PCD圆锯片锯齿结构参数计算机模拟优化设计

PCD木工圆锯片的锯齿结构参数对切削过程中刀具磨损起决定性作用,它的尺寸变化直接影响加工工件的表面质量及精度。采用有限元的方法对不同结构参数PCD木工刀具圆锯片切割时的受力及变形情况进行了模拟计算分析,发现:其加工中的最大压应力集中在锯齿背部区域、最大拉应力集中在锯齿根部附近区域,最大变形在切削速度方向,其最佳锯齿结构参数为前角γ=15°、后角α=15°。      

TC21钛合金缺口疲劳试样的应力分布计算

采用有限元程序计算TC21钛合金圆形缺口试样不同载荷下缺口根部的应力分布，以及循环载荷下缺口根部的循环应力比的变化。结果表明，缺口根部的轴向应力集中因子Kσ和应变集中因子Kε与载荷大小有关，但变化趋势不同。缺口根部区处于三向应力状态，尽管三向应力的最大值的位置随载荷变化而变化，但等效应力最大值在表面。根部位置切向应力与轴向应力的比值随着载荷的变化而变化。由于缺口根部的塑性变形，随载荷升高，缺口根部的应力比降低，当名义应力超过1100MPa时，应力比反而增加。在疲劳过程中，高循环应力时，缺口根部的应力比也有一定变化。     

J形引线焊点可靠性有限元分析

采用有限元方法对SOJ（small oudine j-lead package）元器件J形引线焊点进行了数值模拟计算分析。结果表明，SOJ元器件焊接后整体变形明显，陶瓷载体有上翘趋势，引线有向外拉伸趋势，PCB板变形较小。J形引线焊点应变最大部位位于焊点根部，焊趾处次之，中心部位最小。J形引线焊点根部应力集中区域较大，存在着最大应力值，为整个焊点最薄弱部位，易发生疲劳破坏。焊趾处应力集中区域比焊点根部小，应力值也稍小，焊点中心部位应力值最小，比焊趾与焊点根部应力值均小一个数量级。计算结果与实际测试结果吻合。     

标准冲击试样缺口应力场有限元分析

通过大型有限元分析软件ANSYS来研究标准类型缺口冲击试样三维应力场，分析了夏氏V型、梅氏U型、夏氏U型和夏氏钥匙型缺口冲击试样横、纵向中面应力状态及应力集中系数，给出了冲击过程的动态显示。结果表明：标准缺口试样存在着相似的应力状态，横向中面等效应力受应力集中影响，先减小后增大；纵向中面等效应力近乎不变，最大等效应力出现在缺口根部；标准缺口应力集中系数K1是时间的函数，随时间的增加，K1缓慢增大后叉缓慢减小，其中夏氏U型与夏氏钥匙型变化近似重合，应力集中系数最小，梅式U型次之，夏氏V型最大；标准缺口试样对缺口根部达到断裂的响应时间不同，夏氏V型最快，其次是梅氏U型和夏氏U型，夏氏钥匙型最慢。     

残余应力集中及其对疲劳极限和短裂纹扩展的影响

缺口根部的残余应力存在应力集中效应,应力集中值不仅取决于缺口几何形状而且和材料的屈服强度有关。残余应力集中系数是一个分布值,其数值甚至可超过理论应力集中系数。软试样喷丸后缺口处的残余应力易于松弛及喷丸时的表面损伤使其对疲劳极限的贡献小。残余压应力使缺口处裂纹闭合力增大甚至可出现非扩展裂纹。     

镍基高温合金DZ125的单边缺口蠕变行为

为了研究非对称结构特征导致复杂应力状态下的蠕变持久问题,本文通过DZ125合金单边缺口平板试件的蠕变试验,揭示了非对称结构特征作用下持久性能的弱化效应;通过分析缺口试件的裂纹起裂机理,发现缺口根部区域蠕变裂纹萌生是缺口根部应力集中和枝晶间组织缺陷共同作用的结果;基于耦合KR蠕变损伤的黏塑性本构理论,分析了蠕变松弛后缺口根部截面截然不同的应力分布特征;结合观测到的试件裂纹萌生和断口形貌规律,证实了单边缺口带来的附加弯矩加剧了缺口根部附近区域塑性变形的累积过程,缺口平分面上的压应力区域与断口瞬断特征能较好地关联。     

表层强度及其对疲劳的影响

光滑试件疲劳时因表面处于平面应力状态其屈服强度比整体材料低，首先发生滑移，因而造成疲劳损伤，达到一定疲劳周次后积累的损伤导致断裂，因而表层屈服强度和疲劳极限之间存在对应关系。缺口试件引入残余压应力，由于应力集中效应，缺口根部的残余应力集中系数可能高于理论应力集中系数，因而其疲劳强度将超过最高的光滑试件疲劳强度。考虑残余应力对裂纹扩展的作用时应计及其衰减的作用。     

黄丹电站水轮机转轮叶片裂纹的处理

在检修时发现黄丹电站1号机转轮的5个叶片根部(正、背面)和正面出水边都有不同程度的裂纹。产生裂纹的主要原因是叶片基本应力较高、叶片根部有应力集中以及材料疲劳。通过制订合理的焊接工艺,在现场对叶片进行了焊接修复。     

金刚石圆锯片锯齿疲劳断裂分析

金刚石圆锯片在使用过程中,经常出现锯齿根部疲劳断裂。本文结合实验数据分析了锯齿断裂原因,为锯齿结构设计提供了实验数据和理论依据。本文借助有限元（ANSYS）耦合场分析方法,对切削时锯齿根部循环动应力进行了计算,估算了锯齿的疲劳寿命。分析结果表明：在实验条件下切割C35混凝土时,锯齿大部分时间受到的切削力低于其疲劳损伤极限,但切削到直径较大的硬骨料时切削力高于其疲劳损伤极限,造成锯齿的疲劳损伤;在实验条件下锯齿的疲劳寿命为180h左右;在实验条件下切割C35混凝土时,锯齿受到的峰值切削载荷一般在锯齿的疲劳损伤极限附近。     

某汽轮机叶片锻模有限元优化分析

针对某汽轮机叶片锻模出现根部裂纹失效等问题,采用有限元数值模拟技术分析了锻模应力场、温度场分布状态及锻模底部圆角对锻模应力分布的影响。结果表明:叶片锻模最大等效应力值为2 680 MPa,应力集中在叶根底部圆角处;叶根底部圆角半径由R5 mm增大到R12 mm,模具应力集中效应得到缓解,但锻模温度场有所增加;通过改进锻造工艺操作,使得坯料贴合大头端能够有效降低模具应力。     

齿形参数对圆锯片应力应变的影响分析

通过正交试验和有限元软件ANSYS分析了鼠牙形齿的前角、顶角及齿根圆角对圆锯片应力应变的影响,分析了齿根圆半径对各种最大应力的影响。结果表明:前角、顶角及齿根圆角对锯片应变的影响很小,齿根圆半径对最大径向压应力、切向拉应力和最大Von Mises应力影响相对最大,齿顶角对其影响相对最小;齿顶角对最大径向拉应力和切向压应力影响相对最大,齿前角对其影响相对最小。得出了最佳齿根圆半径范围,同时找到了最大Von Mises应力分布特点。     

高性能非零正变位弧齿锥齿轮的加工参数设计

对于非零变位设计的弧齿锥齿轮副,可利用局部综合法进行高重合度加工参数设计.这种设计方法可以弥补非零正变位设计由于啮合角增大而使得重合度降低的不足.本文通过举例,利用轮齿加载接触仿真分析的过程,将2种不同设计齿轮副的设计重合度、齿面载荷分布、加载接触印痕与传动误差、齿根弯曲应力进行对比.结果显示,高重合度正变位设计的齿轮副载荷分布合理,具有更小的齿根弯曲应力.     

上传主动锥齿轮断裂分析

发动机返厂检查发现上传主动锥齿轮的一个轮齿发生断裂。通过对断裂齿轮进行断口宏微观分析、金相组织和硬度检查,分析认为锥齿轮的断裂性质为弯曲疲劳,疲劳断裂的原因是齿根弯曲应力过大。对齿轮齿厚、齿根圆角进行测量,对齿根圆角过渡情况进行检查,并运用有限元分析方法对锥齿轮断齿受力进行模拟分析。结果表明:齿根弯曲应力过大是因为齿厚超差导致齿轮啮合位置偏离,同时齿轮在加工过程中齿根存在加工接刀尖边导致齿根应力分布改变,出现应力集中。后续采取改进齿轮的加工工艺及加强对齿轮的制造质量控制等措施,避免该类故障再次发生。     

筒形件冲压缩口成形工艺的数值模拟研究

应用有限元分析软件中的显式动力学求解器模拟筒形零件缩口成形工艺过程中应力、应变和位移流向的分布云图,分析了工件成形时的塑性变形特点及其对成形质量的影响关系.研究表明:筒形件冲压缩口成形工艺主要失效形式是缩径区的裂纹、定径区的起皱和传力区部分的失稳等;工件失效的主要原因是塑性变形区材料流动速度不均匀导致的应力集中;冲压缩口力随着摩擦系数和模具锥角的增大而增大,但是会随着模具型腔内圆角半径的增大而减小.     

异质接头应力集中系数与坡口角度和材料差异度的关系方程

基于有限单元法针对异质对接接头设计,以提高接头疲劳承载能力以及更准确的预测异质接头疲劳失效位置为目标,考察了坡口角度和材料差异度对异质对接接头焊趾应力集中系数和焊根应力集中系数的影响,并给出了削平异质对接接头焊趾和焊根应力集中系数与坡口角度和材料差异度之间的关系方程.结果表明,随着坡口角度和材料差异度的增加,对接接头焊根应力集中系数增大,焊趾应力集中系数减小.应力集中系数关系方程与有限元结果吻合较好,相对误差在3%以内.     

转向架用 SMA490BW 钢对接接头应力集中系数有限元分析

目的分析转向架用SMA490BW钢对接接头的应力集中系数,提高转向架焊接接头的超高周疲劳性能,保障高速列车的安全可靠运行。方法对转向架用SMA490BW钢对接接头的超高周疲劳试样进行有限元建模,应用有限元软件ABAQUS计算不同焊趾过渡圆弧半径、焊趾倾角下接头的应力集中系数,并通过Origin软件分析建立应力集中系数(Kt)与焊趾过渡圆弧半径(r)、焊趾倾角(θ)的关系。结果当r=0.2 mm,θ分别为10°,20°,30°,40°,50°,60°时,Kt分别为1.391,1.747,1.976,2.263,2.425,2.525;当θ=30°,r分别为0.2,0.5,1,1.5,2,2.5,3,4 mm时,Kt分别为1.976,1.763,1.535,1.419,1.345,1.306,1.257,1.201。结论应力集中在对接接头焊趾处较大,r和θ对Kt有显著影响。r相同时,Kt随θ的增大而增大;θ相同时,Kt随r的增大而减小。应力集中系数关系方程对于焊趾处应力集中的改善以及转向架对接接头的超声疲劳试样设计具有指导意义。     

提升机减速齿轮断裂分析

对失效提升机减速齿轮进行了宏观和微观分析以及硬度检测。结果表明，齿轮齿面硬度不足，齿根处未淬上火，硬度和强度也较低，齿轮材料中有较大非金属夹杂物，在接触应力和弯曲应力作用下，齿轮从齿根处疲劳开裂。     

18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮不同喷丸处理后的齿根表层应力分布

对模数20 mm的18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮经不同喷丸处理后的齿根表层应力分布进行测试,并与未喷丸时进行了对比。结果表明,在喷丸前后18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮齿根最表层均为压应力状态,从表至里均呈先升高后降低的变化趋势。未喷丸时最表层残余应力约为-75 MPa,最大残余应力出现在次表层110~120 μm处,约为-250 MPa;喷丸处理可使齿根表层残余压应力提高4~5倍,最表层残余应力在-350 MPa左右,最大残余应力出现在次表层90～110 μm处,为-900~-1000 MPa。     

考虑冲击与齿根应力的齿轮接触稳定性分析

为研究齿轮冲击、运行工况等因素对齿根应力及齿轮接触稳定性的影响,阐明各因素间关联关系,应用能量守恒定理计算了变工况下齿轮啮合冲击力,并用修正后的齿根应力计算法对不同转矩下齿根应力进行计算。并以一对机匣齿轮为例,应用有限元法建立真实工况下齿轮动态啮合模型,计算齿轮动态接触力,与理论值进行对比,验证其合理性。随后分别分析不同工况对齿轮啮合冲击力、齿根应力与接触稳定性的影响,最后综合分析了转速、转矩、啮合冲击力、齿根应力之间关联关系,阐明了齿轮接触稳定性随工况变化的规律,为齿轮系统最佳工况选取及接触稳定性优化提供参考。分析结果表明：转矩变化会引起接触力、齿根应力与啮合冲击共同变化,其对接触稳定性的影响大于转速。     

厚板齿形零件精冲成形数值模拟与缺陷分析

运用有限元分析软件对厚板齿形零件的精冲过程进行了数值模拟,对比分析了齿顶、齿根部位主要变形区静水应力及应变的分布情况。结果显示,齿顶处静水压应力小于齿根处;齿顶应变区的宽度大于齿根应变区的宽度,齿顶剪切区变形程度大,硬化程度严重。齿根、齿顶处的应变分布与精冲试验所得零件的硬化程度相吻合。探究了齿顶处形成大塌角和易产生撕裂的原因。研究结果为厚板齿形零件的精冲工艺提供了理论指导。