东坪电厂水轮机流固耦合建模及增容能力评估

增容改造是提升水电机组发电能力的重要举措之一。东坪水电站地处湖南,是国家电投集团增容改造的重要试点。本文以其为研究对象,采用有限元软件建立了其整体三维流固耦合有限元分析模型,选择转子中心体、主轴、转轮室、叶轮四大过流部件,对其开展流固耦合刚强度及模态数值求解,得到了流道的压力速度分布以及结构的应力、模态结果,在此基础上评估了增容后机组关键部件的刚强度及动力学特性。结果表明,现有结构条件下,东坪电站的机组额定容量可提升16.11%~21.67%,年发电量可提升1.64%。影响其增容能力的最主要因素是转子的飞逸转速,可通过适当提升转子中心体外筒圈的材料性能来提升其临界飞逸转速。研究结果为水轮机的增容改造评估提供了重要理论依据与借鉴。

音响合成技术在全飞行模拟机中的应用

从实际飞行出发 ,按照民航局制定的模拟机标准中对声音的要求 ,采用软件设计及建模方式 ,给出了声音频率与幅值之间的关系 ,并通过数据测试验证其可靠性 .同时 ,总结了需要模拟的声音类型 ,分析了音响合成的必要性 。

模拟机运动系统及软件剖析

针对飞行模拟机运动载荷系统中平台质心处的线加速度的算法进行了剖析,并就液压伺服作动筒的伸缩长度与飞机特定力和飞机转动率之间的关系进行了分析。提出了运动方程建模的依据,探讨了模拟机六自由度运动系统在软硬件上的合成原理,为飞行模拟机液压伺服控制在运动系统过载保护性能方面的改善及研究打下了基础。

2016年8月24日意大利M_W6.2地震近场地震动方向性效应

为研究2016年8月24日意大利中部MW6.2地震的断层破裂方向性效应,依据断层走向将强震动观测台站划分为SE和NW两组,比较两组记录的地面峰值加速度PGA、地面峰值速度PGV、拟加速度反应谱PSA和重要持时D_(SR).结果显示:NW组观测到的PGA,PGV和PSA普遍大于SE组,PGA和PGV的观测值与预测值的残差随方位角变化明显;NW组观测到的DSR值整体小于SE组,由此推断此次地震存在明显的方向性效应.在此基础上,采用反演方法,确定了该地震的震源为双向非对称破裂,主破裂方向大约介于345°—360°之间,主破裂长度约占整个破裂的70%—80%,破裂速度为2.2—2.5km/s,反演结果印证了两组台站数据的地震动参数差异是由断层破裂方向效应所引起的.

大型自卸车翻车保护结构有限元分析

利用通用有限元软件ANSYS建立自卸车机架和安装在驾驶室上的翻车保护结构(ROPS)的非线性有限元模型,再利用通用显式动力分析程序LS-DYNA进行求解和后处理,确定侧向加载的极限载荷,设计侧向、垂向和纵向3个方向的加载曲线,求解得到ROPS加载的变形情况。将有限元分析结果与国际标准ISO 3471:2008进行比较,验证所设计加载曲线的合理性。根据设计的加载曲线进行现场翻车保护试验,提取的试验数据与仿真结果吻合较好,最大相对误差仅为3.33%,说明采用有限元仿真方法替代现场试验对大型自卸车驾驶室安全性进行评估是可行的。

人工肌肉IPMC电致动响应特性及其模型

采用自行设计的悬臂梁装置对人工肌肉IPMC的电致动响应特性进行测试,研究在直流电压作用下悬臂梁位移与电压的关系及在方波电压作用下位移与电压频率的关系,建立IPMC材料的力学模型;提出IPMC材料悬臂梁电致动挠曲线方程的大变形解法,导出作用于IPMC悬臂梁上的等效弯矩与电压、频率的函数。测试结果表明,在电压为5V时位移达到最大值11.1mm;当电压的频率大于30mHz时,随着频率的增加,悬臂梁的位移逐渐减小,且在30～100mHz时下降迅速。模型计算结果与测试结果最大相对误差在10%以内,证实了模型的准确性。

基于SolidWorks和ANSYS的旋挖钻机钻桅结构强度分析

介绍旋挖钻机钻桅主流结构形式及其工作原理,通过SolidWorks建模和ANSYS分析的有效结合,对钻桅进行三种极限工况下的仿真,给出各工况下的Mises应力云图和位移云图,并分析仿真结果。结果表明:在三种极限工况下,钻桅变幅油缸支座位置都属于应力集中区域,鹅头变形最大,在进行钻桅结构的改进时,应当对这些位置予以重视。

橡胶缓冲器接触碰撞有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对电梯对重碰撞橡胶缓冲器过程进行模拟,分析碰撞过程中不同时刻橡胶缓冲器及电梯对重的动态响应。结果表明该模拟能为研究电梯缓冲器的性能和设计,以及改善结构提供依据,以保证缓冲器在工作中满足技术要求。

大型自卸车车架静动态性能拓扑优化研究

为使大型矿用自卸车车架的静动态性能同时得到提升,采用惯性释放法对大型矿用自卸车车架进行了有限元分析,并在此基础上进行了拓扑优化。将多工况下的平均柔度和前6阶弹性模态平均特征值通过一个权值进行组合成为多目标函数,约束车架体积,以单元密度作为设计变量,试算出6种不同权值下的车架拓扑结构。通过理想点法构造的评价函数,挑出一个使多目标函数取得理想解的权值,最终得到一个承载能力与动力学特性相匹配的最优化车架拓扑结构。优化后的新车架质量减少了1 371 kg,刚度提高了30%,第一阶弹性模态固有频率由原来的4.93 Hz提高到5.90 Hz,避开了路面激励频率范围,最大应力在多种工况下降低10%。研究表明该拓扑优化方法可以在减轻结构质量的同时,改善结构的承载能力和抗振动性能。

石油钻杆用G105级钢高温塑性流变应力数学模型

在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用等温压缩试验,研究了石油钻杆管用G105级钢(API标准)在高温压缩变形中的塑性变形,应变速率分别为0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1,变形温度分别为1100℃、1000℃、900℃、800℃、750℃。结果表明,应变速率和变形温度的变化影响G105刚流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的提高而增大。在确认了实验的有效性和修正了由于变形功热产生的温升后,在Mat-lab中进行回归分析,得到G105级钢的高温条件下的流变应力本构方程,相关系数为0.9272,回归方程比较显著。

显微组织对近α钛合金BT-20疲劳裂纹扩展的影响

通过显微镜及电子背散射衍射试验对近α钛合金BT-20的篮网、双态和魏氏组织微观结构及晶粒尺寸进行测定,并采用拉伸与疲劳裂纹扩展试验进行力学性能以及裂纹扩展研究,讨论微观组织对裂纹扩展速率、路径和断口形貌的影响.结果表明,双态组织的强度和延伸率最好,魏氏组织最差;双态组织的断口为解理断裂,裂纹碰到大尺寸初生α晶粒时发生穿晶失效,形态呈直线状,从而具有较高的扩展速率;篮网和魏氏组织的断口形式为沿相界断裂,裂纹扩展路径在通过α晶粒集束边界时改变方向,路径呈曲线状,扩展速率相对较低,从而具有较好的耐裂纹性能.

不同结构地铁车轮的噪声特性测试和对比分析

随着对地铁低噪声的要求日益严格,有必要对地铁车轮的声学特性进行定量分析,分析方法应简单易行并具说服力.为此,采用实验方法测试不同方向激励下3种不同结构地铁车轮的噪声特性,对辐射率和衰减率进行研究.对比分析表明,直辐板带制动盘的车轮声学综合性能最佳,噪声辐射率低,而且衰减较快.这一研究为低噪声城市轨道交通车辆的研发提供了实验依据.

张力减径机有限元模拟及成品管质量影响因素分析

根据热轧无缝钢管张力减径过程特点,建立了20机架张力减径机的三维热力耦合有限元模型。将模拟结果与实际产品的平均壁厚对比,偏差仅为2.2%,验证了有限元模拟的可靠性。研究了张力减径过程中荒管壁厚变化曲线以及不均匀壁厚荒管和不同转速差对成品管质量影响。结果表明:荒管壁厚呈现先增加后减小的趋势;荒管形状对成品管的影响很大,且成品管遗传了荒管的特点;转速差越小,钢管的壁厚越厚,越不均匀。

基于OPC与以太网技术的压铸生产现场远程监控

随着压铸生产技术和管理要求的提高,实现对生产现场的远程监控已势在必行。由于生产现场监控设备种类比较多,而OPC接口的出现,解决了应用软件和各种设备驱动程序间的通讯。主要介绍了通过OPC和工业以太网对主要生产控制设备PLC(可编程序控制器)的实时远程监控。通过采用以上新技术,优化了压铸工艺,提高了铸件质量及生产效率。

混凝土湿喷台车臂架振动模态分析

以国内某公司喷浆台车SPTC25为研究对象,首先利用陀螺仪和加速度传感器在施工现场进行动力学测试,采集到关于臂架在实际施工时的角速度和加速度的时间历程曲线。然后通过数据处理和分析计算,得到臂架在仰俯工况下的振动频率和振幅,分别为1.18 Hz和0.092 m,回转工况下的振动频率和振幅分别为0.98 Hz和0.073 m。其次,对湿喷台车臂架建立了准确的有限元模型,并且进行了模态仿真分析,得到前三阶模态的固有频率和振型。结合隧道施工时的实际操作数据统计,最终得出结论,臂架在施工过程中长时间处于共振状态,使得振幅过大,这是臂架疲劳开裂的主要原因,也为后续湿喷台车臂架的研发和优化提供了新的分析思路。

矿用自卸车翻车保护结构分析及侧向性能优化

根据某矿用自卸车的翻车保护结构型式,建立翻车保护结构(简称ROPS)安全性能仿真的动态有限元模型。模拟现场试验的加载过程设计加载曲线,进行动力学求解运算。仿真结果显示ROPS侧向刚度过大导致能量吸收与侧向承载力匹配不良。针对该缺陷对翻车保护结构主要承载结构进行刚度改善并重新进行动力学求解运算,仿真结果表明优化后的ROPS侧向性能得到极大地改善,有效地保障了工程车辆的安全性。

无缝钢管张力减径过程壁厚不均匀模拟分析

为研究无缝钢管张力减径过程中钢管壁厚不均现象,建立无缝钢管张力减径过程三维热力耦合模型。模拟所得壁厚与实测结果误差最大不超过5.2%。模拟结果直观显示钢管在轧制过程中内壁形状的变化过程,最终内壁形状为规则的正六方形。分析张力减径过程中摩擦力的分布,结果表明,摩擦力沿钢管圆周分布不均,使得在辊底处形成附加轴向压应力,辊缝处形成附加轴向拉应力,从而影响壁厚变化不均。进一步研究钢管初始温度对成品壁厚分布的影响,模拟结果表明,随着钢管初始温度的升高,钢管壁厚不均现象得到明显改善。

镁合金DVD盖压铸模具设计

针对压铸生产的产品AZ91D镁合金DVD盖,在考虑到镁合金特性的基础上,详细描述其压铸模具设计过程,并采用CAD/CAE/CAM计算机对模具填充模拟技术进行压铸工艺和压铸模设计与分析,阐述镁合金薄壁件压铸模具的一系列设计过程。

重型矿用自卸车车架的模态分析和结构优化

针对国内某重型矿用自卸车车架动静态特性不良的问题,文章建立了车架的有限元模型,并进行了模态分析及测试。结果表明,实验模态和数值计算结果较吻合,且均显示车架的固有频率与电机激励频率重叠。为了改善车架的动静态特性,以静应变能和模态应变能的加权和最小作为优化目标,质量及电机激励频率作为约束条件,通过对各组件板厚特征对加权能和质量的灵敏度分析确定设计变量,对在凸凹路面减速转弯的整车满载车架进行尺寸优化和形貌优化。优化结果表明,车架在质量没有增加的前提下,加权能从8 500J减小到5 600J,车架不再与电机发生共振,且第1阶弹性固有频率由4.93 Hz提高到了6.50 Hz,最大应力从385.9 MPa减小到211.2 MPa,表明车架的动静态特性得到了改善。

轴流通风机叶轮的流固耦合强度分析

轴流通风机在工作过程中,出现了叶轮轮毂开裂及叶片折断等故障,影响通风机的安全运行,需要对通风机叶轮进行强度校核以确保叶轮具有足够的强度。文中以FBCDZ-6-No28对旋轴流通风机为研究对象,考虑通风机工作时叶轮自身离心力和气动压力对叶轮的影响,采用ANSYS Workbench软件,应用弱耦合方法对通风机叶轮强度进行研究,得到设计工况下通风机叶轮的应力和应变云图。结果表明:通风机在不同的载荷工况下,叶轮等效应力分布和最大等效应力值不同;轮毂与叶柄接触附近是应力集中区域,叶轮最大等效应力发生在轮毂安装槽凹处,叶轮最大变形发生在叶片顶端;通过计算叶轮轮毂和叶片的安全系数,得出叶轮强度满足要求。