新型4:1转子与传统剪切型转子混合效率对比研究

利用POLYFLOW软件分别对传统2:1剪切型转子和新型4:1剪切转子密炼机的速度场进行有限元模拟。通过将速度矢量对时间进行积分获得流场内大量材料质点的运动轨迹,对胶料的动态分布混合过程进行可视化分析。在获得大量粒子轨迹的基础上,利用POLYSTAT模块进行流场的统计分析,采用分离尺度、拉伸长度、瞬时效率、时间平均效率和混合指数对两种转子的混合效率进行评价分析。统计结果表明,新型4:1转子在保持传统转子强分散混合能力的基础上,分布混合能力大幅度提高。

基于有限元理论的含裂纹结构1/4奇异单元计算分析

介绍了ANSYS中1/4奇异单元的构造,采用1/4奇异单元进行了算例计算,并将结果与解析解作了对比,分析了该奇异单元的精度与应用范围,得出了采用奇异单元进行断裂分析的特性。

单筒四井井口采油树结构设计与有限元分析

随着对海洋油气开采产量与效率的要求日益增加,对井口的安全性以及实用性提出了更高的要求。以中海油湛江分公司“上产2 000万m~3油气科技专项”为依托,在有限的空间与井槽内设计了1种单筒四井井口采油树。该井口采油树可提供4个通道,同时进行油气开采,并采用内部锁紧式结构,减少井口本身的泄漏点,提高了安全性。通过SOLIDWORKS软件进行三维模型建立,并利用ANSYS WORKBENCH软件对单筒四井井口采油树中的关键部件进行有限元分析,得到了应力分布云图,验证了结构设计的正确性。为试验与现场应用提供理论基础。

弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的有限元分析

对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解.考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限元法中的1/4点位移法计算弯扭组合载荷下圆管表面椭圆裂纹前沿的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子,并分析其随裂纹深度增加时的变化规律.运用该方法计算了有关模型的应力强度因子,并与该模型的实验值进行了比较,计算结果和实验结果吻合良好.

含裂纹法兰接管的应力强度因子数值计算

针对炼油过程中腐蚀性介质容易导致接管与法兰连接处环焊缝高应力区发生开裂,给管路运行造成重大安全隐患的问题,根据断裂力学基本理论建立了含穿透裂纹法兰接管有限元分析模型,运用1/4节点法,通过在裂纹前沿设置三维奇异单元,求解裂纹的应力强度因子.得到了不同裂纹长度的裂纹前沿应力强度因子的分布情况.根据计算得到的数据,作出了应力强度因子的变化曲线并确定了最大应力强度因子所在的位置.分析结果表明,应力强度因子的最大值出现在裂纹前沿靠近法兰接管外表面处.应力强度因子是进行含缺陷压力容器及管道的安全评定的重要参数.

圆管外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的有限元研究

采用1/4节点奇异单元,建立了求解圆筒外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的断裂力学分析模型,分析了应力强度因子随圆筒外径与内径比k=ro/ri、椭圆率a/b及裂纹的相对深度a/t的变化规律,并结合VB编制出了求解圆筒外表面椭圆裂纹应力强度因子的自动分析软件。

圆柱壳内曲面椭圆裂纹应力强度因子数值计算

采用14节点法,在裂纹前沿设置三维奇异单元,建立了求解圆柱壳内埋曲面椭圆裂纹应力强度因子的断裂力学有限元模型.对裂纹前沿各点应力强度因子进行了分析,得出了应力强度因子的变化曲线并确定了最大应力强度因子所在位置为出现氢腐蚀分层现象的化工设备的安全评估提供了重要的依据.

块体表面裂纹应力强度因子有限元方法研究

研究三维表面裂纹建模及其计算精度问题.采用有限元方法,对奇异单元和J积分两种求解裂纹强度因子方法的计算精度进行研究,并进一步研究了计算精度对网格密度和网格形式的依赖程度.研究发现,对奇异单元法而言,影响计算结果准确度的主要原因是裂纹尖端区的尺寸,网格密度的影响不大;对J积分法而言,网格形式和网格密度的影响都不大,适合处理复杂结构的应力强度因子计算.

圆柱销强度的有限元分析

本文建立了圆柱销强度分析的有限元模型，采用了三维块体单元用ＡＬＧＯＲ有限元分析通用软件对圆柱销进行受力分析，结果表明，在同样的工况下，两只销串联使用与只采用一只长销相比，销的寿命和机构的可靠程度都得到明显提高。本文的计算结果对解决斯太尔重型汽车变速箱换档轴与拨爪的定位销的断裂问题有重要的理论指导作用，也可用于指导同类产品的改型设计。

新型可逆式动压推力轴承的承载能力计算

根据流体力学有限元理论 ,对新型可逆式动压推力轴承承载能力作了计算。同时考虑了轴瓦的热变形的影响。建立了最小油膜厚度、油楔角与承载力的关系曲线。并与未考虑热变形的曲线作了比较。建议在实际调整最小油膜厚度时需增加该值的 13 %左右 ,用来补偿热变形。

裂纹尖端应力强度因子的有限元计算方法分析

通过在裂纹前缘附近采用退化的奇异单元,远离裂纹部分则采用常规单元的方式,建立了带穿透性裂纹板的有限元模型。分析了1/4节点位移法、位移外推法、虚拟裂纹闭合法3种方法计算裂纹尖端应力强度因子的特点。根据有限元后处理结果,分别采用以上3种方法计算了裂纹尖端的应力强度因子,结果显示3种方法计算结果一致性较好。研究了载荷、裂纹长度、构件几何参数对裂纹尖端应力强度因子的影响。3种方法的比较分析,对裂纹尖端应力强度因子的计算方法选择具有指导意义。

基于三维裂纹尖端应力场的应力强度因子计算方法

提出一种基于无限大体裂纹尖端弹性应力场理论解的前几项多项式函数,对实际裂纹体弹性应力场有限元解进行拟合来计算应力强度因子的方法.该方法在计算应力强度因子时不需要预先假设裂纹尖端的应力应变状态,应力强度因子计算结果更符合三维裂纹体裂纹尖端实际的应力应变状态.首先基于二维无限大板中心穿透裂纹应力场理论解验证了方法的有效性,探讨了拟合确定应力强度因子需要的多项式应力函数的项数.然后分别以二维大板中心穿透裂纹、三维大体内埋圆裂纹和三维有限厚板中心穿透裂纹的应力强度因子计算为例,通过与无限大板和无限大体应力强度因子理论解以及基于位移外推法和1/4节点张开位移法的应力强度因子有限元解的对比分析,验证了该方法的有效性和合理性.研究表明该方法能够合理反映三维裂纹体裂纹尖端的实际应力应变状态,计算得到的应力强度因子数值更合理.

异形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管混凝土短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,对比圆形截面进行6组试验,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上,对荷载-应变关系全过程中钢管与混凝土的相互作用进行分析,最后对截面形式、钢管壁厚(t)、钢管屈服强度(fy)、混凝土抗压强度(fcu)等几种影响异形钢管混凝土短柱承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管混凝土短柱在1/2柱高处发生向外鼓曲破坏,截面形式、钢管壁厚、混凝土抗压强度等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。

异形钢管短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上对其受力全过程中钢管的应力与塑性应变的分布进行分析,并对截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等几种影响异形钢管承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管短柱在1/2柱高处发生局部屈曲破坏,截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等参数对其力学性能影响显著。