200吨水龙头提环三维有限元弹塑性应力分析

本文对加强后的200吨水龙头提环进行了三维有限元弹塑性应力分析,指出提环与壳体之间的安装间隙和壳体刚度对提环应力分布的影响及提环危险截面的位置,确定了提环危险截面达全塑性流动时的极限载荷,提出加强后的水龙头提环的最大载荷可定为300吨。     

游车下提环力学分析

针对游车YC450B下提环力学失效问题,按照API规定要求对其进行受力分析。本文先对游车下提环的力学性能参数进行试验,根据二维设计图进行三维建模,再分别对额定载荷及2.25倍载荷下的下提环进行有限元分析。分析结果显示,在额定载荷下,下提环上最大Mises等效应力稍大于材料的屈服极限,游车下提环处于弹性应力控制状态,有足够的安全余量;2.25倍额定载荷的超负荷加载条件下,计算显示游车下提环最危险区域出现在耳环柱销孔的外侧边缘处,此处区域面积较小,应力的深度较浅,且小于抗拉极限;在去掉危险区域后的其他部分应力小于屈服极限,分布比较均匀,有较足的安全余量;分析表明2.25倍额定载荷是检验游车下提环承载能力的合理参数。     

ANSYS流固耦合离心风扇的强度计算

离心风扇是电机上的重要旋转部件,必须具有足够的强度和刚度,才能保证电机持续有效的安全运转。传统的电机设计中,对离心风扇的设计主要考虑其风压和风量的计算,对风扇的强度和刚度一般仅限于理论计算,随着目前单机容量的不断增大,风扇的直径也随之增大,对其强度和刚度提出更高的要求,传统的计算方法已经不能满足其使用要求,有限元法应用于机械结构的强度和刚度设计,对于离心风扇如此重要的旋转部件,除了离心力对其强度和刚度的影响,风扇运行时,叶片承受较高风压,此均布载荷的作用,也会对风扇的强度和刚度产生重要影响,本文基于ANSYS流固耦合的基础上,先后对风扇进行结构、流场分析,采用顺序耦合的方式,对离心风扇进行强度和刚度分析,具体以某变速恒频1.5 MW风力发电发电机组,双馈风力发电机离心风扇为例,对其进行流固耦合设计,并将计算结果作了详细比较。结果表明,流场对离心风扇的强度和刚度有较大影响,该结果将对电机离心风扇强度和刚度设计提供理论依据。     

异形汽车座椅弹簧的刚度及应力分析

以某型异形汽车椅弹簧为研究对象,针对其刚度特性及应力进行理论计算.利用Hypermesh与ANSYS联合仿真研究该异形汽车座椅弹簧的结构特点,并对其弹簧的刚度特性进行应力分析和强度校核.结果表明:基于弹簧串联理论得到的弹簧刚度和仿真结果更接近;汽车座椅弹簧轴向载荷与轴向变形量呈近似线性关系,刚度随着轴向力的增大而小幅增大,在满载工况下,汽车椅弹簧能满足强度要求,符合实际应用要求.利用有限元软件对弹簧进行应力分析及强度校核,并对切应力计算公式提出修正系数,使结果更加合理.     

电动机换向抽油机支架的有限元分析

应用有限单元法对电动机换向抽油机支架进行了静态分析,计算其静强度和刚度.结果表明:设计的支架结构及选材能够满足强度和刚度要求,但安全余量大.进一步利用优化设计模块对支架进行了优化设计,结果改用14号等边角钢代替原主弦杆用钢.经有限元再分析,证明优化后的支架不仅能满足工况要求,而且减轻了重量,降低了制造成本.     

带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究

为了研究带节能砌体填充墙的RC框架抗震性能,本试验设计了两个两层单跨的RC框架结构模型,分别为带填充墙的RC框架和不带填充墙的空框架,并对其进行了拟静力试验.对带填充墙的RC框架的裂缝开展进行了描述,研究了试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化和强度退化,并和空框架进行了对比分析.分析结果表明:填充墙能够提高框架的承载能力和抗侧刚度,但是相应地降低了框架结构的延性;填充墙的存在使得框架结构的强度和刚度退化加快,然而,带填充墙框架的极限刚度仍然较大,表现出较强的抗倒塌能力.     

振动筛机架结构的优化设计

建立振动筛机架的有限元模型和优化模型,对刚度、强度和稳定性储备量足够大的振动筛机架进行优化设计.把设计变量的尺寸规格值作为优化后最优值,对优化后振动筛机架进行刚度、强度和稳定性校核.结果表明,经过优化后的振动筛机架的总质量有显著的降低,减小了29.41%;刚度、强度都满足设计要求,优化后振动筛机架不会出现失稳现象,结构稳定性好.     

某轻型载货车传动轴性能分析与优化

为了校核某轻型载货车传动轴的性能是否满足要求,基于有限元方法对其进行静强度分析,结果表明,低于其材料屈服强度,能满足强度要求。刚度分析结果表明,其刚度值高于试验要求值;对比分析结果表明随着轴管半径和厚度的增大,其扭转刚度也随之增大。扭转刚度实验表明,其仿真值与实验值基本一致。采用集成平台对轴管直径和厚度进行优化,优化之后其重量减轻5.8%。优化方案成功通过了整车道路耐久试验,因此分析与优化方法具有较高的可靠度和准确性。     

空腹拱架的静力性能分析

在节点竖向集中荷载作用和边界上、下弦节点约束条件下,采用空间梁单元分析了13个空腹拱架的算例.重点讨论了矢跨比和厚跨比对结构静力性能的影响.分析表明,空腹拱架的矢跨比在1/4-1/6时,其强度指标和刚度控制均较为理想;拱架厚度对结构静力性能的影响较小.对空腹拱架的简化分析进行了对比计算,表明可将拱架按轴向刚度等效为单层拱架进行分析,可用于结构初步设计时对强度和刚度的控制.结论可为类似工程的应用提供参考.     

基于滑带刚度退化的古滑坡自稳能力研究

研究了古滑坡的变形与其稳定性的关系.通过公式推导证明了在对古滑坡滑带进行力学参数折减过程中考虑刚度退化的必要性,提出考虑古滑坡滑带强度折减和刚度退化耦合作用的新方法,并给出了具体的耦合方式.依据大量的工程经验绘制古滑坡失稳变形曲线,提出古滑坡自稳能力预警位移值和极限位移值的概念和确定方法.最后结合工程算例,对全局强度折减、滑带强度折减、考虑滑带强度折减和刚度退化耦合作用的三种方法所得结果进行了对比分析,计算表明,采用考虑滑带强度折减和刚度退化耦合作用的方法分析古滑坡变形场更符合实际情况.     

高磅级旋转法兰结构设计及有限元分析

为了更好地评估旋转法兰在高温、高压下的工作状态,在现有压力级别（300~900磅）旋转法兰的基础上,对1 500磅和2 500磅旋转法兰进行结构设计和建模,并对模型强度和刚度进行校核,同时采用ABAQUS软件进行有限元静态力学分析。结果表明：各公称直径下旋转法兰的计算应力均小于许用应力,刚度满足使用要求;压力等级和法兰尺寸对旋转法兰应力分布存在一定影响,1 500磅旋转法兰存在芯套小端高颈以及垫片与法兰盘相接触2个应力集中区域,2 500磅旋转法兰除上述2个应力集中区域外,其芯套台阶处也会产生应力集中;最大应力均出现在芯套小端高颈处,且最大应力小于材料许用应力,设计的高磅级旋转法兰满足使用要求。研究结果进一步丰富了2 500磅旋转法兰结构设计案例,可为高磅级旋转法兰结构设计提供参考。     

波动问题中桥梁转体结构等效动力计算模型

研究铁路环境振动在转体桥梁中传播的波动问题时,转体结构的模拟至关重要。精细化建模能够有效提高结果的准确性,但其建模过程较为复杂且求解需耗费大量计算时间。为了提高波动问题的求解效率,基于结构动力学中阻抗等效原则对转体结构复杂几何进行了简化,推导了等效计算公式,建立了等效的动力计算模型,通过将实测的加速度时程作为输入,求解结构振动响应,并结合精细化有限元模型和现场振动试验的结果验证其准确性。研究表明：本文所提出的等效动力计算模型可得到较为精准的响应结果,且求解时间仅为精细化有限元模型的29%。该模型具有建模简单、计算快速等优点,能够为研究转体桥梁波动问题提供一种新的建模思路。     

基于三维激光扫描的桥梁转体过程 监测方法研究

转体施工是桥梁工程中一种重要的施工方式,尤其对于铁路沿线等跨障碍桥梁,但以传统监测作为基础数据的方法存在精度低、测点不全面的问题。以某转体桥梁为项目依托,采用高精度相位式三维激光扫描技术,快速获取转体桥底部的丰富点云数据并采用曲面重构算法生成三维精确曲面,通过与转体目标高程偏差对比分析完成每个关键转体阶段整体质量评估;以及自动化提取桥底中线以及两侧边线的三条重要线形,并绘制该三条线形与转体目标高程偏差包络图,对桥梁高程允许偏差超过±20mm时采取降低或抬高超限端的必要措施,从而保障全施工过程的规范与安全。实验结果表明,利用激光点云作为桥梁转体全过程监测数据支撑,不仅提高了桥梁监测的前期基础数据的精度,而且能显示转体期间与转体目标位置偏差的三维直观分布情况,对于转体桥梁尤其是高难度、大跨度转体施工具有重要意义。     

最大主应力与形状改变比能对断裂的影响

分析了裂纹尖端附近的形状改变能密度场和主应力场，结合试验数据研究了最大拉应力与形状改变比能对脆性断裂及断裂方向的影响。认为复合型裂纹的脆性开裂方向主要受形状改变比能的影响，开裂方向靠近形状改变比能取最小的方位，而此处的最大拉应力是影响裂纹开裂的主要因素。     

大型轴流压缩机焊接机壳结构特性有限元分析

在建立大型轴流压缩机焊接机壳有限元模型的基础上,对联接螺栓台阶面与上机壳法兰面之间、上下机壳法兰面之间的接触问题以及螺栓的预紧问题进行了处理,并应用有限元分析软件对模型进行了分析计算。计算结果表明焊接机壳静态下的应力和变形均在允许范围内。热-应力耦合作用下的应力分布规律及机壳整体变形结果显示,机壳直径变化处圆周上的应力变化达30~240 MPa,局部超过300 MPa;进气口一侧中分面法兰上的部分螺栓的应力已超过700 MPa,接近螺栓材料的屈服极限(720 MPa);机壳的径向和轴向变形量分别达16 mm和15.4 mm。     

基于相对振动能量的转轴运行状态诊断

定性分析了输油泵机组转轴的运行状态与两端相对振动能量的关系曲线近似服从浴盆曲线,但比浴盆曲线多出一个拐点。利用了多测点、多通道轴心轨迹振动信号合成三维轴心轨迹,在此基础上提取轴两端测点的轴心轨迹相对跳动量,该指标融合了相位及轴心轨迹半径两个指标;并提取了可以反应转轴两端相对跳动量能量的指标;在大量实验的基础上,验证了该指标与机组的运行状态曲线与定性分析的结果基本上一致。验证了转轴两端相对振动能量法对转子系统运行状态分析、诊断的可行性。     

高速点磨削参数对温度场与表面硬度的影响

高速点磨削技术在装备制造业中已得到广泛的应用.通过考虑点磨削变量角α对于磨削加工中转移到工件表面热量流的影响,加载移动热源来模拟温度场分布和最高温度,并分析受此温度场影响的零件亚表面的厚度.设计正交试验进行高速点磨削加工,测量不同加工参数下得到的表面硬度,以此验证工件表面温度场仿真及得到磨削参数对于零件表面硬度影响的主次因素.结果表明,倾斜角α的引入降低了温升;切削深度则是导致磨削区域温度升高的主要因素;当工件表面的温升达到某一温度值时,会使零件的硬化层变质,破坏硬化效应.     

无铅PCB组件再流焊焊接工艺的热变形仿真分析

PCB在再流焊接过程中过大的热变形一方面可能造成元器件偏移或虚焊等组装故障,另一方面可能使焊接界面产生较大的工艺应力和微裂缝,严重影响焊点的组装质量和长期可靠性.随着TFBGA的广泛应用和ROHS指令的实施,这一问题已变得更加严峻.针对该问题,采用AN-SYS软件建立了FR-4 PCB高密度组装组件的三维有限元模型,设计了3种不同的PCB边界条件,分别进行了无铅再流焊热变形仿真分析,根据GB4677.5-84计算得出PCB在不同边界条件下的翘曲度.结果显示,在无铅焊接条件下,对PCB边缘沿厚度方向的夹持极大地减小了PCB的热变形,实现了应力最小化和变形最小化的双重目标.     

残余应力场对焊接动态变形的影响

通过一组窄板小型焊接变形试验,证明了残余应力场对焊接构件的动态变形过程,因而也对焊件最终的残余变形有着不可忽视的影响。其机理为:焊接过程中力学熔池的运动干扰了焊件中原有残余应力场的平衡,引起焊件的附加变形。附加变形既改变了焊件高温区的压缩塑性变形,又改变了焊件冷却阶段的变形。     

大翼缘箱梁畸变效应的试验研究

采用有机玻璃材料制成箱梁模型,通过其试验结果与MIDAS/Civil有限元分析结果的对比耦合,论述了大翼缘箱梁的畸变效应.分析畸变效应时采用了弹性地基梁法的求解思路,在求出截面畸变角后,计算畸变应力.由试验以及计算结果可知,畸变效应对大翼缘箱梁截面应力的影响尤为显著,因此,在大翼缘箱梁的设计计算中要重视畸变效应的影响.最后给出了大翼缘箱梁角点框架横向弯矩的计算公式.