胶轨列车底盘螺栓提载方法和强度校核研究

针对胶轨列车中多颗螺栓连接结构和单颗螺栓连接结构分别提出了螺栓载荷提取方法。基于工程实际,应用多体ADAMS静力学计算方法对胶轨列车底盘载荷进行分解,并作为其螺栓载荷提取的输入,再将载荷提取结果代入VDI2230标准,开展螺栓强度校核工作。通过对胶轨列车底盘局部螺栓进行分析校核得到了螺栓强度满足要求的结论,且螺栓在实车工程验证阶段未出现问题,说明所提出的螺栓载荷提取方法对车辆底盘结构中螺栓的设计与校核具有现实指导意义。

高温承压工况下熔盐泵用螺栓疲劳强度研究

高温熔盐泵介质温度是影响螺栓疲劳的关键因素,温度变化使法兰连接处的螺栓承受温差载荷而产生的交变应力导致螺栓疲劳失效。本文在螺栓受力中引入温差载荷,开展了熔盐泵螺栓在常温、温差和同温三种工况下疲劳强度的研究。研究表明:任何工况下熔盐泵的螺栓与法兰两者温差大于20℃时,循环次数就会低于10~4次;同温工况下温度大于75℃时,循环次数低于10~4次进入低周疲劳范畴;熔盐泵的螺栓温度不变-法兰升温时形成的温差对螺栓疲劳的影响要大于法兰温度不变-螺栓升温时的影响,而后者循环次数虽会增大但密封性会变差从而导致泄漏的发生;与温差工况相比同温工况才是最佳工作状态,应尽量避免熔盐温度频繁地波动而形成温差。

基于强度变化特征的汽车结构件轻量化设计方法

提出一种获得结构有限寿命的轻量化设计方法。该方法以结构强度变化特性为基础,以结构强度试验结果为依据,动态强度方程为指导,结构临界载荷为目标,提高设计应力为核心,借助有限元分析实现汽车结构件减重设计。应用此方法对某国产载货车前桥进行减重设计,通过设计该前桥的危险断面,减小前桥的横断面尺寸,降低该前桥的临界载荷,使试验应力提高到能对前桥结构造成强化锻炼的区域。台架疲劳试验表明,虽然每台减轻质量5.5kg,减重后的前桥仍能达到相关标准要求。这种方法比目前广为采用的以有限元分析和许用应力为基础的无限寿命轻量化设计方法更能充分发挥材料的强度潜力,因而可以在更深层次上实现结构的轻量化。基于强度变化特征的汽车结构轻量化对目前世界上日益强调的汽车轻量化具有重要的学术价值和指导意义。对基于强度变化特征的汽车结构件轻量化设计方法进一步改进和完善后,在其他工程领域也将具有重要的应用和参考价值。

智能鲜面机混合器结构的优化设计

为了研究智能鲜面机面辊结构对面团的流动影响,对普通结构面辊和优化结构面辊的和面过程开展了流固耦合分析。结果表明,二者在和面时的最大应力分别为0.20 MPa和0.19 MPa,优化面辊后所受应力更小。同时,为揭示面辊转速对智能鲜面机抗震性能的影响,开展了模态分析。前4阶模态分析结果表明,最大变形位于面辊中部,前4阶模态的频率都在1700 Hz以上,对应的临界转速都在102000 r/min以上,说明面辊工作转速在1600 r/min时可以避免发生共振。为了提高单位时间内的面条产量并保证面条口感,适当提高面辊的转速并限制面团的温升在理论上是可供选择的方法。

某星载降水雷达结构动力学优化设计方法

针对某星载降水雷达结构动力学优化设计要求,在有限元分析的基础上,采用Kriging(克里金)代理模型对某星载降水雷达的有限元模型进行近似化处理,并利用改进遗传算法对其蜂窝板结构参数进行优化设计,获得较优设计方案。最终通过某星载降水雷达结构动力学优化设计案例以及力学试验证明该方法的有效性。

应用多体有限元法预测车体结构疲劳寿命

利用多体动力学和有限元法结合的混合方法对机车车体结构疲劳寿命进行仿真研究。首先在SIMPACK中建立机车整车的多体系统动力学模型,根据不同的载荷工况计算其载荷时间历程;其次根据有限元准静态应力分析法,获得车体结构的准静态应力应变影响因子(stresses influence coefficient,SIC),再利用模态分析技术获得车体结构固有频率和模态振型,以及确定车体结构危险点位置。基于危险应力分布的动载荷历程,结合车体材料的S—N曲线以及Palmgren-Miner损伤理论,利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法和WAFO(wave analysis for fatigue and oceanography)技术进行标准时域的车体结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤累积和寿命预测。实测结果和仿真结果相互对比表明,这种方法可以有效预测车体结构的疲劳寿命,其精度和动力学与有限元模型的精度有关。

基于径向自紧密封的双金属复合管液压成形

针对现有复合管制造中存在的问题,开发了一种径向自紧密封式双金属复合管液压胀合成形装置,介绍了该装置的工作原理及技术特点,阐述了复合管液压成形过程的原理,并采用弹塑性理论分析了其在液压成形过程中内管及外管的应力应变状态.利用变形协调条件,得出了成形压力与复合管内外管之间残余接触压力的理论计算公式,并通过实验对公式进行了验证.结果表明,该新技术性能可靠且可适于工程应用.

基于Hypermesh的电动汽车车架结构优化设计

建立了某款电动汽车车身骨架的几何模型,运用有限元软件Hypermesh在已建立的几何模型的基础上进行网格化,根据实际情况定义边界条件与施加载荷,完成有限元模型的建立;分析计算在相应载荷与边界条件下车身骨架的静态刚度、强度,并进行模态分析;最后提出优化的研究方案和具体实现方法,为车身骨架的改进优化提供了理论依据.

水下机器人耐压壳体结构优化

基于响应面法对水下机器人耐压壳体结构优化,以耐压壳体结构5个尺寸为优化变量,借助ANSYS求解结构应力响应数值,利用组合试验缩小优化变量范围后进行响应面试验设计,优化约束条件为耐压壳体强度和稳定性满足要求,目标函数为壳体质量最小,利用Design-Expert试验设计软件进行响应面优化求解,将结果与利用1st Opt数值计算软件得到优化数值对比,最终优化结果为耐压壳体质量降低15.52%,且壳体满足强度和稳定性要求,达到优化目的。

风力发电机主轴的非线性接触有限元分析

使用非线性接触有限元方法对风力发电机主轴零件进行结构分析。模型模拟了轴承和轴套对主轴的非线性支承条件以及轴承的调心转动,给出静强度和疲劳寿命计算结果。分析结果表明,该主轴的强度、刚度和疲劳寿命满足设计要求。

自紧密封不锈钢衬里复合管液压胀合研究

研制开发了一种径向自紧密封式不锈钢衬里复合管液压胀合成形装置.讨论了复合管液压胀合成形过程的原理,并采用弹塑性理论分析了其在胀合成形过程中内管及外管的应力应变状态.利用变形协调条件,得出了胀合压力pe与复合管内外管之间残余接触压力pr*的理论计算公式,并通过试验对公式进行了验证.结果表明该装置结构及其计算方法均可适于工程应用.

采用缺口件等效与渐进插值法预测构件疲劳极限

以发动机曲轴为例,以等效椭圆孔板长轴长度、短轴长度及均布载荷为变量,采用拟合方法使等效椭圆孔板的应力集中处应力场与曲轴受载荷时应力集中处的应力场尽可能一致,将曲轴应力集中等效为标准椭圆孔缺口件.通过等效处理,曲轴疲劳极限载荷的求解问题可以转换为椭圆孔缺口件的疲劳极限求解问题,结合已有曲轴的疲劳强度试验数据得出该曲轴材料的特征尺寸,采用渐进插值法结合短裂纹扩展理论,推导出预测曲轴的疲劳极限载荷.

疲劳可靠性计算方法中迈纳理论与概率累加理论之间的关系

针对疲劳可靠性领域中广泛应用而相互关系尚不明确的迈纳(Miner)理论和概率累加理论,在文献[1]的基础上,通过更深入的数学推导和实例计算,证明了在疲劳寿命服从对数正态分布的前提下,迈纳理论是概率累加理论的特例。首次揭示了两大经典理论之间的内在联系,进一步发展了疲劳可靠性理论,完善了计算方法。

蜗杆传动强度设计研究

通过深入分析环面蜗杆传动强度计算的AGMA标准的特点和不足 ,提出了一种符合赫兹接触理论新的算法 ,统一定义了圆柱、环面蜗杆传动强度设计中心距 a =f(T2 ,n2 ) 是力矩和转速的函数的含义。本方法计算结果可靠实用 ,可用于实际设计中。

静载荷与地震载荷作用下ITER重力支撑系统有限元静力分析

针对ITER重力支撑系统的特点,提出了ITER重力支撑系统的有限元静力分析方法。应用AN-SYS软件,建立了ITER重力支撑系统三维实体模型。采用精度比较高,且计算规模又可以接受的单元网格划分方法,进行网格划分。在Volume之间的界面上定义接触单元。得到了支撑系统有限元模型。对同时受静载荷与地震载荷作用的ITER重力支撑系统进行了有限元静力分析。获得了支撑系统各零件的应力分布及最大应力,分析了这些零件的强度。结果表明:TF腿、韧性板、环形支撑和支撑圆柱的最大应力分别出现在TF腿与等效环向壳连接处、韧性板与其下法兰焊接的拐角处、环形支撑上端面与其内部加强筋的交接处、支撑圆柱的上端面,这些最大应力都小于其相应的许用应力,按照ASME压力容器评定标准,支撑系统各零件均满足强度要求。静力分析的结果为ITER重力支撑系统的设计或改进提供了可靠的理论依据。

挖掘机铲斗强度分析

以WY100C液压挖掘机(斗容量为1 m3)为样机,对挖掘机反铲工作装置——铲斗应用Pro/E建立实体模型,并应用Pro/MECHANICA模块对挖掘机铲斗的设计模型在受最大应力的危险工况下进行有限元强度分析。分析结果表明,挖掘机铲斗的前部斗齿、斗后壁耳板的根部、铰接处和补强区域是最危险的部分,设计时应重点考虑其强度要求,其它部分相对较安全。挖掘机反铲工作装置-铲斗的强度分析为铲斗的设计及改善铲斗的性能提供了理论依据。

油膜轴承的承载性能分析与比较

分析了润滑油粘度、设计参数以及轴承结构等对动压油膜轴承的承载性能的影响 ,给出了动压油膜轴承设计时的参考依据 ,并提出了圆柱变阶梯油楔动压滑动油膜轴承的设计思想。

圆柱体接触问题中弹性趋近量的计算

运用接触分析中的柔度法,分析了两圆柱体接触时的弹性趋近量计算,在大量数值计算的基础上总结出了弹性趋近量的拟合公式.该公式除了包含以往经验公式中已考虑的影响因素以外,还考虑了接触体半径和沿轴向修缘凸度对弹性趋近量的影响,因而比常规的计算公式更为合理、精确.

ITER真空室中子屏蔽组件的热—静力学有限元分析

根据ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)真空室中子屏蔽组件的设计概念和结构特点,应用有限元分析软件ANSYS对结构组件进行静力学分析和热—结构耦合分析。有限元计算结果表明,等离子体中心破灭事件(centraldisruption27msec——CD27ms)下的巨大瞬间电磁载荷对其产生的应力与变形远小于真空室温度环境造成的应力影响,尤其在接触应力计算上表现最为明显。因此,根据强度分析的结果重新对中子屏蔽组件的结构方案进行修改,分析结果表明改进后的结构更加合理。

计及摩擦影响的直齿轮时变啮合刚度计算方法

针对现有的齿轮时变啮合刚度计算模型不考虑时变摩擦影响的问题,以一种弹流润滑状态下的时变摩擦系数为基础,通过推导齿轮副的齿面速度、滚滑比、卷汲速度、赫兹应力,得到了弹流润滑状态下,考虑单双齿啮合情况下载荷变化的时变摩擦系数;并应用于势能法刚度计算模型,提出了计及齿面摩擦的时变啮合刚度计算方法。计算结果表明:齿面摩擦对时变啮合刚度有很大的影响;在节点位置,不存在相对滑动,刚度和不考虑摩擦情况一致;在单双齿啮合区的临界点,单齿刚度存在突变的现象;随着载荷的增大,时变啮合刚度减小。该方法同样适合于其它摩擦模型,从而为后续进行考虑摩擦影响的齿轮动力学分析提供新的时变啮合刚度理论基础。