JKM系列新型矿井提升机摩擦轮结构设计与疲劳分析

以JKM3.5×6塔式提升机摩擦轮为例,论述了传统JKM系列摩擦轮的结构特点及弊端,深入分析了影响JKM系列摩擦轮疲劳寿命的主要因素。针对存在的问题,设计了一种新型结构的摩擦轮,并对其进行了强度校核。运用ANSYS Workbench软件对新旧两种结构的摩擦轮进行了高周疲劳分析,对比了二者的应力状况、安全系数、疲劳寿命等性能参数。结果表明:新型结构安全系数更高,结构更为紧凑,疲劳寿命能得到大幅度提高,解决了传统结构中的技术缺陷,能有效缩短与国外同类产品的性能差距。     

连通容器内气体爆炸过程的数值分析

为了研究连通容器内气体爆炸强度增加产生机理以及燃烧火焰与压力传播的基本规律,采用k-ε模型和EBU-Arrhen ius混合反应模型,从流体力学和化学反应动力学守恒方程出发,利用大型流体动力学软件F luent 6.1对连通容器内气体爆炸过程进行了数值分析,获得了气体爆炸过程中火焰和压力传播特性以及气体流动特性,模拟结果能够比较清晰地反映气体爆炸的整个过程。研究表明连通容器中气体爆炸过程中火焰始终是加速传播的,气体压缩和反流以及喷射火焰是连通容器气体爆炸强度增加的主要原因。     

基于统计学的A~2/O工艺脱氮效果诊断及响应面法参数优化

以新疆乌鲁木齐市某污水处理厂二期提标改造A²/O工艺为研究对象,通过监测数据及现场观察分析了该工艺试运行过程中脱氮效果不稳定、出水TN浓度难以达到GB 18918—2002一级A排放标准的影响因素。结果表明,生化反应池微生物活性不够、混合液悬浮固体浓度低、污泥龄短、pH较高、缺氧环境差、回流液中溶解氧浓度高等是主要原因。采用SPSS 25.0进行相关性分析,验证了已找出的影响因子与出水TN有很强的显著性。利用Design Expert 12软件中Box-Behnken模型优化工艺参数,预测了最佳工艺条件下,出水TN浓度范围在1.04～14.98 mg/L,所建立的模型P<0.000 1,说明此模型是可靠的。为污水处理厂今后稳定运行提供科学技术支撑。     

基于统计学的A2/O工艺脱氮效果诊断及响应面法参数优化

以新疆乌鲁木齐市某污水处理厂二期提标改造A2/O工艺为研究对象,通过监测数据及现场观察分析了该工艺试运行过程中脱氮效果不稳定、出水TN浓度难以达到GB 18918—2002一级A排放标准的影响因素.结果表明,生化反应池微生物活性不够、混合液悬浮固体浓度低、污泥龄短、pH较高、缺氧环境差、回流液中溶解氧浓度高等是主要原因...     

热疲劳作用对混凝土力学性能及微观结构的影响

我国西北地区日、年温差大,混凝土经历着温差产生的热疲劳劣化。保持环境湿度恒定,在20 ℃、30 ℃、40 ℃温差下开展两种强度等级的混凝土热疲劳试验,测定其抗压强度、劈裂抗拉强度等宏观性能变化规律;通过超声无损检测技术和压汞试验测定微观结构。结果表明:热疲劳劣化效应明显,随循环温差的增大和循环次数增加,混凝土强度下降明显,C40混凝土下降幅度大于C25混凝土,且劈裂抗拉强度较抗压强度对热疲劳作用更敏感;超声波速呈减小趋势,说明混凝土内部裂隙缺陷增多;同一循环温差下,混凝土的孔隙率、孔隙总体积、平均孔径、中值孔径、最可几孔径随温差循环次数增加而增大,孔隙总表面积减小,孔隙结构表现出粗化的特征且呈劣化的趋势,C40混凝土的孔隙率小于C25混凝土,但其孔隙率相对变化值更大,从微观层面揭示了混凝土在热疲劳作用下强度损伤的内在原因。     

基于响应面法分析工艺参数对注塑件结构变形的影响

利用响应面法进行实验设计,将Moldflow分析结果的节点、单元数据,包括各单元材料属性(包括弹性模量、剪切模量和泊松比值)、热膨胀系数值、残余应力值及分子和纤维取向角度等导入到ANSYS软件并施加边界条件和外载荷后进行结构受力分析,研究模具温度、熔体温度、注射速率和保压时间等注塑工艺参数对塑料产品结构变形的影响。结果表明,模具温度、熔体温度和保压时间对注塑件结构变形的影响极为显著,且部分参数间存在极显著的交互影响。研究结果为合理选取和优化注塑工艺参数以获得刚度好、结构变形小的塑料产品提供了方法。     

外轮廓和结构参数对载重子午线轮胎疲劳寿命的影响

以载重子午线轮胎11.00R20为研究对象,用应变能密度梯度(SEDG)作为轮胎疲劳寿命的评价指标,探讨轮胎外轮廓和关键结构参数对轮胎疲劳寿命的影响。结果表明:胎圈处曲率半径减小,轮胎疲劳寿命降低,反之则提高;胎肩处曲率半径减小,轮胎疲劳寿命提高,反之则降低;采用4层带束层并合理设定胎体帘布反包高度及其与钢丝加强层间的高度级差,能有效减小轮胎的SEDG模,从而提升轮胎的疲劳寿命。     

裂纹形态对丁腈橡胶力学性能和耐疲劳性能的影响

丁腈橡胶为石化行业应用最为广泛的一类橡胶材料。在受到周期应力的作用下,丁腈橡胶内已存在的裂纹会不断扩展而最终导致橡胶断裂。本文考察了预制缺陷的种类及大小对丁腈橡胶疲劳过程中裂纹扩展情况的影响,并对断面形貌进行了观察。结果表明,在圆形、纵向和横向三种缺陷中,纵向缺陷对丁腈橡胶的力学性能和耐疲劳性能影响最小;对圆形缺陷来讲,随孔直径的增大,丁腈橡胶的耐疲劳性能和力学性能逐渐下降。     

采用响应面法的非充气轮胎的固有频率分析

采用响应面法对非充气轮胎的固有频率（零阶）进行分析。选择影响非充气轮胎的固有频率的结构和材料参数（影响因子）并确定其取值范围,从中筛选出显著性影响因子并进行响应面模型的构建及优化分析,得到各显著性影响因子对非充气轮胎的固有频率的影响。结果表明：在其他显著性影响因子不变的前提下,非充气轮胎的固有频率随轮辐厚度和聚氨酯剪切模量的增大、非对称弧高度和轮辐长度的减小而增大;考虑两显著性影响因子的交互效应时,非充气轮胎的固有频率峰值分别在轮辐厚度最大和非对称弧高度最小、轮辐厚度最大和轮辐长度最小、轮辐厚度和聚氨酯剪切模量最大、非对称弧高度和轮辐长度最小、非对称弧高度最小和聚氨酯剪切模量最大、轮辐长度最小和聚氨酯剪切模量最大时出现。     

响应面分析优化霉酚酸发酵培养基

借助Design Expert 7.0软件,对霉酚酸发酵培养基的主要成分进行优化研究。首先采用全因子设计找出玉米浆和蔗糖为影响霉酚酸产量的主要因素,通过最陡爬坡法逼近最大响应区域,再利用中心组合设计及响应面分析法进行回归分析,求得两因素的最优水平：玉米浆98 g/L,蔗糖53 g/L。经验证,发酵培养基优化后菌株产量提高了38.2%。     

反射式入流构件对重力油水分离器流动均匀性的影响及结构优化

为探究反射式入流构件结构参数及安装方式对重力油水分离器流动均匀性的影响规律并确定优化结构参数,通过Fluent软件对油水分离器进行模拟研究。结果表明,流速平均均匀度N与入流构件射流距离d、入流角度θ和入流口垂直位置h均呈先增大后减小的规律,分别在d=0.075D、θ=90°、h=0.25D处N取得极大值,且下装方式的流场均匀性好于上装方式;随着入流雷诺数(Re_i)的增大,分离器流场均匀性逐渐变差;下装反射式入流构件的流场均匀性优于下管箱式入流构件;单参数下入流构件的最优值与响应面分析法优化结果相差不大,优化结构参数分别为h=0.25D,d=0.07D,θ=90°。     

微型流化床内混合特性的数值模拟

微型流化床反应分析仪是中国科学院过程工程研究所研制的具有等温微分反应特性,且适合于气固反应分析的新仪器。细微样品与高温流化介质的瞬间混合是该仪器实现等温微分的必要条件。针对如何满足该要求,基于欧拉多流体模型对连接不同进样器的微型反应器本体进行了三维数值模拟,得到了不同喷口结构和位置下的流动图景及混合区浓度的相对标准偏差曲线,定量表征了各种进样器的混合质量。同时采用高速摄像手段获得了冷态实验中颗粒流动的快照,验证了模拟计算结果的可靠性。模拟结果对脉冲射流微量进样器结构的优化提出了如下建议:进样细管应避免采用弯角喷口,弯角结构会导致脉冲进样载流气喷出方向与流化气流相逆,使得细微颗粒试样堆积滞留,影响混合效果。     

板式换热器结构优化三维数值分析

应用数值计算软件fluent对BR0.015F型人字形板式换热器进行数值模拟。分别从板片波纹的倾斜角β、高度h和间距l 3方面对板式换热器的传热、阻力影响进行研究,并拟合出相应努塞尔数Nu,传热因子j和摩擦因子f与板间流速的变化关系。结果表明:从对传热效果影响程度来看,波纹的间距l要大于倾斜角β和高度h;而对压降的影响,波纹的间距l要小于倾斜角β和高度h;从对流动状态影响程度来看,波纹夹角β和节距l要大于高度h。对比结果表明:在倾斜角β=60°,节高比为p=2.4时,板式换热器具有较好的传热效果。     

配方和结构对履带销胶环疲劳寿命的影响研究

设计2种配方（炭黑用量为50份和40份）和3种结构（矩形、梯形和圆弧形）的履带销胶环,研究配方和结构对其疲劳寿命的影响。结果表明：炭黑用量小的配方履带销胶环的疲劳寿命比炭黑用量大的配方履带销胶环长;圆弧形结构履带销胶环的两侧应力小于矩形结构履带销胶环,且圆弧形结构履带销胶环的应力分布相对均匀,根部应力小于梯形结构履带销胶环。配方炭黑用量小和圆弧形结构履带销胶环的疲劳寿命长。     

SSBR橡胶耐疲劳性能与其微观结构的相关性分析

本文以6种溶聚丁苯橡胶（简称SSBR）为研究对象,考察了SSBR的耐疲劳性能与其微观结构之间的相关性。研究表明：SSBR的耐疲劳破坏性能随着苯乙烯含量、1,2-乙烯基含量、填充油量的增加而提高,随着嵌段苯乙烯含量的增加而降低;SSBR的玻璃化转变温度越接近于实际使用温度,其疲劳寿命越高;SSBR耐疲劳破坏性能与其交联密度和耐老化性能相关性显著,交联密度越低、耐老化性能越高,则SSBR的耐疲劳性能越高。     

注塑机模板的应力与疲劳分析及优化

应用ANSYS软件对注塑机前模板进行了应力分析与拓扑优化,并应用ANSYS/FE-SAFE软件对前模板进行了疲劳寿命与可靠性分析。对比了模板优化前后的应力、变形及疲劳分析情况。结果表明,优化后的模型质量更小,且最大应力更小、变形更小以及有更好的耐疲劳性能。这为注塑机模板的设计及优化提供了一种实用和有效的方法。     

溶聚丁苯橡胶耐疲劳性能与微观结构的相关性分析

以不同牌号溶聚丁苯橡胶(SSBR)为研究对象,考察SSBR的耐疲劳性能与其微观结构之间的相关性。结果表明:SSBR的耐疲劳破坏性能随着苯乙烯含量、乙烯基含量和填充油量的增大而提高,随着嵌段苯乙烯含量的增大而降低;SSBR的玻璃化温度越接近实际使用温度,其疲劳寿命越高;SSBR的耐疲劳性能与其交联密度和耐老化性能相关性显著,交联密度越低、耐老化性能越高,则SSBR的耐疲劳性能越高。     

微型流化床内混合特性的数值模拟

微型流化床反应分析仪是中国科学院过程工程研究所研制的具有等温微分反应特性,且适合于气固反应分析的新仪器。细微样品与高温流化介质的瞬间混合是该仪器实现等温微分的必要条件。针对如何满足该要求,基于欧拉多流体模型对连接不同进样器的微型反应器本体进行了三维数值模拟,得到了不同喷口结构和位置下的流动图景及混合区浓度的相对标准偏差曲线,定量表征了各种进样器的混合质量。同时采用高速摄像手段获得了冷态实验中颗粒流动的快照,验证了模拟计算结果的可靠性。模拟结果对脉冲射流微量进样器结构的优化提出了如下建议：进样细管应避免采用弯角喷口,弯角结构会导致脉冲进样载流气喷出方向与流化气流相逆,使得细微颗粒试样堆积滞留,影响混合效果。