钢丝缠绕液压胶管设计优化有限元分析

钢丝缠绕胶管的爆破压力、轴向变形和径向变形与钢丝缠绕角度密切相关,目前的研究和工程实践中主要是基于压力容器薄膜应力理论和经验公式对四层排布角度相同或者相近的软管进行分析和设计。但是由于薄膜理论的假设建立在胶管小变形和材料各向同性的假设条件下,而由于各层钢丝在受力后,会发生耦合作用,工程上已发现四层角度相同的设计,无论在受力,还是轴向位移都不是最佳方案,不能满足优化的目的。因此,本文使用有限元的分析方法,对四层缠绕胶管的排布角度进行独立优化,发现四层钢丝缠绕胶管每层角度的变化对其本层和其他三层的应力分布均有影响,并且有一定的规律性。利用这一规律,可以实现对钢丝缠绕胶管排布角度的优化,使爆破压力和变形都达到符合使用要求的结果。本文分析的结果被证明和工程试验结果有很好的相关性。     

钢制内胆环缠绕气瓶壁厚设计方法对比分析

由于相关钢制内胆环缠绕气瓶设计制造标准中未明确指定内胆壁厚的设计公式,使得市面上同样规格的环缠绕气瓶内胆壁厚和自紧压力等参数存在一定差异,给监管工作带来不便。首先全面总结了环缠绕气瓶钢制内胆的设计方法,然后根据设计结果建立有限元分析模型,对比分析了不同标准体系设计的气瓶内胆壁厚的差异,以及由于壁厚差异而引起的纤维应力比和自紧压力的变化。结果表明,GB 5099相比于其他两种标准体系内胆设计壁厚偏大,相差约4.35%~6.0%;导致相应的环缠绕气瓶纤维应力比相差3.5%~30.8%,自紧压力的合理范围也存在差异。     

钢丝缠绕液压胶管内压下的有限元分析

采用Abaqus非线性有限元分析软件对Φ19mm钢丝缠绕液压胶管受内压过程进行模拟。通过改变内外层钢丝角度,得到一定长度的钢丝缠绕胶管受内压后管体形变及钢丝所受拉力和钢丝层应力分布情况。结果表明:钢丝角度排列一定且内压大于10MPa时,管体形变和钢丝所受拉力随内压增大趋于线性增加;内两层钢丝角度固定时,管体形变及钢丝所受拉力随外两层钢丝角度增大而减小。     

碳纤维缠绕复合气瓶爆破压力的有限元分析

本文主要采用有限元法分析复合气瓶的爆破,按最大应力准则和最大应变准则预测爆破压力,并与《DOT CFFC》标准规定的最小爆破压力进行比较,计算误差百分比,由误差百分比分析得出,按最大应变准则预测爆破压力较为接近最小爆破压力,对工程实践有较大的指导意义。     

全缠绕复合气瓶ANSYS参数化结构分析

复合材料气瓶逐渐取代钢制气瓶并得到越来越广泛的应用。本文介绍了全缠绕复合气瓶的ANSYS参数化设计过程。使用ANSYS提供的APDL参数设计语言编制复合气瓶及其内衬铝胆的建模和分析程序,并且借助于VC++开发出友好的可视化用户界面,通过在设计的对话框中修改复合气瓶相应的设计参数而实现系列产品的设计与分析,从而形成了复合气瓶专用的有限元分析软件。     

金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析

本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究。采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强。     

碳纤维复合材料缠绕气瓶优化研究进展

碳纤维复合材料缠绕气瓶具有质量轻、刚性好、强度高、寿命长、安全性高等优势,自问世以来就受到各行各业的青睐.文中总结归纳了碳纤维复合材料缠绕气瓶国内外优化研究的进展,具体从自紧压力优化,质量优化,材料与结构优化三个方面进行了阐述.     

钢丝缠绕型液压压砖机机架三维造型及有限元分析

利用Pro/Engineer软件建立起某型号钢丝缠绕型液压压砖机机架的三维CAD模型,并将该模型导入有限元分析软件ANSYS中进行机架的部件分析和接触分析,为此类压砖机的设计和改进提供一定的依据.     

铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力分析

本文通过数值仿真计算出不同自紧压力下对气瓶疲劳寿命的影响规律,得到了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力。首先,构建了工作压力为35MPa的精细化有限元气瓶模型。其次,采用渐进损伤方法计算出复合材料铺层在自紧压力和疲劳循环压力下的基体损伤,从而得出了基体损伤后的气瓶内胆应力分布,建立了基于Morrow平均应力修正的Manson-Coffin等效应变法的气瓶疲劳寿命预测方法。根据纤维应力比计算出了自紧压力范围,并开展了不同自紧压力对气瓶疲劳寿命的影响规律研究。结果表明,在53MPa自紧压力之前,气瓶疲劳寿命随着自紧压力的增高稳定提升;在自紧压力达到53MPa之后,气瓶疲劳寿命变化波动较小,且在57MPa自紧压力下达到最大疲劳寿命之后出现下降趋势。因此,最终得出本文铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶的最佳自紧压力为57MPa。     

基于有限元分析的复合材料绝缘筒仿真设计研究

采用真空灌注工艺制备了某大型玻璃纤维增强复合材料绝缘筒全尺寸试件,基于有限元分析建立了绝缘筒试验结构等比例模型,并对绝缘筒及试验辅件(金属封头、紧固件)进行静力学分析,探讨了绝缘筒、金属封头及紧固件应力分布情况,同时,根据客户要求设计了绝缘筒水压试验方案,验证了该型复合材料绝缘筒的承载能力.结果 表明:设计、建立的复合材料构件及试验辅件模型的受力与形变符合预定要求,经整筒水压试验验证,构件能够满足承受1.5 MPa内压的要求且未被破坏,绝缘筒整体设计较为合理.     

新型钢丝网骨架增强塑料复合管的有限元分析

应用ANSYS软件对一种新型管材－钢丝网骨架增强塑料复合管进行了强度计算分析，给出了复合管压力与弹性变形的关系式。用一具体的算例得到了确定该类型复合管的爆破压力及弹性压力范围的方法。通过相同爆破压力下纯塑料管的最薄厚度的确定，以及与复合管相同厚度的塑料管的最大爆破压力的计算，说明了这种新型管材的优点。并通过试验验证了计算结果的正确性。     

聚乙烯塑钢缠绕排水管有限元分析应用

采用有限元分析软件ANSYS对塑钢缠绕排水管进行结构设计和环刚度验证,通过理论计算和实测数据的对比来验证有限元法的有效性和准确性,为塑钢缠绕排水管其他管径和带材截面的设计研发提供更为准确的设计方法。     

有限元分析在快开盲板筒体设计中的应用

利用有限元软件对快开盲板筒体结构进行仿真模拟,得到了应力分布云图和位移分布图,并采用JB4732对其进行了强度刚度分析。所得结论对今后快开盲板筒体结构设计具有指导作用。     

考虑滑移效应的体外预应力组合梁非线性有限元分析

通过有限元软件ANSYS对体外预应力组合梁进行非线性分析,采用COMBIN39单元模拟栓钉的抗剪性能以考虑组合梁的滑移效应。计算结果与试验值吻合较好。对比分析不考虑滑移效应的组合梁的受力性能,结果表明,组合梁的滑移效应使梁的承载力降低,而变形增加。     

CNG-2环向缠绕气瓶纤维缠绕残余预应力的优化设计

复合材料气瓶压力容器的纤维缠绕预应力对容器的性能有很大的影响,合理设计纤维预应力可提高复合材料容器的综合性能。借助ANSYS有限元软件,建立了带有纤维缠绕残余预应力的环向缠绕气瓶的有限元参数化模型。在模型中,将纤维缠绕层视为复合材料层合板。按照GB 24160—2009《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》的规定,并结合各工况下应力水平的要求建立数学模型,对环向缠绕气瓶的纤维缠绕残余预应力进行优化,得到纤维缠绕残余预应力的最优值,使内胆在工作压力下有较低的应力水平,提高了气瓶的可靠性。     

钢制冲压活套法兰的有限元分析及其应力分类校核

钢制冲压活套法兰(简称冲压活套法兰)是一种新型的非标管法兰,对该法兰进行了介绍,并对其结构及特点进行了详细阐述。首先使用Solid Works三维制图软件建模,通过与ANSYS Workbench之间的无缝连接导入有限元软件,进行有限元分析及应力分类后,根据JB 4732中应力强度校核标准进行校核。结果具有参考价值,可为冲压活套法兰的推广使用及优化设计提供参考。     

机械加压脱水设备钢架结构有限元分析及优化设计

提出了一种机械加压式脱水设备中钢架结构的设计分析方法。在ANSYS软件环境下,运用shell63壳单元进行建模,对重载作用下的钢架进行强度校核和分析,并对钢架结构进行优化设计。参考分析设计标准,校核数值模拟结果,表明设计方案满足设计要求,为设计方案的可靠性提供了依据。在满足强度设计要求的条件下,优化设计为整个设计方案节省了材料,降低制造成本。该方法为设备其他部件的设计提供了参考。     

某大型风力机复合材料叶片的有限元分析

复合材料是一种比强度和比模量均较高的材料,通过铺层角的优化设计,在一定范围内还可以改变其性能,提高其承载能力。复合材料已在大型风机叶片结构设计中获得成功应用。叶片是风力机受力最为复杂的部件,也是最重要的部件之一。风力机想要获得较高的风能利用系数和较大的经济效益,其基础就是设计良好的叶片。近年从全球风力发电的现状和趋势来看,风电装机容量逐年上升,其根本原因就在于风力发电所具有的环保性和可再生性,因此风力发电还有巨大的发展空间。本文结合叶片的工作特性对某大型风机复合材料叶片进行了有限元分析,为保证风机叶片结构设计的可靠性及经济性提供了依据。     

双金属复合管的弹塑性分析及有限元模拟

根据双金属复合管的一次胀压成形原理,对假设内管为线性强化材料模型、外管为理想弹性材料模型的复合管进行了弹塑性分析计算,得出胀合压力与内外管之间残余接触压力的计算式,并利用Ansys进行有限元模拟分析.结果表明,该模型的理论预测与仿真结果基本一致,且得到复合管仿真成形曲线与胀合成形原理基本统一.