Effects of Carburized Parts on Residual Stresses of Thin-Rimmed Spur Gears with Symmetric Web Arrangements Due to Case-Carburizing

This paper presents a study on effects of carburized parts on residual stresses of thin-rimmed spur gears with symmetric web arrangements due to the case-carburizing. The carbon content of each element of the FEM gear model due to carburizing was obtained according to Vickers hardness Hv - carbon content C% and C% - d (distance from surface) charts. A heat conduction analysis and an elastic-plastic stress analysis during the case-carburizing process of thin-rimmed spur gears with symmetric web arrangements were carried out for various case-carburizing conditions by using the three-dimensional finite element method (3D-FEM) program developed by authors, and then residual stresses were obtained. The effects of the carburized part, the web structure, and the rim thickness on the residual stress were determined.

瓦楞纸板的静态压缩非线性模型

分析了瓦楞纸板压缩性能的基本特征，对多种瓦楞纸板进行了测试，应用弹塑性理论，建立了瓦楞纸板的平压、边压和侧压的静态应力应变数学模型，根据少量实测数据，识别了模型参数。

薄轮缘斜齿轮结构动应力的实验研究

通过实验，研究了８对具有不同辐板支承形式薄轮缘斜齿轮结构中的动应力。讨论了不同转速和结构尺寸等对这些齿轮结构中不同部位处动应力的影响。结果表明，随着轮缘厚度从Ｂ／３（Ｂ为齿宽）减小到Ｂ／５，齿轮结构中的动应力通常将有所增加，一端辐板支承斜齿轮中的动应力波动将增大。随着轮缘厚度的减小，轮齿中的最大应力将从齿根移向齿槽。

断裂活动影响矿区的采煤沉陷灾害问题

文章结合抚顺矿区实际,分析论述了断裂活动影响矿区的地应力环境特征。阐述了在断裂活动影响矿区,岩体长期大规模开挖造成局部区域构造应力卸载,岩体弹性变形能恢复发生水平变形,导致地表产生附加水平移动与变形。通常的沉陷区边缘区域,地表移动变形值不大,采动损害也相对较轻。但断裂活动影响矿区,沉陷区边缘区常存在着明显的水平移动与变形,并造成相应损害。尤其是在矿震等岩体地质动力现象显现影响下,地表沉陷灾害更为严重。

摩托车轮辋应力的有限元分析

轮辋是摩托车的重要部件,由于材料非线性以及接触非线性等原因使得其承载情况十分复杂.应用MSC-patran等前后处理软件建立了轮辋的有限元模型并进行了承载情况下的应力分析,比较了三种不同轮型轮辋的疲劳失效情况,所得结论给生产厂家提供了有效的设计依据.

航空直齿轮轮缘厚度对齿根应力的影响规律

以航空直齿轮为研究对象,基于三维有限元方法讨论轮缘厚度对齿根应力的影响规律。介绍ISO6336/AGMA标准中轮缘影响因子随厚度的变化趋势。利用三维有限元建立5齿局部模型,讨论轮缘影响因子的变化规律并与标准和文献结果进行对比,证明模型的正确性。在此基础上,综合考虑薄轮缘、薄腹板和细长轴等结构特征,建立了齿轮整体三维有限元模型,详细分析轮缘厚度对齿根应力和轮缘应力的影响规律。讨论ISO6336/AGMA标准在航空直齿轮弯曲强度校核中的适用性。

双圆弧齿轮基于柔性轮缘的动态接触模型研究

基于柔性轮缘和ANSYS/LS-DYNA建立了双圆弧齿轮动态接触应力的分析方法和模型,分析了影响动态模型建立的因素。研究了动态模型中约束和载荷的处理方法及施加相当于扭矩的跟随载荷的具体方法,计算了实际运转过程中两种动态模型的齿面接触应力。计算分析表明,这种柔性体的齿轮接触模型能真实模拟齿轮啮合过程,为双圆弧齿轮动态性能研究奠定了理论基础。

汽车钢圈疲劳寿命的有限元分析

钢圈是位于轮胎和车轿之间承受负荷的旋转部件,其作用是安装轮胎,承受轮胎与车轿之间各种作用力和力矩,对汽车行驶的安全性、稳定性、平顺性和牵引性均起着重要的作用。基于名义应力法的分析过程及有限元分析软件,探讨了钢圈弯曲工况下结构强度及疲劳寿命预估的方法。通过理论计算、实际使用情况及弯曲疲劳试验的结果验证了所提方法的正确性,所提方法可在产品设计阶段就预测设计产品的使用寿命及结构特点,为钢圈的设计及优化提供依据。

轴流式水轮机轮缘间隙三维紊流数值模拟

应用雷诺应力模型对轴流式水轮机轮缘间隙的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析。对转轮直径为340 mm的5叶片轴流式水轮机在轮缘间隙为0 mm、0.25 mm、0.5 mm、1 mm时分别进行了分析计算,分析了轴流式水轮机轮缘间隙对叶片压力分布、速度矢量、数值效率和间隙漏水量的影响,研究了轴流式水轮机轮缘间隙内流动规律,提出了轴流式水轮机轮缘间隙对轴流式水轮机优化设计的重要性。实例表明,用三维紊流数值模拟方法研究轴流式水轮机轮缘间隙是改进和优化轴流式水轮机设计的一个重要过程。

夹杂物对轮辋裂纹萌生的影响

列车速度的提高和车辆轴重的增加导致轮轨接触应力加大,引起车轮轮辋内部应力分布的变化。根据铸钢车轮轮辋金相分析结果,应用Goodier方程对轮辋处夹杂物和空穴周围的应力状态进行分析。在轮轨接触应力作用下,Al2O3球形夹杂物在其球体的"极点"位置产生应力集中,而空穴处于"赤道"位置,其应力更大。根据Murakami公式,以轴重为25 t的车轮为例,计算在不同运行速度下,距铸钢车轮踏面一定深度的夹杂物临界尺寸。其结果显示,在一定车速下,夹杂物的临界直径随距踏面深度的增加而增大;若深度一定,夹杂物的临界直径则随车速的提高而变小。当轮辋中夹杂物的尺寸大于该临界直径时,轮辋疲劳裂纹就可能萌生。

发动机飞轮齿圈的失效分析

45钢制发动机飞轮齿圈在使用了约2 000 h时发生断齿故障。为了揭示断齿的原因,对失效的飞轮齿圈进行了宏观检验、金相检验、化学成分分析和硬度检测。结果表明,飞轮齿圈断齿的主要原因是齿根处未被感应淬火和齿根圆半径偏小,前者导致由于产生拉应力而大大降低齿根处的弯曲疲劳强度,后者加剧了齿根处的应力集中,导致裂纹的萌生。通过加大齿根角和改进感应淬火装置,飞轮齿圈的断齿问题已得到解决。

多环过盈配合复合材料飞轮应力和位移分析

储能飞轮由轮毂和多环复合材料轮缘组成,飞轮旋转时轮毂和轮缘既受到离心力作用,同时又受到内外界面压力的作用,且不同转速下界面压力不断变化,使得分析计算由静止到最大工作转速的不同工况,以及飞轮上不同径向位置的应力非常复杂。本工作在平面应力下分别推导了各向异性材料轮缘在离心力作用下和受内外压力作用下的应力和位移解析式,进而采用叠加原理可计算飞轮在不同转速工况、径向不同位置的应力和位移,简化了应力和位移求解过程,可用于飞轮环间过盈量的确定、强度校核和极限转速计算等设计与分析。应用这种方法对一个实际飞轮进行了分析,并绘制了应力和位移曲线。

轮辋扩口成形过程的有限元分析

无内胎钢圈轮辋焊接接头开裂是轮辋成形过程的主要缺陷。基于ABAQUS软件,建立了轮辋扩口工序的三维弹塑性有限元仿真模型并对成形过程进行了分析。阐述了有限元模型中的单元选择、加载等关键问题。将仿真结果与轮辋的实际扫描模型进行外形尺寸比对,验证了建立模型的正确性。重点分析了扩口工序中工件的应力状态,提出环向拉应力过大是造成焊缝处开裂的原因和最大环向拉应力平均值的概念。模拟结果表明,随着摩擦系数或材料屈服强度的增大,工件最大环向拉应力平均值增大,工件焊接接头开裂倾向增大。

轮辋浅层裂纹伤损容限分析

将"含与表面切线平行的圆片裂纹的半无限体表面承受滚压(含滑动)赫兹接触"问题应用于轮辋浅层埋藏型裂纹的损伤容限研究,提出了一种基于解析解的轮辋浅层裂纹应力强度因子计算方法。为解决既有应力强度因子塑性修正方法不适用于裂纹扩展寿命估算的问题,以降低应力强度因子为修正目标,提出一种新的塑性修正公式。在实测国产动车组D1车轮轮辋断裂力学性能指标基础上,综合应变能密度因子理论和上述应力强度因子计算方法、塑性修正公式开展了轮辋浅层裂纹起裂临界尺寸及伤损容限研究,通过类比分析了踏面类型、辐板形状对动车组车轮轮辋浅层裂纹扩展条件及伤损容限的影响规律。仿真结果表明:轮辋浅表裂纹扩展时以Ⅱ型裂纹扩展为主,基本上属于剪切应力作用的滑开型裂纹;在动车组轴重范围内,直径不大于1mm的圆形面片裂纹对应的应力强度因子小于裂纹扩展门槛值,因此裂纹不会扩展,该研究成果可为探伤标准制定提供理论依据。

考虑胎圈-轮辋接触关系的斜交轮胎充气工况有限元分析

采用ANSYS有限元程序 ,选用三维体单元、层单元以及接触单元 ,以 9 0 0 2 0 16PR斜交轮胎为研究对象 ,建立了考虑胎圈与轮辋接触关系以及胎面花纹的三维有限元模型 ,并将计算结果与未考虑胎圈

汽轮机转子枞树型轮缘的强度评估

文章以一种新型的枞树型轮缘为研究对象,讨论了它的强度评估方法。文章利用解析法表征枞树型轮缘拉应力、弯应力和剪应力,确定各应力的校核截面位置和特征。同时还讨论了在强度校核中的关键技术,复杂结构的离心力计算问题,上述问题的解决为枞树型轮缘强度计算的程序化奠定了基础。理论分析和数值计算结果显示,文章给出的方法能快速准确地进行枞树型轮缘强度分析,适用于汽轮机概念设计阶段轮缘的选择和设计。

7075铝合金搅拌摩擦焊温度场及应力场的数值模拟

基于ANSYS软件对汽车轮辋7075铝合金搅拌摩擦焊过程的温度场和应力场进行了数值模拟。结果发现,温度较高的区域形状为半圆形,等温线为封闭的椭圆形,搅拌头前方的等温线密集,搅拌头后方的等温线稀疏。焊缝上表面最大残余应力为129 MPa,位于焊缝中心处,并随着远离中心处距离的增大先减小后增加。焊缝上表面的纵向残余应力曲线呈"M"形,最大纵向残余应力位于焊缝中心处,大小为98 MPa。通过对比残余应力测试结果可知,搅拌摩擦焊数值模拟过程是合理有效的。

齿轮轮缘厚度对齿根弯曲强度的影响

分别采用KISSsoft和有限元软件计算一对渐开线直齿轮副在不同轮缘厚度情况下的齿根应力并进行对比,两者计算结果相差较大,且后者计算的轮缘内侧应力随轮缘厚度的减小而增大。但前者不考虑轮缘厚度系数、齿间载荷分配系数和齿向载荷分布系数换算后的齿根应力与后者计算结果接近。计算结果表明,KISSsoft中轮缘厚度系数就是有限元计算轮缘内侧应力的等效反应,将后者轮缘的失效通过前者齿根应力过大反应出来。该研究提醒设计者优化齿轮轮缘设计,达到提高齿轮强度、寿命的目的。

大型轮式港口机械钢圈的加载方案分析和强度计算

为了确定港口机械钢圈的有限元分析模型,采用了其它小型钢圈进行相似载荷的有限元分析计算以及应力分布测试实验来进行参照。提出了几种不同的钢圈载荷分布规律,如余弦规律分布、均匀分布等,对不同载荷分布规律及其分布范围作了有限元分析计算,并与实际检测结果进行对比分析。最终确定采用120度范围的余弦规律载荷对港口机械钢圈进行有限元分析,建立了它的力学计算模型,并通过有限元分析法进行了计算,计算结果表明该方法是可行的,计算结果对指导钢圈产品设计具有重要的意义。

气态烃非催化部分氧化烧嘴端面传热过程研究

针对气态烃非催化部分氧化烧嘴端面传热情况进行了数值模拟,揭示了烧嘴流道组织对转化炉内燃烧情况和烧嘴端面热负荷的影响。结果表明:三通道烧嘴将CO_(2)通道添加在O_(2)与CH_(4)通道之间时,增加了高温区与烧嘴端面之间的距离,减少了外侧端面受到的传热量;双通道烧嘴利用CO_(2)稀释O_(2)的方式降低反应强度,减少了辐射传热量,从而降低了烧嘴外侧端面温度,改善了外侧端面热应力分布。采用双通道形式的烧嘴在端面温度及热应力分布方面更具优势。