深冷挤出切削6061-T6铝合金切屑成形有限元分析

将深冷挤出式切削技术引入6061-T6铝合金的车削加工,结合有限元仿真技术探究深冷挤出式切削对6061-T6铝合金车削加工效果的影响。建立深冷挤出式切削(CT-EM)和常温挤出式切削(RT-EM)的有限元仿真模型并进行模拟仿真,对比分析不同刀具前角、压缩比对等效应变、等效应变率、等效应力、切削温度和切屑形态的影响规律。结果表明:随着刀具前角和压缩比的增大,CT-EM和RT-EM的等效应变率、最大等效应力分布区域和最高切削温度呈下降趋势;最大等效应变值和分布区域随前角的增大而减小,随压缩比的增大而增大;CT-EM的等效应变率、最大等效应变值和分布区域、等效应力分布范围都要大于RT-EM,切削温度更低,切屑形态更为平整,填充率更高,成形效果更好。

液驱隔膜压缩机气阀PEEK阀片应力状态研究

吸排气阀是液驱隔膜压缩机中的关键部件,阀片是吸排气阀的易损件,阀片寿命是衡量吸排气阀性能的重要因素。聚醚醚酮(PEEK)因其优良的机械性能、耐磨性、耐高温性而经常被用作压缩机的气阀阀片材料。该文首先结合温度的变化对液驱隔膜压缩机气阀PEEK阀片所受应力进行有限元分析,然后结合高温的静载和疲劳试验对PEEK阀片进一步地验证,得出PEEK阀片在压缩机工作中的应力状态。通过对PEEK阀片应力状态的研究,为液驱隔膜压缩机气阀阀片的设计及优化提供指导。

低温微量超声雾化声学系统

针对低温微量超声雾化声学系统中的关键部件单波长超声雾化喷嘴进行研究。首先基于等效电路原理和传输矩阵法分别建立了带中心孔换能器和带中心孔复合变幅杆的频率方程,并应用数学分析软件获得了准确的数值解,实现了超声雾化喷嘴的全谐振。然后,对其进行有限元动力学分析和振动特性测试,结果表明二者相对于设计频率25 kHz的偏差率在0.6%以内,且空载超声振幅达13.5μm。之后,应用流体仿真分析软件对砂轮-工件磨削区进行流场特性分析,结果表明低温微量超声雾化声学系统可以解决磨削区涡流现象的产生。最后,通过对该系统使用前后两种润滑方式的磨削结果进行测试发现:低温微量超声雾化润滑不仅切削液使用量少,而且可以避免工件表面出现烧伤和硬度降低。

低温辐射计光功率修正因子测试与分析

为了确保低温辐射计测量准确度,开展了低温辐射计光功率修正因子的研究。介绍了低温辐射计测试系统光路结构和光功率的测量过程。分析了影响低温辐射计光电加热等效替代的四个主要因素。利用搭建的影响因子测试装置,对布儒斯特窗口透过率、杂散光和黑体腔吸收率三个影响因子进行了测试;采用有限元分析方法,对光电加热不等效性因子进行了仿真计算。测试和仿真计算了自主研制低温辐射计光电加热等效替代修正因子,结果显示,布儒斯特窗口在632.8 nm处的透过率为0.996817,杂散光修正因子为0.999013,黑体腔吸收率为0.999950,光电不等效性修正因子为1.009240±0.000010。该研究结果可用于低温辐射计的修正,对低温辐射计各功能模块的设计、测量不确定度的提高以及低温辐射计的研制具有一定参考价值。

顺序增压切换阀高温蠕变规律仿真研究

顺序增压切换阀在工作过程中需要承受高温和较高的压力,这会导致切换阀产生蠕变现象。在获取阀门材料310S不锈钢高温蠕变试验数据的基础上,获得了蠕变数学模型参数,建立了材料的Norton蠕变数学模型。采用ANSYS有限元仿真软件模拟分析了顺序增压切换阀18000 h工况下的应力场、单轴蠕变应变规律;基于Cocks-Ashby多轴蠕变系数,仿真得到了阀门多轴蠕变应变分布规律。仿真结果表明:阀门蠕变较大部位平均蠕变应变为8%;在引入多轴蠕变系数后,阀门关键节点的多轴蠕变应变除少数结构突变点外均低于2%。

裸眼充填完井用反循环单流阀研制与应用

海上水平井裸眼充填防砂作业中,通常利用反循环单流阀的开关实现流道转换,完成封隔器验封和循环充填等作业。针对渤海油田开发过程中小井眼充填防砂要求,研制了一种新型反循环单流阀,结合工具结构原理和管柱施工工艺,给出了工具设计准则。采用有限元分析方法研究了槽长、槽宽和槽个数对工具负荷卡爪和弹性卡爪开关力的影响,并优选出工具结构参数方案。通过室内整机试验对优选方案进行开关力和开关性能测试,室内测试表明,在推拉速度0.1~0.2 m/s、开关次数15次的情况下,实现负荷卡爪过密封筒的力为30~35 kN;弹性卡爪的开关力为18~21 kN;负荷卡爪过密封筒的摩擦力为3~5 kN,工具开关测试成功率达到100%。现场应用结果显示:新型反循环单流阀成功完成3次开关动作,开关负荷显示明显,开关力及开关性能与室内试验结果吻合,技术指标满足海上油田的需求,具有一定的推广价值。

±1100kV/12 GW特高压换流阀屏蔽设计与工程应用

±1100 kV/12 GW特高压换流阀为目前世界上电压等级最高、输送容量最大的换流阀产品,为了确保外绝缘设计的可靠性,对±1100 kV/12 GW特高压换流阀屏蔽结构开展全新设计,并对换流阀外绝缘放电特性进行全面研究。首先引入有限元分析方法,将电场的场域问题转换成边界值问题,离散化后进行插值得到分布解,然后迭代出最优屏蔽结构。其次建立阀塔仿真模型进行电场仿真研究,结果表明采用的屏蔽结构使电场强度由原来的1.89 kV/mm减小到1.64 kV/mm,场强减小13.2%,电场分布效果更好。同时,对该屏蔽结构也开展了操作冲击U_(50)试验,验证了换流阀外绝缘电气强度。试验结果表明12 GW换流阀屏蔽罩结构设计合理,阀塔对墙的最小空气净距为6 m,满足该距离即可达到要求的绝缘水平,实际阀厅的空气净距有较大的安全裕度。

车载氢能瓶口阀振动建模与模态试验研究

车载氢能瓶口阀是氢燃料电池汽车上的关键部件,针对其结构复杂,集成度高问题,介绍了一款特定瓶口阀的设计思路及过程。针对瓶口阀易受外界低频振动影响,建立了瓶口阀的动力学模型,对其固有频率和振型等振动特性作了研究,并通过模态试验进行验证,试验结果与分析结果基本吻合,说明了有限元分析方法的有效性。

低温阀门冷态试验的动态传热过程模拟与分析

在确定不锈钢在液氮中沸腾换热系数的基础上,结合其在低温下的物性参数,利用有限元分析软件ANSYS对一低温阀门在正常运行和冷态试验状态下的温度场进行模拟与分析。针对冷态试验情况下填料函处出现冻结的问题,提出在阀杆处添加绝热层的方案,继而通过进一步的模拟计算预测了其改进效果。

基于ANSYS的LNG船用超低温阀门的数值模拟分析

应用有限元分析软件分别对通径为DN15的LNG船用超低温阀门在管路中开启与关闭状态稳态热力分析。研究了阀颈长度,阀颈与阀杆之间的,阀颈的厚度对填料函温度的影响。研究结果表明,阀颈长度和阀颈厚度是影响填料函温度的主要因素,阀颈与阀杆之间的间隙尺寸对填料函温度影响很小。

低温阀门冷态试验的稳态传热模拟与分析

利用有限元分析软件ANSYS对为控制20 K温度的氦气而设计的低温阀门在正常运行和冷态试验状态下的温度场进行模拟与分析。针对冷态试验状态下拉杆处出现冻结的问题,提出在上阀体处添加绝热层的方案,通过进一步的模拟计算预测其改进的效果。

超导转子旋转驱动装置的设计

为了实现超导球形转子在低温环境下高速稳定的旋转,设计了一种基于迈斯纳效应的超导转子旋转驱动装置。该旋转驱动装置主要包括超导定子和超导球形转子两部分,定子采用两相结构,转子采用在其内壁上开有4个窗口的空心结构。利用定子超导线圈的磁场在空心转子内壁窗口上产生的转动力矩驱动转子旋转。然后,通过Ansoft软件对超导转子旋转驱动力进行了有限元分析。分析表明,驱动力矩与驱动电流的平方近似成正比例关系。在4.2K,30Pa下进行了转子旋转实验,结果显示,30A驱动电流下转子转速达到了8512r/min,表明该旋转驱动装置能够将转子加速到8500r/min以上的工作区域,为进一步优化装置设计参数以及提高转子旋转稳定性奠定了基础。

低温绝热气瓶的有限元热分析与试验研究

通过有限元方法对充满低温液体的气瓶进行传热分析,与试验的结果相结合,分析气瓶的颈管、支撑结构和绝热结构的漏热量并对产品结构进行优化设计,来保证达到优良的绝热性能。

低温环境下波纹管的轴向刚度计算

应用有限元软件Ansys建立波纹管的有限元分析模型,又通过对U型波纹管轴向刚度计算经验公式的温度修正,计算室温和低温(直到-253℃)状态下波纹管的轴向刚度,并对波纹管刚度与壁厚、波高、波距等波形参数之间的相关性进行数值计算。波纹管的性能与结构设计的波形参数密切相关,对不同用途或不同控制因素的波纹管,波形参数的确定应有侧重点,且需综合考虑。通过与文献中的实验结果对比得知,用材料弹性模量温度系数对经验公式进行修正是有效的。

LNG船用超低温截止阀的低温试验瞬态特性研究

应用有限元分析软件ANSYS,对通径为DN80的LNG船用超低温截止阀低温试验状态进行了瞬态降温过程中温度的模拟与热力分析。分别对填料函温度以及阀门其他部分温度进行详细的研究分析,从而判定所设计的阀门阀颈长度是否合理,以及达到稳定状态时所需要的时间,并提出了一些建议。为超低温截止阀的结构设计提供了理论指导。

立式低温储罐的拉带设计

针对如何降低低温储罐中的热应力,提出了简单设计方法,该方法通过选择拉带倾斜角,使得内筒在低温下的轴向和径向收缩变形所引起的沿拉带方向的变形分量与拉带本身的热变形互相抵消,从而显著减小了拉带中的平均热应力。采用有限元分析进行了验证,结果表明,所提出的简化计算方法行之有效,可用于低温储罐的工程设计。

使用ANSYS对惯性力作用下的低温绝热气瓶进行应力分析与优化

低温绝热气瓶为移动式压力容器,不仅承受静载荷的作用,还要承受移动工况下的惯性载荷作用。与传统的常规计算方法相比,有限元法更直观准确。文中使用ANSYS软件,对DPL450-175-1.37型低温绝热气瓶的结构建立有限元模型,对受惯性载荷的作用下进行应力分析,并对其应力集中区域进行了应力分类和评定。为低温绝热气瓶的结构设计起到一定的帮助作用。

拉伸与扭转载荷作用下LNG低温复合软管的力学性能研究

LNG低温复合软管结构复杂,且在运行时受风、浪、流等多种载荷联合作用,其在超低温环境下的力学性能直接关系到其能否安全运行。首先参考江苏某软管公司生产的4英寸LNG低温复合软管,建立软管精细化有限元模型,接着对软管在拉伸、扭转两种轴对称载荷作用下的力学性能进行研究,最后就软管结构尺寸对其力学性能的影响展开分析。结果表明:在拉伸及扭转载荷作用下,不同层芳纶布以及同层芳纶布不同材料主方向在对应波峰、波谷处的受力情况不同。芳纶布铺设角度、芳纶布铺设层数、钢丝螺距以及钢丝直径对复合软管力学性能影响显著,分析相应的灵敏度规律从而对结构尺寸做出调整。研究成果可以为LNG低温复合软管的结构设计提供参考。

高温超导电缆终端预制式应力锥的设计与分析

高温超导电缆终端是高温超导电缆系统的重要组成部分。借鉴常规电缆终端预制式应力锥的设计理论,结合高温超导带材的特殊工作特性,选用耐低温的绝缘材料,对高温超导电缆终端预制式应力锥进行设计。运用有限元分析软件ANSYS对设计的高温超导电缆终端预制式应力锥进行建模和仿真计算,得到终端处的电场和电位分布,并将仿真结果和理论计算结果进行对比分析,验证设计的可行性,为进一步的研究奠定了基础。

基于有限元分析的低温绝热气瓶颈管的结构优化

颈管是低温绝热气瓶最主要的内支撑结构,起到连接内外容器的作用。颈管的支撑结构是低温绝热气瓶最危险的区域。为了对颈管的结构进行优化,本文主要从强度方面考虑,利用有限元软件ANSYS对具有不同尺寸参数颈管的低温气瓶建立模型,在分别受静载荷及2g的横向冲击载荷作用下进行热应力分析。采用无量纲参数d/D、L/H和Dr/D,分析颈管的直径,长度及加强板直径对最大应力的影响规律,为低温绝热气瓶的结构设计起到一定的帮助作用。