汽车用碳纤维传动轴结构设计与有限元分析

碳纤维复合材料具有比重小,比强度和比模量高,耐疲劳等特点。针对某汽车传动轴的强度和临界转速要求,设计了一种碳纤维复合材料汽车传动轴,并采用Abaqus有限元分析软件对传动轴进行了仿真分析,仿真结果显示了复合材料传动轴在受扭转载荷情况下的应力应变分布情况以及失效情况,碳纤维轴管应力应变分布均匀,仿真结果与设计理论相吻合,并与实验结果相验证,说明所设计的碳纤维复合材料传动轴的性能可以满足汽车传动轴的要求。     

碳纤维传动轴刚度不平衡胶接接头的失效行为研究

建立了碳纤维传动轴刚度不平衡胶接接头的有限元模型,对扭转载荷下刚度不平衡胶接接头的失效行为进行分析,预测了胶接接头的失效扭矩和失效模式,并进行扭转实验证明有限元分析方法的有效性,最后研究了被粘物剪切模量比和壁厚比对刚度不平衡胶接接头失效行为的影响,为工程上碳纤维传动轴胶接接头的设计提供了参考。     

热塑性聚氨酯弹性体防水外壳的研究

针对现有橡胶件密封无法实现可拆卸与快速成型问题，利用现有的3D打印材料热塑性聚氨酯弹性体（TPU）并结合多层过盈联接薄壁圆筒结构设计了防水外壳模型，通过有限元分析软件Abaqus建立了防水外壳有限元轴对称模型，对外壳装配后的接触压力和应力以及径向位移的大小和分布进行分析。结果表明，以TPU为材料的多层过盈联接薄壁圆筒防水外壳的接触应力分布于4个纵向接触面上，接触应力最大值达到1.767 MPa，满足IP×7级防水接触应力要求。本研究为弹性元件密封结构的设计提供了新思路。     

PTA RPF循环鼓风机叶轮强度有限元计算与分析

以某PTA RPF循环鼓风机叶轮为例,采用三维有限元方法,对叶轮与轴过盈配合的装配应力、工作转速时的动态应力及其固有频率进行了有限元计算与分析。着重分析了整个叶轮的应力分布和变形以及改进措施,在强度方面为叶轮的设计提供理论依据,以达到改进叶轮结构的目的。     

多向受力状态下复合材料预紧力齿连接接头应力分析

为了探究复合材料空间桁架桥中关键节点预紧力齿连接接头在多向受力状态下的应力分布,对复合材料空间桁架桥建立多尺度有限元模型。该多尺度模型不仅可以同时获得桁架桥整体结构性能与局部接头应力状态,还可以有效反映两者的相互作用关系。通过该模型,对接头在多向受力状态下的应力分布展开研究,研究表明:预紧力齿接头受力之后,齿面正应力较过盈装配完成时有5 MPa以内的衰减;且多向受力接头较单向受力接头衰减缓和,衰减后多向受力接头齿面正应力略高于单向受力接头齿面正应力;多向受力接头各齿荷载分配比例与单向受力基本一致,均为两侧高中间低;多向受力接头复合材料管横向剪切应力较单向受力接头有一定增大,但最不利荷载工况下的横向剪切应力为15.7 MPa,远小于材料横向剪切强度,接头处于安全状态。所得结果可为复合材料预紧力齿接头设计提供参考依据。     

深水SCR立管柔性连接接头弯曲刚度研究

钢悬链立管(SCR)柔性接头研制技术在国外发展已比较成熟，国内独立开发的相关案例较少，及较少柔性接头的设计制造能力。考虑到立管顶端与平台之间的连接部位要承受较大的交变弯矩和轴向拉力等复杂载荷作用，研究主要针对12-inch钢悬链线SCR立管的柔性连接接头进行稳态热传导分析以及各工况条件下的强度分析，对有限元模型进行建立并计算。结果表明，柔性接头有限元模型幸存受损和水压试验过程中，螺栓应力值和主体应力值均在许用应力值以下，柔性接头具有很强的可靠性及抗疲劳性。     

高刚碳纤维复合材料导辊

正本发明涉及一种高刚碳纤维复合材料导辊,属于机械导向设备技术领域。所述的高刚碳纤维复合材料导辊,包括辊体和位于辊体两端的轴头,辊体内部为空心结构,空心结构内沿轴向分布有支撑法兰,辊体内沿轴向同时设有贯穿各支撑法兰中心的支撑管;轴头的一端连接驱动机构,一端嵌入支撑管内,轴头与支撑管之间为过     

基于ANSYS的纤维增强塑料接头连接件性能研究和结构优化

通过有限元分析的方法对纤维增强塑料接头连接件的连接方式和性能进行研究和结构优化,并结合实验法对分析结果进行验证。研究表明:机械连接因为螺栓处的应力集中,不适合作为主要受较大拉伸应力的纤维增强塑料的接头连接结构;双搭接板对接的胶接连接方式具有较小的等效应力、总体形变和接触面应力,不易发生剥离破坏,说明双搭接板对接宜作为纤维增强塑料的接头连接方式,这和实测法测得结果一致,同时验证了ANSYS有限元分析在纤维增强塑料的接头连接件的性能研究中的适用性。最后基于搭接长度对接头结构进行优化,结果表明搭接长度为70 mm的双搭接板对接方式为优化结构。     

核电站热交换器启动工况下热冲击温差及系统控制要求的确定方法

建立了确定核电站换热器冷/热启动工况下防止管子管板连接接头热冲击失效的许用温差的有效分析方法,同时针对某核电站换热器,建立了下部管板-管束-腔室结构模型,利用ABAQUS有限元分析软件对启动工况下多种冲击温差进行了瞬态热冲击分析,得到管子管板连接接头的冲击热应力及相应的疲劳损伤因子,从而拟合了热冲击下管子管板连接接头的疲劳损伤趋势,对系统设计和控制提出了冲击温差及启动次数的限制要求,从而避免管子管板连接接头在热冲击工况下由于过大的热变形或热疲劳损伤导致的密封失效甚至破损。     

端部增强方式对CFRP管轴压力学性能的影响

端部局部破坏严重制约CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)管轴压承载力的发挥,对采用金属加强箍-金属端帽增强与碳纤维-金属内衬增强两种端部增强方式的CFRP层合管进行了轴压试验,得到了试件受力过程和破坏形式。基于Hashin失效准则,利用有限元模型分析两种端部增强方式下CFRP管首层失效模式和承载力,并解释了增强机理。研究表明:与未施加端部增强的试件相比,端部增强可改变试件失效模式并提高承载力;端部增强时,外部增强约束刚度不宜过大,增强件与试件较大的刚度差会导致变形不一致,易在增强端边缘处发生剪切破坏;采用碳纤维-金属内衬的端部增强方式可有效防止端部发生"开花式"破坏和剪切破坏,可使层合管发生整体破坏,轴压承载力提高了46.37%。     

基于ANSYS的GK320型密炼机转子的热装配模拟研究

密炼机转子(转子体与转子芯轴组成)采用热装配方法实现过盈配合,装配期间转子体热变形和热应力易引起转子体与转子芯轴间产生缝隙,从而导致转子漏水。针对GK320型密炼机转子热装配过程建立转子模型,采用ANSYS有限元软件对不同过盈量下的转子进行温度场分析,并将温度场作为条件进行转子体热变形和热应力分析,得到过盈量与转子体热变形和热应力之间的关系。本研究结果可为密炼机转子的设计、加工和装配提供参考。     

一种两步法碳纤维复合材料卷制起毛辊

一种两步法碳纤维复合材料卷制起毛辊,包括起毛辊的辊体和装在辊体两端的轴头,首先,在设计好的模具芯棒上缠绕碳纤维预浸布,做成碳纤维内衬管备用;然后将轴头的粘接段涂上粘合剂后插入碳纤维内衬管内进行胶接;最后以碳纤维内衬管作为芯棒,再缠绕碳纤维预浸布,同时将轴头的加强轴肩包裹在内,以固化粗加工﹣精加工﹣涂装,最后制成成品起毛辊。其质量轻、直线度好、     

基于有限元法的高分子材料套接胶接结构的研究与应用

套接胶接结构广泛地应用于医疗器械的粘接结构中，为了研究及预测套接胶接结构的强度及失效行为，以医疗器械中常用的三通配件及聚氯乙烯（PVC）管粘接件为例，通过对套接胶接结构的有限元模型的建模，实现粘接接头的失效载荷预测以及进行失效过程中应力的变化及失效行为的研究。结果表明：通过使用TIE约束可将三通、胶层及PVC管体相连接，赋予材料性质后，可较为真实地模拟出测试件实际拉伸及断裂的过程。通过软件中SDEG数值的输出，分析出胶层开始失效的位置及粘接强度下降的原因；通过导出最终失效载荷的数值与位移的关系，分析出随位移的增长粘接强度的变化情况并通过试验验证了预测的准确性。     

基于FBG传感碳纤维复合材料π型胶接接头损伤监测

针对碳纤维复合材料π型胶接接头在拉伸载荷下的损伤,建立了碳纤维复合材料π型胶接接头的有限元模型,预测了接头失效部位,并分析了其损伤演化和应力分布的映射关系。然后基于传递矩阵法计算了损伤部位光纤布拉格光栅(FBG)的反射光谱,并通过实验验证了反射光谱计算方法的有效性。最后利用遗传算法对应力分布进行重构,得到了损伤部位的应力分布形式,为工程上碳纤维复合材料π型胶接接头的损伤监测提供了新的方法。     

碳纤维电气接头

碳纤维电气接头,涉及碳纤维发热线与金属导线之间连接接头的技术领域。碳纤维丝束的一端裸露在碳纤维绝缘层外,金属导体的一端裸露在金属绝缘层外,裸露在碳纤维绝缘层外的碳纤维丝束与裸露在金属绝缘层外的金属导体搭接,     

用电极连接的有限元模型预测热特性

电弧炉用的电极是由带有螺齿的两头为园锥形的接头连接成电极柱。由于接头的直径比所连接的电极尺寸小,因此,接头必须具有较高的强度以及横向较高、纵较低的热膨胀系数。连接体在热膨胀系数上的差异引起严重的热应力使接头孔变形,甚至使连接失效。失效可以图1(a)所示的各种形式出现。所有这些失效形式可能是由热应力引起的,虽然机械力也能引起失效,但通常,机械力所引起的失效在较低温度比高温更易于出现。几年前,已提出了图1(b)所示模型的有限元分析程序。这个模型具有当今电弧炉工业中最普遍的连接装配工序的特征,接头装入电极的上端接头孔直到全螺纹啮合。电极联结是从电极接头孔的下端不断增进,然后拧紧。     

热-力载荷下复合材料/金属双面胶接接头界面力学模型

在温度和静拉伸载荷共同作用下,考虑胶层的材料非线性,建立了复合材料/金属双面胶接接头界面的力学分析模型,推导出弹性响应和塑性响应下胶层剪应力的分段表达式,使用胶层最大剪应变失效准则计算出胶层主导破坏的结构极限载荷,并与有限元数值结果进行对比和验证。分析表明,双面胶接接头应力分析理论模型与相关简化假设正确、合理。在此基础上,研究了复合材料/金属双面胶接接头在热-力载荷下的胶层剪应力分布特点、破坏模式和失效机理,为胶接结构的承载能力分析及结构改进设计提供理论依据。     

上扣扭矩对储气井疲劳性能的影响

采用有限元法对不同载荷工况下的储气井进行应力计算,得到了交变应力幅值的分布云图。通过分析储气井上最大交变应力幅值可能出现的位置,得到了上口扭矩(过盈圈数)对储气井疲劳性能的影响规律。研究认为:外露螺纹槽内或套管与管箍啮合的第一螺纹牙根部易发生疲劳失效;上扣扭矩对疲劳失效出现的位置影响较大,对最大交变应力幅值的变化影响较小;将过盈圈数控制在3圈之内,储气井不易出现疲劳失效现象。     

钛/钢异种金属连接技术研究现状

钛材有着多种优异的性能,在多个领域得到了广泛应用。但由于钛与钢之间物理化学性能的差异,两种金属焊接时会出现大量脆性间隙相,导致焊接接头失效。为解决因金属间隙相导致的接头失效,需尽量避免钛与钢的熔焊,采用合理的中间层是避免生成金属间隙相的有效途径,适当的连接方式及工艺是提高接头使用性能的有效手段。文章从压力焊、高能密度焊、钎焊、塞焊等几个角度对钛/钢异种金属连接的研究现状进行探讨,并展望了未来钛/钢异种金属连接的研究和发展方向。     

螺杆压缩机转子过盈装配应力对机组运行寿命的影响分析

螺杆转子是螺杆压缩机的核心部件。转子直径大于500 mm的转子,光轴与螺旋齿部分采用热套工艺进行装配,若装配不合理,将会对螺杆机组的整体寿命产生不良影响。由于螺杆压缩机工作中,径向受力上阴转子比阳转子大,且阴转子齿面较薄,因此文章针对更易发生疲劳损坏的阴转子进行分析研究;由于齿面结构不规则,无法采用传统的计算公式,因此借鉴用有限元软件ABAQUS/CAE对某型号阴转子进行的有限元分析结果,探讨分析过盈装配应力对机组运行寿命的影响,分析表明阴转子空心齿内的最大应力达到226 MPa,同时齿面最薄处的应力达150 MPa;在保证正常装配的情况下,将φ250 mm圆柱面连接处的过盈量减小,空心齿内的最大应力减小为198 MPa,同时齿面最薄处的应力减小为135 MPa,提高了抗疲劳强度,给实际加工生产或者检维修工作,选取适当的装配过盈量提供了参考性意见。