材料非线性对活塞热负荷的影响分析

为了提高活塞热负荷计算精度,应用有限元分析软件ANSYS对活塞进行了计算仿真,分析了导热系数、弹性模量和线膨胀系数等材料参数的非线性特性对活塞热负荷的影响。     

机车柴油机组合活塞的换热边界条件及热负荷

讨论了高强化机车柴油机钢顶铝裙组合活塞不同部位如活塞顶燃气侧换热边界条件、活塞侧面与冷却水、组合活塞接触部位、活塞内冷油腔、活塞裙内腔与油雾等热边界条件的确定，并以16V280ZJB型机车柴油机组合活塞为例，借助于通用的三维有限元分析软件MARC计算出16V280ZJB柴油机组合活塞的温度场，计算结果与实测结果相吻合，为进一步进行组合活塞的结构改进与优化设计提供了有效的依据。     

削弱活塞热负荷的实验研究

研究了活塞的热负荷对活塞的破坏作用,提出两种削弱温度的方法,并将改进后的活塞进行装车试验考核,对试验报告和拆检报告进行分析后表明,按所提出的方法进行改进,可以提高活塞和活塞环工作的可靠性和耐久性,延长其服役寿命。     

地下洞室形状优化设计

洞室开挖会使围岩周边产生应力集中，产生拉应力与压应力。围岩出现拉应力对洞室稳定十分不利。通常通过改变洞室形状和轴比来消除围岩中的拉应力。本文提出一种使洞室拉应力σθ＝0，而压应力最小的确定洞室最优几何形状的方法。     

地下洞室断面形状的优化设计

基于初参数数值解法计算隧洞衬砌的变位和内力可以得到很好的解答,而复形法是优化设计中的常用方法,将这两种方法合二为一,给定内力控制值,对隧洞的断面形状进行优化设计的初步探讨,在工程具有一定的实际意义。     

轧机牌坊形状的边界元优化设计

以图形参数为设计变量,以机架牌坊内最大应力最小为追求目标,运用边界单元法与罚函数法耦合求解牌坊窗口上下转角处的形状参数同了较理想的结果。     

活塞头部结构的优化设计

本文提出了一种用非线性规划求解活塞头部结构优化设计问题的方法.在活塞优化设计模型中,活塞的结构分析和温度场计算均采用了有限元分析方法.求解活塞最优化问题时采用了罚函数法.采用这种优化设计的方法,使得有可能在电子计算机上进行活塞的自动优化设计.     

考虑热变形和弹性变形的活塞二阶运动数值分析

文章建立了内燃机活塞裙部混合润滑数学模型,建模时综合考虑了活塞裙部外形轮廓、表面波度和粗糙度、活塞裙部和缸套的热变形和弹性变形以及裙部润滑摩擦状况等因素,分析了工作状态下热、弹性变形对活塞二阶运动轨迹、最小油膜厚度以及摩擦力的影响.结果表明相对于冷态,工作状态下活塞二阶运动幅度和摩擦力有所减少,而最小油膜厚度则有所增加...     

机器人操作器动力学形状优化设计

讨论了机器人操作器的刚性和弹性耦合动力学形状优化设计问题。主要将时间离散化、形状离散化。为此，首先求出各时间点上的动态响应，找出最不利情况，这样动态极值形状优化设计即可用复合形法解决。对末端挠度极小化为目标函数的形状优化设计问题进行了研究，得到了机器人操作器的最优形状。     

柴油机活塞的热疲劳寿命预测

按照热疲劳和高温低周疲劳断裂机制研究了柴油机活塞的寿命和安全性评定，采用Ｍｉｓｅｓ当量准则，求出当量应变范围，通过实验证实，它与寿命之间存在着Ｍａｎｓｏｎ Ｃｏｆｆｉｎ公式关系，并把这一表达式推广到复杂应力状态且摆脱结构形状和尺寸的影响，从而可把实验室中利用试件进行的一维状态下疲劳特性的试验结果用于复杂应力状态不同形状和尺寸的构件。最后把这一成果用于１２Ｖ－１８０型柴油机活塞寿命预测并证实用相热疲     

液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率研究

为研究液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率,分析了惯性负载对发动机燃烧进程的影响,指出惯性负载对速燃期气缸等容加热起着重要作用,缸内峰值压力通常可达6～9MPa,热能得到充分利用,发动机具有较高的热效率.针对液压自由活塞发动机惯性负载不足的缺陷,提出了机械、液感和机-液3种惯性加载方案.其中,机-液加载综合了机械加载能耗小,液感加载结构紧凑的优点,该方案采用节流阀控制液动机的流量,可实现对惯性负载的动态控制,是1种值得进一步研究的加载方式.     

活塞环自由型线CAD系统研制探讨

介绍活塞环自由型线ＣＡＤ系统的设计思想,系统以弹性力学理论和数值计算方法为基础,能自动生成活塞环的轮廓曲线,环周－径向压力分布图,编写加工工艺,编制技术文件,并为活塞环的数控加工提供精确的数据。系统操作简便,实用性强。     

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.     

柱塞自转对油膜承载能力的影响

用数值方法研究轴向柱塞泵马达的柱塞自转速度对柱塞副油膜承载能力的影响.用多重网格法求解油膜压力分布,用辛普森公式计算压力的积分,讨论了供油压力、主轴转速、往复运动速度等参数改变时,柱塞自转速度对油膜承载能力的影响.结果表明,自转造成的动压效应不是油膜承载能力的最主要部分;高压情况下,自转对承载能力影响不大,低压高速情况下,自转的影响显著;柱塞倾斜导致自转对承载能力的贡献较小.     

自润滑活塞环的热胀失效研究

针对无油润滑压缩机运行过程中自润滑活塞环的热胀失效问题,进行了理论分析和试验研究.改装了现有压缩机气缸,制作了组合式活塞,测量出压缩机实际运行时活塞环间的动态压力分布.根据活塞环前后压差载荷变化判断活塞环失效性,应用有限元方法对活塞环热胀失效过程进行了模拟分析和专项试验.通过观察活塞环的热胀过程,对热胀失效过程进行了验证.试验研究结果表明,活塞环因热胀而失效分为2种情况:开口间隙闭合初始时刻会产生封闭容积,形成相对平衡的压力,从而影响密封效果;随着温度的升高,开口接触面错开,活塞环侧面与活塞环槽侧面之间无法取得良好的接触,从而泄漏增加,进而影响密封效果.因此,需采用较大的开口间隙,以防止活塞环过早热胀失效.     

北方乡村住宅节能与热舒适的形体参数多目标优化设计

为进一步降低北方乡村住宅采暖能耗、改善室内热舒适,依托Rhino-Grasshopper可视化编程平台,构建北方乡村住宅形体参数多目标优化设计框架.结合天津乡村实地调研数据,对北方乡村住宅规划和单体层面的9项形体参数进行了多目标优化,应用TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution )综合评价法对帕累托解集进一步筛选,得到L型及U型乡村住宅形体参数最终设计方案.结果显示:优化后的L型乡村住宅采暖能耗及热舒适表现均优于U型;L型、U型乡村住宅形体优化方案在基准建筑基础上分别节约采暖能耗16.6%~18.0%,16.3%~26.4%,室内热舒适改善16.5%~17.5%,2.1%~19.0%.     

基于ANSYS发动机活塞有限元的分析与优化

对活塞在机械负荷作用下的应力和变形进行了研究。首先,利用三维制图软件UG建立了内燃机活塞的几何模型,在三维有限元分析软件中转换有限元模型。然后探讨了活塞机械载荷的确定方法。完成了活塞在机械载荷作用下的应力与变形分析,并考虑了活塞裙部侧推力的影响。结果表明：活塞的应力主要受机械载荷的影响,同时活塞变形呈轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化。因此,本文的研究结果将为活塞改进设计提供参考。     

架空碟形空间结构风场数值模拟和抗风优化

基于计算流体动力学方法,利用FLUENT软件对架空碟形空间结构的风场绕流特性和表面风压分布进行数值模拟,获得不同风向角下结构风压分布,分析了支撑柱高度、上碟面和下碟面矢跨比对风载体型系数分布和结构风致整体合力的影响.结果表明,支撑柱高度的选择既要有利于空气泄流,又要防止因高度过高引起风致整体合力的增大.研究发现,随着上下碟面矢跨比增加,迎风面正风压显著增大,背风面涡旋作用更加明显,结构风致整体合力呈增大趋势,碟面扁平化可明显改善结构抗风特性.给出的架空碟形空间结构抗风优化建议,可为该类结构抗风设计提供参考.     

圆形基础的临界荷载和形状系数

基于圆形荷载下地基中任意一点应力分量的弹性力学公式和Mohr-Coulomb极限平衡理论计算出最大塑性区深度达到1/4基础直径对应的临界荷载.通过圆形与条形基础临界荷载的比较,进一步得到了圆形基础界限荷载的承载力系数和形状系数.将这些形状系数与已有的各种极限荷载形状系数进行比较,发现与黏聚力和埋深有关的形状系数略小于极限荷载中的数值,与基础宽度有关的形状系数与极限荷载中的数值差距较大,建议按偏小的Meyerhof形状系数取值.算例表明:圆形基础临界荷载相对于极限承载力的安全系数与条形基础界限承载力相对于极限承载力的安全系数大致是匹配的.     

含孔有限弹性板缓和应力集中的总极值优化法

讨论了“积分型总极值”优化方法在二维多连域弹性体形状优化中的一个应用.具体计算了含椭圆孔的弹性有限板两边受拉伸时,为减少应力集中加入两个辅助孔的形状优化问题.通过优化设计辅助孔的位置和孔径以及中心孔的形状使应力集中明显降低.实例表明“积分型总极值”最优化方法具有约束处理方便、优化效果好和收敛速度较快的特点,适合于求解这一类形状优化问题.