基于热-结构顺序耦合对机床主轴箱环境温度的热特性分析

以轮槽数控铣床为研究对象,利用有限元软件中热-结构顺序耦合功能对机床主要热源主轴箱在运行中受环境温度影响进行热特性分析。为了能够准确揭示环境温度对机床主轴箱在运行中的热特性影响,通过模拟主轴箱在20℃~32℃的环境温度状态,结果表明:当主轴箱运行的环境温度从20℃升高到32℃,主轴前端的热变形从52μm增加到187μm,同时随着环境温度升高,主轴前端热变形加剧。主轴箱的热特性受环境温度影响很大,对于轮槽数控铣床这样大型精密加工设备,应该合理降低环境温度变化对主轴箱加工精度的影响,提高机床加工的整体稳定性。

基于热-结构顺序耦合对轮槽铣床主轴箱热变形分析

以轮槽数控铣床为研究对象,利用有限元软件中热-结构顺序耦合功能对机床主轴箱在运行中受环境温度影响进行热变形分析。由于热耦结构分析实质是一种结构分析,只是在分析过程中,以环境温度作为热传导模型,属于多场耦合瞬态分析。且机床的热源主要来自于主轴箱内部的电机和主轴系统,因此主轴箱的温升及变形影响了主轴温度和相关配合位置的改变。通过建立主轴箱有限元模型,以主轴箱温度场在工作时的热载荷和边界条件为依据,进行热-结构顺序耦合分析,从而得到工作时主轴箱的热变形状态。分析结果显示,主轴箱的温度场在5 h左右达到热平衡状态,而主轴箱热变形平衡时间在6h左右,热变形总量为22μm,且主轴三个方向的热变形分别为X方向为62μm,其次Y方向和Z方向,分别为19μm和9μm。随着运行时间增加,主轴热变形逐渐趋于稳定。

基于顺序耦合对主轴箱环境温度的热特性分析

以轮槽数控铣床为研究对象,利用有限元软件中热结构顺序耦合功能对机床主轴箱在运行中受环境温度影响进行热特性分析。为了准确揭示环境温度对主轴箱在运行中的热特性影响,通过模拟分析了主轴箱在20℃~32℃环境温度的状态。分析结果表明:当主轴箱运行的环境温度从20℃升高到32℃,主轴前端的热变形从52μm增加到187μm;同时随着环境温度升高,主轴前端热变形加剧。

重载货车高摩擦因数制动闸瓦热负荷研究

采用热-结构顺序耦合对货车高摩擦因数合成制动闸瓦在紧急制动工况和长大坡道调速制动工况下进行热应力仿真分析。结果表明:在紧急制动工况下,闸瓦的最高温度出现在制动28s后,为206.2℃,最大应力出现在制动32 s后,为15.4 MPa;长大坡道调速制动时,最高温度和最大应力都出现在制动结束时,分别达到594.8℃、55.6MPa。仿真结果与实验结果一致,较为真实地反映了整个过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况,且闸瓦一次制动满足要求。

高摩擦系数合成闸瓦热负荷研究

采用热-结构顺序耦合对货车高摩擦系数合成闸瓦在紧急制动工况和长大坡道调速制动工况下进行热应力仿真分析,并从材料的微观角度分析闸瓦摩擦表面的摩擦情况。结果表明:紧急制动时闸瓦的瞬态最高温度和最大应力满足要求;而调速制动时,最高温度和最大应力分别达到651.1℃、62.4 MPa,应力超出闸瓦的极限值。仿真结果较为真实地反映了整个制动过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况,且闸瓦一次制动满足要求。

增材-微锻造加工工艺应力场数值模拟研究

激光熔丝增材制造过程中,材料快热快冷的特点使熔覆层产生不利于表面强度的残余应力,而增材-微锻加工工艺可提高增材制件的加工质量,改善增材制件微观组织及力学性能缺陷.以TC4为研究对象,通过超声微锻造工具头与熔池保持一定的相对距离做进给运动,对材料表面进行高频次冲击与滚压,使熔覆层表面得到改善和强化.对增材-微锻加工工艺进行顺序热结构耦合数值模拟研究,分析加工过程中熔覆层应力场变化情况.研究表明:对尚未冷却的增材熔覆层表面进行超声微锻造,熔覆层由于热源加载产生的残余拉应力转化为较为有益的残余压应力,降低了熔覆层表层缺陷发生的概率.不同的超声振幅、进给速度以及锻造温度参数对残余压应力及法向变形量有较大影响.

重载货车制动闸瓦温度场和应力场仿真分析

采用顺序耦合法对重载货车在长大下坡道上的踏面制动进行热-结构耦合分析,结果表明:摩擦热量主要集中于摩擦表面层,闸瓦温度和应力在制动过程中先升后降,但是应力最大值比温度最大值提前到达。仿真结果较真实的反映了整个过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况,为闸瓦的使用寿命和疲劳分析提供了理论基础。

火灾非均匀温度场下导管架平台T形管节点极限承载力

基于热-结构顺序耦合方法,研究T形管节点在不同局部火灾场景下形成的非均匀温度场,并研究高温对极限承载力和失效模态的影响。结果表明:局部火灾在主管中形成的非均匀温度场沿主管轴向和环向上均产生显著的温差。局部火灾对管节点的极限承载力结果表明:若局部火灾中心位置距管节点中心越近,则其对管节点极限承载力的影响越大;当局部火灾中心温度超过600℃时,管节点的极限承载力随温度的升高而明显下降;在不同火灾工况下,管节点均发生主支管相贯区域塑性破坏。