铁路无缝线路温度应力的有限元分析

针对环境温度变化时,无缝线路内部产生的巨大温度应力会危及轨道安全的问题,在结合无缝线路实际结构的基础上,基于有限单元法,采用三维软件CATIA建模,并在有限元软件ABAQUS中对无缝线路模型的温度应力进行了模拟分析,考虑了扣件、轨道板和底座等结构,采用边界条件控制环境的温度变化,从而获得钢轨内部温度应力场的分布,并进一步分析了mises、纵向、切向和垂向的温度应力分布图。研究结果表明,当环境温度变化时,钢轨内部会产生较大的温度应力,由温度分布应力图得到扣件与钢轨的接触面是温度应力的集中部位;无缝线路的温度应力分量中纵向温度应力数值最大,与实际数据比较后,纵向温度应力小于钢轨屈服强度;因此使用有限元软件ABAQUS进行无缝线路温度应力的分析具备可行性,同时也为接下来进一步深入研究提供参考。     

砼密封体摩擦过程的热固耦合非线性分析

利用有限元分析软件ABAQUS,建立砼密封体热固耦合数值模型.分析混凝土压力、密封体与输送缸摩擦系数对密封体Von Mises应力、摩擦应力及温度的影响.分析结果表明:密封体与输送缸的接触位置的Von Mises应力、温度和摩擦应力最大,因而最易失效,这与密封体实际损坏位置一致;接触对的摩擦因数是导致温度和摩擦应力增加的重要因素,可通过改善润滑效果来降低接触对温度,从而提高密封体的使用寿命.     

微机械应力测试结构的温度特性和应力抑制方法

研究了典型微机械应力测试结构的温度特性及从源头上抑制热应力的方法。设计了一种可以代表微机械系统(MEMS)器件温度特性的应力测试结构,并分析了温度对其固有频率的影响机理。指出了与材料弹性模量、结构尺寸变化相比,轴向应力是影响该结构固有频率温度稳定性的主要因素,同时设计了一种可以释放热应力以及加工残余应力的应力隔离结构。考虑硅的线膨胀系数随温度变化的特性,通过建模仿真和实验测试获得了应力测试结构、应力隔离结构的轴向应力以及固有频率的温度特性。结果表明:在-50℃~+85℃,应力隔离结构将轴向热应力抑制到了应力测试结构的2个数量级以下,固有频率-温度系数由5.0×10~(-3)ppm/℃左右降到了5.0×10~(-5)ppm/℃以下。结果显示:设计的应力隔离结构具有非常良好的应力隔离效果,从源头上抑制了主要的温度影响因素引入整个微机械系统,可以应用于其它MEMS结构以获得良好的温度稳定性。     

相变温度对焊接残余应力的影响规律及机理分析

通过对焊缝金属相变温度、相变膨胀应变和焊接接头残余应力的测试，分析了相变应力的产生及其对焊接残余应力的影响，相变应力不仅能够降低焊缝金属由于热收缩所引起的残余拉伸应力，而且在一定的条件下还可以产生残余压缩应力，论述了相变温度对焊接残余应力的影响规律以及获得残余压缩应力的相变温度范围，试验证明相变温度在100～300℃范围内，焊缝金属可以获得残余压缩应力，其中在190℃左右时残余压缩应力达到最大。     

箱梁式无轴摩天轮的温度效应分析与合拢温度研究

箱梁式无轴摩天轮属于大跨度钢结构游乐设备,分析安装施工中环境温度的变化对其超静定结构的影响,是有效控制结构应力和变形的关键.基于ANSYS对嘉兴市箱梁式无轴摩天轮进行钢结构温度效应和合拢温度模拟计算,通过变形云图和应力云图分析了温度效应的变形影响、应力对合拢温度的影响,选择出最佳的合拢温度.研究结果已成功用于工程施工,...     

热喷熔滴在表面沉积凝固后的残余应力分析

通过建立等离子喷涂熔滴碰撞基体表面后沉积凝固成扁平粒子的力学模型,运用ANSYS有限元分析扁平粒子的残余应力情况.分别讨论基体的预热温度、熔滴的碰撞速度对残余应力的影响.结果显示,提高预热温度能降低应力水平,碰撞速度对应力的影响很小,为热喷涂选取适当的基体预热温度和熔滴的碰撞速度提供参考.     

基于ANSYS的FSW热力耦合有限元分析研究

利用大型有限元分析软件ANSYS对搅拌摩擦焊（FSw）过程中的温度场和应力应变场的变化进行有限元分析研究。结果表明,不同时刻焊缝中心及其附近的点在热源经过前后温度变化趋势同应力应变变化趋势一致：越接近热源的点,温度越高,温度的上升速度也越快,等效应力应变越大,离热源越远,温度越低,温度的上升速度也越慢,等效应力应变越小。     

基于SYSWELD的焊接工艺参数对多道焊焊接残余应力的影响

文章以某型动车组中间车KK端中T型焊接接头为例,通过数值仿真,分析了不同预热温度与不同焊接速度对焊接残余应力的影响。利用双椭球形热源模型校核得到了与实验拟合度较好的温度场,保证了后续计算焊接残余应力的准确度。通过三种多道焊速度方案,计算T型焊缝焊接残余应力可知:在给定的预热温度前提下,在一定范围内减小焊接速度,可减小焊缝残余应力;分析了预热温度对焊接残余应力的影响,在一定范围内提高预热温度,可以有效地降低焊接残余应力。     

制动工况下风电偏航摩擦片热力耦合特性*

为探讨兆瓦级风力发电机偏航制动器在低速、重载工况下出现摩擦片失效的原因,利用直接热力耦合法模拟偏航摩擦片在制动工况下的等效应力和温度变化特性,采用正交试验法,通过直观分析与方差分析研究偏航压力、偏航速度、摩擦因数对摩擦片的最大等效应力和最高温度的影响。结果表明：摩擦片的等效应力和温度随着偏航压力的增大而增大,摩擦片入口处存在应力和高温集中;偏航压力对摩擦片的最大等效应力和最高温度的影响最大,摩擦因数的影响次之,偏航速度的影响最小;偏航压力、偏航速度、摩擦因数对最大等效应力的影响权重比分别为1、0.06、0.48,对最高温度的影响权重比分别为1、0.91、0.97。通过合理选择偏航运行工况,可以缓解摩擦片的等效应力和温度分布的交变集中区,从而延长摩擦片使用寿命,进而为偏航制动器的设计提供理论指导和数据参考。     

温度影响下汽车波纹管疲劳分析

从汽车波纹管的工作环境出发,充分考虑温度影响下材料的非线性特性,对波纹管进行了疲劳特性分析。首先,根据波纹管疲劳试验要求设置模型中的边界条件;然后从考虑屈服强度变化和不考虑屈服强度变化两种情况对波纹管危险位置的应力进行研究,找出温度变化对波纹管应力影响的特点;最后,在应力分析结果的基础上,采用局部应力应变法对波纹管进行疲劳寿命分析,得到不同温度阶段下的波纹管的疲劳寿命,并从中得出温度变化对波纹管疲劳的影响特点。     

基于ANSYS主减速器壳应力及模态分析

主减速器壳在工作过程中常受到多种载荷的共同作用,工况复杂。基于有限元理论,运用ANSYS软件对主减速器壳进行了数值分析,得到了主减速器壳的机械应力分布规律,同时对其进行了模态分析,得到了主减速器壳的固有频率等。分析结果可为主减速器壳设计提供理论依据。     

转炉炉壳温度场的有限元模拟

目前，钢主要通过转炉生产，炉壳的寿命直接影响钢厂的生产效率和成本．炉壳寿命主要取决于其应力水平，炉壳工作中承受的应力主要是由于热膨胀和温度不均引起的热应力。定量分析热应力的首要前提是确定部件的温度场，在温度场的基础上才能进行热应力的求解。本文应用有限元数值计算软件，对转炉的温度场进行了数值模拟，仿真结果对进一步分析炉壳热应力提供了坚实的理论基础。     

导弹发射箱发射过程热流固耦合数值模拟

为研究导弹热发射过程中发射箱结构应力与变形分布规律,建立了发射箱内流场域、外流场域和结构域 1 / 4 对称模型。采用域动分层法和单向热流固耦合技术模拟导弹发射,得到发射箱内外壁的压强、温度变化。仿真结果表明:导弹发射过程中,由于高温高压燃气流的烧蚀和冲击,在发射 0.020 0 s 时刻发射箱前端加强筋处应力最大,为 7 209.10 MPa ;在发射 0.020 0 s 时刻发射箱前端处变形最大,为 27.24 mm 。该仿真验证为箱体结构优化设计与制造提供了数据支持及理论依据。     

补强圈与壳体接触特性的有限元分析

采用ANSYS软件的非线性分析方法,模拟分析了补强圈与壳体之间的接触行为。以一个水冷磁体容器开孔补强设计为例,分析补强圈与壳体在不同内压下,接触间隙对接触应力与最大应力的影响;同时采用间接的热-结构耦合分析方法,分析了接触间隙对热应力的影响,并对不同温度下,接触间隙对热应力的影响进行了探讨。     

The application of stress resultant theory for incremental collapse of thin tubes

An approximate incremental collapse (ratchetting) criterion, based on stress resultants, has been applied to the problem of a thin cylinder subjected to variable pressure and temperature, and with ends which are either open, closed, or restrained against axial deformation. The results have been compared with those obtained using stress-component analysis, and it is found that the ratchetting boundary using stress resultants (SRs) is generally conservative, very much so at high temperature, but is occasionally slightly unsafe. The SR approach may serve as a quick rough initial estimate for complex shell structures, but it is not very accurate and needs to be used with caution, particularly where temperature effects are dominant or where shell theory cannot accurately predict the elastic stress distribution.     

帽形截面耐撞薄壁结构的棱边强化与优化设计

为了满足车身轻量化要求,乘用车耐撞车身的关键承载结构越来越多采用超高强度薄钢板制作。但是为减小板厚而提高材料强度可能引发平板屈曲,导致薄壁箱型结构受压侧的极限承载力的降低。为此,根据平板和圆柱壳棱边的屈曲理论,讨论帽形截面的薄壁箱型结构受压侧的有棱边强化平板的后屈曲极限承载力。通过CAE数值模拟,求得单向均匀压缩带棱边强化平板的横截面应力分布和极限承载力。从而明确用棱边强化钢板部件替代热成形钢板部件在乘用车耐撞结构中应用的可行性。最后,梳理了棱边强化设计应用的前景和后续待研究的课题。     

空间相机CCD电箱结构设计与分析

空间相机CCD电箱必须经受严酷的应用环境考验,综合考虑了空间热环境、电磁兼容性及结构轻量化的要求,对某大口径空间相机CCD电箱进行了结构设计与分析。运用计算机辅助工程分析(CAE)技术,对CCD电箱进行了线性静力分析、均匀温升分析和模态分析。分析结果表明:过载及10℃均匀温升工况下CCD电箱最大应力为77.8,远远小于材料屈服应力。结构一阶固有频率149,改进后一阶固有频率提高到281,说明电箱组件具有足够高的静动态结构刚度和热尺寸稳定性,能够满足空间应用要求。     

Analysis of ceramic shell cracking in stereolithography-based rapid casting of turbine blade

Rapid casting (RC) of freeform-surface parts can be realized via replacing wax patterns by stereolithography (SL) patterns to overcome the disadvantage of time-and-cost consuming in traditional investment casting. It has a promising application prospect in single and small batch production. But ceramic shell cracking during the pyrolyzing of SL patterns limits the application and popularization of RC. In this paper, a simplified thermo-mechanical model was first built and the distribution rule of circumferential stress on the contact boundary between SL patterns and ceramic shell was theoretically derived using displacement method to predict dangerous area of freeform-surface parts. Subsequently, the variation rule of circumferential stress at the predicted dangerous area with changing temperature was revealed by applying transient thermo-mechanical finite element analysis (FEA) on a turbine blade cross section. The comparison of theoretical and FEA results indicated that the circumferential stress was enlarged by the freeform shape of turbine blade instead of being relieved due to the softening of resin. Dangerous temperature range was then determined, so polyimide was added to increase strength under corresponding temperature to prevent shell cracking. An experimental validation was offered to verify our point.     

基于耦合传热的涡轮增压器涡轮箱有限元分析

基于涡轮增压器涡轮箱传热机理,采用专业CFD软件和FEM软件分别建立了涡轮箱流体区域和固体区域网格仿真模型。在流体域建立多重旋转坐标系,精确计算出涡轮箱流场、壁面传热系数及温度。应用流固耦合的仿真方法对涡轮箱进行耦合传热分析,得到涡轮箱固体域的温度场并对其进行热应力分析。与实验结果对比发现,仿真模型的温度场符合实际涡轮箱温度分布,最大误差仅为3.3%。该涡轮箱耦合传热模型具有较高的精度,为涡轮增压器的设计优化提供了依据。     

伸缩配重大吨位铁路起重机新型转台结构分析

介绍了铁路起重机转台的传统结构及用箱形结构代替传统的高墙板结构,将原配重的四边形伸缩臂改为六边形,并采用搭接的方式实现伸缩配重基本臂的作用的方法。以便能更充分地利用材料,提高铁路起重机转台的性能,并达到减轻自重的目的。利用有限元方法,采用板壳单元和实体单元建立有限元模型,运用有限元分析软件ANSYS对新设计的转台结构进行应力、应变计算,得到应力、应变分布情况,从而验证了新型转台结构的可靠性。