国产大型环氧乙烷反应器整体结构应力分析

针对国产大型环氧乙烷(EO)反应器整体结构展开研究,应用ABAQUS有限元软件,建立三维实体结构模型,分析了EO反应器在稳态运行工况以及开停车阶段可能出现的6种工况下整体结构的温度场及应力分布。结果表明:稳态运行时,靠近壳程侧管板沿厚度方向存在较大的温度梯度;在管板与管箱连接处、管板与换热管连接处及管箱过渡圆角处存在较大的应力;开停车工况下整体结构强度均在允许范围内。     

基于热应力模拟的U形管换热器结构改进

文章使用Ansys软件对传统U形管换热器的管、板进行热应力的数值模拟,分析热应力的大小是否过大,在此基础上提出一种新型双管板U形管换热器结构,目的在于减小管、板结合处的热应力,同时改善传统U形管换热器的一些其他缺陷;并通过Ansys分别对传统、新型U形管换热器工况的模拟,验证了新型U形管换热器设计的可行性,为新型U形管换热器的设计研发提供了可靠的数值依据.     

轮式装载机前车架的有限元分析与结构优化

以某ZL50装载机前车架为研究对象,利用Pro/E软件建立三维实体模型,导入ABAQUS软件建立有限元模型.基于载荷-时间历程的动态有限元分析,获得典型工况下的前车架应力分布云图.结果表明:在举升和卸载工况下,局部结构应力峰值过大,应力集中位置较多;在应力集中位置增设加强筋和过渡圆角,并对加强筋板厚度进行优化后,前车架受力状况得到明显改善,应力集中现象得以消除,安全系数提高近200%.     

低温条件下铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力特性的数值模拟

基于热-弹性理论,建立了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的热结构应力分析模型.采用热-结构耦合的方法,模拟分析了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力分布.结果表明,等效热应力、等效结构应力和等效应力均在钎焊结构的钎焊接头处产生应力集中,这主要是由于钎焊接头处母材和钎焊层材料性能的不完全匹配和钎焊接头处的结构具有不连续性造成的.等效热应力、等效结构应力和等效应力沿典型路径在钎焊接头处的分布主要受正应力的影响.在热-结构耦合作用下,等效应力主要受等效热应力的影响.因此,热边界的选取对模拟结果的影响是非常重要的.     

钎焊降温速率对板翅结构钎焊残余应力和等效热变形的影响规律

为了研究不同钎焊降温速率对板翅结构内部的钎焊残余应力和等效弹性热应变的影响规律.建立了板翅结构的三维热应力分析模型,采用热-结构耦合的方法,模拟分析了不同钎焊降温速率下,钎焊残余应力和等效弹性热应变的变化情况.研究结果表明:板翅结构内部的钎焊残余应力随着钎焊降温速率的减小而减小;不同钎焊降温速率下,板翅结构内部的钎焊残...     

变齿高涡旋压缩机涡旋盘的疲劳强度分析

采用R134a制冷剂的汽车空调用制冷压缩机在国标工况下的理论外压力比为6.16,基于小型轻量化的考虑,现行的涡旋压缩机涡旋圈数较少,内压力比小于6.16,而变齿高涡旋压缩机可以通过改变涡旋的齿高尺寸来提高压缩机的内容积比,达到提高内压力比的目的。为了提高变齿高涡旋压缩机的运行寿命,文章利用有限元方法进行了温度场和压力场耦合作用下的热应力分析与疲劳强度分析,并根据等效应力分布情况进行涡旋齿高参数的优化。计算结果表明,涡旋盘最大等效应力发生于齿根台阶附近,齿高参数优化后最大等效应力降低了8.52%,试验工况下的涡旋盘疲劳寿命达到393.3 h。     

异形截面轴肩的应力集中特征

针对圆柱体与四方体相接的同心异形截面轴肩,建立直径比大于2、过渡圆角分别为内凹和外凸两种形式轴肩的三维有限元计算模型,利用ANSYS软件,分析计算应力和应变;给出变截面处应力集中系数随变截面直径比和内凹及外凸过渡圆角半径变化的曲线.计算结果表明,对于大径比异形截面轴肩,影响应力集中系数大小的决定因素是过渡圆角半径的大小和类型,而不是直径比的大小.不论是内凹过渡圆角还是外凸过渡圆角,过渡圆角半径越大,应力集中就越小,反之,过渡圆角半径越小,应力集中就越严重.当过渡圆角半径一定时,外凸过渡圆角的应力集中比内凹过渡圆角的应力集中小.直径比的大小对应力集中的影响不是很明显.     

过渡圆角对有限元计算结果及应力分类影响的讨论

本文以平板封头与筒体连接受均匀内压为例,建立不同尺寸过渡圆角的四种有限元模型,分别计算分析,并对结果进行应力分类,得出过渡圆角对有限元计算结果及应力分类影响的相关结论。     

转向驱动桥变径全空心半轴的设计及力学特性

基于材料低载强化特性,研发设计了一种新型转向驱动桥变径全空心半轴结构,建立了包含英制渐开线花键齿和合理的圆角过渡等精细特征的新型半轴三维模型,运用有限元法对新型半轴的模态振型、等效应力及疲劳寿命等力学特性进行了分析,结果表明:半轴的前10阶非零振型主要为弯曲变形,新型半轴的固有频率与实心半轴的固有频率相近,在使用过程中可有效避免共振;新型半轴等效应力最大值发生在花键末端圆角过渡部位,低于半轴材料的抗扭强度,满足强度设计要求;在扭矩为1 500N·m的交变载荷下,新型半轴疲劳寿命最小值发生在花键末端圆角过渡处,与半轴应力集中节点位置一致,实际加工制造时应采用半轴冷精锻和花键轴向冷挤成型技术,以提高新型半轴的强度和使用寿命.     

钻铤螺纹的有限元分析及应力分散槽优化设计

针对钻井技术进步带来的井下钻铤的服役条件更加苛刻、失效更加严重的问题,对钻铤螺纹失效问题进行了深入分析,找出引起钻铤螺纹失效的主要原因和失效的关键部位,利用大型三维实体建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS分别对API标准钻铤螺纹进行实体建模和强度分析,得出了钻铤螺纹在不同工况、不同结构条件下的等效应力分布情况,并对ZTNC56-80型钻铤螺纹应力分散槽进行了最优化研究,找出了其最优值,并指出应力的变化与过渡圆角变化不是线性对应关系,在改进钻铤螺纹应力分散槽结构时,不能单纯以增大结构过渡圆角为手段,从而为改进钻铤螺纹应力分散槽结构提供了科学依据。     

车轮荷载下钢箱梁疲劳构造细节应力等级评定

针对车轮荷载作用下钢箱梁的疲劳构造细节等级评定问题,基于应力影响线,研究钢箱梁9种疲劳构造细节的局部疲劳应力。根据等效损伤原理对最大应力幅进行修正,并以此为依据划分钢箱梁疲劳构造细节。结果表明：车轮荷载对钢箱梁9种疲劳构造细节的应力影响范围均较小,横隔板与顶板、纵肋相交处的应力影响范围为横隔板间距;顶板与纵肋相交处、纵肋对接处以及顶板对接处,应力影响范围为横隔板间距的1/2。钢箱梁横隔板与纵肋相交处的修正等效应力幅最大,纵肋对接处的修正等效应力幅最小。考虑受力和施工质量,钢箱梁疲劳构造细节可划分为5个疲劳应力等级,并给出9种疲劳构造细节对应的等级。     

U型或浮头式换热器管板中的热应力及其主要影响因素研究

采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力，并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明，对于U型或浮头式换热器，管板内仍存在较大的热应力，这是由于管板上换热管中热量传递造成的，并且当管板较厚时这种应力更为突出；在管程走热流体时，管板两侧表面存在拉伸热应力，降低管板厚度可以有效地降低由热载荷引起的管板壳程侧表面热应力，壳程侧表面热应力可由40 MPa降至-13 MPa；壳程传热系数对管板温度场的影响明显，在换热器设计中使对流换热系数较低的介质走壳程有利于降低管板的热应力。     

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定.采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh-Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零-拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-N曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命.由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用.     

纵隔板对钢桥面板构造细节疲劳应力的影响

为研究斜拉桥纵隔板对钢桥面板构造细节疲劳应力的影响,基于子模型方法分别建立了钢桥面板和顶板与U肋焊缝、横隔板与U肋焊缝以及U肋对接焊缝的有限元模型,分析不同构造细节的应力特征,确定横桥向最不利加载工况。在最不利工况下提取各关注点处应力时程,采用Goodman公式计算等效应力幅,以等效应力幅来衡量各构造细节处的疲劳性能。针对设置纵隔板影响较大的构造细节,分析设置纵隔板横桥向影响范围。研究结果表明:斜拉桥钢箱梁纵隔板构造增大了横隔板与U肋焊缝的等效应力幅,降低了其疲劳性能,而对顶板与U肋焊缝疲劳受力的影响可以忽略不计,对于与纵隔板相邻的两根U肋对接焊缝,设置纵隔板能够有效改善对接焊缝疲劳区域的受力性能。     

基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺

为深入研究旋压收口成形机理，并为实际工艺过程提供依据，文中建立了单旋轮无芯模旋压收口成形的大变形弹塑性有限元模型，使用有限元分析软件MARC，对旋压收口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟．对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的分析结果表明，变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用；从已变形区到未变形区，轴向拉应变逐渐过渡为压应变，径向压应变则过渡为拉应变．随着压下量的增加，等效应力增加，径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁，最薄区域（拉裂危险截面）出现在过渡圆角位置．有限元模拟结果与实际旋压变形规律吻合良好，为收口旋压成形工艺的制定提供了理论依据．     

43″汽轮机叶片材料热变形行为及制坯工艺参数优化

针对制造高质量叶片锻件的材料热变形问题,采用热模拟试验及数据回归拟合的方法建立了某43"汽轮机叶片材料的高温流变应力方程.采用所建立的方程,使用软件DEFORM3D对叶片锻造过程进行了数值模拟和正交试验分析.应力方程计算结果表明,所用材料在高温压缩下的流变应力符合双曲正弦函数关系.试验分析结果表明,凸台直径对叶片锻造质量的影响最为显著,叶根过渡处圆角与摆料位置的影响其次,叶冠过渡处圆角的影响最小,据此对锻造工艺参数进行了优化.生产实践表明:采用优化后的参数可降低载荷,使尺寸公差保持在3mm之内,从而提高了产品质量,减小了材料成本,降低了锻造次数,提高了材料利用率和生产效率,这对叶片材料及模锻件的国产化具有重要意义.     

扭转条件下过渡圆角半径及径比对圆轴疲劳寿命的影响

提出应用局部应力应变法计算疲劳寿命的原理.建立不同圆角半径和径比圆轴的有限元计算模型,利用ANSYS软件计算纯扭转条件下过渡圆角处的局部应力、应变;应用局部应力应变法计算对称循环载荷谱下的疲劳裂纹萌生寿命;绘制寿命随圆角半径和径比变化的曲线图.计算分析结果表明,疲劳裂纹的形成寿命随着过渡圆角半径的变大而增长,随着径比的增大而呈下降趋势,径比越大,过渡圆角半径越小,疲劳裂纹的形成寿命越短.     

硬聚氯乙烯三通管挤胀成型的有限元模拟及优化

采用Ansys^®通用分析软件对硬聚氯乙烯(UPVC)三通管的挤胀成型过程进行了有限元模拟和优化。通过模拟获得了三通管挤胀成型过程中的主要失效形式。采用单步循环法模拟了不同过渡圆角情况下三通管的成型过程,确定了合理的设计域,在此基础上分别采用子问题逼近法和一阶优化法获得了对于不同过渡圆角情况下三通管优化的设计参数组合。在模拟和优化的基础上,利用自行设计的实验台成功地实现了UPVC三通管的挤胀成型。实验和模拟研究结果表明,挤胀成型方法对于一些特定类型制品的成型是可行的。     

越野车前轴转向节结构设计与有限元分析

在一款越野车研发中,为了设计出满足强度要求的越野车转向节,提高其工作可靠性,应用CAXA软件建立转向节的三维实体模型,通过对转向节进行受力分析,分别研究了转向节在三种典型危险工况(越过不平路面、紧急制动和侧滑)下的受力情况,利用Patran/Nastran对转向节进行有限元分析,分析和研究了转向节在三种典型危险工况下的应力分布情况,根据分析结果对转向节进行结构改进,改善了其受力情况。结果表明:该转向节在轴与转向节体连接处、转向节轴阶梯过渡处存在应力集中,在侧滑工况下达最大值759 MPa,不满足强度要求,需对结构进行进一步的改进。通过将转向节体与轴联接处圆角半径由1 mm增大至3 mm,将转向节轴过渡处采用锥面过渡,得出通过过渡部分的改进可以减少应力集中,改进后转向节过渡处侧滑工况下最大应力降为657 MPa,强度提高了13.4%。研究结果为有效的提高转向节在工作时的强度提供了量化依据。     

不均匀胶层对CFRP板加固梁的界面应力影响

采用数值试验研究了CFRP板加固钢筋混凝土梁中不均匀胶层的应力及加固界面应力.被加固梁界面上设置缺口改变胶层的局部厚度,根据缺口的深度、宽度、位置建立6种分析工况.研究表明,缺口距离CFRP板端部较近时,界面峰值应力会高于无缺口工况,缺口远离CFRP板端部位置时,峰值界面应力几乎不受影响;缺口距离CFRP板端部为CFRP板长的0.83%和1.25%时,峰值界面剪应力和正应力分别达到最大值;当缺口的长度或深度增大时,峰值界面剪应力和界面正应力均增大,界面应力对于缺口深度更敏感;在远离CFRP板端部区域,胶层中的应力沿其厚度方向均匀分布;当缺口出现在CFRP板端部附近时,CFRP板端部胶层中的应力沿厚度方向变化更大且应力在缺口区域内分布更加不均匀.