直齿内齿轮应力灵敏度有限元分析

以直齿内齿轮为研究对象,在PRO/E平台上建立三维实体模型,采用集成方式调用pro/mechanica建立有限元分析模型,并利用pro/mechanica灵敏度分析技术对影响直齿内齿轮应力的主要结构参数进行分析.给出了直齿内齿轮应力与主要结构参数之间的关系图.结果表明,大的变位系数会增大节线处的应力,而适当增大模数、压力角和齿顶高系数能够减小节线处的应力,为直齿内齿轮设计的改进和优化设计提供了理论依据.     

基于力热耦合作用的磨齿残余应力研究

根据磨齿残余应力的产生机理,运用热弹塑性理论,得出了影响螺旋锥齿轮磨齿残余应力的磨齿基本参数、磨削力和磨齿热等特征参量的数学模型。在单齿3D有限元模型基础上,磨削力的处理采用小步距移动法,力热耦合运用间接法,对螺旋锥齿轮进行了磨齿残余应力的有限元模拟与分析。结果表明：磨削后的螺旋锥齿轮齿面呈现残余压应力,里层为残余拉应力,其大小随磨削条件和磨削用量等因素的不同,呈现一定的变化规律;磨齿残余应力随磨削深度和砂轮速度的增大而增大,而随展成速度的增大而减小;湿磨比干磨可明显减小磨齿残余应力。最后,试验验证了力热耦合有限元分析螺旋锥齿轮磨齿残余应力的有效性,并与直齿圆柱齿轮的磨齿残余应力进行了试验对比分析。研究结果为螺旋锥齿轮磨齿质量的控制提供了依据。     

考虑残余应力的金属波纹垫压缩-回弹性能有限元分析

为探讨金属波纹垫模压成型过程的残余应力和应变强化对垫片压缩-回弹性能的影响,在试验的基础上,建立考虑制造残余应力的金属波纹垫压缩回弹有限元分析方法,并将分析结果与试验结果进行对比。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,两者的垫片最大压紧载荷误差为1. 30%,压缩率误差为9. 08%,回弹率误差为13. 90%。根据有限元计算结果将金属波纹垫的变形历程分成3个阶段,对其变形机制进行分析,研究轴向载荷作用下金属波纹垫的压缩-回弹过程。研究表明:轴向载荷作用下金属波纹垫依次发生弹性变形、塑性屈服和弹性恢复阶段。     

21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹的理论计算及有限元分析

为了研究几何参数和材料参数对回弹的影响,基于弹塑性理论推导了最终弯曲半径和回弹角度的近似计算公式,结合有限元模拟,分析几何参数和材料参数对21-6-9高强不锈钢管材数控弯曲回弹规律的影响,并对理论解析、有限元模拟和试验结果进行对比。结果表明：最终弯曲半径随着弯曲半径、强度系数的增大或弹性模量、硬化指数的减小而增大,且与弯曲角度无关;回弹角度随着弯曲角度、相对弯曲半径、强度系数的增大或弹性模量、硬化指数的减小而增大;有限元模拟结果和试验结果吻合良好,能够较精确地预测回弹;理论解析与试验结果对比误差较大,但能够反映回弹角的变化趋势。     

盾构花键轴齿向修形的研究

为减小盾构花键轴齿向应力集中的影响,提出了花键轴齿向修形方案,并应用有限元方法进行了仿真分析。研究结果表明,齿向修形可有效降低齿向应力集中,减小盾构花键轴的最大应力,提高花键轴强度,进而提高盾构的可靠性。     

不同载荷及结构对涡旋齿强度影响的有限元分析

为了研究气-热-固及散热片对涡旋盘的变形及应力的综合影响,应用Solidworks建立动、静涡旋的三维实体模型,基于有限元理论采用间接耦合法对动、静涡旋以及动、静涡旋装配后在气体力及热-固耦合状态下的变形和应力进行分析,由计算结果可知动、静涡旋单独分析时最大变形均发生在涡旋齿头顶部,最大应力发生在涡旋齿头根部,静涡旋的变形和应力比动涡旋略大;温度载荷对动、静涡旋的变形和应力分布影响较大,装配后涡旋盘的变形由于互相干涉和约束而减小;研究在不同轴向间隙和径向间隙情况下,动、静涡旋啮合时的最大变形和应力变化趋势,得出涡旋盘的最佳装配间隙;对比分析涡旋体外设散热片对涡旋齿变形的影响,结果表明设置散热片能减小涡旋压缩机涡旋齿的变形,增加运行可靠性。     

基于有限元法的数控弯管成形及回弹研究

基于有限元分析软件ABAQUS,参照轨道车辆用不锈钢管材和数控弯管机,建立了有效的不锈钢管材弯曲成形及回弹有限元仿真模型,研究了弯管在弯曲成形过程中应力分布和管材的弹塑性变形,同时分析了不同弯曲角度下弯管回弹的情况,建立回弹角度与弯曲角度的定量关系。结果表明,在弯管成形过程中,最大mises应力随弯曲角度的增大而增大,但当卸载后在折弯区的残余应力分布与折弯角度成线性关系,此外管材在弯曲后回弹角随着弯曲角度的增大而增大,且呈现出明显的线性关系。     

弧齿锥齿轮磨削齿面残余应力生成及影响因素研究

弧齿锥齿轮齿面残余应力是磨削条件下各种因素综合作用而产生的。建立了影响磨削残余应力的磨削基本参数、磨削热和磨削力的数学模型。在有限元3D单齿模型基础上,进行了弧齿锥齿轮磨削残余应力的有限元仿真与分析,并试验验证了此方法是可行的。结果表明:残余压应力呈现在弧齿锥齿轮齿面上,而残余拉应力在齿内;磨削残余应力与磨削深度、砂轮速度、展成速度、磨削液有关;磨削残余应力的降低能有效地预防磨削裂纹。     

微铣削高温合金GH4169表面残余应力分析与预测优化

运用ABAQUS有限元软件对硬质合金立铣刀微铣削高温合金GH4169进行仿真,建立了三维微铣削有限元模型,分析了主轴转速、每齿进给量、轴向切削深度的改变对工件逆铣侧面残余应力的影响。分析结果表明:工件表面残余应力随着主轴转速的增大而增大;因刀刃半径的存在和尺寸效应的作用,残余应力随每齿进给量的增大先增大后减小;残余应力随铣削深度的增大而增大。最后运用神经网络群遗传算法以最小残余应力为目标对残余应力进行了预测和切削参数优化,得到了基于最小残余应力的最佳切削用量组合。     

采煤机镐型截齿在不同安装角度下的静力学性能分析

鉴于采煤机截齿的安装角度会对煤岩的截割效果产生影响,研究采煤机镐型截齿的性能.选取采煤机镐型截齿的不同安装角度,采用有限元仿真分析的方法对镐型截齿的静力学性能进行分析.结果 表明,在三种不同的安装角度下,以45°时截齿的应力应变最小,且三者的应力应变趋势分布一致.此结果可作为截齿设计以及对截齿安装角度优化的理论依据.     

阀用柔性石墨金属波齿复合垫片密封失效分析及改进

对3.5MPa边界阀法兰密封———柔性石墨金属波齿复合垫片密封的泄漏进行了密封失效分析,并提出了改进方案,解决了垫片密封短期失效问题。     

柔性石墨波齿复合垫片的常温性能研究

本论述分析了波齿复合垫片的常温力学性能和密封性能试验研究。研究表明,波齿复合垫片具有良好的压缩回弹性能和密封性能;在试验的基础上得出了密封试验曲线及其关系方程式,可作为该种垫片密封设计的重要依据;因石墨纸与金属波齿的结合是采用粘贴方式,波谷内未能充实柔性石墨,因此反映出垫片初始压紧阶段的承载能力低,故建议垫片出厂前应进行预压缩。     

高温螺栓法兰连接的紧密性评价方法

提出了高温螺栓法兰连接的紧密性概念;试验研究了柔性石墨填充缠绕式垫片、金属冲齿板柔性石墨复合垫片和金属包覆垫片的压缩回弹性能、蠕变性能和基本密封性能;通过试验数据的回归分析得到了垫片高温性能表达式;将试验得到的垫片变形特性和泄漏特性统一于螺栓法兰连接中进行系统分析,建立了紧密性评价方法。该方法不仅可对在役螺栓法兰连接的泄漏状况作出评价,而且为密封连接的设计、新型垫片的开发以及垫片性能的评价提供了借鉴。     

W形结构缠绕垫片压缩-回弹性能的研究

在V形结构的基础上,通过简化力学模型的受力分析,建立力与变形之间的关系,从而获得W形结构的弹性变形公式。通过与V形结构弹性变形公式的比较,采用5.5 mm、6.0 mm、6.5 mm宽的平钢带进行厚度为4.5 mm标准系列缠绕垫片的合理结构设计,在确定的工艺参数（钢带切向拉紧力为14.7 N、径向压紧力0.25 MPa）和组合安装按GB 4622.3-93规定的条件下,对304＋柔性石墨内外环缠绕垫片进行压缩-回弹性能试验。结果表明：W形金属柔性石墨缠绕垫片的回弹性能优越于V形,且强度和刚度较大,在高压、危险工况、预紧载荷较大的法兰连接系统条件下使用更加安全可靠;W形金属柔性石墨缠绕垫片的回弹性高出国标十几个百分点,达到了国际先进水平。     

柔性石墨密封垫片的研究现状及发展趋势

主要介绍了柔性石墨的性能和制备工艺,制备工艺主要分为化学氧化法、电化学法、微波法、爆炸法和气相挥发法;总结了石墨与金属组成的复合垫片的主要结构形式,包括金属石墨缠绕垫片、石墨波齿复合垫片和金属与金属接触型垫片;还分析了石墨密封机理的研究现状,总结了现有的垫片泄露模型,并对石墨密封在核电等领域的应用前景和发展趋势进行了展望,指出未来石墨垫片发展的方向主要集中于石墨提纯、新密封结构开发,而有限元分析作为辅助的研究方法将成为热点课题之一。     

多壁碳纳米管增强无石棉垫片耐老化性能

为了提高无石棉垫片的耐老化性能，在无石棉垫片配方中添加一定含量经羟基化改性后的多壁碳纳米管（MWCNTs-OH），通过抄取法制备无石棉垫片试样。通过人工老化试验，测试老化前后垫片的压缩率、回弹率及拉伸强度性能，探讨羟基化多壁碳纳米管对无石棉垫片耐老化性能的影响。结果表明：在无石棉垫片配方中加入羟基化多壁碳纳米管可降低垫片试样老化前后的压缩率、回弹率及拉伸强度的变化量；随羟基化多壁碳纳米管质量分数的增大，垫片老化前后各性能变化先降低后增大，当羟基化多壁碳纳米管质量分数为1.2%时，对无石棉垫片的耐老化性提升最明显，且对力学性能有增强作用。     

表面粗糙度对金属平垫泄漏率的影响

为探究金属垫片表面形貌对泄漏率的影响,通过三维形貌仪对不同表面粗糙度的Cu、Al和316L金属垫片进行局部扫描,构建出真实法兰垫片的微观接触模型。在此基础上,进行静力学和计算流体力学分析,通过对流体域设置不同的边界条件,考察不同介质压力下,表面粗糙度和接触压力对泄漏率的影响。仿真结果表明：3种材质的垫片均呈现表面粗糙度越大,则泄漏率越大的趋势;其中,Al垫片的泄漏率对表面粗糙度最为敏感,316L垫片的泄漏率受表面粗糙度的影响最小;当表面粗糙度一定时,施加的接触压力越大,泄漏率越低,但当接触压力达到一定值后,增大接触压力对降低泄漏率的影响将越来越小。     

镍钛合金双层波纹石墨复合垫片的设计与参数优化

针对反应釜的高腐蚀性、恒温以及多振动等工况,设计一种新型镍钛合金双层波纹石墨复合垫片,其骨架材料为镍钛合金,结构为双层式波纹结构,在双层骨架的内外侧填充石墨层。选取波纹数、骨架厚度和波纹幅值等参数进行正交优化设计,采用ANSYS软件模拟该垫片在一定波纹数(4～6个)、骨架厚度(0.3～0.5 mm)和波纹幅值(0.3～0.5 mm)时的变形特征。结果表明:新型垫片的最佳回弹率为93.84%,对应的波纹数、骨架厚度和波纹幅值为5个、0.5 mm和0.3 mm。与不锈钢双层波纹石墨复合垫片和不锈钢单层波纹石墨复合垫片对比表明:镍钛合金双层波纹石墨复合垫片具有最好的回弹性能。     

不锈钢柔性石墨缠绕垫片基本性能研究

对不锈钢柔性石墨缠绕垫片进行了常温机械性能和密封性能的试验研究,找出了垫片常温密封的基本规律,提出了较好地表征该垫片压缩回弹特性、应力松弛特性和基本密封特性的公式,通过试验数据的回归分析,得到公式中的各系数,为螺栓法兰垫片连接的紧密性分析和密封件的工程选用提供了依据。