轴流转桨式水轮机桨叶枢轴轴套磨损特性分析

针对自动发电控制调节下轴流转桨式水轮机桨叶枢轴轴套磨损严重的问题,基于ABAQUS仿真平台,通过Fortran语言将Archard磨损模型嵌入到UMESHMOTION磨损子程序中,结合ALE自适应网格技术控制节点位移,建立轴流转桨式水轮机桨叶枢轴轴套磨损模型。研究结果表明:接触压力过大的桨叶枢轴外轴套磨损程度明显高于内轴套;更换耐磨性更好的材料虽可以一定程度上减少轴套磨损,但大跨度、短时间的负荷调节,仍然会使设备磨损严重。这一研究为有效控制和减少机械部件磨损提供了一定的参考。

轴承磨损的切片式半解耦损伤数值模拟方法

轴箱轴承是高速动车组(EMU)走行部的关键部件,往往处于高速甚至超高速的运行状态,其轴承的磨损是一个非常突出的问题。建立转向架轴承的磨损模型,模拟在轨道激励载荷因素作用下滚动轴承的磨损状态,进行轴承的磨损损伤分析具有重要意义。针对动车组转向架轴箱轴承磨损监测难、分析难的问题,基于数值模拟方法,对轴箱轴承的磨损损伤分析方法进行了探究,为降低有限元模型的分析计算时间成本,提出了一种轴承切片式半解耦损伤分析方法。首先,将轴承三维模型径向等距切分成有限数量的二维切片,对二维轴承切片模型进行了磨损分析;然后,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)自适应网格偏移技术以及UMESHMOTION子程序,提出了轴承模型磨损有限元分析方法(流程);最后,利用高斯过程非线性拟合完成了三维轴承磨损状态复现,得到了轴承内圈的磨损分布规律,并对该模型的高效性与收敛性进行了对比分析。研究结果表明:利用二维切片拟合磨损分析方法的计算效率获得了大幅提高,同时该方法的准确性也较为可靠,与传统方法相比,其误差在10%以内;另外,轴承内圈磨损较为严重的区域出现在滚子与内滚道接触的边缘位置,而接触区域中心位置的磨损程度与边缘相比较轻。

柱孔扩张理论的空间轴对称解在沉桩挤土效应中的应用

假定沉桩时的挤土过程为空间轴对称圆柱孔准静态扩张过程,同时将圆柱孔与半无限空间土体假定为外壁半径趋于无穷大的有限长厚壁圆筒问题,运用Love位移函数求解出弹性区的应力场及位移场;而在塑性区分别采用相关联流动法则的Mohr-Coulomb及空间滑动面上剪应力强度理论(SMP)进行计算分析,得到塑性区的应力场及位移场,并将计算结果与传统基于平面应变的圆柱孔扩张理论解进行分析比较。为验证所求理论解的正确性,借助于ABAQUS有限元软件,建立相应的桩–土轴对称模型,采用动力显式积分法及任意拉格朗日–欧拉法(ALE)自适应网格划分技术部分解决传统沉桩数值计算过程中出现的大应变、网格高度扭曲等问题。实例计算结果表明,基于Mohr-Coulomb屈服准则及SMP屈服准则所得极限扩孔压力的理论解与数值解较好地吻合,均能反映沉桩深度对计算结果的影响,且理论解相对偏于安全。

黏土条件下霍尔锚落锚过程建模与分析

通过对霍尔锚落锚过程的分析,利用有限元方法建立了霍尔锚在海底黏土中运动的有限元仿真模型。在建模过程中详细分析了建模方法和参数设定等,研究了通用网格划分、ALE自适应网格划分和网格细化划分方法 3种不同方法对模拟结果的影响。可以看出,不同网格划分方法所计算的霍尔锚落锚深度不同,其对计算精度具有一定影响。通常情况下,优先采用ALE自适应网格划分方法能够较好地保证计算精度。同时,使用合理的网格细化方法也能获得较好的计算精度。利用所建模型分析了不同锚重的落锚过程和深度,为落锚的定量分析提供了一定依据。

基于修正Archard模型的清管器聚氨酯皮碗磨损研究

为了研究清管器聚氨酯皮碗的磨损,提出了一种数值模拟的方法。该方法基于修正的Archard模型,并结合ALE自适应网格技术和子程序Umeshmotion来实现该模型。同时为了减少计算时间使用了跳跃因数ΔN,并由仿真结果得出ΔN值为50。采用有限元试验方法模拟了聚氨酯皮碗的磨损过程,由仿真数据拟合得到磨损深度随清管器运行距离的计算公式,其结果表明:随着运行距离的增加,接触表面各位置处的磨损深度都不断增加,磨损区域的宽度在不断增加,且接触表面的轮廓逐渐趋近于水平;最大接触应力下降很快,接触表面的接触应力分布逐渐趋于均匀;接触长度不断增加,其增长率逐渐减小;由拟合公式计算得出的磨损深度值与文献中的实验结果具有一致性。