基于有限元法的采煤机法兰隔爆面斜圆角结构强度研究

大功率采煤机电控箱整体横向较长,前法兰横向跨度大,因此易出现应力集中,并且长期的形变会导致法兰折弯处产生疲劳,从而导致断裂现象。提出一种隔爆层面折弯处倒斜圆角结构,取代旧式的隔爆面斜角结构。利用有限元法,对该两种结构建立模型并力学仿真,得到斜圆角和斜角两种结构的法兰应力分布,以及形变分布,分析得出两种结构的法兰面应力集中位置大致相同,斜圆角结构的应力较斜角小了49 MPa,降低29%。并且对法兰折弯处斜圆角结构尺寸进行了参数优化计算,得出当斜角长度为50 mm、过渡圆角半径为55 mm时,法兰的集中应力最小并且最大形变也较低,实现了法兰折弯处结构的优化。

基于蓝光扫描仪的高光面小圆角结构测量方法

对于高光表面及小圆角结构工件,传统的光学测量方法以及设备难以满足工程要求,基于蓝光扫描仪,提出一种球心偏置测量方法。在待测工件表面附着经220目砂粒喷砂处理的钢球,利用蓝光扫描仪对钢球进行快速扫描并拟合出扫描点云的球心点,沿待测工件表面法矢方向偏置钢球半径可得到工件表面实测点。利用该方法对标准圆棒进行测量,拟合直径差值为0.000 2mm,测量精度在0.03mm以内,验证了该方法原理的可行性。以进排气边圆角R<0.1mm的抛光叶片某条截面线为例,测量精度在0.03mm以内。该方法不受待测工件表面材质影响,对于高反光表面以及具有微小结构特征工件的测量具有重要意义。

气浮轴承均压腔内圆角结构对振动特性影响的实验研究

针对不同结构的均压腔对气浮轴承微振动特性影响问题,提出了节流孔出口处圆角连接结构和均压腔出口处圆角连接结构两种能有效抑制振动强度的气浮轴承。通过搭建微振动测试实验平台,对现有均压腔内无圆角连接与提出的节流孔出口处圆角连接和均压腔出口处圆角连接的气浮轴承进行了实验对比研究;利用该平台分别对3种不同结构在不同供气压力下的微振动信号进行了采集,分析了其振动特性。研究结果表明:轴承的微振动强度随着供气压力的增大而增大,均压腔内的圆角结构对共振频率的影响较小,对振动幅值的影响较大;在较大供气压力状态下,采用均压腔内圆角结构能有效抑制轴承微振动,其中节流孔出口处圆角连接结构对轴承微振动强度的抑制效果较好。

端部圆角结构提升带针肋微通道热沉均温性

布设针肋的微通道因其具有较高的强化传热传质效率而得到了广泛应用,但针肋背风侧端部存在的局部高温区域和整体较差的均温性将会提升换热表面的温度梯度,产生额外扩展热阻,将在很大程度上影响系统的调制响应,以及设备的经济性和可靠性.为解决上述问题,本文提出了采用端部圆角结构改进带针肋微通道热沉均温性的研究思路,并详细分析了其周期性层流流动换热性特性,由结果可见,Re=0~120时该新型针肋强化了微通道内的展向和法向二次流,提升了外侧换热面和针肋表面的均温性,有效消除了针肋背风侧端部的局部高温区域,并且随着圆角半径的增加,上述效应逐渐增强,通道努塞尔数最大增加了16.93%;而与传统带针肋微通道热沉相比,该新型微通道的阻力系数并未明显增加,因此,通道综合热性能系数最大增加了16.22%.此外,随着Re数继续增加,圆角结构对通道换热性能的影响逐渐减弱.

应力水平对激光冲击强化圆角疲劳寿命的影响

为了研究不同应力水平(疲劳试验过程中应力最大值)下,激光冲击强化对圆角结构疲劳寿命的影响,对半径为3mm的TC4-DT钛合金圆角试样进行了激光冲击试验,接着对试样进行拉-拉疲劳试验,在疲劳试验过程中采用的两种应力水平分别为385MPa和423MPa,应力比r=0.1,并通过扫描电子显微镜对疲劳断口进行分析。结果表明,激光冲击强化后,疲劳源从圆角表面向内部移动,且疲劳辉纹宽度减小,圆角结构疲劳寿命得到提高;当应力水平从385MPa增大至423MPa时,圆角疲劳寿命增益由246.2%减小至111.8%;激光冲击强化后,圆角结构表面形成一定深度的参与压应力,疲劳性能得到提高;但随着应力水平增大,激光冲击强化对圆角结构疲劳寿命的增益减小。该结果为针对薄弱区域强化而抑制疲劳裂纹萌生的研究具有指导意义。

质子交换膜燃料电池蛇形流场结构的数值模拟

为了研究蛇形流场结构对电池性能的影响,通过多物理场直接耦合分析软件COMSOL,建立了质子交换膜燃料蛇形流场三维阴极模型,分析了蛇形流场燃料电池中单、双、三蛇形结构流场对电池流场内压力分布的影响,验证了建立模型的有效性与可靠性;进一步研究在三蛇形流场结构基础上,蛇形燃料电池拐角处设计为直角、圆角两种结构时,对不同拐角结构流场内部以及拐点处流体流速进行了分析.研究发现:三蛇形流场的压力损失相对较小;蛇形燃料电池拐角处设计为圆角结构时,能更好地提高反应气体的流动与扩散,进而提高反应速率.