新型绕管式多相流冷却器管板及封头组件结构应力特性研究

针对典型新型绕管式多相流冷却器管板及封头组件在使用工况条件下,采用极限载荷与有限元结构应力应变分析计算方法,对其结构应力应变进行分析计算,并依据JB 4732等压力容器设计制造标准规范,对其结构设计安全性和合理性进行评价,为企业完善设计规范、提高产品的设计质量和设计效率、降低设计生产制造成本打下了良好基础。     

椭圆形封头坯料尺寸计算公式的讨论

中性层的变化是很复杂的。由于封头在拉延过程中材料各部分应力应变状况不同,因而成形后的封头各部分厚度不一样(图2),靠近封头底部材料变形较小,厚度变化不大。在离开底部往上直到接近最大曲率部分的区域内,由于径向拉应力和拉应变占优势,使材料变薄。从大曲率部分向上直到直边部分的区域内,由于切向压缩应力及应     

某航空发动机导流盘残余变形分析

首先用ANSYS软件对试样的力学性能曲线进行了弹塑性分析以验证分析方法,结果表明工程应力应变曲线仅适用于试样尺寸变化较小的小应变情况,真实应力应变曲线不同于工程应力应变曲线可应用于有限变形情况下,对于延性金属材料测试给出的真实应力应变曲线明显区别于工程应力应变曲线;然后采用材料真实应力应变曲线及随动强化准则对导流盘进行了弹塑性分析,并与试验结果进行了对比,结果吻合比较好。可以为后续改进设计及超转破裂试验设计提供依据。     

40Cr高速冷滚打成形过程模拟分析

为揭示40Cr高速冷滚打成形机理,依据金属材料塑性变形机理,进行高速冷滚打条件下的40Cr击打试验,得到了40Cr在高速、大变形条件下应力应变曲线;基于冷滚打成形高速大变形的塑形变形特点,结合40Cr在高速、大变形下的应力应变曲线,应用Deform仿真软件进行了不同变形区域、不同温度、不同应变速率下高速冷滚打成形的分析,揭示了高速冷滚打成形的应力、应变、温度、金属流动变化规律,进一步解释了冷滚打成形的规律,为深入研究高速冷滚打成形奠定基础。     

重型传动滚筒的有限元分析

利用Ansys软件建模,对滚筒装配体进行分析,得出传动滚筒的应力、应变云图,从而分析传动滚筒在工作过程中的受力和变形情况,找出传动滚筒所受的最大应力和应变的位置以及最大应力应变值,为重型传动滚筒的优化提供依据。     

基于ABAQUS的管件弯曲成型的有限元分析

通过在ABAQUS环境下对管件的弯曲成型进行有限元分析,研究得出了管件在弯曲成型过程中变形区的应力应变变化以及塑性应力应变的变化特点,以及成型后变形区的拉切应力应变和截面质量的分布规律,结果表明应力集中以及应变主要在弯管的内、外两侧,为后续设计工艺参数和管件弯曲成型的质量评估提供了理论基础和参考依据。     

LNG卧式储罐开裂原因分析

某公司气化站,巡检时发现一个天然气(以下简称LNG)低温贮罐底部的封头上有一处裂纹。经对该封头材料各项性能分析,结果表明,封头的化学成分、抗拉强度及屈服强度符合标准,封头的冲击吸收能量较低,裂纹封头的磁饱和值大,裂纹封头的显微组织为马氏体和奥氏体,裂纹是由于加工变形产生了马氏体组织,在腐蚀环境和应力的作用下,发生了应力腐蚀开裂。     

核岛蒸汽发生器封头弹塑性应力分析及强度评定

核电站蒸汽发生器是核岛主设备之一,其安全性直接关系到核电站的正常运行。基于ASMEⅢ-1和ASMEⅧ-2标准及有限元软件,采用线弹性、非线性以及热-力耦合的分析方式,对某压水堆核电站蒸汽发生器下封头结构进行应力分析与评定。计算结果表明,封头应力满足规范要求,并具有一定裕量。考虑材料应变强化效应时,可以提高设备的极限承载能力;当存在温差应力时,封头外侧的部分区域应力有所恶化,而内侧有所改善。对结构热-力耦合应力进行保守计算,发现除局部区域进入屈服,封头总体应力仍处于弹性阶段。研究结果可为该类设备设计、强度分析与优化提供一定参考。     

高水头水轮机球阀压力试验封头受力分析

以某高水头水轮机球阀压力试验封头结构为研究对象,介绍了球壳与锥壳组焊式压力试验封头的各组成部分,并利用有限元方法对其进行受力分析。利用应力线性化方法,提取了高应力区域组焊钢板的最大平均应力,并依据相应的应力考核标准对结果进行考核。     

纤维缠绕压力容器封头段的网络分析

针对纤维缠绕的复杂性和不确定性提出网络分析的概念,给出了网络分析与纤维缠绕的关系。根据封头段的基本方程,对等张力的封头段进行网络分析。并阐述了封头段的应力应变问题。     

坡度角对航空发动机内环状阶梯型密封件性能的影响*

为了优化航空发动机内环状阶梯形材料的结构性能,减小密封件在载荷作用下产生的应力与形变,从而提升密封件的使用寿命,建立环状阶梯型密封件模型,通过施加载荷和改变外侧环状表面与轴向之间的坡度角,研究密封结构的应变和应力变化趋势,探讨坡度角对密封件使用寿命的影响规律。结果显示：外部载荷作用下的环状阶梯型密封件的应力主要产生于外部第一层凹角位置,相同载荷下环状阶梯型密封件所受的应力与产生的形变,随着坡度角增大应力与形变均先出现极大值,随后出现振幅相近的波动;使用寿命受到应力与形变的耦合作用,其变化规律也随坡度角的增加呈现出类似趋势,只是出现极值后的振幅较前者更大。在环状阶梯型密封件的设计过程中,优化外侧环状表面与轴向之间的坡度角能够一定程度上降低密封件产生的应力,减小整体发生的形变,从而间接延长密封件的使用寿命。     

ANALYSIS OF MECHANICS IN BALL SPINNING OF THIN-WALLED TUBE

Ball spinning is applied to manufacturing thin-walled tube with high precision and high mechanical properties. On the basis of plastic mechanics, by simplifying ball spinning of thin-walled tube as plane strain problem, slab method is used for the purpose of calculating the contact deformation pressure. The spinning force components, the torsional moment, the deformation power and the deformation work are calculated further as well. The influence of the two important process parameters such as the feed ratio and the ball diameter on the spinning force components is analyzed in order to further control the spinning force components by regulating the two process variables during the ball spinning process. The stress and strain state in deformable zone as well as mechanics boundary conditions in ball spinning are obtained. The effect of the three spinning force components on the formability of the spun part is analyzed and validated through the ball spinning experiments. The theoretical and experimental results show that the radial spinning component plays a significant role in ball spinning of thin-walled tube, and the mechanics situation in backward ball spinning contributes to enhancing the plasticity of the metal material, but that in forward ball spinning contributes to advancing the axial flow of the metal material.     

Numerical simulation and experiment study on hollow spinning process for square cross-section cone

Spinning process is investigated to reveal the mechanism of square cross-section spinning without mandrel. The finite element model with the roller path formula as a boundary condition is established. Forge3D software is used to simulate the spinning process, and the accuracy of the finite element model is verified through experiment. From the stress–strain field, the residual stress on the surface of the workpiece is small after square cross-section cone hollow spinning and the maximum deformation locates on the middle part of the slope surfaces of the workpiece. The strain field distribution and the same Δr in different rotation round are the cause of the slight curvature that appears on the cross-section edge. The wall thickness decreases after hollow spinning, and the upper wall thickness is larger than the lower part.     

无泄漏柱塞缸密封件层叠结构轻载大行程下变形规律

为探讨一种无泄漏柱塞缸密封件层叠结构设计的合理性,利用ABAQUS软件,采用Mooney-Rivlin模型对其在加载过程中的变形过程进行仿真模拟,分析密封件在轻载大行程下的变形规律和应力分布.设计实验,研究密封件在实际加载过程中的变形,并将实验结果与仿真结果进行对比.结果表明:在整个变形过程中,密封件层叠结构由于内外层...     

特大尺寸金属橡胶柔性密封环设计与仿真分析

根据国内某大型设备的密封要求,提出特大型柔性金属橡胶骨架加橡胶包敷柔性密封环结构的初步设计方案,通过对密封环进行静力学有限元仿真分析,得出密封环最大变形、应力值及其位置,密封及安装需要的预紧力.结果表明,设计的金属橡胶密封环能够满足某大型设备的应用要求.     

给水泵油封装置O形密封圈的有限元非线性分析

为解决给水泵油封装置中O形圈因密封失效而引起泄漏的问题，利用有限元法对密封圈的大变形、超弹性进行非线性接触分析。首先建立密封圈与转动环沟槽之间的轴对称模型，分析O形圈在不同压缩率、不同轴向压力下的应力分布规律，进而对油封装置结构改进，最后利用试验台位测试油封的密封性能。结果表明： O形密封圈压缩率越大主接触面峰值应力越大，侧接触面应力基本不变；密封圈轴向压力的增加，接触应力也急剧上升，侧面接触应变较大，但工况内无胶料“挤出”发生；改进后双密封O形圈动环结构密封可靠性、安全性更高，在不同工况下进行密封性能试验，油封装置无泄漏，为油封密封圈选型以及避免给水泵实际运行中出现“滴、漏”现象具有一定的指导意义。     

Plastic Deformation Mechanism in Double-Roller Clamping Spinning of Flanged Thin-Walled Cylinder

Double?roller clamping spinning(DRCS) is a new process for forming a thin?walled cylinder with a complex surface flange. The process requires a small spinning force,and can visibly improve forming quality and production e ciency. However,the deformation mechanism of the process has not been completely understood. Therefore,both a finite element numerical simulation and experimental research on the DRCS process are carried out. The results show that both radial force and axial force dominate the forming process of DRCS. The deformation area elongates along the radial direction and bends along the axial direction under the action of the two forces. Both the outer edge and round corner of the flange show the tangential tensile stress and radial compressive stress. The middle region shows tensile tangential stress and radial stress,while the inner edge shows compressive tangential stress and radial stress. Tan?gential tensile strain causes a wall thickness reduction in the outer edge and middle regions of the flange. The large compressive thickness strain causes material accumulation and thus,an increase in the wall thickness of the round corner. Because of bending deformation,the round corner shows a large radial tensile strain in addition. The inner edge of the flange shows small radial compressive strain and tensile strain in thickness. Thus,the wall thickness on the inner edge of the flange continues to increase,although the increment is small. Furthermore,microstructure analysis and tensile test results show that the flanged thin?walled cylinder formed by DRCS has good mechanical properties. The results provide instructions for the application of the DRCS process.     

航空发动机石墨圆周密封接触特性分析

基于结构受力分析,利用ANSYS分析某型在役航空发动机石墨圆周密封的接触特性,研究不同工况参数对密封环最高温度、最大变形、最大应力及接触压力作用规律。结果表明:石墨圆周密封环主密封面应力分布比较均匀,密封环接头处应力最大,这与应用时接头处磨损较重的实际情况相符;辅助密封面和密封跑道应力分布均匀,密封座端面应力沿径向呈梯度分布,最大应力位于密封座靠近密封跑道边缘处;随滑动速度的增大,密封环主密封面最高温度增大,而最大变形、最大应力和接触压力表现为先减小后增大;石墨密封环主密封面最高温度、最大变形、最大应力和接触压力随密封压差增大而增大。     

径向金属密封唇部结构接触力学研究*

由于初始过盈量和介质压力的作用,井下流量控制阀径向金属密封唇部的应力和应变梯度变化很大,很容易发生塑性变形。为研究径向金属密封唇部接触力学行为,提出径向金属密封唇部的圆弧结构,基于接触力学建立径向金属密封唇部轴对称结构的圆弧-平面接触模型,得出径向金属密封唇部结构接触力学参数的理论关系式,并基于有限元方法进行验证。径向金属密封唇部接触力学参数的理论解与数值解相符,接触宽度、最大接触应力、初始过盈量和平均接触应力的平均相对误差分别为8.86%、6.96%、8.88%和4.33%,满足工程设计要求。研究表明：径向金属密封唇部的最大接触应力与初始过盈量、径向金属密封唇部径向厚度和轴向厚度成正比,与径向金属密封唇部圆弧半径成反比,因此可通过增加初始过盈量、径向金属密封唇部径向厚度和轴向厚度来增加径向金属密封唇部的最大接触应力。研究结果为井下流量控制阀径向金属密封的设计提供了理论指导。     

悬臂式柔性支撑柱面气膜密封力学性能研究

基于三维SolidWorks软件建立柱面气膜悬臂式柔性支撑结构模型,分析柔性支撑结构对柱面气膜密封结构稳定性的影响;采用单向流固耦合的仿真方法,研究悬臂支撑板厚度、支撑结构材料、悬臂支撑数量,以及气膜操作参数转速和压差,对悬臂式柔性支撑结构和浮环的最大变形、最大应力应变有影响。结果表明：随悬臂支撑板厚度增大,平均变形量和平均等效应力减小;随悬臂支撑板数量增加,最大变形量逐渐减小,最大等效应力先增大后减小;研究的铝合金、铍青铜、不锈钢及钛合金4种悬臂支撑板中,不锈钢材料悬臂支撑板的最大变形量最小,承受的最大等效应力最大;随着转速和压差的增加,悬臂支撑板最大变形量以及最大等效应力均逐渐增加。在研究范围内,柔性支撑结构可以减小浮环的变形量,浮环变形量小于最小气膜厚度,保证了密封结构稳定运行。