锁环式快开盲板机构设计与强度分析

设计了一款锁环式快开盲板机构,并进行静强度校核分析,确保结构的强度与刚度满足使用要求。同时针对快开机构部分的结构特点,对锁环进行两接触对的接触进行分析,校核结构在接触面上的接触应力是否超出许用应力。然后对设计产品进行压力实验,验证结构设计满足使用要求。基于Matlab GUI设计平台研发的产品设计计算软件,为产品详细化设计计算提供理论计算工具,大大缩短了系列化产品研发设计周期。     

预紧卡箍式快开结构的安全强度分析

在卡箍式快开过滤器设计过程中,预紧后结构的强度是重要的安全校核问题.利用有限元法建立卡箍式快开过滤器的结构模型,在建模过程中针对卡箍、法兰及上、下法兰之间的实际接触状态,模拟在同时施加预紧力和内压情况下,卡箍与法兰及上、下法兰之间的接触状态变化过程.通过分析计算结果,不但获得卡箍式快开过滤器整体结构的压力分布,还获得各接触面上详细的接触压力分布状态即非均匀分布,从而能够按照JB4732-1995对结构危险截面进行较全面的应力强度评定.     

高压快开盲板侍服密封圈非线性有限元分析

采用有限单元法对高压快开盲板中C形侍服密封圈进行了接触边界、大变形等非线性应力分析,应用有限元分析软件ANSYS建模,分析计算得出密封圈接触变形、接触应力及其分布情况,获得了密封圈与盲板筒体之间的接触压力分布规律及其与工作介质压力之间的关系,从而可以有效地分析C形复合结构侍服密封圈的密封能力。     

快开容器组合啮合度下齿块强度的有限元分析

齿啮式快开容器使用广泛,其快开结构是实现容器开关门操作的重要部分,而齿块的啮合程度决定容器的运行安全。以一台齿啮式蒸压釜为例,采用有限元分析方法,针对周向未完全啮合、径向未完全啮合、周向和径向均未完全啮合即组合式未啮合工况,对齿块受载状态进行了数值模拟,并对其危险路径进行了强度校核。分析结果可知,随着齿块周向或径向啮合度的降低,齿间所受应力均呈增大趋势。在组合式未啮合工况(周向啮合度为80%、径向错动量3.0mm)下出现应力最大的危险情况。经强度校核发现,其一次局部薄膜应力超过许用值,不能满足强度要求。分析结果表明,齿啮式快开容器应尽量避免齿块在未完全啮合的情况下工作,以保证其安全使用。     

烧结炉端盖齿啮式连接快开结构优化

应用有限元分析软件ANSYS,对烧结炉端盖齿啮式连接快开结构进行了参数化建模。以质量为目标函数,以许用应力为约束条件,对该结构的尺寸进行了优化。结果表明,优化后的尺寸可满足强度设计要求,并可有效地减轻结构质量,为类似的快开结构设计提供了数据依据。     

载人潜器耐压球壳开孔加强结构优化设计

耐压球壳的开孔加强结构直接关系到载人潜器的安全,是设计过程中的关键技术之一。为了减轻开孔对耐压球壳局部强度和屈曲的影响,开展了以提高屈曲失稳压力为目标的开孔加强结构形式优化研究。使用ABAQUS有限元分析软件对单开孔加强耐压球壳进行了非线性屈曲分析,采用优化方法获得了单开孔加强结构的最优形式。将每个单开孔的最优加强结构形式用于多开孔耐压球壳,并对此多开孔耐压球壳进行了局部强度和屈曲分析。分析结果表明:优化加强结构形式后屈曲失稳压力比完整球壳下降了2.64%,且开孔处的中面应力小于材料的屈服强度,完全满足规范要求。     

电液式柴油机可变气门系统结构强度分析

利用有限元法,对比分析原机配气机构与改进后可变气门机构关键零部件的结构强度,同时利用名义应力法对零部件的疲劳寿命进行对比。结果表明:相比原机气门机构,当液压缸内出现最大稳态压力载荷,可变气门机构零部件总体静应力分布与原机相差不大,应力最高增幅出现在挺柱组件中,应力最高增加20.2%;当缸内出现瞬态压力振动幅值,挺柱组件的应力增加到原机的127.4%,但零部件最大应力依旧远低于材料屈服极限,静应力满足强度要求。此外,分别使用Goodman方程和Gerber方程来描述应力幅和平均应力之间的关系时,零部件的应力幅低于材料的疲劳极限,零部件寿命满足发动机零部件无限寿命设计要求。     

火筒加热炉大开孔封头应力应变试验研究

油田火筒加热炉密集大开孔封头的设计计算,因没有相应的强度计算标准在一定程度上限制了我国油田火筒加热炉技术的发展。采用电阻应变测量技术,对新型火筒加热炉大开孔封头进行了应力应变试验研究,得到了封头的应变和应力分析规律,给出了大开孔封头允许的工作压力。试验结果表明,大孔边缘圆周处应力应变较大,十字筋板对封头有一定加强作用。     

变齿距断隔螺纹机构的动力分析

对火炮变齿距断隔螺纹机构进行动力分析,考虑了螺齿间存在间隙的弹性支承,提出了简便的接触判断办法。实例计算和模型实验的结果基本一致。本文为变齿距断隔螺纹机构的强度校核提供了比较精确的应力计算方法。     

内压圆筒上矩形大开孔接管三维有限元分析与强度评定

采用有限元法，对某冷却器的矩形开孔部位在有补强和没有补强的2种结构下进行应力计算和强度分析，并在应力分析结果的基础上用线处理法对危险部位进行强度校核，同时对矩形开孔边应力分布规律和补强结构进行了讨论．结果表明：矩形开孔部位应力集中严重，需要给以补强．     

快开式压力容器异型密封圈有限元分析

密封圈依靠弹性体材料的弹性在初始装配过盈量或预加载荷的作用下实现自密封.为了解决密封圈在快开式压力容器中的泄露问题并改善丁晴橡胶密封圈的抗疲劳破坏性能,采用有限元的方法对快开门的结构进行简化并对其不同间隙、不同硬度的情况进行分析.首先建立几何简化模型,其中材料模型采用Mooney-Rivlin模型,再分别对硬度为60、70、80、90和间隙为2mm、3mm、4mm的模型进行有限元分析.结果表明：材料的硬度越大,密封圈的变形量越小,硬度为70时的最大等效应力最小,为10.917 MPa;间隙越大,密封圈挤入间隙的体积越大,间隙为2mm时丁晴橡胶的最大等效应力最小,为11.418MPa.综合考虑丁晴橡胶的变形回弹、老化、疲劳破坏等因素,选取合适的硬度为70Hr,合适的间隙为2mm,在此条件下,既能解决密封圈泄漏问题又能改善它的使用寿命.     

卡箍快开卧式深海模拟舱的径向密封结构及其密封可靠性评价

针对卡箍快开盖结构的卧式深海模拟舱在深海高背压环境下存在密封可靠性不足问题,提出了一种深海模拟舱O形圈径向密封结构,建立了该结构的非线性有限元模型. 通过O形圈的密封面接触应力与内部Von Mises应力评价该结构的密封可靠性,讨论了舱内介质压力、O形圈预压缩率、槽口倒圆、配合间隙对深海模拟舱密封性能的影响. 仿真结果表明:加压过程中接触应力峰区位置显著改变,舱内水压由0 MPa加至25 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力分布急剧变化,由25 MPa加至45 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力峰区位置基本不变,该结构能够实现45 MPa压力下的有效密封. 预压缩率的增加会显著增加主接触面密封带宽度,增大槽口倒圆有助于降低Von Mises应力,Von Mises应力峰值随配合间隙的增加先增大后减小,增大配合间隙有助于提高密封带宽度. 试验结果证明:当O形圈的预压缩率为10℅、槽口倒圆为0. 4 mm、配合间隙为0. 7 mm时,利用该密封结构所研制的深海高压舱在40、45、50 MPa水压时均能保证有效密封.     

加氢反应器非标八角垫密封性能有限元分析

针对加氢反应器顶部人孔法兰处所使用的非标八角垫, 利用 A n s y s有限元分析软件计算了其密封面 在反应器进行液压试验过程中的接触应力, 分析了各个密封面上的不同接触应力的产生原因。结果表明, 接触应力 在试验压力达到峰值的时刻降至低谷, 垫片内侧两面应力最大点出现在远离垫片中心一侧, 外侧情况则与之相反。 分析所得垫片密封面接触应力的变化规律为同种非标密封结构的分析评定提供了参考依据。     

新型虫形密封圈密封性能研究及优化

虫形密封圈位于Dn1160型压力烧结炉密封槽内,易发生撕裂破坏。采用有限元分析方法对虫形圈进行非线性接触分析,应用Ansys软件对虫形圈Von Mises应力、接触应力等进行数值模拟,并对结果进行对比,得出不同参数及工况下虫形圈的开裂破坏特点及易撕裂位置,同时参考前人的研究成果,进一步优化了虫形圈的密封能力。研究结果为同类型密封圈的设计和优化提供了一种新思路。     

CFRP主缆与索夹间摩擦学性能试验研究

为研究悬索桥碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)主缆在索夹处的摩擦学性能,分析主缆与索夹间的摩擦接触特征,引用摩擦因数相关计算公式,分别进行平直接触及实桥接触下的当量摩擦因数试验.结果表明,CFRP主缆与索夹间的摩擦因数约为0.36,能满足抗滑移安全性能设计要求;径向挤压应力小于14.6 MPa时,CFRP丝与索夹的摩擦学性能比较稳定,径向挤压应力大于14.6 MPa时,摩擦因数有减小趋势;两种接触条件下,摩擦因数能较好吻合;理论计算偏于设计安全,适用于CFRP主缆与索夹间摩擦因数的计算.     

高压烧结炉虫形密封圈性能研究

采用FEM 方法对Dn1160型压力烧结炉中虫形密封圈做非线性接触分析,利用Ansys14.5模拟计算虫形密封圈VonMises应力、接触变形、接触应力及分布情况,对比不同参数时开裂破坏及寿命。讨论了系统内压、槽口半径、密封间隙、摩擦系数改变对密封性能的影响,进而完善虫形圈的密封性能。     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

空气源热泵热水机组压缩机密封结构设计

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了空气源热泵热水机组压缩机密封结构的二维轴对称模型,据此对影响密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、密封槽槽口倒角半径、密封槽深、密封槽宽等典型参数的影响。结果表明,上下法兰张开间隙对最大接触压应力和剪应力的影响较大,而密封槽槽口处倒角半径对剪切应力影响不大,密封槽深、密封沟槽宽度对密封面最大接触压力的影响较显著。