基于流固耦合的卡车油箱振动特性研究

卡车油箱在使用过程中,存在因振动产生本体及焊缝开裂的问题。针对某400 L卡车柴油油箱,基于流固耦合理论,运用ANSYS软件分析油箱的振动特性。锤击法模态试验和仿真模态分析结果,仿真与试验测得的结构模态参数数据误差最大为13%,仿真的准确性得到验证。油箱结构自由状态下计算得到的前6阶固有频率略大于油箱安装状态下的固有频率,油箱固有频率会随着液体含量的增加而降低。油箱的固有频率在液体量从0到100 L以及300到400 L这两阶段变化明显。油箱充液比低于1/2时,油箱结构的各阶固有频率均高于危险区域的频率,不会产生共振。充液量大于3/4时固有频率接近于30 Hz的标准规定值,存在共振风险。油箱设计时,应优化油箱的结构,使其在充满液量时也能避开30 Hz标准值,更为安全。

30408奥氏体不锈钢弹塑性力学演变研究

采用小冲杆测试技术测试30408奥氏体不锈钢的屈服强度及抗拉强度分别为195.43MPa、804.34MPa,运用扩展有限元的方法模拟了小冲杆试验的破裂过程,并基于弹塑性力学分析了某煤矿应力计压力枕的弹塑性变形。结果表明:采用扩展有限元法模拟小试样破裂位置与试验破裂位置基本吻合,断裂位置先经历减薄,减薄区发生最大的塑性变形为123.1%,之后随着应力的增大,试件产生破裂。压力枕的弹塑性分析与试验结果的相对误差在(0.21~6.65)%之内,表明该方法用于应力计压力枕的设计是可行的。这里指在探索大塑性变形零部件的精细化设计问题,减少试验次数,提高设计精度。

喷丸消除S30408对接焊接头残余应力研究

采用手工氩弧焊对接焊接两块200mm×100mm×6 mm的S30408不锈钢板材,用试验和模拟相结合的方法研究焊缝附近残余应力分布及喷丸对残余应力场的影响。结果表明:试样在喷丸前,焊缝附近存在较大的残余拉应力,沿焊缝中心线对称分布,横向残余拉应力最大为138MPa,纵向残余拉应力最大为295 MPa。比较试样表面在丸粒速度为100 m/s,丸粒直径为0.5 mm,覆盖率100%喷丸前后的残余应力,表明喷丸可以消除残余拉应力并引入高幅压应力。建立了随机分布喷丸模型并进行数值模拟,模拟结果与试验吻合良好。通过模拟不同丸粒速度和直径下残余应力分布,发现丸粒速度从80 m/s增加到160 m/s,或直径从0.3 mm增加到1 mm,试样表面及次表面引入的残余压应力值也增大。

单双腔抗性消声器压力损失CFD研究

利用三维计算流体力学(CFD)方法计算了4种单腔和两种双腔抗性消声器的压力损失。研究了内插管、偏置输入管、偏置输出管和膨胀腔长度等消声器结构以及进口空气流速对单腔消声器压力损失的影响,中间挡板位置和空气流速对双腔消声器压力损失的影响,得出了相应结构对消声器的压力损失的影响规律,为抗性消声器的设计提供帮助。用实际算例验证了CFD方法计算压力损失的可行性,提供了一种利用计算流体动力学进行消声器压力损失的计算和分析流程,方便在设计阶段对消声器进行压力损失的近似预测。

基于滑移网格的反应釜内部流体动力学特性研究

基于滑移网格理论,采用VOF模型,应用计算流体动力学法(CFD)对现实生产中尿素水解搅拌反应釜的内部流场进行数值模拟,分析不同时刻的反应釜内部流场、流速与湍动能分布等的变化特性,以及不同时刻该反应釜内部气液两相的分布状态和流动规律,并得出结论:液体流速较大的区域出现在3个桨叶区,碰撞釜体后形成轴向流和大小不同的涡流,并产生液体流动死区;最大压力出现在釜顶和釜底,而压差最大的区域则是搅拌叶附近;流场的湍动能自下而上逐渐增大。

工业纯锆焊缝金相组织和力学性能

为了研究工业纯锆在焊缝不同区域的分布、金相组织和力学性能之间的关系,采用TIG方法焊接锆R60702工业纯锆板对接焊缝,采用光学显微镜、电子探针和显微硬度计等仪器,分析焊缝母材区、热影响区、熔合区和焊缝区的金相组织、机械性能和元素分布特性.研究结果表明:对接接头各区域的组织不同,母材区的晶粒为等轴状,呈面织构;不完全重结晶区的晶粒亦为等轴状,而且更细于母材晶粒,因而强度、塑性优良;过热区的晶粒则较粗大;焊缝区组织为铸态晶粒,形状为纤维状;对接接头各区的元素分布较为均匀,没有明显的偏析现象;焊接接头的硬度呈W型分布,最高硬度分布在焊缝区达到290 HV50 g,最低硬度分布在不完全重结晶区,达到162 HV50 g,过热区则介于母材区与焊缝区之间.

三层搅拌式反应釜内部气液流动特性研究

选用Euler-Euler多相流模型和群体平衡模型,采用多重参考系(multi-reference frame,MRF)方法,分析2KSX(四宽叶旋桨搅拌器)+抛物线圆盘涡轮(parabolic disc turbine,PDT)三层搅拌器反应器内部流场和气液两相分布特性,计算反应器内整体和局部气含率的分布。得出结论:搅拌反应器内上层和中层搅拌桨产生轴向流动,下层搅拌桨产生径向流动,并且和反应器内壁的共同作用下形成一个循环变化的流动;利用宽叶旋浆搅拌器的轴向驱动,及抛物线圆盘涡轮搅拌器的径向驱动作用,提高搅拌反应器的气含率,使其局部气含率的分布较为均匀;搅拌反应器内部的气含率随着搅拌时间的延长而增加,当搅拌26 s之后,内部的气含率基本不再变化,延长搅拌时间并不能增加内部的气含率。

流固耦合的多层搅拌反应器振动特性研究

针对某型号搅拌反应器搅拌主轴因振动断裂的问题,基于流固耦合理论,采用CFD和FEM相结合的单向耦合稳态的数值模拟以及经验公式计算方法。在考虑流场作用的条件下分析多种方法得出搅拌器的临界转速结果。分析主轴断裂的原因及影响搅拌器的固有频率的流体因素,并对主轴结构进行改进。得出结论:主轴驱动电机转速大于主轴的最低设计转速是主轴产生振动断裂的主要原因;搅拌介质的流体力和阻尼作用对搅拌器的固有频率均有影响;可以将主轴适当加粗以提高其临界转速,从而远离共振范围并有效解决振动问题;采用流固耦合的方法能够考虑搅拌器转动、流体载荷和搅拌桨叶的影响。其计算结果比经验公式更接近实际情况。

基于CFD的挖掘机消声器结构优化研究

结合插入损失、压力损失和结构尺寸等影响抗性消声器产品质量的因素,利用三维计算流体力学仿真方法分析了某型号挖掘机消声器内部的压强分布,研究了造成压力损失过大的原因,对消声器的压力损失进行了预测,提出根据整机设计要求对消声器进行结构优化的设计流程,应用到实际抗性消声器的性能改进实践中。利用试验数据和计算机仿真分析,证明了改进后的消声器在压力损失、插入损失和在整机装配中均能满足该挖掘机的要求。

超声冲击处理对316L不锈钢焊接接头组织及残余应力的影响

对6 mm厚的316L奥氏体不锈钢板进行TIG焊试验,采用盲孔法测量焊缝附近的残余应力,并采用超声冲击处理焊接接头,观察超声冲击前后焊接接头的组织形貌。使用Abaqus有限元软件,分析了316L不锈钢的焊接残余应力分布,并与残余应力测试结果进行对比,以验证模拟结果的准确性。结果表明,焊缝组织由奥氏体与δ铁素体组成,铁素体主要以蠕虫状分布于枝晶主轴上。超声冲击处理前,熔合线清晰可见,靠近熔合线的热影响区晶粒粗大,晶粒内部有滑移线,该部位在焊接过程中发生了塑性变形。超声冲击处理后,熔合线变得模糊,接头的残余应力大幅降低。接头的横向残余应力以拉应力为主,最大应力在焊缝熔合线处;最大纵向残余拉应力出现在焊缝及其热影响区附近。横向残余应力的模拟结果与盲孔法测试结果较为吻合,其与测试结果的偏差低于20%。

穿孔和非穿孔消声器压力损失研究

本文利用三维CFD方法,研究了抗性消声器内部流体动力学仿真和压力损失计算的过程,分析了四种穿孔和非穿孔单腔消声器的流场流速和压力分布,研究了相应的压力损失随入口流速的变化趋势。得出结论:,穿空管消声器的流体动力学性能要好于非穿孔类消声器,对膨胀腔冲击比较小;在相同边界条件下,穿孔管消声器的压力损失大于非穿孔类消声器。对复杂抗性消声器的设计有比较好的参考价值。

锚索锚杆联合支护技术在煤巷中的应用

主要论述了锚索和锚杆的支护原理、特点和安装工艺过程,给出了锚索锚杆支护装备的特点和发展现状。为了提高锚索锚杆支护安装的工作效率、降低劳动强度、提高施工的安全性,构想了机载式锚杆钻装机,并对其性能给出了简单描述。

基于频谱分析的挖掘机噪声特性研究

通过采集挖掘机柴油机的排气噪声、消声器排气噪声、柴油机壳体辐射噪声和操作室内噪声的声压信号,分析了空载条件下噪声声压信号的频谱特性,给出各噪声信号在不同柴油机转速下的A声级噪声值。得出结论:柴油机排出噪声覆盖高、中、低频段;各噪声频谱特征比较类似;共振导致怠速时的柴油机振动比较大;各噪声强度均随柴油机转速的提高而增大;噪声源以及消声器排出噪声的低频段声压比较大的频率均是柴油机转速基频的倍数。

304/Q345R复合板焊接接头微观组织及残余应力

为研究复合板在焊接过程中复杂的热力学行为,利用ABAQUS有限元软件对304/Q345R复合板的焊接过程进行了数值模拟,通过热电偶和盲孔法获得了焊接接头的热循环曲线和残余应力分布规律,验证了有限元模型的正确性.同时采用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头的微观组织、晶粒形貌和元素分布进行了分析,研究焊接接头部位的微观组织演化规律.结果表明,焊接残余应力最大值为312 MPa,位于焊趾附近,残余应力沿焊缝至母材方向逐渐降低并趋于稳定.在两种材料的交界面处发现残余应力不连续现象.焊接接头微观组织主要由奥氏体和铁素体组成,复层熔合线附近的铁素体以板条状和针状形成带状过渡区,而熔合线附近的奥氏体晶粒成柱状形貌且尺寸更为微小.

工科高校工程训练教学调研与探索

工程训练主要培养工科大学生的工程实践能力和综合素质。根据不同层次工科高校工程训练中心的建设情况,高校管理模式分为教学科研型、教学生产型和管理教学型三大类。工程训练中心建设主要基于本校的实际情况,借鉴其他高校的优点,探索适合本校特点的工程训练管理和教学模式,强化工程训练,为工科学生的创新能力培养打下基础,提高工科学生的综合素质。

滚筒洗衣机箱体振动特性及模态分析

滚筒洗衣机箱体是由钣金件经冲压和铆接组成,其振动特性是该类型洗衣机振动控制的重要环节。基于锤击法和单点激振方式,应用LMS振动测试系统测试滚筒洗衣机箱体的模态特性,并用LMS Test.Lab软件进行相关信号分析;采用有限元法对滚筒洗衣机箱体进行模态分析,并对比试验和仿真分析结果,得出如下结论:1)箱体两侧板发生局部变形,且中部振动较为明显;2)试验模态和计算模态得到的各阶固有频率误差在6.1%以内,模态振型基本保持一致,箱体三维模型相对可靠。箱体侧板振动明显,是刚度不足造成,可提出箱体的优化结构:采用环形凹槽的侧板冲压结构代替原有的竖直凹槽。从谐响应分析计算得到的箱体改进前后侧板测点的低阶频率和振幅的比较可看出,结构优化合理。

基于有限元法的变压吸附器仿真分析

频繁的加压与减压容易造成变压吸附器的疲劳失效,因此除了常规的设计标准外,变压吸附器还需要根据疲劳容器设计标准进行校核以确保使用寿命。根据JB4732-1995(2005年确认)的要求,利用有限元法对某公司提供的变压吸附器进行疲劳校核。通过优化上下管口的结构,可以使最大应力值在不超过许用范围内的情况下,降低管口的重量。确定吸附器的最终结构后,在设计压力为1.03MPa的工况下,吸附器所受到的最大应力为169.07MPa。当工作压力范围为-0.08~0.85MPa时,计算得交变应力幅强度为78.9MPa,此交变应力幅的许用循环次数大于10~6,大于设备的设计循环次数9.2×10~5,设备是安全的。

基于流-固耦合理论的搅拌反应器机械特性

采用欧拉模型与k-ε湍流模型,利用ANSYS软件中的Fluent模块分析反应器内部的流体特性,计算搅拌器的驱动扭矩与功率;应用流-固耦合理论,利用Static Structural模块计算搅拌轴及桨的应力与挠度。结果表明:单跨与悬臂约束方式的搅拌器内部流体特性一致,采用2种约束方式的搅拌轴及桨的应力最大值点位置相同,均在上层六直叶圆盘涡轮的桨叶与圆盘连接处,其中单跨、悬臂约束方式的搅拌轴及桨的最大应力值分别为22.37、26.44 MPa;采用单跨约束的主轴、搅拌桨应力最大值分别为悬臂约束的62%、84.6%;采用单跨约束的搅拌轴及桨的挠度最大值点在上层桨桨叶末梢,悬臂约束的在下层桨桨叶的末梢,其中单跨约束的搅拌轴及桨的变形量最大值为0.45 mm,悬臂约束的为1.67 mm;采用单跨约束的主轴、搅拌桨变形分别为悬臂约束的10.7%、26.9%。

折边式蜂窝夹套反应器的有限元分析

根据试验工况及结构特点,应用有限元法对折边式蜂窝夹套进行应力分析。计算结果表明,基于弹性力学的计算结果可靠,蜂窝夹套的强度和稳定性符合ASMEⅧ-2—2005《压力容器建造另一规则》的要求。借助参数化有限元模型,对不同结构尺寸下的蜂窝夹套的结构应力强度值进行了比较分析,总结了这种折边式蜂窝夹套的优化结构尺寸搭配范围。

罗茨鼓风机房通风特性研究

分析某化工企业罗茨鼓风机房通风系统流体动力学特性,探索了利用CFD方法研究通风系统的方法。结果表明:对于功率比较大的电机和罗茨风机房,采用从一个墙面进气,而在靠近对面墙的屋顶排气的通风系统具有比较好的通风效果;不同轴流风机功率对厂房内的空气流动特性影响不大;通风系统设计中还要尽量避免出现气流短路的情况。