边界元方法在开槽自紧管应力分析中的应用

本文用边界元方法研究了开槽自紧管内部的应力状态,得到了有实际意义的计算结果.

考虑线性应变硬化效应时自紧管的应力与强度

本文主要讨论了在材料线性应变硬化效应的情况下,自紧管应力与强度的计算公式的推导。

自紧管的蠕变——应力松驰

本文讨论自紧管在稳定化处理时,由于残余应力作用,材料发生蠕变而引起的应力松驰现象.根据材料的蠕变性能,利用数值方法计算了稳定化处理时蠕变引起的残余应力松驰量。本文认为,在本实验条件下,稳定化处理过程中蠕变引起的应力松驰量可忽略。

一种创新型自紧快速装拆接地线机械装置的设计与应用

本文介绍了一种创新型自紧快速装拆接地线机械装置,旨在提高电力系统维护作业的安全性和效率。该装置运用了偏心轮结构和杠杆原理,实现了对接地线的快速、可靠自紧。通过对装置设计原理的系统化阐述、性能测试及其在多种应用场景中的实际表现分析,验证了装置的优越性。性能测试结果显示,该装置大幅提升了装拆作业的效率,同时确保了操作过程的安全性。不同应用场景的分析进一步展示了装置的适应性和便利性,突显了其在现代电力系统中的广泛应用潜力。

自紧式V形金属密封特性及悬臂结构影响

自紧式V形金属密封在液体火箭发动机中有广泛应用,然而不同使用环境下的结构形式、几何参数、材料选用等变化繁多。基于工况和空间约束设计了一种V形金属密封结构,并基于ABAQUS平台,建立V形金属密封装配-承压-卸载-拆卸全工作过程有限元模型,研究工作全过程的密封特性和可控几何参数影响。结果表明:密封唇高温承压后屈服变形并持续增加属塑性变形,密封悬臂处塑性变形先增加后保持不变,具备良好自紧特性,拆卸分离后密封唇处无明显局部压痕、密封件回弹率为88.4%,可保证密封性能和重复使用性;回弹率随两悬臂间内张角α和悬臂内外侧张角β增加而增加,β对接触压强和回弹率影响大于α;通过几何参数优化,可进一步提高回弹率。

碳纤维缠绕增强复合材料气瓶及自紧工艺优化

为提高碳纤维复合材料气瓶的承载能力和使用安全性,本文对其碳纤维/环氧树脂缠绕层材料进行力学性能研究。首先提出了两种不同树脂配方体系,并制备树脂浇注体。分析可知CYD-128树脂体系的断裂伸长率较高,但其模量比O-lin树脂低,强度相对较差。制备并对比不同树脂配方下碳纤维复合材料NOL环拉伸强度,选择O-lin树脂作为碳纤维复合材料基体。对国内三种不同厂商的T700-12K碳纤维进行复丝拉伸试验,对断裂面进行SEM测试,根据试验结果选择恒神碳纤维作为复合材料增强体。进一步通过有限元数值模拟分析自紧工艺对碳纤维缠绕气瓶应力水平和疲劳寿命的影响,根据DOTCFFC标准优化自紧工艺,在最佳自紧压力下,复合材料气瓶内衬的应力强度均有不同程度的降低。根据上述复合材料及自紧工艺制备碳纤维缠绕气瓶并进行水压爆破试验和常温压力循环试验,结果表明其爆破压力和疲劳寿命较相关标准均有提升,为优化压缩天然气和氢气储运装备的工业生产和安全使用提供参考。

碳纤维缠绕复合气瓶自紧力和疲劳的数值模拟

采用数值模拟方法研究了自紧工艺对碳纤维缠绕复合气瓶的应力分布和疲劳性能的影响。基于ANSYS商用有限元分析软件,考虑气瓶封头部分碳纤维缠绕层的角度和厚度沿封头子午线的连续变化,建立了有限元模型。分析验证了54 MPa自紧压力对复合气瓶零压和35 MPa工作压力下内衬和复合材料缠绕层应力的影响,并利用Coffin-Manson公式预测了复合气瓶的疲劳寿命。结果表明,自紧后复合气瓶内衬在工作压力下的最大应力减小了29.1%。有限元计算的疲劳寿命结果与实验测定结果之间的误差<8%,验证了有限元模型和计算方法的正确性。

爆炸自紧残余应力及对构件疲劳强度的影响

用贴腻子炸药法和动液压法两种爆轰工艺对不同类型厚壁构件实施了爆炸自增强处理,并对爆炸处理形成的残余应力进行了实验测定.对内壁有缺口和裂缝的厚壁圆环以及带缺口的超高压圆筒和四通构件进行了爆炸自紧处理并进行了疲劳实验检验,结果是:在高周疲劳阶段,经爆炸处理的构件缺口根部疲劳裂纹萌生寿命可提高5倍,内压疲劳开裂寿命可提高8～10倍.在低周塑性疲劳阶段构件的疲劳开裂寿命仍可提高1倍左右.由于用贴腻子炸药方法可使构件表面硬度增加从而获得更高的残余压应力,故其自增强效果优于动液压法.

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.

碳纤维缠绕储氢瓶的有限元自紧分析和爆破压力预测

根据高压储氢瓶的金属内胆和外部碳纤维缠绕层的结构特点进行各向同性金属和各向异性复合材料叠层的有限元建模。考虑自紧作用与气瓶的实际工况,对气瓶在不同内压下应力和变形的弹塑性响应进行了分析。参考DOT CFFC标准对气瓶进行了自紧设计和弹塑性加卸压模拟分析。基于渐进破坏理论,用Tsai-Wu失效准则判断复合材料失效模式,并据此修改单元刚度;利用单元生死技术,依据失效单元数目的急剧增大来预测气瓶的爆破压力,与文献试验结果相比误差很小,验证了该方法的可靠性。

碳纤维缠绕铝内胆气瓶的有限元分析与自紧设计

碳纤维缠绕锅内胆气瓶应用广泛,由于贮气压力高,安全性特别重要。铝内胆外表缠绕碳纤维的气瓶的重量比金属气瓶轻很多,已从航天航空应用转向民用。这种气瓶的设计和制造,在我国,国家标准还没有公布,在国际上较多采用DOT CFFC标准。本文对气瓶进行深入的有限元分析,参考DOT CFFC标准来讨论气瓶的设计和自紧。如采用其他标准,做法是一样的。本文有限元分析采用ANSYS程序。

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.

自紧厚壁圆筒静压强度模拟试验研究

介绍38CrNi3MoV钢制厚壁圆筒模拟管的试制过程,对6支厚壁圆筒模拟管进行液压自紧和静压强度模拟试验。结果表明:在壁厚比1.6和1.65、自紧压力720～780 MPa、材料强度Rr0.1≥1 280 MPa条件下,采用液压自紧工艺后6支厚壁圆筒模拟管实测静压强度达520～575 MPa,实测静压强度为理论静压强度的70%～76%。

铝内衬碳纤维缠绕复合气瓶自紧压力分析

文摘应用解析计算的方法对铝内衬碳纤维全缠绕复合材料气瓶在内压情况下的弹塑性历程进行了分析,推导并得到了气瓶的自紧压力,通过水压应变测试及疲劳试验的方法进一步验证了计算结果的合理性。经对比分析,文中提到的计算方法可用于今后相似结构气瓶的自紧力计算。

一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径计算方法

为推导一种新的机械自紧厚壁圆筒塑性半径的计算公式,首先采用ANSYS对不同摩擦系数的机械自紧进行数值模拟,发现摩擦系数对残余应力和塑性半径无影响,因此在推导塑性半径计算公式时可不考虑摩擦系数的影响;其次根据机械自紧过程中冲头圆柱段和厚壁圆筒接触处径向应力相等推导出了塑性半径的计算公式。利用该公式计算了9个不同模拟管的塑性半径,结果表明理论值与实验值吻合良好。该公式可根据过盈量求出塑性半径和自紧度,或者在已知自紧度的情况下确定过盈量。

机械自紧厚壁圆筒塑性半径的计算

机械自紧是依靠冲头同身管内径的过盈量使身管内壁产生塑性变形,提高承载能力,达到自紧的目的.准确建立冲头过盈量与塑性半径之间的关系,才能准确地预测自紧度.为此,利用合理的简化假设,通过对冲头进行弹性分析和对厚壁圆筒进行塑性分析,利用机械自紧在加载过程中冲头圆柱段和厚壁圆筒接触处径向应力相等这一边界条件,推导出了过盈量与塑性半径之间的计算公式,从该公式可直接由过盈量求出塑性半径,由塑性半径便可预测出机械自紧厚壁圆筒的自紧度.为了验证公式的正确性,对10种不同过盈量的机械自紧过程进行了数值模拟,理论计算与数值模拟的结果进行比较,发现理论计算结果与数值模拟的结果比较吻合.

车用35MPa玄武岩纤维增强复合材料气瓶自紧工艺研究

为了研究和分析玄武岩纤维增强金属内胆压力容器在自紧作用下的容器性能,以工作压力为35 MPa的玄武岩纤维增强绕复合材料气瓶为研究对象,依据经典网格理论建立气瓶有限元模型,分析自紧工艺对玄武岩纤维增强复合材料气瓶应力大小及分布影响,根据DOT-CFFC标准,提出最佳自紧压力。研究表明:自紧后,玄武岩纤维增强复合气瓶纤维层在35 MPa工作压力下的应力强度明显高于自紧前,气瓶纤维强度利用率大幅度提高;在60~80 MPa工作压力下随着自紧压力增加,气瓶内衬的最大Von-Mises应力减小,内衬受力降低,纤维层最大Von-Mises应力增大,纤维增强作用提高;当自紧压力为64.89 MPa时,气瓶的承载性能最佳,此时气瓶的内衬承载能力和纤维层利用率比自紧前分别提高了37.63%、33.22%;爆破压力下自紧压力不影响气瓶内衬和纤维层应力大小。该研究成果能大幅提高玄武岩复合材料气瓶的承载能力,有助于天然气汽车的应用推广。

超高压缸自紧增强实验研究

对超高压缸的内应力进行了理论分析,采用液压机直压的方法对超高压缸进行了疲劳实验。实验结果表明,在试验条件下,采用外内径的比值为2.25、材料为40Cr、经过自紧处理的超高压缸在承受相同压力条件下缸体的壁厚最小,疲劳寿命最长。本研究对减少水射流机床超高压缸体壁厚、延长超高压缸寿命具有重要意义。

自紧球形容器内残余应力的弹塑性研究

根据材料的不可压缩性假设,研究了线性强化材料球形容器的弹塑性加卸载过程。通过把材料的包辛格系数考虑为等效塑性应变的函数,建立起了等向硬化、随动硬化和混合硬化模型下的自紧厚壁球壳的残余应力公式。算例分析表明包辛格效应对自紧残余应力有较大的影响,最后还通过计算研究了球形容器内残余应力在不同自紧度下的分布情况。

CNG2气瓶爆破机理分析与自紧压力优化设计

针对CNG2气瓶频繁出现安全事故,以及相关国家标准尚未给出设计公式、计算方法和如何确定自紧压力的现状,分析讨论了CNG2气瓶的失效模式及机理,并考虑内胆材料的非线性和几何大变形,建立了三维非线性有限元分析模型,对内胆和复合层应力分布进行机理分析,提出以尽可能降低内胆在工作压力下的Von-Mises应力幅值为判据可以确定CNG2气瓶的最佳自紧压力。