was monitored before, during and after clamping. The apparatus was disassembled and the deformations in the wire caused by the clamps were measured. This experiment was repeated 15 times. When the wire was clamped to the frame, the wire tension was reduced by 22 +/- 7 per cent (mean +/- standard deviation, SD). The drop in wire tension was linearly correlated (r = 0.96; p < 0.001) with the deformation caused by the bolts. A finite element (FE) model of the wire was also constructed. The model was pre-stressed (tensioned), and the clamping effect replicated. This analysis showed that clamping the wire could be considered to squeeze the wire outwards (like toothpaste from a tube) and so reduce its tension during fixator assembly. To assess the magnitude of this effect in the clinical situation, the FE model analysis was repeated to replicate clamping a 1.8-mm-diameter wire to a 180-mm-diameter steel Ilizarov ring component. The analysis showed that for these conditions the tension reduced by 8-29 per cent. The results of this study highlight a general engineering problem: how can a tensioned wire be secured to a structure without an appreciable loss of tension? If the performance of the structure depends on the wire tension, this performance will change when the wire is secured.     

X形变截面优化橡胶密封圈比较应力有限元分析

基于有限元分析理论,借助软件ANSYS对X形变截面优化橡胶密封圈进行有限元分析。建立了X形变截面优化橡胶密封圈有限元模型,比较了X形变截面优化密封圈与X形变截面和X形橡胶密封圈最大综合等效应力情况。结果表明:X形变截面优化密封圈的应力主要集中在组合面圆弧内角处,特别是内角处更易损坏;在同等条件下,X形变截面优化密封圈的最大等效压力值比X形变截面密封圈的小,比X形(即星形)密封圈的大;X形变截面优化密封圈可用于替代X形(即星形)密封圈使用。     

钢丝缠绕式重型液压油缸应力和变形分析

为得到钢丝缠绕式重型液压油缸在预应力状态和工作状态的应力和变形分布情况,建立了解析计算模型和有限元数值模型并进行了模拟计算和分析。结果表明:缸体的径向变形是轴向位置的函数,半径方向的应力是径向位置的函数。基于有限元数值模拟结果与解析计算结果在数值和变化趋势上均趋于一致,充分地证明了建模的正确性。基于钢丝缠绕重型油缸的整体有限元分析方法大大地降低了设计计算难度,提高计算结果的准确性,为结构的进一步优化和设计改进提供理论依据。     

游动芯棒拔制显式动力分析

借助ANSYS软件显式动力模块建立了游动芯棒拔制三维有限元模型,动态模拟了游动芯棒拔制的整个过程,根据得到的应力分布规律分析了生产中产生横裂问题的机理。并将拔制力分为四个阶段:起始、初步接触、完全接触、稳定。由于合理配模锥角是游动芯棒是否能稳定在变形区的最显著因素,就此对配模锥角进行了优化,所得结果可为游动芯棒配模锥角选择提供可靠的依据。     

钢丝绳股内钢丝应力—应变分布的计算模型及数值模拟

应用微分几何理论及利用ANSYS软件进行6×7IWS钢丝绳的几何建模和有限元建模,进行6×7IWS右同向捻和右交互捻两种钢丝绳模型对比,从几何结构上得出规律性结论,对两类钢丝绳确定相同的边界条件进行有限元计算。结果显示了两种捻向组合下钢丝绳股内钢丝应力分布及应力值的区别。对照几何模型的分析,得出相关性规律,同向捻制钢丝绳股内钢丝的应力变化幅度高于交互捻钢丝绳,应力变化周期同向捻高于交互捻,绳股中钢丝所处的位置不同,钢丝的应力也有很大差别,在一根钢丝中,应力分布与该丝所处的捻绕位置有很大相关性。通过试验验证分析结论,与模拟结果基本相符。     

基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析

简单分析多股螺旋弹簧的基本特性。以三股钢丝的多股螺旋弹簧为例,通过有限单元与接触单元的选取和网格的划分,建立多股螺旋弹簧有限元模型。然后对其进行静态受力分析和动态分析计算,分析冲击载荷质量和速度对多股螺旋弹簧性能的影响。结果表明多股螺旋弹簧在动态系统中具有内部振动波,并可能在中间产生并圈现象,为多股螺旋弹簧设计提供了依据。     

多线切割机排线机构参数优化设计

多线切割机排线机构是走线系统正常运行的主要机构。传统的排线机构存在各导轮之间钢丝张力波动较大、易造成钢丝拉断的缺陷。文中介绍了一种新的设计方法:通过建立导轮张力包角模型,得出导轮两边张力与包角大小和摩擦系数之间的关系;由排线机构中导轮与滑轮之间相对的几何位置,推导出钢丝张力和包角与设计参数L1、H之间的关系表达式。利用优化方法确定导轮与滑轮之间最佳的几何位置,使排线机构工作时钢丝张力波动最小,在多线切割机往复走线过程中,有利于放线辊上的钢丝会逐渐过渡到收线辊上,保证了收放线系统平稳、有序地运行。