直流低速风洞扩散段整流装置组合设计

扩散段是风洞主要部段之一,在扩散段中添加整流装置对抑制流动分离、提高流场品质具有重要作用。针对直流吹气式低速风洞的扩散段,设计了由收缩锥、导流板、丝网等3个级段组成的整流装置;基于CFX软件建立扩散段的流场特性分析模型,采用RNG k-ε湍流模型并结合适当的边界条件分析了收缩锥、导流板、丝网及结构参数对流场品质的影响。研究表明单级整流装置的作用有限,三者组合使用与结构参数优化将大大改善扩散段出口流场品质。研究结果对实用低速风洞扩散段整流装置设计具有重要参考意义。     

半轴法兰圆角大直径范围的感应淬火

坡道载荷设计法要求半轴法兰圆角大直径范围和杆部深层硬化 ,以充分发挥材料的潜力 ,实现强度与塑性的合理配合。介绍了满足半轴法兰圆角大直径范围淬火感应器的设计、感应淬火工艺参数以及半轴的性能。结果表明 ,带锥角镶嵌导磁体的圈式感应器 ,其有效圈高度、锥角和内径的合理匹配可以满足淬硬层形态的要求 ,采用立式淬火机床连续淬火可以大批量生产合格的半轴。     

T型端面齿对法兰螺纹连接的影响研究

针对带有T型端面齿的法兰的螺纹连接问题,分析了T型端面齿的结构、法兰工作过程中螺纹连接系统内部载荷的传递方式和螺纹紧固件的受力情况。建立了法兰扭矩、端面齿参数等与螺纹连接附加工作载荷之间的数学关系模型,并与平面法兰螺纹连接系统进行了对比;此外,采用有限元数值方法对T型端面齿法兰螺纹连接系统进行了仿真计算,研究了T型端面齿的结构和分布对螺纹连接附加载荷的影响规律。研究结果表明:端面齿改变了法兰连接系统中螺纹紧固件的功能,降低了螺纹连接上的附加载荷以及载荷的波动;端面齿的形状和分布对螺纹连接附加载荷有着重要的影响,其中齿形角、齿数影响较显著,其它参数影响较小。     

半轴法兰圆角大直径范围的感应淬火

坡道载荷设计法要求半轴法兰圆角大直径范围和杆部深层硬化，以充分发挥材料的潜力，实现强度与塑性的合理配合。介绍了满足半轴法兰圆角大直径范围淬火感应器的设计、感应淬火工艺参数以及半轴的性能。结果表明，带锥角镶嵌导磁体的圈式感应器，其有效圈高度、锥角和内径的合理匹配可以满足淬硬层形态的要求，采用立式淬火机床连续淬火可以大批量生产合格的半轴。     

接管形式对容器极限载荷的影响

本文对接管横向弯矩和纵向弯矩作用下的不同接管形式的圆柱壳开孔—接管结构进行试验研究和三维非线性有限元分析,并进行极限载荷的分析比较研究。结果表明：在相同极限载荷确定准则下,有限元计算极限载荷值比试验极限载荷值要大;在承受相同的接管外载荷下,具有内侧填焊缝的内伸接管结构比普通齐平式焊缝结构的极限载荷值大。因此在开孔—接管结构设计中,具有内侧填角焊缝的内伸接管结构是一种值得应用的结构。     

导管架过渡段大直径法兰正造焊接技术

海上风电场导管架是将风机稳固在海上的重要结构件,法兰作为连接风机与导管架之间支撑整个风机的关键部件,既承载着整个风机质量,同时还承载着风力作用的交变载荷,法兰与导管架过渡段的装焊质量,直接影响风机安全可靠运行.文中选择目前装机容量较大、直径7 m的法兰,打破常规法兰反造焊接的思维方式,将法兰正态装配至过渡段筒体上,使法...     

某型跨超声速风洞测力中部支架结构设计

测力中部支架是某型跨超声速风洞模型支撑系统的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到试验过程中模型姿态角的控制。首先,针对现有测力中部支架在型号试验中滚转角间隙过大的问题,将自锁式双导程蜗杆传动应用到风洞测力中部支架机构中,同时考虑到气动载荷较大的问题,增加了滑块及胀套两个锁紧环节,成功解决了试验中测力中部支架传动机构锁紧的难题;然后,对蜗杆传动的强度进行了校核,对支撑体、主轴进行了有限元分析,研究静载情况下支撑体、主轴的受力及变形;最后,对新、旧测力中部支架进行了风洞标模试验对比,结果表明,测力中部支架结构设计合理,风洞标模试验数据相关性良好,表明新测力中部支架的研制是成功的,可应用于型号试验。     

碱液法兰开裂失效原因分析

针对某生物化工装置碱液泵出口不锈钢法兰开裂失效试样,从宏观和无损检测、材料化学成分分析、断口扫描电镜分析、金相分析等进行分析。结果表明,金相组织内存在棉絮状铁的氧化物,严重损伤了材料的连续性,法兰材质中碳含量偏高,导致法兰整体硬度偏大、焊缝与法兰连接区域硬度分布不均匀进而引发受力不均,法兰在变径处未进行圆弧过度,当开停车期间法兰受到突变载荷时,该处受到的载荷进一步集中致使裂纹产生,由于该区域属焊接热影响区,残余应力会导致裂纹扩展,最终导致法兰开裂失效。     

压力容器法兰加强结构设计的简易算法

法兰加强结构即在法兰与筒体之间沿径向加筋板的结构。 1 法兰受力分析及载荷计算 根据作用与反作用原理,法兰螺栓所承受的载荷就是法兰所承受的力。 螺栓载荷计算,可根据图1作如下受力分析:     

弯矩作用下双楔角环垫法兰接头的密封性能

螺栓法兰接头除受管道内压外,还承受外弯矩的作用,且外弯矩导致的变形及转角通常是直接导致法兰接头密封失效的主要原因。为研究外弯矩作用下双楔角环垫法兰接头的密封性能,以某轻量化双楔角环垫法兰接头为研究对象,利用ABAQUS有限元软件建立其有限元模型,分析在外弯矩作用下该轻量化双楔角环垫法兰接头的密封性能。结果表明:弯矩的作用使垫片应力在周向分布不均匀;随着弯矩增加,主、从密封面的最大接触应力也随之增大,环垫主面有效密封宽度明显增加,从面有效密封宽度先小幅下降后增大;随着弯矩的增大,法兰转角也有所增大,轻量化法兰最大偏转角度约为0.005°,远低于ASME规范中要求的0.3°。根据JB 4732对该轻量化双楔角环垫法兰进行应力强度评定,证明其满足使用条件。     

低速风洞扩压段扩压角的优化设计与讨论

合适的扩压角对于风洞的设计十分重要。本文综合考虑扩压段扩压效率和扩压段尺寸等因素,通过Matlab数值分析计算得出理论最佳扩压角。在保持扩压效率不减少的情况下,增大扩压角,并最终取得一个高扩压效率、合理尺寸及低耗材的扩压段设计。结合实例,加以演示,给出风洞扩压段扩压角的最佳选取方法。     

基于ANSYS软件的螺栓法兰连接结构应力和疲劳分析

为保证风力发电机在恶劣的自然环境中可靠运行,需要对风力发电机塔架转接段法兰进行应力和疲劳分析。应用ANSYS有限元软件对风力发电机塔架的螺栓法兰连接结构进行应力分析,分析结果显示:当施加载荷时,法兰和螺栓中都出现应力集中;随着载荷的增大,法兰还出现弯曲现象;外侧螺栓产生的应力小于对应内侧螺栓产生的应力,可见内侧螺栓受到的影响较大,应特别注意。通过疲劳分析,确认选择35CrMoA合金钢材作为螺栓法兰结构的整体材料符合使用要求,为螺栓法兰结构选材提供了理论依据。     

基于非线性有限元的螺栓法兰接头应力分析

考虑法兰接头各元件之间的相互作用以及垫片材料的非线性,建立了管法兰接头的三维有限元模型,研究了螺栓预紧载荷、介质内压和法兰尺寸对法兰的偏转角度及垫片接触应力的影响。结果表明:螺栓预紧载荷及介质内压的增加均会造成法兰偏转角的增大,从而引起垫片接触应力沿径向方向分布的不均匀程度变大;法兰直径越大,其垫片应力在径向上分布越不均匀;对较小直径的法兰,轴向螺栓力随介质内压的增加而增大,对大直径的法兰,轴向螺栓力随内压增加而减小。     

复杂结构弹性角的计算

在风洞试验中通常选用弯刀机构作为支撑部件,它将受到很大的外载荷,所以它的弹性角也会有很大的变化.在弯刀机构的应用过程中,要求弯刀离散的变换角度,为了确保角度变换的正确性,要得出弹性角的计算公式,以方便不同载荷时的计算.文中基于材料力学的叠加原理,通过有限元的分析计算,提出了一种计算复杂结构弹性角的简单方法.     

风力塔架法兰焊接角变形工艺探讨

法兰拼装焊接是风机塔架制造的关键工序,合理的组装和焊接工艺不仅可以减少法兰焊接变形,同时还可以提高焊接生产率。介绍了风力发电塔架段与段之间联接法兰角变形焊接控制方法,旨在提升风电发电塔架产品质量和制造进度。     

径向受载型金属垫片法兰密封结构的力学特性研究

介绍了一种径向受载型金属垫片法兰密封结构,分析了其受力特点和密封机理。利用有限元分析方法对它的力学特性进行了研究,计算了不同的法兰锥形张角在不同轴向压缩量下的轴向力、径向力以及密封面上的最大von Mises应力,分析了其规律及对密封结构装配特性、密封特性的影响。与普通轴向受载型金属垫片法兰密封结构相比,其所需的紧固载荷较小,用较轻的法兰及较小的螺栓载荷即能实现密封作用,尤其适用于装配空间小、装配时间要求短、有辐射、需远距离操作等场合。     

高温下法兰系统温度分布及螺栓载荷变化

建立了高温下法兰-螺栓-垫片实验装置,采用热电偶测量温度,并采用中温应变片测量螺栓载荷,试验研究不同法兰内壁温度下,各组件的温度分布以及螺栓载荷的变化规律;同时,建立了与试验工况相同的高温法兰稳态热-结构耦合有限元模拟模型,利用试验数据对模拟结果进行了验证。结果表明,高温下沿法兰内壁至法兰外沿会形成明显的温度梯度。法兰内壁、法兰外壁、螺栓、法兰外沿4个位置的温度依次降低。在本试验的法兰、螺栓及垫片属性下,随着法兰内壁温度升高,螺栓载荷降低,且载荷的均匀程度也降低。试验结果与数值模拟结果表明,采用有限元模型研究高温下法兰密封性能是可行的。     

井口法兰连接强度分析及研究

根据井口法兰连接结构,结合实际法兰断裂情况,建立法兰、四通和八角钢圈的有限元模型,并对法兰、四通和八角钢圈应力变化进行了分析,研究了不同载荷对此三种零部件的力学强度和密封性能的影响。分析结果表明,随着外部载荷增大,法兰和四通各个部位受到的应力和位移也不断增大,从整体上看,法兰的最大应力比四通及八角钢圈的应力要大;当外载荷达到30 t压力时,最大Von Mises应力1 070 MPa,超过了法兰的屈服极限,此处最终会发生断裂;外载荷增大必然影响钢圈、法兰及四通的应力和位移,因此需要对各部位进行强度校核,采用合适的安装方法,以期减少井口法兰的失效事故。     

0.3m风洞第二喉道结构设计与分析

研制具有良好性能的第二喉道,是建设高性能跨超声速风洞的关键技术之一。0.3 m风洞第二喉道在国内首次采用三段调节片加可调中心体的结构形式,将平行四边形机构和偏置曲柄滑块机构运用到第二喉道的设计中,并结合中心体的结构特点创新性地运用了对称偏置双曲柄滑块机构。同时应用MSC PANTRAN/NASTRAN有限元软件,对第二喉道强度、刚度进行了有限元分析,获得了其在最大气动力载荷作用下的结构应力和变形。计算结果表明:第二喉道本身结构强度、刚度富余,该结构形式合理可靠。     

水下航行器舱段连接结构设计

水下航行器壳体设计是以舱段为单元的,舱段连接最复杂之处在于两端法兰的设计,法兰设计在结构布局上不仅要解决好载荷的传递和壳体外形整流问题,还要解决邻舱段协调一致的问题,即水下航行器舱段连接方式问题。详细阐述了三种水下航行器舱段连接方式,并就其优缺点进行了比较,为该产品的结构设计提供了重要的参考依据。