涡轮泵端面密封贮存仿真及可靠性分析

为分析长期贮存条件下涡轮泵端面密封变形问题,采用有限元分析软件对涡轮泵端面密封静环组件过盈配合及长期贮存中的蠕变变形进行了分析计算.使用应变率硬化材料模型描述蠕变特性,得到了不同年限下密封组件应力-应变和石墨环变形结果.随后利用无失效数据的多层Bayes方法和广义强度应力模型两种方法对端面密封静环组件可靠性进行了评估.广义强度应力模型将仿真结果引入,联合现场试验信息评估组件长期贮存后密封性能可靠性,有效提高了小子样条件下可靠性评定的精度,而且更加可信.     

基于Ansys/Workbench的洗衣机内筒组件的结构特性分析

为提高目前滚筒洗衣机的工作性能以及使用寿命,以内筒组件(三脚架与主轴)的结构特性为研究对象,建立PRO/E三维模型,基于有限元分析软件Ansys/Workbench强大的结构分析功能,在最恶劣的工况下,对内筒组件进行强度校核及分析。将三脚架置于不同位置载荷下,对其进行最大应力的对比分析,通过应力分布特性,确定了三脚架结构的周期性承载特性。基于Ansys/Workbench对内筒组件的结构优化方法为滚筒洗衣机设计的可靠性提供了新途径,对于滚筒洗衣机新产品的开发有着重要的指导意义。     

航空发动机两级燃油泵振动特性的影响因素

为了解承受离心、油液扭矩载荷的燃油泵装配体结构振动特性及影响因素,选取某航空发动机两级燃油泵转动部件为分析对象,基于通用有限元软件平台建立两级燃油泵转动部件装配体结构、单个低压级叶轮的三维有限元模型.根据两级燃油泵在最大起飞工作状态下的工作参数,计算出其转动部件受到的离心、油液扭矩载荷,再利用有限元软件计算了转动部件装配体结构、单个低压级叶轮在无外载荷作用下的、只有离心载荷作用的、只有油液扭矩载荷作用的、离心和油液扭矩载荷同时作用的自振频率和振型.通过对计算结果的对比分析,发现了离心载荷、油液扭矩载荷、构造(转动部件装配体或单个零件)因素对两级燃油泵转动部件频率、振型的影响规律,对其他与油液有相互作用的旋转部件振动特性的计算和分析具有重要指导意义.     

电动执行机构碟簧组件的设计与研究

根据电动执行机构工作时碟簧组件受力情况,建立碟簧组件变形—受力的传统力学模型,得到初步的理论数据.利用abaqus有限元对碟簧组件进行分析,得出直观的变形—受力数据.通过碟簧试验机对碟簧组件进行压缩试验,得到实际的变形-受力数据.分析比对三者之间的数值及误差,实验结果表明有限元分析结果和理论、试验数据误差较小,且更接近试验数据.三种设计方法结合起来,为电动执行机构碟簧组件的可靠性设计提供重要依据,实现碟簧组设计过程的智能化、快速化、现代化.     

随机载荷下风电叶片疲劳寿命及可靠性试验评估

为对随机载荷作用下风电叶片的疲劳寿命及可靠性进行预测与评估,首先基于Miner累积损伤理论及全概率公式,推导出随机载荷作用下风电叶片的疲劳寿命预测模型;然后根据寿命等效原则(即随机载荷下的疲劳寿命与恒幅载荷下的疲劳寿命相等)提出了随机载荷下风电叶片疲劳可靠性评估的等效应力试验法;最后通过风电叶片复合材料的疲劳试验数据对本文方法的有效性进行验证.结果表明:本文方法能够有效预测与评估风电叶片复合材料的疲劳寿命及可靠性,为随机载荷作用下风电叶片的疲劳寿命预测及可靠性试验评估提供理论依据.     

导管架平台的随机有限元可靠度分析

海洋工程中存在诸多的不确定性因素。从结构材料性能参数到所受到的主要荷载,无不存在随机性。传统的确定性分析方法已不能满足要求。以数理统计和概率论为基础的可靠性设计方法现在成为趋势。由于海洋荷载的复杂性,在导管架可靠性设计时,采用随机有限元和可靠性理论相结合的方法,及蒙特卡罗随机有限元法。采用功率谱密度方法对导管架平台进行波浪载荷作用下的随机动力响应谱分析。在考虑风载荷、波浪荷载以及海流荷载等不确定因素条件下,借助有限元软件ANSYS概率设计模块,用蒙特卡罗随机有限元法对结构可靠度进行综合评估。并分析各种载荷因素对平台可靠度的影响,得到了较满意的结果。     

发动机曲轴应力影响因素的有限元分析

采用有限单元法研究了内燃机整体曲轴应力状态 ;讨论了气缸不同发火状态下曲轴内部应力的大小 ;分析了各缸载荷、主轴承安装误差、连杆轴承载荷的分布形式对曲轴应力的影响 ;探讨了目前曲轴应力有限元计算中所广泛采用的单拐力学模型的可靠性 ;并给出了建立曲轴有限元模型的正确方法。     

压气机动应力测试的叶-盘耦合分析方法

为评估发动机压气机转子叶片的振动特性和工作可靠性,基于循环对称结构模态分析基本理论,建立了大叶片在轮盘装配条件下的耦合振动特性分析方法。以压气机某级为研究对象通过循环对称建立叶-盘耦合结构有限元模型,得到叶-盘系统在静态和工作转速下的模态及应力分布,并通过与实验结果的对比验证了该方法的可靠性。利用Campbell图确定了叶片的危险转速,并评估特定转速下系统频率裕度,为压气机工作叶片动应力测量提供数值仿真技术支撑。     

灾害性海洋环境下深水立管结构可靠性研究

针对南海深水海域可能出现的灾害性海况条件,基于先进的深海浮式平台系统时域耦合分析和立管结构有限元动力响应计算的结果,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应结果的数值拟合,研究了灾害环境下载荷概率模型的构建方法.基于结构可靠性技术,分析了立管构件的屈服极限状态,并进行了立管系统失效概率的求解及随机变量敏感性分析.结果表明,所提出的方法能充分考虑了深海平台系统的耦合效应,可以为灾害性海况下深水立管的可靠性评估提供有益的参考.     

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明:两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明:采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

工作状态下钻头动态特性分析

从理论上分析了工作状态下轴向切削力和扭矩对钻头类构件动态特性的影响。利用三维四面单元推导出适合任意复杂截面特性结构的有限元方程式。给出了工作载荷对钻头动态特性影响的结果。     

变容量涡旋压缩机曲轴系统动力特性分析

针对变容量涡旋压缩机传动系统的动力特性问题,基于变容量涡旋压缩机的总体结构和工作原理,建立变容量涡旋压缩机曲轴系统的动力学模型,利用多体动力学理论和有限元方法,对曲轴系统进行多体动力学分析,得到不同转速下曲轴曲柄销受力载荷和主副轴承受力载荷等.分析曲轴系统在变载荷情况下的变形和应力状态,结果表明:在不同转速下,曲轴系统最大变形发生在动涡盘连接的部分和与电机连接的部分,最大应力集中出现在曲轴和动涡盘相连接的曲拐部位.     

基于长期动力特性监测数据的大跨度桥梁安全性能评估

为了满足快速、准确地进行大跨度桥梁安全性能评估的需要,提出了一种利用健康监测系统的动力监测数据评价预应力混凝土连续刚构桥的长期安全性能的方法.介绍了一座大跨度连续刚构桥健康监测系统动力测试的基本情况,并比较了环境振动测试和健康监测系统动力测试的结果.利用连续刚构桥的自振频率温度修正模型,采用考虑温度效应的实测动力特性对连续刚构桥有限元模型进行修正,得到反映实际状态的基准有限元模型,通过汽车荷载试验的结果验证该计算结果的准确性.最后,根据基准有限元模型的计算结果与设计计算结果的比较评估桥梁当前的安全性能.结果表明:根据长期动力特性监测结果修正的基准有限元模型能够反应桥梁实际工作状态,评估结果具有很好的精度,可以有效地应用于大跨度桥梁长期安全性能评估.     

应用随机进程代数的网络系统可靠性预计方法

针对复杂结构网络系统可靠性预计建模与分析的难题,提出了一种应用随机进程代数的网络系统可靠性预计方法.通过分析3种基本网络拓扑结构,研究了网络系统随机进程代数模型的建立方法,根据随机进程代数操作语义,推导出一个带时间延迟的可靠性标记变迁系统,依据其隐含的马尔可夫转移关系和系统的当前状态,计算得到系统在一段时间内的可靠性预计值.仿真实验表明,该方法能精确刻画网络系统随机行为以及组件之间的相互关系,可有效预测不同状态下系统的可靠性水平.     

润扬大桥斜拉桥结构安全评估的有限元建模与修正

通过对润扬长江公路大桥斜拉桥的有限元建模和模型修正过程,探讨了大跨桥梁结构以损伤预警、损伤识别与安全评估为目标的有限元建模策略.根据斜拉桥桥面系的特点和安全评估的要求,建立并修正了三维精细有限元模型,动力特性分析结果与实测结果的对比证实该有限元模型的正确性和可靠性.探讨了正交异性桥面系的有限元模拟方法,并以损伤预警与损伤识别为目标建立了简化有限元模型.与精细模型的动力特性对比表明,该模型可作为结构损伤预警与损伤识别分析的有限元模型.     

某种翼吊发动机安装结构应力分析方法研究

对一种大涵道比翼吊发动机安装结构进行传力特性分析。通过静力分析可得到工作载荷下各部件内力的理论解。建立了安装结构部件载荷分析的有限元模型。进行了安装结构在工作载荷下的静力试验,理论分析模型和有限元模型计算的结果与静力试验结果相符。根据得到的前安装框所受外力载荷,进行了前安装框的有限元建模方法研究。与实测结果对比表明,计算结果较为精确。     

RMG530减压阀随机振动疲劳分析

为了评估随机振动载荷下减压阀的安全可靠性,在减压阀振动机制分析基础上,利用有限元分析软件Workbench建立某天然气分输站RMG530减压阀阀体有限元模型,根据现场测得的随机振动载荷对减压阀进行振动响应分析,获得响应功率谱密度,最后依据修正获得的减压阀材料S-N曲线,应用有限元疲劳分析软件NCode,通过时域和频域方法对减压阀进行随机振动疲劳分析,计算阀体关键部位的疲劳寿命。结果表明:减压阀结构设计比较保守,振动载荷下最小寿命发生在进口管段到阀座的拐角处,时域疲劳计算最小寿命为41.79 a,频域疲劳计算最小寿命为38.81 a。     

多状态系统的动态可靠性度量及重要度分析

为有效表征性能退化条件下多状态系统的可靠性,确定各组件(状态)对系统的影响,文中对性能状态进行分析,提出了新的动态可靠性度量指标和性能水平限制下的重要度计算方法.首先,针对多状态系统马尔可夫过程的组合爆炸问题,应用通用生成函数法求解系统(组件)各状态的概率和可靠度、性能状态期望值、性能状态平均期望值和性能状态驻留时间长度等4种动态可靠性度量指标.然后,为满足系统(组件)的不同性能需求,综合评估各组件(状态)对系统的影响,用性能期望值定义了给定性能水平下的Birnbaum重要度、Fussell-Vesely重要度、风险业绩值和风险降低值.四缸柴油机燃油供给系统的实例结果表明,文中方法既可准确地求解系统及其组件(油泵和喷油阀)的性能状态概率,以及性能退化条件下各性能状态的可靠度、期望值、平均期望值和驻留时间长度,又能根据性能水平限制下的4种重要度综合评估各性能状态及组件对系统的影响,有助于识别出系统最薄弱的环节,提高系统可靠性.     

采用等效载荷的装甲车辆扭力轴疲劳可靠性评估

为了评估扭力轴在随机载荷作用下的动态疲劳可靠性,提出了一种基于疲劳可靠性异量纲干涉模型的扭力轴动态疲劳可靠性评估方法。将实测扭力轴载荷频次谱进行分布拟合,生成随机载荷历程,利用雨流计数法获得载荷幅值、均值和循环次数,经平均应力修正后统计极值载荷分布,构建等效输入应力谱,避免了多次载荷等效的统计分析;基于材料P-S-N曲线,应用样本集聚原理建立疲劳寿命概率分布连续模型,实现变幅应力疲劳寿命的连续表达。对某扭力轴疲劳可靠度的分析结果表明:在寿命为15×104 km时,计算的扭力轴疲劳可靠度与文献方法计算结果相对误差小于2%,扭力轴疲劳可靠度的50次和10 000次仿真结果的变异系数均小于1%。     

车辆防护座椅性能及缓冲吸能器性能分析

抗爆炸冲击座椅广泛应用于我国军用车辆,其缓冲吸能组件特性直接决定座椅防护性能的优劣。为使乘员损伤达到最小,针对某型军用车辆在底部爆炸环境下乘员防护性能进行研究。通过实车底部爆炸试验获取的座椅安装点冲击信号,利用座椅冲击试验台测量不同参数缓冲吸能组件载荷-位移特性,通过有限元模型对试验进行验证和优化。以AEP55乘员伤害准则为目标,研究某军用车辆座椅防护性能提升方法。结果表明,改进后的缓冲吸能组件载荷-位移特性曲线能够显著降低乘员损伤并充分利用座椅行程。为后续座椅缓冲吸能组件设计优化提供导向。