顶驱下套管装置卡瓦牙的有限元分析

在套管下放作业过程中，顶驱下套管装置的卡瓦夹持套管柱是含有接触的非线性问题。应用有限元软件ANSYS Workbench，通过建立具有不同牙型的卡瓦分别夹持和旋转套管柱的仿真来进行应力分析，发现卡瓦牙的一些失效规律以及卡瓦的最薄弱环节，最终分析出卡瓦牙最优的结构形式，并提出了提高下套管装置工作时卡瓦的安全性和可靠性的若干建议。     

高温高压试油卡瓦封隔器与套管应力分析

高温高压深井试油过程中,必须确保封隔器定位与密封以防高压油气窜入油套环空,造成事故,而封隔器卡瓦咬入套管足够深度是防止封隔器移动的前提。然而,若卡瓦咬入套管过深,封隔器与套管之间的相互作用力过大,又将严重损伤套管。为深入了解试油封隔器与套管相互作用状况,为封隔器段套管坐封悬重的选择及卡瓦结构参数优化提供依据,根据卡瓦结构特点,将套管作为厚壁圆筒,求得套管内壁最大环向应力。     

仿生种植牙模型的三维有限元分析与结构优化

目的:研究不同弹性模量和厚度的仿生牙周膜对仿生种植牙模型骨界面应力分布的影响,优化仿生种植牙模型的结构.方法:对仿生种植牙三维有限元模型施加100N的载荷,应用三维有限元方法,分别对6种不同弹性模量和5种不同厚度的仿生牙周膜的仿生种植牙三维有限元模型的骨界面进行应力分析.结果:当仿生牙周膜弹性模量为689MPa、膜厚0.25mm左右时,骨界面上的应力最小且分布均匀.结论:在仿生种植牙模型中,取仿生牙周膜厚为0.25mm、弹性模量为689MPa时,能达到模型的结构优化.     

堤坝型堆积体接触应力分布规律的数值研究

将堤坝型堆积体分为三类情形,基于有限差分法求解了三种情形下的接触应力分布规律及其影响因素,得出以下结论:同三棱柱堆积体类似,堤坝型堆积体的法向接触应力,并非人们认为的线性分布,而是呈曲线分布,堤坝高度开始出现变化的附近(对应三棱柱堆积体的中心)存在应力凹陷的现象;当相比于三棱柱堆积体,堤坝型堆积体的应力凹陷程度受到缓解(因堤坝自身的反压),同时应力凹陷的延伸范围也仅限于0.5~1倍堤坝高度的范围;对比底边有无水平约束两类情形,说明了接触面上的切向应力加重了应力凹陷的程度;下伏岩土体的刚度(弹模)也将影响到应力凹陷的程度,刚度相较上覆堆积体越大,应力凹陷越严重。     

石油套管螺纹联接仿真与接箍起始斜度优化

针对API 8牙圆螺纹石油套管接头建立了轴对称有限元分析模型,分析了机紧状态下不同参数接头的典型应力应变及接触行为规律.通过对接箍起始斜度的优化研究发现,接箍最佳起始斜度为50～55°.该结果成功地应用于生产实际.     

基于HFSS密度测量同轴谐振腔磁耦合环优化设计

基于同轴谐振腔密度测量原理建立了应用于密度测量的同轴谐振腔传感器模型,采用HFSS仿真软件对具有不同磁耦合环结构尺寸的同轴谐振腔进行仿真,通过比较磁耦合环S21曲线得出的优化参数为,耦合环起始点到腔体轴心距离L=24 mm,耦合环半径R=2 mm,耦合环角度θ=260°,同轴谐振腔在该参数下具有较优越的电磁特性,且分辨力较强.同时,以粉末硅为该同轴谐振腔的加载物料,采用得出的优化同轴谐振腔模型进行HFSS仿真.仿真结果表明,加载物料之后,同轴谐振腔S21曲线的谐振特性明显改变,其谐振频率f变化显著,而且,其变化幅度可以在HFSS得出的S21仿真曲线上得出,通过检测这种变化就可以利用经验公式推求出加载物料的密度.     

275型钻井气动卡瓦卡紧力有限元分析与优化

从275型钻井气动卡瓦的结构和工作原理入手,运用ANSYS软件添加约束和载荷,分别从钻杆和卡瓦体的角度对卡紧力进行了有限元分析,得出了变形图和应力云图,确定了卡紧时的应力分布情况,并对不合理之处进行了优化改进。     

乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜单向拉伸性能及黏塑性本构模型

对厚度为250μm的长条形ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜试样进行了8种定速(拉伸速度由极慢的1mm/min到极快的500mm/min)单向拉伸试验,得到了相应的应力应变曲线、屈服强度、弹性模量等参数随拉伸速率的变化规律.结果表明:ETFE薄膜的屈服强度和屈服应变随拉伸速率的增加而增加;ETFE薄膜的切线、割线弹性模量,以及基于应变能和应变余能的等效弹性模量随拉伸速率的增加而增大,3种弹性模量之间的差值也随拉伸速率的增加而增大.对上述应力应变曲线进行分析,提出了ETFE膜材的黏塑性本构模型(Peirce模型),并在有限元分析软件ANSYS中进行了数值模拟,其结果与试验得出的应力应变曲线吻合较好.     

露天矿钻机钻具接头螺纹接触分析与参数优化

针对露天矿用钻机钻具接头螺纹连接处因接触压力过大引发粘扣、磨损等现象,采用数值模拟方法,以LWD-200B钻机为研究对象,应用有限元软件ANSYS,对5种不同牙型的螺纹建立轴对称接触模型,考虑台肩受力分析并得出在轴向工作载荷条件下螺纹牙的受力分布不均匀及有应力集中的规律,得到台肩受力和螺纹牙受力的关系.对牙型v-0.038R螺纹进行了增大螺距的参数优化.对优化后的螺纹进行数值模拟,并将其应用到现场实践,数值模拟和现场应用结果表明,新的优化方案有效地改善了接头处应力集中与分布不均现象.钻机使用螺纹优化后的钻具,现场的粘扣、磨损等情况明显减轻.     

某型号汽车波纹管结构参数优化研究

为提高某型号汽车波纹管的服役性能,文章对波纹管的结构参数进行优化。建立波纹管的模态分析和静力学分析有限元模型,基于单因素法研究壁厚、波高、波谷曲率半径、内径对波纹管一阶固有频率及最大应力值的影响规律;基于正交试验设计原理并结合极差分析和方差分析,以一阶固有频率及最大应力值为目标函数,确定各因素对试验指标影响的主次顺序;通过综合平衡法获得最优的结构参数组合,并对优化结果进行验证。研究结果表明：一阶固有频率及最大应力值均随壁厚的增大而增大,随波高、内径的增大而减小,随波谷曲率半径的增大呈先减小后增大的趋势;极差分析和方差分析得出各因素对2个指标的影响主次顺序均为壁厚、波高、内径、波谷曲率半径;最优结构参数组合为壁厚0.25 mm、波高11.6 mm、波谷曲率半径1.30 mm、内径121.0 mm;优化后的波纹管固有频率提高,服役状态下的应力水平降低。     

高齿形圆弧齿同步带轮的计算机辅助设计

本文对高齿形圆弧齿同步带在不同传动条件下进行了带轮与滚刀的计算机辅助设计。在研究滚刀加工不同齿数带轮所形成的误差分布规律及误差对带与轮啮合传动影响的基础上，确定了滚刀可加工的齿数范围与参数。为加速高齿形圆弧齿同步带的推广和应用提供了理论依据。     

摆线齿准双曲面齿轮实际齿面接触分析

为评估已加工的摆线齿准双曲面齿轮的啮合质量,基于实测齿面坐标点数据,用非均匀有理B样条(NURBS)曲面拟合离散点得到高度逼近真实齿面的数字化齿面,并依据空间啮合理论进行了数字化齿面的轮齿接触分析(TCA).与传统的滚检试验相比,该方法在获得实际齿面接触印痕的同时还可以获得传动误差曲线,比较全面地反映了实际齿面的啮合信息.最后通过比较某高速车桥齿轮副数字化齿面TCA与滚检试验结果,验证了文中方法的可行性.     

面齿轮传动新齿形与齿面修形研究现状与展望

面齿轮传动是一种新型的齿轮传动形式,在航空航天领域具有重要的应用,其新齿形与齿面修形研究已成为齿轮传动的研究热点。首先,从齿面展成、啮合理论、设计方法和啮合特性等方面对国内外在面齿轮传动传统齿形的相关研究成果进行了概述;其次,阐述了国内外在新齿形面齿轮传动的啮合理论与设计方法方面的研究现状;再次,详细归纳论述了面齿轮传动在面齿轮齿面修形与小轮齿面修形两个方面的重要研究进展;最后,总结展望了今后面齿轮传动在新齿形加工、修形齿面的啮合分析、修形齿面的承载能力分析、修形优化设计、软件开发等方面的研究方向。     

ZK 蜗杆与 ZI 蜗杆的齿形比较

论述了ＺＫ蜗杆传动和ＺＩ蜗杆传动的特点、使用情况及存在的问题,运用啮合原理和数学分析的方法,推导了ＺＫ蜗杆和ＺＩ蜗杆的齿面方程和轴向齿形方程,通过对ＺＫ蜗杆和ＺＩ蜗杆的轴向齿形进行比较,分析了其误差随蜗杆的头数和模数的变化规律及加工工艺对此误差的影响,为ＺＫ蜗杆和ＺＩ蜗杆的加工以及用ＺＫ蜗杆代替ＺＩ蜗杆提供了理论依据。     

关于双圆弧齿轮断齿危险点的探讨

本文用三维有限单元法对双圆弧齿轮在载荷作用下接触区长度和螺旋角与齿腰和齿根的应力关系进行了分析,通过计算得出最大应力的位置与接触区长度的变化关系。指出,存在一个临界接触区长度,当实际载荷作用接触区长度超过该值时,则齿根应力大于齿腰应力,否则齿腰应力大于齿根应力。同时指出,齿顶也是产生裂纹的危险部位。     

对称弧形齿线圆柱齿轮的真实齿面接触分析研究

针对传统的齿面接触分析(TCA)方法在分析宽度较大的重载齿轮时误差较大的缺点,提出了一种基于全齿面整个啮合过程的真实齿面接触分析新方法.通过建立检验真实齿面的干涉判据,利用一系列连续变化的柱面去截取啮合齿面,得到一族瞬时接触线,从而可对整个啮合过程的齿面接触情况进行分析.用此法对弧形齿线圆柱齿轮进行了实例分析,分析结果表明此方法是正确可行的.与传统的TCA方法相比,该方法不仅能更确切地反映真实齿面的实际接触斑点,还能直观地判断是否发生齿面干涉.     

剃齿过程中刀齿与轮齿弯曲变形分析

探讨了剃削过程中刀齿与轮齿接触点的变化规律,根据实测剃削力的大小运用三维有限单元法计算了刀齿与轮齿在接触点的变形,并对变形进行了分析,作出了刀齿与轮齿的弯曲变形曲线。它为进一步研究实际剃削是与变形之间的关系奠定了基础。     

考虑传动轴变形影响的齿轮载荷分布

分析了以往齿轮弹性强度分析中有限元模型的不足,并基于子结构分析技术建立了包含传动轴的齿轮系统三维整体有摩擦弹性接触的计算模型。用有限元参数二次规划法求解非线性部分,对齿轮系统进行有限元分析。结果表明,齿轮齿宽方向载荷分布遵循折线规律,齿廓方向载荷分布呈半椭圆分布规律,齿轮系统的轴变形对齿轮齿面偏载状态有较大影响。对于齿轮系统这种重复结构多的工程结构,子结构分析技术在解题规模和计算效率上都有其优越性。     

直齿锥齿轮齿面载荷及齿根应力分布的研究

导出了求解直齿锥齿轮齿面载荷分布的柔度矩阵方程,利用三维有限元及三维光弹实验,对模型齿轮的齿面载荷及齿根应力分布规律,进行了详细的分析。     

二齿差活齿传动齿形综合反解研究

给出了中心轮常用齿形曲线及对应的等效机构;应用等效机构法,推导出齿形综合反解的激波凸轮原始轮廓方程及其等距方程;齿形综合反解实例验证了方法的实用性。