予应力钢丝缠绕机架的变张力缠绕

由于等张力缠绕的缺点，予应力钢丝缠绕机架一般均采用变张力缠绕。其优点是各层钢丝的应力趋于一致，钢丝层的设计接近等强设计。目前采用的变张力缠绕方法，不考虑钢丝工作应力，在某些条件下分布不均匀的特点，因而往往达不到等强设计的目的。本文具体分析了机架尺寸、吨位、摩擦力对钢丝工作应力分布的影响，提出了适合不同机架的变张力缠绕方法，即Ａ型和Ｂ型变张力缠绕： （１）Ａ型：适合立柱较长，钢丝层数较少的机架，此时可以不考虑钢丝工作应力分布的不均匀性； （２）Ｂ型：适合立柱较短，钢丝层数较多的机架 本文还提出了选择变张力缠绕方法的判别式，及计算工作应力的公式和图表，使变张力设计较为简捷和合理。 本文提出的各种钢丝应力计算公式是以实测数据为依据，因而具有一定的可靠性。本文还将推导的工作应力计算公式与国外资料对比分析。     

Ω形密封环的应力分析

作为弹性密封元件，Ω形密封环广泛应用于高参数工况条件下，掌握其在工况下的应力－应变状况是Ω环设计的重要内容。采用非线性有限元法对Ω形密封环在内压以及内压－轴向载荷作用下的应力－应变分布进行了计算，计算结果表明在轴向载荷与内压共同作用下，Ω环内的最大应变值出现在环壳－圆弧段交界面或环圈－圆弧段交界面上。该研究结果为Ω形密封环的极限设计提供了依据。     

预应力钢丝缠绕超高压筒体的应力及变形分析

本文分析了预应力钢丝缠绕超高压筒体的应力及变形。由于钢丝层和工作载荷对芯筒的作用力均不能沿轴向全长作用，因而在简体的两端发生弯曲变形，引起应力和变形重新分布。本文从理论上分析并计算此种应力及变形，这对超高压容器的强度及密封设计是很重要的。本文还将计算结果简要地和有限元计算值及实测值进行比较。     

钢丝增强柔性管在内压和温差作用下的受力分析

研究了一种由内层、增强层和外保护层构成的三层结构的钢丝增强柔性复合管在内压和温差作用下的受力问题,认为因钢丝能承受的应变远小于PE材料能承受的应变,故钢丝增强柔性管的极限承载力应以钢丝的拉断为标准。从理论上推导了钢丝增强柔性管中钢丝轴向应变公式,同时采用ABAQUS有限元软件建立内压温差载荷下模型。研究结果表明,在一定内压及温差作用下,最外层钢丝最先遭到破坏;通过提取管道中最外层钢丝轴向应变,并与理论公式计算结果比对,二者的吻合度高,说明本文的理论公式完全可用于计算钢丝增强柔性管中钢丝的轴向应变。     

钢丝编织高压胶管的力学性能及破坏强度

应用连续介质力学有限变形基本理论和超弹性理论,建立钢丝编织胶管的多层圆筒模型,得到了胶管变形和应力分布与内压的关系,分析了胶管的变形、应力分布和破坏强度等力学性能,并且讨论了钢丝层的弹性模量、胶管的轴向伸长等材料或几何因素对其变形、应力分布和破坏强度的影响.     

复合材料修复含环向裂纹管道试验研究

为了确定含环向裂纹管道的复合材料修复厚度,基于等效刚度补偿原理,提出了等效刚度铺层厚度计算方法,设计了全尺寸未补强管道和补强管道的对比试验,观察到裂纹唇口轴向应变与裂纹唇口张开位移(CMOD)的线性关系,验证了依据等效刚度铺层厚度计算方法的修复效果.试验结果表明,复合材料能够连接环向裂纹两边的管体,形成管体—复合材料缠绕层一体的新型复合结构,改善裂纹的边界约束条件,进而改变管道裂纹处应力状态,恢复含裂纹管道的承载能力.对比管道补强前后管道裂纹处轴向和环向应变曲线可知,依据等效刚度计算方法进行铺层厚度设计,能提高裂纹管道承受内压和弯矩的安全裕度.     

预应力钢丝缠绕剖分-组合挤压筒

挤压筒是挤压机的核心部件。传统挤压筒基本上是自预紧组合筒结构,但在大吨位挤压机中应用有很多困难。该文提出了基于预应力钢丝缠绕技术的剖分-组合式挤压筒的设计方法。钢丝缠绕可以提供全预应力场的保护,从而可以用剖分式外筒代替整体式外筒,用铸钢代替锻钢,显著降低了挤压筒的制造难度和成本。采用有限元方法进行了分析,论证了预应力钢丝缠绕挤压筒结构的可行性和优势。该设计方法在中国建设的世界最大吨位360 MN挤压机项目中得到了实际应用。     

半圆弧波纹管的计算──细环壳理论的应用

本大利用前文［２］所述细环壳的一般解计算了半圆弧波纹管在轴向力和内压作用下的变形和应力分布，并和 Ｃ． Ｅ． ＴＵＲＮＥＲ—Ｈ． ＦＯＲＤ（１９５７）的实验结果进行校核，证明即使在 ａ／Ｒ≈０．３时，细环壳理论仍基本可用。 本文根据计算结果，提出了有关刚度和应力的设计公式。     

预张力钢丝缠绕圆筒的切向应力计算

1.假设 Ⅰ.缠绕圆筒在轴向为无限长,并不存在轴向力; Ⅱ.各钢丝层等效于从里向外按先后用过盈装配的薄壁筒,并且构件始终在弹性范围内,芯筒和钢丝的弹性模量E相同; Ⅲ.各钢丝层分别以层间压力的形式作用于内部的钢丝层和芯筒,而对其外部的钢丝层不产生影响; Ⅳ.在层间压力作用半径以内的钢丝层与芯筒构成一整体。该整体的内部应力可用厚壁筒公式来计算,即等效于受外压的厚壁筒;     

大中型塑料注射模具设计中确定型腔壁厚尺寸的方法探讨

在大中型塑料注射模具(简称塑料模具)设计中通常以刚度计算作为确定型腔壁厚尺寸的依据。本文提出以强度计算为依据,采用设置预应力件的方法提高型腔壁刚性,达到同样效果。文中就两种设计方法进行了比较,后者节约型腔壁材料30％～50％,成本大大降低。深圳亿华机械工业有限公司(以下简称亿华公司)的实践证明,是行之有效的。随着电视机、收录机等家电产品的普及应用,对于大中型塑料注射成型制品提出了更大数量和更高质量的要求。这种模具在注射成形过程中,型腔侧壁承受着较大的塑料流动压力和浇口封闭前一瞬间的保压应力,引起型腔侧壁的变形。此变形如果超越了一定限度,充模的物料增多,不仅造成溢料,而且在物料冷却收缩时,随着型腔压力的下降,侧壁变形要弹性回复,当回复量超过塑料冷却收缩量时,塑料制品的周边被嵌在型腔内难以脱模,损坏塑料件,严重时将损坏模具。因此,在大中型塑料模具设计中,型腔侧壁的刚性问题非常重要。本文从塑料模具设计中强度和刚度计算问题入手,进行了理论分析和经济性比较,提出了新的设计方法,并作了试验。下面分几个方面讨论。     

T700纤维缠绕发动机壳体力学性能分析及优化设计

利用网格理论计算纤维缠绕固体火箭发动机壳体的基本尺寸,建立有限元模型,施加边界条件,在壳体承受内压的情况下,分析应力应变结果云图,研究容易发生失效的部位;采用有限元优化设计软件中尺寸优化的方法,在满足使用设计和使用需求的前提下,对纤维缠绕壳体进行质量优化,分析优化后的结果,研究单层厚度的变化,并对优化后的结果进行强度校核.结果表明:优化后的纤维缠绕壳体质量减轻12.09％,强度校核的结果满足设计使用需求,优化方法设计安全合理,为纤维缠绕发动机壳体的优化设计提供理论基础.     

飞机受损件打磨表面形状对激光喷丸残余应力的影响

为研究飞机受损件经打磨后表面形状对残余应力分布的影响,文中对飞机受损件腐蚀损伤区域打磨后的表面形状进行分类,并对表面形状进行函数表征,采用ABAQUS软件完成了不同表面形状及曲面曲率下激光喷丸的有限元模拟.模拟结果表明,激光喷丸后,材料表面最大残余压应力由大到小的表面形状依次为双凹面、凹圆弧面、凸凹面、平面、凸圆弧面、双凸面,表面形状对残余压应力层深度影响较小.随着曲面曲率的增加,双凹面、凹圆弧面、凸凹面表面最大残余压应力逐渐增大,而双凸面、凸圆弧面表面最大残余压应力逐渐减小,曲面曲率对残余压应力层深度影响较小.     

柱面零件喷丸强化残余应力场的数值模拟

为研究柱面零件喷丸强化残余应力场的分布规律,应用ABAQUS软件模拟了单粒球形弹丸冲击柱面曲线轮廓零件靶体过程。接触碰撞数值模拟采用动态接触对惩罚函数法,计算方法采用中心差分时间显式算法,模型加载模式采用弹丸速度加载,模拟获得了喷丸强化残余应力场和位移场的分布规律。柱面靶体喷丸时,靶体表面产生的周向残余压应力和轴向残余压应力不等,且表面周向残余压应力略小于表面轴向残余压应力;靶体上产生的最大周向残余压应力和最大轴向残余压应力出现在距靶体表面相同深度位置,但最大周向残余压应力略小于最大轴向残余压应力,而周向残余压应力层深度略大于轴向残余压应力层深度。     

移动荷载作用下三跨钢-混组合连续梁桥面铺装动态响应

为研究移动荷载作用下三跨钢-混组合连续梁桥面铺装层响应,建立了一种三跨钢-混组合连续梁模型,桥面铺装层采用沥青混合料黏弹属性,移动荷载采用DLOAD与UTRACLOAD子程序实现.结果表明,上面层、下面层、水泥混凝土层及钢板层的最大垂向挠度值比纵梁大17%.由于纵梁与横梁支撑,纵梁的最大垂向挠度比非纵梁小6.6%,横梁最大垂向挠度比非横梁小3.1%.剪力钉与混凝土全接触时的竖向挠度最大,黏结与接触共同作用时的竖向挠度次之,全黏结时的竖向挠度最小.桥面铺装层承受垂向压应力,上、下面层承受横向压应力,钢板层承受横向拉应力,上面层与水泥混凝土层承受纵向压应力,下面层既承受纵向压应力又承受纵向拉应力,钢板层承受纵向拉应力.     

冷挤压组合模具的ANSYS应力分析

针对传统冷挤压应力设计方法存在计算复杂、应力体现不直观等不足,根据弹性力学基本方程,利用ANSYS有限元软件,分析组合模具中挤压筒内衬和外衬动静态过盈配合时的应力分布。结果显示：在内衬压入外衬过程中,应力呈由小到大的非线性变化;组合模具最大配合应力集中在内衬内表面和接触面,为1350MPa,未超出材料的许用应力,未使产品产生塑性变形。该方法可快捷、准确地找出组合模具过盈配合的最大应力,直观观察应力变化,为该类模具的设计和优化提供了更为方便、有效的数值计算方法。     

缸底支承液压缸底圆角尺寸的实验分析

法兰支承液压缸的损坏,主要发生在法兰过渡圆弧处及缸底过渡圆角等应力集中部位。本文对一种新型结构形式缸体——缸底支承液压缸进行了光弹性实验研究。通过对不同尺寸模型的比较,选择其中最合适的尺寸并进一步对整个缸体进行了光弹性应力分析和部份理论计算,比较完整地揭示了这种缸体的应力分布情况,为液压缸的设计、制造和如何提高大型液压机工作缸的使用寿命提供了有一定价值的参考资料。     

基于统一强度理论的拉压异性材料厚壁圆筒的自增强分析

运用统一强度理论对承受内压的拉压屈服强度不同材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了适用于多种材料的厚壁圆筒弹性区与塑性区中的应力分布,残余应力分布及合成应力分布的统一解析式,分析得出了最佳弹塑性半径和最佳自增强内压的统一解析解     

热固耦合作用下的套管-水泥环-地层多层组合系统应力分析

考虑非均匀地应力、内压和地层高温对高温高压井套管-水泥环-地层多层组合系统的作用,应用弹性力学理论,结合边界条件、接触条件和连续条件,获得热固耦合作用下套管-水泥环-地层多层组合系统应力分布的解析解。讨论水泥环厚度、弹性模量、泊松比、地层温度、套管-水泥环层数对最内层套管内壁Mises应力分布规律的影响。研究结果表明:上述因素对最内层套管内壁Mises应力的分布均有影响;对比套管-水泥环-地层的单层和多层组合系统,多层组合系统的最内层套管内壁的Mises应力较单层系统明显降低,这说明多层组合系统具有重要的工程价值。     

深冷高压储氢气瓶复合材料层低温力学性能分析与优化

为提高深冷、高压双重极端工况作用下复合材料层的低温力学性能，根据层合板理论构建了深冷高压储氢气瓶复合材料层力学分析模型.通过计算热力耦合作用下多层缠绕结构的各向应力，研究横向弹性模量和纤维缠绕角度对复合材料层低温力学性能的影响.以容积140 L、压力35 MPa的气瓶为研究对象，结果表明，当横向弹性模量由14 GPa降低到5 GPa,复合材料横向应力减小68.37%,降低了基体受力失效风险；在0～50°范围内，复合材料横向应力随着螺旋缠绕角度的增加而减小，螺旋缠绕层可承载环向应力由68.18 MPa提高到424.13 MPa.横向弹性模量的降低和螺旋缠绕角度的增加使得各缠绕层的Tsai-Wu失效准则系数下降，有利于提高复合材料层的低温力学性能，减少碳纤维缠绕层数.     

轴瓦合金层应力的有限元分析

建立了合金屋、钢背和轴承座的三层圆筒模型,利用ANSYS软件对轴瓦应力,尤其是合金层应力进行了计算,计算过程中考虑应力沿合金厚度方向的变化,结果显示,轴瓦周向应力分布取决于油膜压力的梯度,最大拉应力位于压力梯度最大处,而周向压应力的峰值则位于压力梯度方向改变处,径向应力的分布与滑膜压力的分布相同,压应力存在于油膜压力区域,径向应力与周向应力的最大值位于轴瓦合金层内表面,剪应力存在于压力峰值周围,并有一个转向过程,且剪应力的峰值位于轴瓦中截面合金层与钢背的结合处,理论计算证实,轴瓦合金层愈薄,疲劳强度愈高。