薄壁圆筒状零件燃烧室水压试验应力应变分析

燃烧室属于薄壁圆筒类零件,受集中载荷作用将产生复杂弹塑性变形。燃烧室采用径向端面密封形式进行水压试验,在夹紧过程中受到径向、轴向和周向等集中载荷产生复杂弹塑性变形。采用有限元方法分析燃烧室在集中载荷作用下变形过程,确定径向端面密封合理的过盈量,并根据仿真结果给实际生产以指导,从而得到较好的效果,对燃烧室该类薄壁圆筒状零件水压试验选定密封件、压紧压力及水压压力有一定的指导和参考意义。

高温合金薄壁圆筒焊接变形控制研究

为解决某型号航空发动机产品焊接加工难题,进行了Inconel 718高温合金薄壁圆筒零件焊接变形控制工艺研究。通过分析薄壁筒体焊接变形的原因,采取合理的接头设计、焊接工装设计、优化焊接工艺和焊后热处理及热处理防变形工装等措施,产品焊缝质量满足I级要求,焊缝圆度变形控制在0.2 mm以内。最终通过了验证,较好地控制了高温合金薄壁圆筒产品焊接变形,焊缝质量优良,可为相关薄壁圆筒产品焊接提供技术支持。

“薄壁圆筒弯扭组合变形”实验项目规范

为进一步提高材料力学实验教学质量,以薄壁圆筒弯扭组合变形实验项目为对象编写了实验项目规范,为工科实验力学教学做了有益的探索。

复合材料薄壁圆筒件在位检测技术研究

为了研究复合材料薄壁圆筒件在位检测技术,利用三维扫描设备,采集正在进行车削加工的薄壁圆筒件的点云数据,与构建的实体模型进行比较,并对数据进行了分析。重点介绍了切削速度、进给速度及切削深度对加工件几何尺寸误差的影响。

失谐螺栓连接对薄壁圆筒的动力特性影响

螺栓连接结构的性能退化是航空发动机安全运行必须考虑的问题,螺栓连接预紧失谐这个概念可以表征螺栓连接结构的性能退化,并用预紧失谐量和预紧失谐比例说明预紧失谐的状态。在此基础上,将预紧失谐的概念与螺栓连接改进薄层单元法相结合,研究失谐螺栓连接对薄壁圆筒动力特性的影响。针对预紧失谐对薄壁圆筒的确定性动力特性进行分析,包括固有特性、稳态响应的影响,考虑螺栓预紧力的随机性,研究失谐螺栓连接对薄壁圆筒的概率性动力特性分析。研究结果表明:薄壁圆筒同阶固有频率的分离程度随着预紧失谐量的减小而增大,随着预紧失谐比例的增大呈现“双峰”特点;预紧失谐使得薄壁圆筒响应峰值对应的频率减小但幅值增大,随机预紧失谐使得响应峰值点的频带更宽,并且输入参数为指数分布时,输出参数为威布尔分布。

分离螺栓解锁冲击下薄壁圆筒缓冲性能研究

分离螺栓解锁时会产生较大的冲击,为了避免解锁冲击对飞行器结构产生破坏,需要对冲击能量进行缓冲吸收。基于薄壁圆筒吸能原理,在有限安装空间内设计缓冲吸能装置,利用有限元计算方法,对不同厚度、不同冲击速度条件下薄壁圆筒的缓冲性能进行数值分析,并通过缓冲试验进行验证。研究结果表明:薄壁圆筒具有良好的缓冲吸能效果,在结构未完全压溃的条件下,薄壁圆筒壁厚越小,缓冲效果越好;冲击速度与薄壁圆筒缓冲性能具有明显相关性,呈现出强非线性关系。

带温度补偿基于薄壁圆筒结构的光纤光栅压力传感器

阐述了一种带温度补偿、基于薄壁圆筒结构的高量程光纤光栅(FBG)压力传感器.薄壁圆筒直接作为弹性体,在压力作用下产生轴向位移来拉动压力敏感光纤以实现压力传感;通过被动温度补偿和残留温度效应主动实时修正来共同消除薄壁圆筒和压力敏感FBG的温度漂移;同时,对带温度补偿的FBG压力传感器的温度稳定性进行了讨论,给出了理想情况下该系统可达到的最优温度稳定性及决定因素.研究结果表明:基于30CrMiSiA材料管道结构的FBG压力传感器可以进行压力传感,其重复性为0.505 2%;回程误差为4.006%;线性度为0.285 5%;传感器精度为±2.639 8%;基于温度补偿进行温度去敏也有很好的效果,在-30～100℃范围内,该系统的温度稳定性因子为9.079 6%;随着实验温度范围减小至0～60℃,系统温度稳定性因子也减小至4.0%.

薄壁圆筒零件变形的有限元法研究

薄壁圆筒类零件受集中载荷作用将产生复杂弹塑性变形。文章采用有限元方法分析此类零件在径向集中载荷作用下变形过程 ,利用 ANSYS有限元结果和计算机图形学方法相结合 ,计算了薄壁圆筒类零件在径向集中载荷作用下变形位移等值线 (面 ) ,并绘制了路径图。实验结果表明 ,有限元模拟分析方法是求解此类零件受径向集中载荷变形问题的有效方法之一 。

随机波浪作用下大直径薄壁圆筒防波堤的动力分析模型

根据大直径薄壁圆筒防波堤的受力特征,提出了防波堤可能出现的3种运动模态:摇摆运动、摇摆-小滑移运动和摇摆-大滑移运动。引入控制侧向滑移的阻滑板-弹簧-阻尼器,建立了在随机波浪荷载作用下的大直径薄壁圆筒防波堤的动力模型,并建立了相应的运动方程。根据大直径薄壁圆筒结构防波堤系统的特点,提出了其附加土质量和其它参数计算公式。通过实例验证,表明本模型对随机波浪荷载作用下大直径薄壁圆筒防波堤动力响应数值模拟是可行的、有效的。

动载荷作用下区分厚壁圆筒和薄壁圆筒的一个准则

从厚壁圆筒弹性动应力解出发,给出了厚壁圆筒内外径处的环向应力的简化计算公式,并提出了在动载荷作用下区分厚壁圆筒和薄壁圆筒的一个准则,认为当K≤1.14时,可以将圆筒视作薄壁圆筒。

钢制薄壁圆筒外压试验压力的研究

基于随机-模糊概率模型,定量分析了钢制薄壁圆筒临界失稳强度的模糊可靠度、稳定系数与外压试验压力系数之间的关系。研究表明:1)如果要求钢制薄壁圆筒临界失稳强度的模糊可靠度范围,在外压气压试验、液压试验和正常操作时分别为0.999 709 1～0.999 999 282 2,0.998 411～0.999 183 6与0.999 999 282 2～0.999 999 998 64,可取常规稳定系数不小于2.60,外压试验压力系数的取值范围在气压试验时应不小于1.08但不大于1.16,在液压试验时应不小于1.08但不大于1.61;2)采用55组试验数据验证了文中方法的合理性。

基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器

为提高瓦斯压力监测的精度和准确性,设计了一种带温度补偿、基于薄壁圆筒结构的高灵敏度新型光纤光栅瓦斯压力传感器。通过理论分析,确定了传感器的结构和尺寸。该传感器采用内径15 mm、壁厚0.13 mm、材料为30Cr Mn Si A的薄壁圆筒。通过测试,传感器灵敏度为220 pm/MPa,瓦斯压力为10 MPa时光纤光栅中心波长漂移量为2.93 nm,基本误差小于0.05 MPa,具有较好的可重复性。现场应用表明,新型传感器具有较高精度,克服了温度对监测结果的影响。

带有裂纹的薄壁圆筒压力容器临界荷载研究

采用断裂力学中的最大周向应力理论,通过分析带有裂纹的薄壁圆筒压力容器在受所储气体或液体的内压力p作用下的应力状态,研究裂纹尖端形成的复合型应力,推导出裂纹开始扩展临界状态时的开裂角0θ,得出裂纹角β与开裂角0θ的关系,并推导出临界荷载pcr。最后将所得结果与现行钢制压力容器规范的结果比较,表明现行钢制压力容器规范的结果实用、安全。

薄壁圆筒在阶形变形路径下的统一增量解

基于俞茂宏统一强度理论,分析了薄壁圆筒在拉扭阶形变形路径作用下的增量解,得出了适用于各种不同拉压强度比的理想弹塑性材料统一增量解的形式。为材料选取合适屈服准则提供了方便,也为不同拉压比、不同泊松比的理想弹塑性材料在屈服后的应力状态及应力追踪的计算机模拟提供了便利。结果表明:通过改变材料的综合影响系数,可以只用一种或几种材料通过改变泊松比、拉压比和反映主切应力影响的系数等,来模拟其他已知或未知材料屈服后的性能。

沉入式大直径薄壁圆筒护岸结构稳定性分析

将沉入式大直径薄壁圆筒等效成一个平面的刚体,根据日本规范OCDI中CELLULAR-BULKHEAD MODEL的测试结果,结合WINKLER地基模型和美国石油协会制定的API标准中p-y曲线法模拟土体对大圆筒的作用,利用ANSYS有限元法分析沉入式大直径薄壁圆筒的变形、位移以及土抗力的发展情况。实践证明,该方法计算简单、精度高,具有实用价值。

堆石坝防渗土工膜薄壁圆筒双向拉伸性能测试方法

由于堆石坝防渗用土工膜拉伸性能在抵抗外部荷载变化中发挥重要作用,文章对规范中的土工膜拉伸性能测试方法以及国内外有关研究成果进行对比分析,并在此基础上提出了薄壁圆筒双向拉伸测试方法,最后,利用有限元软件中的线弹性模型对相同位移荷载条件下的各种试验方法进行数值模拟.结果表明:薄壁圆筒双向拉伸试验能够准确反应土工膜在双向拉伸条件下的力学特性;与现有的液胀试验和十字形双向拉伸试验相比,薄壁圆筒试样应力分布更加均匀,试验效果更优.

薄壁圆筒式动态多维切削测力仪的有限元分析

文中对薄壁圆筒式动态多维切削测力仪进行了三维有限元力学分析 ,利用MSC/PAL2微机版有限元分析软件和作者自行编制的后置数值处理程序相结合 ,可以很方便地计算出多维测力仪的各向灵敏度 ,并找出最佳布片方案 ,为设计测力仪提供理论依据。

循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒的热棘轮极限

热棘轮失效是薄壁圆筒的主要失效模式之一,现有ASME锅炉及压力容器规范和EN13445等设计标准主要考虑环向应力,而未考虑轴向应力条件,使得设计结果可能偏于不安全。针对循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒热棘轮设计理论的不足,采用非循环分析方法系统研究双轴应力状态下薄壁圆筒热棘轮极限的解析解,重点考虑轴向压缩应力对循环温度梯度和稳定内压组合载荷下薄壁圆筒热棘轮极限的影响,并提出相应的设计方法,并采用有限元法对理论结果进行验证。结果表明,循环热-机械载荷下轴向压缩应力会显著降低薄壁圆筒的热棘轮极限,且理论解与有限元分析结果吻合良好,这说明此方法可用于循环热-机械双轴载荷及类似工况下薄壁圆筒的热棘轮设计限,具有良好的工程价值。

软粘土中插入式大直径薄壁圆筒结构的一种极限状态分析模型

根据插入式大直径薄壁圆筒结构的工作特点建立了其合理的破坏机制 ,以此为基础建立了受横向荷载作用的插入式大直径薄壁圆筒结构的上限法极限分析模型 ,从中可以得到作用于插入式大直径薄壁圆筒结构上的横向极限荷载近似的上限解 ;并根据上限法模型计算结果 ,提出了计算受横向荷载作用的插入式大圆筒结构侧壁极限抗力的简化修正模型 ,利用此修正模型 ,基于极限平衡法 ,可以求解作用于插入式大直径薄壁圆筒结构上的横向极限荷载。

薄壁圆筒缩径成形数值模拟参数优化设计

采用薄壁圆筒缩径成形工艺生产汽车产品是一种新技术。与传统的旋压成形比较 ,可大大降低设备的投资 ,提高生产效率和产品质量 ,降低制造成本。薄壁圆筒缩径成形与薄壁管缩径比较 ,缩径时存在着口部起皱、顶盖弯曲失稳的缺陷。为了得到高质量的产品 ,缩径工艺方案设计要考虑材料性质、摩擦系数、缩径变形量、半模角等诸多因素。本文以轿车后弹簧座缩径成形为例 ,研究了上述参数对缩径工艺方案设计的影响。并采用有限元数值模拟方法进行工艺参数的优化设计 。