动车牵引变压器冷却单元模态与冲击性能分析

为了研究某型动车组牵引变压器冷却单元抗破坏特性,本文以其冷却单元为研究对象,依据IEC61373-2010标准确立冷却单元的载荷工况,采用有限元方法进行模态分析、冲击强度研究,重点分析在不同冲击载荷作用下冷却单元的应力分布情况,并通过实验验证冷却单元抗破坏能力。研究结果表明：通过对冷却单元模态计算,冷却单元结构的底板和架线梁伸出端等处的刚度较小,导致局部出现摆动和变形;在三个方向冲击载荷作用下,冷却单元最大应力位于右垂直支撑梁与底板连接处,最大应力值为282.52MPa,小于其材料的许用应力,更小于其材料的屈服强度,未发生失效破坏;对牵引变压器冷却单元进行冲击实验,实验结果表明冷却单元未发生失效破坏,验证了有限元分析结果的有效性。鲜有研究学者对牵引变压器冷却单元进行失效研究,本文分析冷却单元整体结构,使牵引变压器冷却单元的研究更加全面,为其失效研究提供一定的参考。     

石油钻杆加厚过渡区三维有限元分析

联合使用I-DEAS和MARC两个分析软件,对石油钻杆加厚过渡区进行了在拉伸、弯曲、扭转载荷作用下三维有限元分析.结果表明,在拉伸载荷单独作用下,钻杆最大应力发生在内加厚过渡区消失点;在弯曲或扭转载荷单独作用下,钻杆最大应力发生在内加厚过渡区消失点对应的外壁.在拉伸或弯曲单独作用下,随着长度(Miu)的增加以及半径(R)的增大,内加厚过渡区消失点的应力逐渐减少;在拉伸、弯曲及扭转载荷作用下,随着Miu的增加以及R的增大,内加厚过渡区消失点的应力逐渐减少.当Miu≥140 mm,钻杆最大应力的位置由内加厚过渡区消失点变为内加厚过渡区消失点对应的外壁.     

冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究

运用数值模拟方法研究了冲击载荷作用下的岩石微观结构特性变化,通过对岩石内部应力分布及裂纹分布图可以得出冲击载荷破岩时岩石内部在垂直方向产生一个拉应力区和一个压应力区,刀具下方的拉应力最大;中间裂纹扩展速度比径向和侧向裂纹都要快,裂纹面呈三角形状。在多功能试验装置上对花岗岩进行冲击载荷破岩试验,试验结果表明:单纯提高冲击载荷对破岩效果不会有很大的提高,存在一个最佳破岩冲击能(63J)。     

高锰钢铁路辙叉应力状态有限元分析

高锰钢(1．14％C、12．72％Mn)在使用过程中受到复杂的交变冲击载荷作用,表面出现剥落掉块现象而提前失效。用ANSYS 8．0软件对辙叉内部应力状态进行了有限元分析,得出辙叉表面垂直方向最大应力达5 381 MPa,水平方向应力2 450 MPa,硬化层深度15 mm;剪应力700 MPa,作用深度1．5 mm,剪应力加速铁路辙叉表面剥落。通过高锰钢微合金化,可细化晶粒提高材料韧性,延长辙叉使用寿命。     

多向高速冲击下LZ91镁合金的力学性能及组织

常温下采用霍普金森压杆在冲击气压为0.2MPa～0.7MPa的条件下对LZ91镁合金进行多向高速冲击,结合变形后的微观组织及应力应变曲线,分析应变速率和不同冲击方向对微观组织演变的影响.结果表明,冲击过程中β-Li和α-Mg的滑板效应和形变温升产生的软化作用和加工硬化存在竞争关系,导致随着应变速率增加和材料初始组织中位...     

不同弹性模量的基台--种植体组合对周围成骨性能的影响

利用有限元分析软件计算了不同静力作用下的多种基台-种植体周围骨组织的应力分布.模拟结果显示,基台-种植体组合中Ti6Al4V钛合金-聚醚醚酮(TC4-PEEK)相对于其他实验组其应力集中程度现象可以有效降低,周围骨组织的应力分布较为均匀,最大应力值为40～60 MPa.在轴向加载条件下,不同基台-种植体系统中PEEK种植体的应力水平较小,而周围骨组织应力水平较大;在斜向45°加载条件下,相对于其他两种基台-种植体系统,TC4-PEEK的应力水平更低,其周围骨组织中的皮质骨承受的最大应力值为55 MPa,松质骨承受的最大应力值为5 MPa,综合来看的应力水平最小,有助于骨沉积和成骨量增加,从而有效提高种植体的界面稳定性.     

不同弹性模量的基台-种植体组合对周围成骨性能的影响

利用有限元分析软件计算了不同静力作用下的多种基台-种植体周围骨组织的应力分布.模拟结果显示, 基台-种植体组合中Ti6Al4V钛合金-聚醚醚酮(TC4-PEEK)相对于其他实验组其应力集中程度现象可以有效降低, 周围骨组织的应力分布较为均匀, 最大应力值为40~60 MPa.在轴向加载条件下, 不同基台-种植体系统中PEEK种植体的应力水平较小, 而周围骨组织应力水平较大; 在斜向45°加载条件下, 相对于其他两种基台-种植体系统, TC4-PEEK的应力水平更低, 其周围骨组织中的皮质骨承受的最大应力值为55 MPa, 松质骨承受的最大应力值为5 MPa, 综合来看的应力水平最小, 有助于骨沉积和成骨量增加, 从而有效提高种植体的界面稳定性.      

镁合金板材挤压工艺的有限元模拟

采用有限元模拟方法对AZ31B镁合金板材挤压过程中的应力场、应变场和挤压力随工艺参数的变化规律进行研究.所研究的挤压工艺参数包括:挤压温度、挤压比和挤压速度等。结果表明:随着坯料挤压温度的升高,最大等效应变值从17. 6逐渐增大至26. 4;最大等效应力值由133. 2 MPa减小至43. 4 MPa;挤压温度高于350℃后,挤压力变化不大.随着挤压比的增加,挤压力由7. 328 MN增大至8. 808 MN;最大等效应变值先减小后增大;最大等效应力值由87 MPa增加至119 MPa.随着挤压速度的增加,挤压力从2. 14 MN增加至3. 42 MN;最大等效应变值先增大后减小;最大等效应力值由72. 3 MPa逐渐增大至104. 2MPa.     

7050铝合金H型截面构件淬火过程仿真模拟研究

采用有限元数值模拟研究7050铝合金H型截面构件淬火过程残余应力大小、分布及规律。研究结果表明:构件截面淬火后残余应力的分布情况为:表层受拉应力,芯部受压应力。构件截面在X方向上的淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域、筋顶以及腹板区域。其中构件截面过渡圆角区表面出现最大压应力,为-114MPa;过渡圆角芯部区域出现最大拉应力,为68 MPa。构件截面在Y方向上的淬火残余应力主要出现在过渡圆角区表面、筋外壁及筋芯部位置。其中最大压应力和最大拉应力也分别出现在过渡圆角区表面及芯部,分别为-114 MPa和79 MPa。     

带应力释放槽钻杆的三维有限元分析

联合使用I-DEAS和MARC两个分析软件,采用三维有限元技术对在拉伸、弯曲复合载荷作用下的带应力释放槽钻杆的加厚过渡区进行系统力学分析,研究了应力释放槽对钻杆加厚过渡区应力集中的影响.结果表明,应力释放槽只有在弯曲载荷较大的情况下才起到应力释放作用.     

夹杂物对超高强度钢应力应变场的影响

非金属夹杂物对钢性能的影响与夹杂物的特征参数密切相关.首先分析拉伸和疲劳载荷下超高强度钢中TiN夹杂物导致裂纹萌生的扫描电镜原位观察结果,采用MSC Marc有限元分析软件对夹杂物及周围基体的应力场进行计算,然后对拉伸载荷下不同特征参数的TiN夹杂物及周围基体的应力应变场进行模拟.结果表明,有限元法能够解释并预测夹杂物及周围基体的力学行为.三角形夹杂物尖角附近的应力集中最严重.矩形夹杂物内部高应力区的位置受夹杂物与外载荷方向夹角的影响.随邻近夹杂物间距的增大,基体内的最大应力由夹杂物外侧移至夹杂物之间.近表面夹杂物使得基体自由表面附近出现高应力区,基体内最大应力的位置受夹杂物与自由表面距离和尺寸的影响.      

纯铜棒材三辊螺旋轧制过程数值模拟

三辊螺旋轧机适合于多品种、小批量、难变形材料的小尺寸管棒材开坯。通过对三辊螺旋轧制辊形设计和轧制过程进行研究,根据轧辊辊形计算方程,获得三辊螺旋轧机轧辊各段辊形参数。采用Simufact.Forming软件模拟了纯铜棒材三辊螺旋轧制过程。结果显示,纯铜棒材在三辊螺旋轧制过程中的变形规律为圆形—三角形—圆形的连续过程,轧件在变形段温度可达360℃左右,在轧辊与轧件接触区域内的最大应力为590MPa,最大等效塑性应变为3.8。轧辊在Z轴方向上所受最大载荷为43k N,而在X、Y轴方向上的最大载荷为350k N。Z方向的轴向力有助于铜棒的轴向咬入和抛出,X、Y方向的径向力主要起到减径和定径的作用。     

金刚石复合片(PDC)表面残余应力的XRD研究

采用X射线应力测定仪测试了金刚石复合片(PDC)表面从中心到边缘5个不同位置的残余应力,结果表明:金刚石层表面残余应力的性质为压应力,最大值在PDC表面中心(达1270MPa);从中心到边缘,应力的大小逐渐降低,靠近边缘处的压应力只有143MPa。为检验测试结果的准确性,对所测规格的PDC作了有限元分析,测试结果与通过有限元分析计算出的应力分布趋势基本吻合。对测试值与有限元分析计算值出现偏差的原因进行了分析并讨论了PDC径向应力分布对PDC性能的影响及改进措施。     

铁磁试件静载拉伸时应力磁化的反转效应

 以20钢含V型缺陷平板试样为研究对象,通过试验方法和ANSYS仿真方法对试样在拉伸载荷下的应力分布进行反复加载卸载分析,测量了试样表面规定路径的切向和法向的漏磁场分布;分析了V型缺陷对磁记忆信号的影响以及固定位置的磁场值随应力的变化关系;最后将试验结果与模拟结果进行对比,发现试验结果与模拟结果具有很好的一致性。在应力小于50MPa时磁场值随应力的增加而减小,在应力大于50MPa时磁场值随应力的增加而增加。变化关系表现出了明显的应力磁化反转现象,磁化反转位置在50MPa(约是最大应力的30%)。     

2800 mm中板轧机十字式万向轴断裂研究与设计

十字轴A－A截面最大应力为877．54MPa,安全系数为1．3。滑块万向轴最薄弱处为轧辊侧叉头,最大应力为282．75MPa,安全系数为3．1,最大应力点位于轴向中心孔和虎口后部横向圆弧相贯处。利用原中间轴进行万向联轴器改造,用过盈联接传递较大扭矩方法,结构简单,不需要任何紧固件,联结定心自位好,承载能力高,承受交变和冲击载荷性能好,安全可靠。     

165 mm×165 mm方坯连铸结晶器安全性的数值模拟分析

运用有限元软件ANSYS热分析模块对浇铸0.2%C钢水的10 mm铜结晶器壁面的温度场、应力场及位移场的分布状况进行数值模拟,比较得出在不同换热系数工况下结晶器壁面的恶劣服役部位的安全性。结果表明,结晶器热面峰值温度为525 K,冷面的峰值温度为475 K;结晶器外壁圆角变形值为0.789 mm,较内壁变形大;结晶器最大等效应力和最大应变均出现在钢液与空气接触的内壁圆角处,分别为218 MPa和0.002 079。结晶器温度、变形和应力均满足连铸安全性要求。     

超音速火焰喷涂技术对基材力学性能的影响北大核心

以磁致伸缩材料为原料,采用超音速火焰喷涂技术在铁基基体表面沉积涂层。研究喷涂处理对316L不锈钢和Q345钢基体材料的影响,采用拉伸实验和超声波测应力法研究喷涂和喷砂处理后基体材料的力学性能和应力变化。结果表明,因喷涂处理对基体表面产生加工硬化和热影响,使基体抗拉强度和弹性模量稍微升高,316L和Q345基体的最大抗拉强度分别接近350 MPa和450 MPa;试件表面的残余应力有略微升高,180 MPa拉伸载荷下二者应力最大变化值分别为24 MPa和30 MPa。研究喷涂处理对基体材料力学性能和应力状态的影响,为后续磁致伸缩涂层导波的应用提供数据支撑。     

用示波冲击试验法测定动态强度值

用示波冲击试验技术，在载荷－位移曲线上用图解法求得动态弯曲屈服强度σｙｄ和最大弯曲强度σｍａｘ，进而求得解理断裂应力σｆ。实验结果表明，动态强度与静态强度的比值为１．２５－１．３０，利用此关系可以估算材料的低温抗拉强度值。     

含孔洞岩石在静应力下的循环冲击试验研究

为探究地下工程开挖过程中外部荷载对周边围岩多重扰动作用的影响,进一步开展岩石在动静组合作用下的循环冲击试验研究,通过改进式SHPB试验装置研究含横向贯通孔洞花岗岩(φ50 mm×50 mm)在循环冲击荷载下的动态力学特性,采用轴压水平分别为0MPa,0.3σ_f,0.4σ_f,0.5σ_f,0.6σ_f,0.7σ_f进行循环冲击试验(σ_f为单轴平均抗压强度,单位为MPa)。结果表明:在冲击荷载作用下,峰值应力随着冲击荷载作用次数的增加先增大后减小,并随着平均应变率的增大而增大;弹性模量随着冲击次数的增加先增大后降低,在不同轴压水平作用下试件冲击破坏形态均为轴向劈裂破坏模式;随着应变速率增大,破裂面逐渐增多,破碎程度加剧,碎块尺寸减小;应变率较小时,破碎效果不明显,应变率较大时,破碎效果显著。     

静载荷与循环冲击组合作用下岩石损伤本构模型研究

建立合理的损伤本构模型,对研究岩石在静载荷与循环冲击组合作用下的动态力学性能具有重要的意义. 首先,基于静载荷与循环冲击组合作用下岩石的损伤累积演化模型,结合岩石弹性模量与累积损伤变量的关系,将循环冲击次数引入岩石损伤本构关系中. 接着,假设岩石微元体强度服从Weibull分布,将统计损伤模型和黏弹性模型相结合,并根据Drucker-Prager破坏准则,建立有轴压有围压时循环冲击作用下岩石的动态损伤本构模型.进而,利用岩石动静组合加载试验数据验证损伤本构模型的正确性和可行性. 最后,研究模型中参数对循环冲击过程中应力-应变曲线的影响规律.结果表明,建立的岩石损伤本构模型较好地与试验数据吻合,能较好地反映具有静载荷的岩石在循环冲击过程中的本构关系.岩石的弹性模量、黏性系数等参数对循环冲击时岩石的应力-应变曲线影响较大;而岩石的摩擦角和泊松比等对具有三维静载岩石的冲击疲劳应力-应变曲线影响较小. 循环冲击过程中,岩石的非均匀度逐渐增加. 研究结果有益于完善静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态疲劳力学理论体系.