考虑不同辐板的城市轨道车轮热力耦合特性研究

以城市轨道交通车轮为研究对象,建立了三种典型辐板型式(直辐板、单S型辐板和双S型辐板)的轨道车轮模型,研究了轨道车轮结构载荷和热载荷的计算方法,重点比较了这三种辐板型式轨道车轮在不同磨耗下的热力耦合特性,获得了热力耦合条件下的不同辐板类型轨道车轮的耦合应力特性,利用Goodman疲劳极限图对三种辐板型式轨道车轮疲劳强度校核。结果表明:三种辐板型式的轨道车轮均满足疲劳强度要求;双S型辐板车轮较直辐板车轮和单S型辐板车轮在耦合场中具有较好的抗疲劳性。     

高压预冷器管板变形原因分析

针对水压试验后管板产生明显变形的高压预冷器,将换热管简化为非线性弹簧单元,通过基于大变形的几何非线性分析方法进行数值模拟,计算出换热管在含接触约束下的非线性失稳载荷,计算结果与水压实测变形数据吻合良好,从而得出换热管在管程试压阶段出现失稳是管板变形的主要原因的结论;并对管板已变形的高压预冷器,在设计工况下进行安全性评估,满足规范要求。研究成果对于优化高压薄管板预冷器设计,具有较好的指导和借鉴作用。     

带式输送机驱动滚筒有限元分析

针对驱动滚筒的变形量大小的问题,文中建立带式输送机驱动滚筒有限元模型,通过ANSYS软件对驱动滚筒进行静力学分析,得到驱动滚筒在不同辐板间距下不同位置的变形量,利用函数拟合得到驱动滚筒辐板间距与变形量之间的函数关系,通过函数图像得出使得滚筒整体变形量达到最小的辐板间距,使得在不改变滚筒内部结构的前提下使滚筒的变形量最小,为滚筒辐板间距设计提供参考依据。     

乙苯蒸汽过热器国产化研制

针对乙苯蒸汽过热器在使用过程中出现的滑动管板变形、换热管与热端管板连接接头泄漏等问题，文章从结构和制造两方面分析了它们产生的原因。在国产化研制过程中，从换热管与热端管板的连接方式、滑动管板滑动结构等方面加以改进，并在制造过程中加强质量控制，制造出了结构设计合理、制造质量优良的产品。     

换热边界下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用有限元和有限差分法,分析了由ZrO2 和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板的瞬态热应力问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较。结果表明：在计算瞬态热应力场分布时,变物性是影响梯度功能材料板瞬态热应力场的最重要因素之一。此外,材料组分的分布形状系数 M、环境介质温度和对流换热系数的变化对变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布均有明显的影响。此结果为梯度功能材料的设计和应用提供了理论计算依据。     

工件不均匀受热热变形计算

板类零件的平面加工，由于工件单面受热产生热变形误差，为了计算这种误差，应用数学和力学方法推导出热变形计算公式，并进行了实际应用举列，公式简明，可靠。     

B690-1液压牛头刨床床身热变形有限元法计算

为了探讨和掌握机床构件的整体结构热变形的计算方法,我们对B690—1液压牛头刨床进行热稳态条件下温度场和热变形测试的基础上,对机床的关键部件——床身和底座的热变形,应用 SAP5源程序中的板单元与边介单元进行计算,并将计算结果与实测热变形值分析比较,以校核理论计算的准确性和可靠性。同时为了进一步探讨计算方法,还在相同条件下,应用 SAP5程序中膜单元(平面应力)与边介单元进行计算,对上述两类不同单元的计算结果作简要的分析。从计算结果与实测数值对比,基本上是符合的,说明本题采用 SAP5结构程序中的板单元与边介单元进行计算是可行的,合理的。     

B690-1液压牛头刨床床身热变形有限元法计算

为了探讨和掌握机床构件的整体结构热变形的计算方法,我们对B690-1液压牛头刨床进行热稳态条件下温度场和热变形测试的基础上,对机床的关键部件——床身和底座的热变形,应用SAP5源程序中的板单元与边介单元进行计算,并将计算结果与实测热变形值分析比较,以校核理论计算的准确性和可靠性。同时为了进一步探讨计算方法,还在相同条件下,应用SAP5程序中膜单元(平面应力)与边介单元进行计算,对上述两类不同单元的计算结果作简要的分析。从计算结果与实测数值对比,基本上是符合的,说明本题采用SAP5结构程序中的板单元与边介单元进行计算是可行的,合理的。     

川藏铁路线路条件下基于热-机耦合的货车车轮辐板优化*

针对川藏铁路线路货运车辆下坡区段长时间制动导致的车轮热负荷大幅增加和车轮辐板疲劳问题,考虑热-机耦合效应,采用正交试验法对现有C_(70)型敞车HESA型车轮辐板进行优化设计。试验选定轮辋与辐板过渡两侧倾角、辐板与轮毂过渡两侧倾角、辐板上部厚度、辐板下部厚度作为优化因素,依据车轮实际运维要求将辐板疲劳强度、车轮质量、辐板静强度列为优化目标。按照UIC510-5规程直线工况所确定的机械载荷工况,采用货车匀速通过超长连续大坡度区段踏面制动下车轮瞬态热载荷工况,对3种优化车轮辐板进行静强度校核与疲劳强度校核,并对比得到最优车轮辐板外形。结果表明:3种优化车轮辐板均满足静强度条件,其中辐板静强度最佳组合方案有效改善机械载荷下车轮辐板等效应力;3种优化车轮辐板均满足疲劳强度条件,其中疲劳强度最优组合方案有效改善热-机耦合载荷下车轮辐板疲劳强度。     

内置式温差发电器热通道的数值模拟

内置式结构在强化传热的同时将不可避免的对流体的流动产生阻力,为研究不同内置结构对温差发电器热端综合换热效果的影响,利用fluent商用软件对热通道的内流场和换热特性进行了数值模拟。详细介绍了从CAD软件辅助建模,网格划分和边界层定义到计算结果输出与后处理的整个过程,并通过计算得出了不同速度条件下光管、内置板以及内置粗糙肋板等热端模型的阻力与传热特性,并通过对计算结果的分析为热通道的结构优化指出了方向。     

温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响

为了研究温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响,建立高温泵用机械密封焊接金属波纹管计算模型,利用ANSYS软件计算波片的温度场,并通过间接耦合法计算不同介质温度下的热应力与热应变场,得到温度对波纹管力学性能的影响规律.计算结果表明:在高温工况下波纹管波片内产生了较大的热应力和热应变,增大了波纹管断裂、失弹等形式的失效的危险,在设计和使用过程中必须对此引起足够重视;在高温工况下波纹管波片等效热应力、热应变的最大值均出现在波片波谷处.     

不同螺栓预紧力的水轮机顶盖及螺栓的静应力分析

使用ANSYS有限元软件建立了某电站轴流式水轮机顶盖及螺栓的模型,研究了不同预紧力工况下顶盖及螺栓的变形和应力分布。结果表明:顶盖应力梯度较大处主要存在于于内顶盖上盖板、内外顶盖法兰螺栓把合处以及开孔两端,螺栓同时承受轴向荷载和弯矩的作用,螺栓横截面应力存在不均匀性;顶盖局部应力与预紧力敏感性比较弱,螺栓应力变化敏感,螺栓预紧力的敏感性依次为变化相对短筋板、上盖板、长筋板。     

Buckling of laminated composite plates subjected to mechanical and thermal loads using meshless collocations

Meshless collocations utilizing Gaussian and Multiquadric radial basis functions for the stability analysis of orthotropic and cross ply laminated composite plates subjected to thermal and mechanical loading are presented. The governing differential equations of plate are based on higher order shear deformation theory considering two different transverse shear stress functions. The plate governing differential equations are discretized using radial basis functions to cast a set of simultaneous equations. The convergence of both radial basis functions is studied for different values of shape parameters. Several numerical examples are undertaken to demonstrate the accuracy of present method and the effects of orthotropy ratio of the material, span to thickness ratio of the plate, and fiber orientation on critical load/temperature are also presented.     

圆柱轴类零件径向与轴向热变形异常现象研究

通过实验发现了直径和长度相同的轴在径向和轴向具有不同的热变形量,传统的热力学理论不能解释这一现象。利用固体物理学晶格振动理论,推导了晶体体积膨胀系数与线膨胀系数之间的关系;将金属材料近似为晶体材料,利用线膨胀系数与体积膨胀系数的关系并结合对材料线膨胀系数研究的成果,建立了轴类零件径向热变形模型,理论分析证实了轴类零件径向热膨胀系数与轴向热膨胀系数不同。实验结果表明:轴类零件径向热变形模型计算结果较传统热力学计算结果更接近实验结果,且径向和轴向具有不同的热膨胀系数,在高精度领域,轴类零件的径向热变形不能使用轴向热膨胀系数进行计算。     

干式涡旋真空泵涡旋齿应力与变形研究

为了研究涡旋真空泵涡旋齿在气体力作用下的应力分布及变形规律,利用三维建模软件建立双级定涡旋盘有限元分析模型,结合气体流动特性,分析了串联模型两级间气体压力.基于涡旋真空泵涡旋盘的几何理论和力学理论将涡旋齿受到的气体力分解为切向、径向和轴向3个气体力分量,采用有限元分析的方法对双级定涡旋齿进行应力和变形分析.由分析结果可...     

板翅式换热器正交接管封头塑性压力研究

针对板翅式换热器正交接管封头的强度设计问题,给出了基于比率塑性功曲率(Ratio plas-tic work curvature,RPWC)准则塑性压力计算方法,并利用弹性应力分析设计准则对封头在许用压力作用下的强度校核。对某工业封头的塑性压力及其许用压力算例分析表明,比率塑性功曲率峰值确定RPWC准则塑性压力具有唯一性,克服了两倍弹性斜率准则需凭经验选择变形参数的缺点;许用压力作用下的封头强度满足弹性应力分析设计准则。基于RPWC准则的方法是板翅式换热器正交接管封头塑性压力计算的有效方法。     

Thermal design criteria for long-term durability of ceramic catalyst substrates

The automotive industry has traditionally used ceramic honeycomb substrates as catalyst carriers. The long-term durability of a passenger car’s converter is assessed by examining the thermal stresses resulting from the temperature variations experienced under various driving conditions. These thermal stresses constitute the majority of the total stress that the ceramic catalyst substrate experiences while in service. The radial and axial temperature distributions were measured, and the thermal stress was calculated by using the thermal expansion coefficient according to the measured temperature. The threshold stress was determined from the fatigue constant, the required lifetime and the duration of the short term strength tests. The radial temperature variation was higher than the axial temperature variation, and the axial stress was higher than the radial stress because the thermal stress is dependent on the elastic modulus. The radial and axial stresses exist below the threshold thermal stress over the entire engine speed range.     

变载荷作用下柔性关节板弹簧的大变形分析与强度计算

提出一种由气缸驱动的柔性机械手关节,关节采用板弹簧作为骨架。板弹簧的变形等效于自由端受特殊变载荷作用的弹性悬臂梁的大变形,其特殊变载荷是一个方向和大小都随气缸压力而变化的载荷。建立了悬臂梁静态变形的微分方程,采用简单的微分计算方法得出不同气缸压力下板弹簧任意位置的变形倾角、变形位移及应力的数值解。绘制其变形曲线和应力曲线,分析板弹簧的变形和应力分布情况,并校核了板弹簧最大应力处的强度。     

圆环内圆磨削的热变形误差研究

运用热弹性和热塑性原理 ,在定常温度场的模型下推导出了圆环内孔磨削时的热变形和热变形误差计算式 ,包括内孔的热变形和达到塑性状态以后的残余变形计算式。给出了一些圆环热变形的特性曲线。对理论分析进行了实验验证 ,二者吻合较好。说明该模型可用于内孔磨削工艺的热变形误差计算 ,并且计算方法和有限元等方法相比要简单得多     

Dynamic characteristics of rotating pretwisted clamped-clamped beam under thermal stress

Effects of thermal stress on the vibration characteristics, buckling limit and critical speed of a rotating pretwisted beam clamped to rigid hub at a stagger angle were investigated. By considering the work done by thermal stress, the thermal influence on stiffness matrix was introduced in the dynamic model. The motion equations were derived based on Lagrange equation by employing three pure Cartesian deformation variables combined with nonlinear von Karman strain formula. Numerical investigations studied the modal characteristics of the beam. Numerical results calculated from a commercial finite element code and obtained with the present modeling method were in good agreement with the previous results reported in the literature. The combined softening effects due to the thermal stress and the rotation motion were observed. Furthermore, it is shown that the inclusion of thermal stress is necessary for blades operating under a high temperature field. Buckling thermal loads and the critical rotating speed were calculated through solving the corresponding nonlinear equations numerically, and some pertinent conclusions are outlined. It is also found that the peak value position of the first mode shape approaches to the tip of blade with the increment of rotating speed and hub radius. However, the variation in the environment temperature causes only a slight alteration in the mode shape.