高频焊管在焊接过程中三维应力场的模拟

在高频焊管生产过程中,消除因高频焊接造成的焊管残余应力是一项重要的工序,预先得出焊管残余应力场对于消除焊管残余应力具有指导意义.利用ANSYS参数化语言APDL,建立高频焊管的有限元模型,采用高频焊接线热源模型进行计算,同时考虑高频焊管有限元模型的热边界条件及物理结构约束,从而获得高频焊管在焊接过程中三维应力场及位移场...     

高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模拟研究

基于高频直缝焊管焊接热源的计算结果,综合考虑材料的物理属性随温度的高度非线性变化,以及高频加热的焊缝热影响区特有的温度分布规律,利用ANSYS有限元软件建立了高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模型。获得了高频焊管温度场和残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析。通过后处理模块,给出了焊缝部位残余应力的分布趋势,并分析了高频感应焊接残余应力的主要形成原因。发现焊缝附近的轴向残余应力较大,其中有些数值接近材料的屈服强度,而周向残余应力仅为材料屈服应力的1/3左右,径向残余应力数值较小,工程上可以忽略。     

减振器连杆高频感应淬火工艺的温度场有限元模拟

对不同感应淬火工艺处理的连杆进行了其表层显微硬度测试．应用有限元分析软件AN—SYS／Thermal对高频感应淬火工艺过程中的温度场进行了模拟．模拟分3个部分：感应加热部分、冷却液强制对流喷射淬火部分和空冷部分．分析结果表明，连杆的淬硬层深度与速功比(连杆移动速度与感应输出功率的比值)成线性关系．通过有限元分析计算，证明感应淬火处理连杆表层温度沿深度方向的分布与其硬度分布是一致的，并且速功比相同的连杆淬火温度场一致．模拟结果得到了连杆淬火横截面内各层温度随时间的变化曲线，对制定合理的感应淬火工艺具有重要的作用．     

有限差分法在铸造应力场模拟中的应用

基于单向热-力耦合模型,用有限差分法(FDM)进行温度场模拟,将所求得的温度结果作为体载荷施加到应力分析的三维模型中,采用不同差分格式对控制方程进行离散,计算应力应变,开发出FDM/FDM铸件热应力场数值模拟系统.该系统使得铸造应力应变分析与传热分析使用同一FD网格模型,避免了采用不同模型进行热-力耦合分析时的结点匹配问题,减小由此产生的单元温度载荷传递误差.采用实际铸件进行了浇注实验和残余应力测试试验,模拟结果与实际情况一致,表明FDM可以用来模拟铸件残余应力的形成和预测热裂产生的倾向.     

铝合金预拉伸板残余应力场的评估模型

针对铝合金厚板内部残余应力检测难、预测难、控制更难的问题,通过三因素三水平正交试验,运用裂纹柔度法检测了7075铝合金预拉伸板的内部残余应力,总结了其分布规律,根据厚板内部的应力分布特点,构造了应力分布线型函数;运用非线性回归技术,建立了关键点应力值与淬火板表面应力的关系,构建了预拉伸板残余应力场评估模型.结合测试得到的淬火板表面应力和回归得到的关键点应力值,重构预拉伸板残余应力场.对某厂生产的预拉伸板进行的残余应力评估表明,该模型具有较强的工程实用性.     

平面磨削条件下温度阈值对残余应力形成的影响

考虑平面磨削条件下的热力耦合作用,研究磨削温度阈值对残余应力形成的影响。基于热弹塑性理论,构建预测磨削热产生残余应力的计算模型;加载椭圆移动热源,使用COMSOL有限元软件进行热-弹塑性多物理场耦合计算,得到磨削区域温度场分布与不同磨削参数对工件表层产生初始塑性应变的影响,从而定量分析磨削温度与磨削残余应力间的相互关系;通过平面磨削实验测得磨削工件表面温度场及磨削后工件表层残余应力,并与数值计算结果进行对比分析。研究结果表明:磨削温度计算值与实测值相对误差在5%以内;磨削温度产生的初始塑性应变对最终残余应力场有较大影响;在一定磨削参数下,可以确定形成初始热塑性应变及残余拉应力的磨削温度阈值。     

激光冲击718镍铬合金残余应力场试验及有限元分析

为提高718镍铬合金的疲劳强度,采用Nd:Glass强脉冲激光对其表面进行冲击强化处理.经X射线应力仪测试冲击区的残余应力场,利用Abaqus有限元软件,以Johnson-Cook(JC)模型作为本构关系,对其残余应力场进行分析计算.通过试验结果与仿真分析的对比,说明激光冲击能形成残余压应力层、提高疲劳寿命,选择JC模型作为本构关系是可行的,但由于应变率的差异,必须对JC模型材料参数数值进行优化,才能取得较精确的结果,并从激光冲击次数对残余应力场的分析进一步加以验证.结果表明,所提的JC模型材料参数优化方法简单易行.     

304不锈钢板材喷丸强化处理最佳工艺参数研究

文章运用ANSYS/LS-DYNA建立了304不锈钢板材多丸喷丸硬化处理的有限元模型,模拟了不同喷丸参数(弹丸的速度、半径和强度)对304不锈钢板材残余应力的影响规律。先计算不同层深的平均残余应力值,以得到不同参数下最大残余应力场;再对模拟结果采用逐步回归分析法建立残余应力关于工艺参数的最优回归方程,从而获得了最大残余应力随不同参数的变化图,并通过残余应力测试对上述方程进行了验证。结果表明:数值计算所得最优回归方程计算结果和实验结果相符,可据此针对所需的最大残余应力要求确定喷丸工艺参数,为工程实践提供依据。     

激光冲击TC4残余应力场的试验及有限元分析

为提高钛合金的疲劳强度,采用Nd:Glass强脉冲激光对TC4钛合金表面进行冲击强化处理,采用X射线应力仪对冲击区的残余应力场进行测试,并采用ABAQUS有限元仿真软件对其残余应力场进行分析计算.结果表明,激光冲击使材料表面残留较大幅度的残余压应力,当激光功率密度为3 GW.cm-2时,表面残余压应力值高达400 MPa,残余压应力层的深度约为0.6 mm.有限元分析结果与试验测试值有较好的一致性.不同激光功率密度下残余应力场的有限元分析结果表明,激光功率密度大于1.6 GW.cm-2,冲击区将产生残余压应力,随着功率密度的增加,残余压应力增加并趋于饱和,分析结果可为激光冲击工艺参数的优化提供理论依据.     

直线导轨渐进感应淬火过程多物理场耦合分析

基于ANSYS软件构建了直线导轨渐进感应淬火过程的三维有限元模型,并对感应淬火过程进行了"电-磁-热-机"及相变过程的多物理场耦合分析.通过自主开发的用户子程序,基于非等温JMA方程计算导轨表面在感应加热过程中生成的奥氏体体积分数;基于K-M模型计算冷却过程中生成的马氏体体积分数;基于相变初应变模型计算感应淬火过程中由...     

试验与仿真相结合的发动机活塞热负荷分析

借助硬度塞温度测试、数值分析手段,结合对改进前活塞的温度场和热应力的计算,对发动机改进后活塞的热负荷状况进行评估.通过计算活塞传热边界条件,利用有限元分析软件,对活塞进行温度场计算,然后利用试验实测数据对其进行标定,在计算误差小于5%的情况下,得到改进前与改进后活塞在A工况和B工况下的温度场分布,最后进行了对应工况的热应力计算.结果表明在相同工况下发动机改进后活塞最高温度均比改进前活塞低,最大热应力比改进前活塞小.在改进前活塞满足热负荷要求的前提下,改进后活塞满足热负荷要求.     

活塞隔热性能有限元分析及试验验证

采用有限元计算方法和试验验证相结合对某复合隔热结构活塞的隔热性能进行了研究.首先基于性能仿真计算及经验公式确定了活塞换热边界条件,然后利用有限元热分析方法得到了该活塞的温度场及热流分配模型,并探讨了复合隔热结构活塞热流分配模型发生变化的原因.最后通过复合隔热结构活塞温度场模拟试验对活塞的隔热性能进行了试验验证.研究结果表明,隔热垫、气隙等隔热结构提高了活塞的热、机载荷承载能力,活塞隔热度超过了60%;复合隔热结构活塞温度场模拟试验结果与有限元计算结果之间误差在5%以内,说明有限元计算结果具有很高的工程参考价值.      

中速柴油机活塞镶圈断裂的有限元分析

为减小某中速柴油机活塞镶圈在热负荷状态下的应力集中,消除活塞镶圈断裂现象,文中对该中速柴油机活塞及活塞镶圈建立三维有限元模型,进行活塞镶圈温度场、热变形及应力场的有限元计算分析,计算时把温度场和热变形作为结构应力计算的边界,从而获得活塞镶圈在热负荷状态下的综合应力场,有限元计算结果与实际相符,表明采用单件分析、结合面自由度耦合的方法简单实用,适用于活塞镶圈热负荷状态下的应力分析,分析结果显示,在活塞镶圈的固定销孔处产生了较大的应力集中,固定销孔的结构不合理是活塞镶圈断裂的主要因素之一。     

铝合金活塞红外线加热热疲劳实验台架研究

针对铝合金活塞 (特别是高强化特种车用发动机铝合金活塞 )的材料温度场的特点 ,利用红外线加热及一系列冷却调整、控制措施 ,保证自行设计的热疲劳实验台架对铝合金活塞的热模拟精度 ,并使该台架具有了进行高频影响下低频热疲劳实验研究的能力     

振荡冷却活塞温度场及热机耦合分析

为分析内冷油腔对活塞的降温效果,对振荡冷却活塞在热负荷、机械负荷及热机耦合作用下的温度场及应力应变分布规律进行研究。采用VOF（volume of fluid）多相流模型、动网格技术等对活塞内冷油腔内机油的振荡传热过程进行Fluent数值模拟,得到内冷油腔各壁面换热系数;将结果映射到活塞固体表面,对活塞分别加载热负荷、机械负荷以及热机耦合作用,对比分析活塞在内冷油腔冷却前后的温度场变化,得到其热应力、机械应力以及耦合应力的变化规律。结果表明,采用内冷油腔进行冷却后,活塞各区域温度均有不同程度下降,其中活塞最高温度下降7.5%;活塞受热机耦合作用下的最大应力小于两者单独作用的结果之和;进行油腔振荡冷却后,活塞的热应力和耦合应力也有不同程度降低。所得到的活塞在内冷油腔冷却前后的应力分布规律,可为活塞内冷油腔的优化设计提供理论参考。     

基于无线传输的内燃机活塞组-缸套摩擦力测量方法

探讨了平均指示有效压力法测量活塞组-缸套摩擦力的原理,给出了活塞组及连杆的惯性力计算方法,利用无线传输方法实现了连杆应力信号的可靠传输,并通过倒拖试验得到了不同转速条件下柴油机活塞组-缸套系统的摩擦力.     

基于Matlab与Ls-dyna的气缸冲击仿真解析

气缸活塞撞击到前端盖时,活塞杆和衬套间会发生较大应力导致部件磨损产生气体泄漏.为了准确了解气缸运行过程中各物理量的集中式参数和分布式参数的变化情况,提出一种采用Matlab与ANSYS/Ls-dyna对气缸运行和内部受力进行联合仿真的方法.通过Matlab获得气缸内压力的仿真结果,以此作为Ls-dyna的仿真条件可以得到更为精确的位移、速度、活塞杆与衬套间动态应力分布和径向震荡等情况.仿真结果表明气缸冲击过程中,活塞与活塞杆出现明显的倾斜,气缸衬套与缸筒上呈现一些明显的受力点,气缸的活塞杆冲击速度、负载分别与其所承受的最大等效压力近似成正比关系.      

套阀型液压凿岩机冲击机构结构设计与实验

摘要：以冲击能、冲击频率为设计目标,基于三段分析法设计并计算冲击活塞的结构尺寸、运动参数;依据应力波法,搭建冲击性能测试系统,通过现场测试获得冲击频率,并通过能量计算公式获得冲击能,两者的实测值与设计值基本一致,这为套阀型液压凿岩机的冲击机构结构设计提供了理论指导.     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.