复合材料储能飞轮结构强度技术研究进展

飞轮储能技术是一种具有广泛应用前景的先进技术，高强度、低密度的碳纤维、玻璃纤维复合材料是最合适的飞轮制作材料。国外采用先进复合材料试验飞轮边缘速度已超过1000m／s，飞轮储能密度接近360kJ／kg。目前，国内储能飞轮结构强度研究多侧重于理论计算与分析，尚需大力开展先进复合材料高速飞轮的制造工艺与旋转强度试验研究，为先进复合材料飞轮储能技术的工程化、实用化提供必要的实验基础。     

发动机飞轮壳强度有限元分析

根据某公司提供的出现断裂的飞轮壳模型,利用有限元法对飞轮壳结构进行两种不同受力情况下的强度分析。首先,通过ANSA与ANSYS软件接口,准确建立飞轮壳结构的有限元计算模型,对其进行静力学分析,计算出两种受力情况下多种不同工况飞轮壳的应力分布规律。其次,将仿真分析结果与裂纹实际发生位置进行对比,得到与实际情况最接近的加载方式。最后,根据模拟结果分析飞轮壳断裂的原因。分析结果为飞轮壳的设计与改进提供有益的参考,可节省产品开发周期。     

基于有限元的发动机齿圈与飞轮强度分析

针对发动机齿圈及飞轮结构,采用有限元分析方法,考虑结构接触非线性问题对结构受力进行分析。得到发动机齿圈及飞轮的应力分布,通过疲劳计算验证齿圈及飞轮强度符合设计要求。     

复合材料飞轮的设计分析

复合材料具有重量轻，强度高等优点，是储能飞轮的理想材料。文中对复合材料飞轮的储能能力及其影响因素进行分析，并对两种结构复合材料飞轮－单层与多层等厚度圆环飞轮的应力分布与结构设计进行定量分析与比较。飞轮的储能能力受飞轮转子结构及其飞轮材料强度的影响，飞轮转子内外半径比应根据实际应用要求确定，选择高强度低密度的材料可提高飞轮的轮缘线速度，从而提高飞轮的储能能力，等厚度圆环飞轮的应力分布主要受飞轮转子内外半径比和材料物理特性的影响，对于内外半径比一定的层圆环复合材料飞轮，飞轮的环向应力远大于其径向应力。与单层圆环飞轮相比，多层圆环飞轮的应力分布更为均匀，合理，飞轮的储能能力更大。     

复合材料飞轮断裂与损伤的研究

用有限元方法分析复合材料飞轮在高速旋转时径向应力与环向应力的分布情况,预测飞轮的极限转速及损伤与断裂形式,同时用实验的方法进行验证,实验所得结果与有限元分析结果具有很好的一致性。     

空心飞轮转子的有限元分析与优化

介绍了飞轮储能系统的结构组成,对飞轮设计中的主要参数进行了分析。应用ANSYS Workbench软件对三种不同形式的空心铝合金飞轮转子模型进行有限元分析,研究网格划分对应力仿真结果的影响,并在15 000 r/min的极限转速下研究三种形式空心飞轮转子的应力、变形分布情况。基于有限元分析结果,对曲线轮辐飞轮进行了优化。     

飞机复合材料板簧式起落架与机身结合处强度有限元分析

为验证飞机复合材料板簧式起落架与机身结合处强度,通过有限元分析方法研究了其整体变形,以及应力和应变情况。结果表明,起落架两侧支柱端部处出现最大位移,机身底部凹槽拐角处出现最大拉伸应变,起落架与机身用夹板结合的区域出现最大拉伸应力,靠近起落架与机身用销钉固定的部分区域出现最大压缩应变,机身底部拐角部分区域出现最大压缩应力,其位移、应力和应变值均符合强度和刚度要求,设计合理可靠。     

复合材料飞轮转子设计

考虑到转子与驱动机构的连接,给出了一种金属轮毂加复合材料轮缘结构飞轮转子的设计方法。分析了转子材料、结构、连接及制作工艺等因素对储能密度的影响,分析结果表明:复合材料轮缘内外径比值α是影响其储能密度的关键,根据轮缘材料选取合理值,对轮毂进行优化可以进一步提高转子的储能密度。分析中所用复合材料及胶粘剂力学常数的准确性是影响仿真结果的主要因素,通过实验对其理论值进行修正可以进一步提高仿真结果的准确性。对实际应用中一个具体飞轮转子进行了设计并制作出了转子,在20 000 r/min转速范围内进行了旋转应力实验,仿真分析与实验结果取得了较好的一致性,证明了本文设计方法的正确性。     

复合材料层压板剪切试验和有限元分析

对文献（１）的方案作了改进，提出一种用于碳纤维复合材料剪切模量及强度的测试方法，并利用有限元方法对试件应变场作了计算分析。本文还利用变刚度迭代法对迭件进行有限元计算，从而算出极限载荷，试验结果和有限元计算结果的比较表明，本试验方案是测试复事材料的剪切性能切实有效的方法。     

多层复合材料飞轮的应力分析与优化设计

修正多层复合材料飞轮转子因过盈装配产生的应力的计算方法,给出一种飞轮转子在纤维缠绕时产生的应力的计算方法;研究基于改进海明距离的种群初始化方法和基于进化代数的反馈变异方法,提出反馈自适应遗传算法(Feedback adaptive genetic algorithm,FAGA);利用FAGA算法,考虑应力约束、质量约束...     

离合器飞轮超速破坏试验研究

为确定一种离合器飞轮新产品在大离心力作用下的总体强度储备，对飞轮在离心力场及配合应力作用下的应力分布有限元分析，并进行了超速破坏试验，试验结果表明，飞轮制造工艺稳定，总体安全系数达到2．88－3．08，可以投入批量生产。     

基于有限元法储能飞轮本体的应力分析

为确保储能飞轮在高速旋转状态下不松脱,装配后的应力值又在许用范围之内,为此确定了合理的装配过盈量,并完成了离心应力计算分析;采用ANSYS分析软件建立了储能飞轮本体应力分析的有限元模型;计算了最大过盈量装配时的接触应力与旋转状态下的飞轮系统离心应力,并完成了飞轮本体的强度校核。     

电梯压力传感器线性度的有限元分析

电梯压力传感器是电梯测重系统的关键工作元件,利用有限元方法可以确定其结构的合理性以及贴片的合理位置,经过实验验证,测量得到的实验数据根据最小二乘法原理拟合的一元线性回归方程,不仅可以确定其线性度,而且可以对不同载荷范围之内的电压输出量进行预测。结果表明所设计的压力传感器线性度好,能满足使用要求。     

渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析

针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。     

一种新型安全车轮的非线性有限元分析

建立了新型安全车轮的几何模型,说明了车轮构成及基本原理。基于车轮的几何非线性、材料非线性及车轮与地面接触的非线性,建立了车轮的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对车轮进行了有限元分析。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。分析了车轮在静态接触、侧倾和侧偏受载3种工况下载荷与变形量的关系,并对车轮应力分布、轮胎接地印迹和接地压力进行了研究,为模拟与分析轮胎行驶性能和车轮的结构设计与优化提供了相关依据。     

储能飞轮转子的研究现状与进展

储能飞轮系统是高效、环保的新型能源技术,广泛应用于电动汽车、通信、风力发电、智能电网、航空航天等工程领域,是具有发展前景的能源技术.文中综述了储能飞轮系统在工程中的应用,介绍了飞轮转子在材料选择、转子形状以及加工制造工艺等方面的发展.     

基于Internet的有限元远程分析技术研究

为解决企业有限元分析智力资源不足的问题，提出了建设独立的有限元分析资源的思想，设计了基于Internet的有限元远程分析资源框架，详细探讨了实现上的若干关键技术问题，包括远程有限元分析过程、有限元服务器的构建、有限元资源分配与分析任务管理和商品化有限元分析软件的集成等，并提出了相应的解决方法和策略。基于上述架构的原型系统已成功应用于某企业制动器结构性能的远程分析计算。     

利用有限元分析工具优化设计微气体传感器结构

利用金属铂的热阻、热敏特性以及SiO2、SiNx良好的绝热绝缘特性，设计一种以金属铂薄层为加热器，叉指状金薄层为信号电极，SiO2和SiNx为隔热和电绝缘层的硅基微结构气敏元件。利用有限元分析工具ANSYS，对该硅基微结构气敏元件的加热衬底的温度场进行模拟和分析，根据分析的结果对所设计的气敏元件优化，优化后的气敏元件热损耗将更小，响应速度将更快。     

型材变曲率滚弯过程有限元模拟

采用大型有限元分析软件ANSYS建立了型材滚弯成形弹塑性有限元模型,成功地完成了型材变曲率滚弯过程的数值模拟,数值模拟结果与生产实际情况符合较好。利用有限元模型,分析了变曲率型材零件滚弯成形后的残余应力分布,研究了滚弯成形后型材剖面角度的变化,可以为实际生产过程中参数的选择和滚弯工装的设计提供有力的帮助。     

某型航空发动机管路振动特性的有限元研究

针对某型发动机工作过程中一段管路重复发生泄漏的情况,利用有限元方法对该段管路模态进行了计算,得到了管路的固有频率及模态振型。结果表明,该段管路的固有频率与发动机的工作转速频率很接近,管路与发动机工作产生共振,是造成管路损坏泄漏的原因。在此结论的基础上,采用了相应的措施,解决了共振问题,提高了发动机工作的可靠性。