闸片摩擦块排列方式对高速列车制动盘磨损深度的影响

制动盘的摩擦磨损是高速列车盘式制动工作失效的重要原因,且摩擦块的排列方式是影响制动盘最大磨损深度的重要因素。为研究摩擦块排列方式对制动盘最大磨损深度的影响,考虑摩擦温度、接触应力和相对滑移速度在制动过程发生变化,基于Archard磨损模型进行修正,利用ANSYS有限元仿真软件,建立制动盘-闸片三维瞬态模型,采用列车在通过42号道岔紧急制动时的工况,仿真计算不同摩擦块排列方式下制动盘摩擦面的最大磨损深度。分析最大接触应力,提出“应力磨损因子”参数,用来表征应力对最大磨损深度的影响。提取径向节点磨损深度,分析摩擦表面的磨损形貌,给出摩擦块不同排列方式对制动盘磨损深度的影响规律。研究成果为改善制动盘磨损提供理论依据和新的思路,为今后铁路制动系统闸片结构的设计提供借鉴。

回形管接头的装配性能研究与分析

基于回形管接头与回形管的直线段长度对该结构装配性能的影响展开分析,以应力值、最大接触压力和压装力作为评价依据,采用有限元仿真分析的方法进行研究。随着直线段长度逐渐增加,接头和回形管的应力值逐渐减小,接头、回形管中的应力最大值比最小值分别大650%与295.2%;内衬、外衬的最大接触压力也在逐渐减小,内衬、外衬的最大接触压力的最大值比最小值分别大384.9%与290.2%;压装力逐渐减小,其中最大值比最小值大678.8%。研究表明:直线段长度的变化对结构装配性能的影响显著。

基于流固耦合的橡胶O形圈老化对密封性能的影响研究

橡胶O形圈在高温受压的环境下易发生老化并产生泄漏,而最大接触压力和永久压缩变形不足以判定密封系统的密封性能。为了更加精准研究橡胶O形圈在高温受压情况下的老化对密封性能的影响,通过实验获取橡胶O形圈老化后的泄漏率和性能数据,构建有限元仿真模型,获取不同老化时间下的密封面接触压力,结合流固耦合模型计算出理论泄漏率。通过对比不同老化时间后的橡胶O形圈的实验泄漏率和密封面接触压力评估其密封性能。对比数值模型得到的结果和实验结果,发现理论模型与实际情况一致性较好,验证了该理论模型可为橡胶O形圈的老化行为分析、预测提供指导。

KX84系列牙轮钻头牙爪大跑道的失效分析

KX84系列牙轮钻头工作一段时间后,因牙爪大跑道失效而报废。通过赫兹应力分析、显微硬度测试、剖面金相观察和断口分析,对牙轮钻头牙爪大跑道的失效形式进行分析,并对裂纹萌生的深度进行预测。结果表明:牙爪大跑道失效形式为接触疲劳。当轴压低于6.895 MPa时,45°切应力τzy45°与最大水平切应力τ_(0max)低于疲劳极限σ_(-1),疲劳裂纹不会萌生;当轴压超过6.895 MPa,疲劳裂纹开始萌生;当轴压达到13.79 MPa时,可以利用接触面半宽b对裂纹深度进行预测。KX84-250和KX84-310牙轮钻头的牙爪大跑道裂纹预测深度为0.27、0.34 mm,实际深度为0.28、0.38 mm。为了提高牙轮钻头的钻孔深度,牙轮钻头在安装时注意避免极端情况的出现,同时控制轴压,避免疲劳裂纹的萌生。

风电机组载荷优化对变桨轴承力学行为影响研究

以往的研究主要关注的是变桨轴承本身的力学性能与设计改进,在载荷变化对变桨轴承力学行为影响规律方面还缺乏系统性研究,以致难以定量预测载荷优化对变桨轴承可靠性提升产生的影响,不利于变桨控制策略的准确制定。为此,引入了在线测试与仿真分析技术,研究了载荷优化对变桨轴承力学行为的影响。首先,采用基于应变载荷测试与位移传感器的在线测试方法,测试了风电机组在不同功率水平下载荷优化前后的叶根载荷,以及相应的变桨轴承内外套圈径向与轴向相对位移;然后,提出了一种有限元分析方法,建立了考虑变桨轴承及其周边支撑结构柔性的变桨系统有限元模型;最后,将实测载荷作为输入进行了仿真计算,分析了载荷优化对变桨轴承变形、滚动体与滚道间最大接触应力及最小边缘接触余量角的影响。研究结果表明:载荷优化降载3.46%~5.08%后,相同功率水平下变桨轴承变形减小,最大接触应力减小1.10%以上,最小边缘接触余量角增大0.47°以上,变桨轴承可靠性得以提升。该研究结果可为载荷优化控制策略的准确制定提供指导。

点线啮合齿轮最大接触应力计算的研究

根据点线啮合齿轮啮合特点,对点线啮合齿轮进行受载和应力分析,得出点线啮合齿轮啮合时,最大接触应力点为单对齿C点的结论。运用赫兹公式推导出了单对齿C点接触应力的计算公式。

裸眼分段压裂投球滑套的密封性研究

裸眼分段压裂是开采低渗透油气藏的主要方式,投球滑套的密封性直接决定了水平井分段压裂的成败。在一定范围内,投球滑套的密封性和球座与压裂球的接触压力、接触面积成正比。当接触压力过大时,球座与压裂球的接触面易被压溃,造成密封失效。为了避免接触压力过大造成的密封失效,本文分别对球座与压裂球接触面为锥面、弧面的两种情况进行研究,推出了锥面球座和弧面球座最大接触压力的理论公式。并通过ABAQUS有限元软件对不同锥角的锥面球座和不同曲率半径的弧面球座进行静力分析,得到了如下结论:(1)锥面球座在有效坐封和压裂球顺利反排的条件(16.7°(27)?(27)18.3°)下,锥角越小,最大接触压力和Mises应力越小;(2)弧面球座的最大接触压力小于锥面球座,且曲率半径越小,最大接触压力和Mises应力越小,当曲率半径等于压裂球半径时,达到最小值;(3)当压裂液压力超过70MPa时,应采用弧面球座。故在水平井分段压裂液压力过大时,为确保投球滑套的有效密封,应将球座与压裂球的接触面改为弧面。

基于ABAQUS的4V-105柴油机连杆有限元分析

连杆在柴油机中直接与活塞销、曲轴连杆颈连接,通过弹性接触传递力。有限元分析中接触问题一直是个难点,传统的有限元分析中对分析对象与构件间的接触问题,一般采用简化处理。利用ABAQUS有限元软件,采用接触法对4V-105柴油机连杆进行有限元分析,得出了接触面间的压力分布、连杆的应力分布及强度等,并对连杆进行了校核,结果表明,采用40Cr设计的连杆可以满足工作要求。

大型负游隙转盘轴承启动摩擦力矩的研究

为了研究大型负游隙转盘轴承启动摩擦力矩与负游隙的定量关系,分别用赫兹接触理论和有限元分析软件对此类轴承进行接触分析和启动摩擦力矩分析、计算。从赫兹接触理论计算结果可以看出,轴承为负游隙时钢球与滚道间的接触区域是椭圆形的,并且其接触面积与最大接触应力均随着负游隙的增加非线性增加。同时,有限元分析的结果与试验数据非常接近。为今后利用有限元分析软件优化设计,在设计阶段预估轴承的启动摩擦力矩提供了一种新的、高效的方法。

基于接触模型的球头挂环仿真分析与优化方法研究

球头挂环作为输电线路的关键部件,起到保证输电线路安全运行的作用。为了对球头挂环进行优化研究,在顺风向水平力作用下,基于Abaqus有限元软件对球头挂环进行了非线性静力仿真分析,通过建立2种不同型号的球头挂环接触模型,设置不同的网格密度、接触面宽度,接触类型采用面-面接触,讨论了球头挂环尺寸、网格密度和接触面宽度对最大应力的影响规律。计算结果表明,2种型号球头挂环在不同网格密度下的接触宽度与最大应力变化规律基本相同,最大应力值随着接触面宽度的增大而逐渐减小,可分为急速下降区、缓慢下降区、平稳区3个阶段。平稳区的最大应力及波动幅度均较小,可作为理想的球头挂环接触面宽度,其可为今后球头挂环的优化设计提供理论指导依据。

压缩型弹性联轴器压装性能的有限元分析

以压缩型弹性联轴器为研究对象,使用ANSYS有限元分析软件建立了弹性联轴器压装模拟模型,橡胶材料采用Mooney-Rivlin超弹模型,使用橡胶单轴压缩试验拟合得到了橡胶材料Rivlin参数,通过摩擦试验测试了不同压装条件下的摩擦系数,分析了压装过程弹性联轴器最大接触应力和平均压缩应力的影响因素。结果表明,法兰内衬孔倒角和摩擦系数对压装最大接触应力均有影响;使用有限元计算的弹性联轴器工作扭矩与实测值比较吻合,并确定了法兰内衬孔直径与弹性联轴器平均压缩应力的关系。

深沟球轴承钢球温度变形对最大接触应力的影响

根据热传导原理得出深沟球轴承钢球瞬态温度分布,利用热弹性理论得出钢球瞬态应力、应变及位移的解析解,计算了钢球热变形产生的等效温度载荷,用赫兹接触理论计算了钢球和轴承内外圈之间的最大接触应力。滚动轴承钢球温度随着时间增加趋于稳定,钢球外表面比中心温度升高快。轴承钢球径向和切向应力在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,随着时间的增加趋于0。轴承钢球径向位移在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,钢球各点的径向位移和半径呈线性关系。采用拟合公式计算不同工作温度下深沟球轴承内外圈最大接触应力误差小于3.98%。接触应力拟合公式为深沟球轴承的合理设计和选用提供依据。

汇流环接触问题分析

本文结合某产品汇流环结构,从汇流环的接触电阻性能、接触副的热性能、接触应力说明导电环硬度对汇流环接触特性的影响,从导电环的疲劳磨损机制和摩擦磨损机制探讨导电环磨屑的形成,提出了按导电摩擦副的接触应力选取导电环材料强度(硬度)的方法。

复杂应力条件下土与结构物相互作用接触面的力学特性

为研究外加荷载对接触面力学特性的影响,通过土与结构物相互作用的物理试验和数值模拟研究接触面最大剪应力的变化规律,运用PFC2D模拟土与结构物相互作用过程中颗粒位移和颗粒接触力的不同响应.结果表明:当法向应力一定时,最大剪应力随围压的增大而近似线性增大;当平均应力一定时,最大剪应力随法向应力的增大而近似线性增大;当法向应力一定、围压逐渐增加时,颗粒位移和颗粒接触力的分布与法向应力与围压的比值有关.

工艺状态和应力水平对PD3钢轨钢接触疲劳寿命的影响

对ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳寿命与其生产工艺和应力水平之间的关系进行了系统的实验研究和理论分析．结果表明，随 着从热轧－离线感应全长热处理－在线余热全长热处理工艺改进过程的进行， ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳寿命逐步提高； ＰＤ３钢 轨钢的接触疲劳寿命与最大接触应力间存在负的幂指数关系；随着相对接触应力的提高，变形机制分别为弹性安定、塑性安定和棘

自动振打除灰装置冲击接触模型有限元分析

为解决自动振打除灰装置活塞杆与撞击杆的接触面因撞击导致损伤无法继续工作的问题,对两杆的接触模型进行了研究和优化.运用软件ansys/ls-dyna建立了机械振打器冲击部分的有限元模型,并分别对现有接触模型和改进后的接触模型下两杆的冲击过程进行有限元分析.对比不同情况下端面上的最大Von-Mises应力,发现活塞杆端面损坏的原因是撞击杆具有轴向夹角,通过改变活塞杆的端面形状可以有效改进现有的冲击接触模型,使活塞杆端面的应力集中现象明显减轻.当撞击杆右端面仍为圆平面,活塞杆左端面改为半径是2m的球面时,接触模型可以有效避免活塞杆端面出现过大应力集中,从而将振打器的寿命延长到设计范围.

基于摩擦阻力系数的卡瓦闸板对连续油管夹持特性影响分析

针对连续油管作业过程中卡瓦闸板防喷器对其夹持时造成的划伤、缩颈并降低其使用寿命的问题,提出连续油管与卡瓦闸板之间摩擦阻力系数对其相互作用的影响。建立了卡瓦闸板夹持连续油管三维物理模型,基于弹塑性力学理论建立起其计算模型,以Ramberg-Osgood弹塑性模型为基础,采用数值模拟的手段分析了多种工况下不同摩擦阻力系数对连续油管最大Mises应力、轴向位移以及接触应力的影响。研究表明:适当增加摩擦阻力系数有利于减小连续油管上的应力集中,也有助于限制轴向位移避免划伤连续油管和造成卡瓦闸板崩齿,同时提高卡瓦闸板对连续油管的夹持效果。最终以屈服强度为指标,结合连续油管轴向位移量趋势变化给出摩擦阻力系数安全区间为0.4~0.6,旨在为连续油管安全作业提供参考。

基于SimMechanics模块的转盘轴承实验台模型的建立

转盘轴承实验台是一种根据转盘轴承工作特点设计的专用实验设备。本文采用Simulink软件中的SimMechanics模块搭建实验台机械结构的仿真模型。仿真模型是在有限元计算的基础上,将实验台结构简化为线性弹簧。仿真模型中的转盘轴承采用Zupan等提供的解析法简化。通过滚珠最大应力验证仿真模型结果的正确性,参照标准是美国国家可再生能源实验室提供的经验公式。SimMechanics仿真结果与经验公式、有限元模型结果比较,误差在10%以内,误差可以接受。SimMechanics仿真模型的精度不及有限元模型,但仿真模型实现了机械系统与控制系统在同一仿真环境中搭建,并且仿真模型的计算成本远小于有限元模型。

基于ABAQUS仿真的尺寸偏差对密封性能的影响研究

当密封结构存有尺寸偏差时,O形圈的压缩率会随之变化,公称尺寸对应压缩率下的接触压力分布已无法作为衡量此刻密封结构密封性能优劣的参考指标。为研究结构尺寸偏差对密封性能产生的影响,在构建力学仿真模型的基础上,采用控制变量法重点分析O形圈接触压力分布随密封结构尺寸偏差变化的规律;以最大接触压力为控制参量,通过不同尺寸组合的力学仿真分析,获取使最大接触压力呈现出最小状况的最劣尺寸组合;根据不同距离下挡板与沟槽的配合,以泄漏率为评判指标,通过不同配合间隙下O形圈密封性能的对比以分析运行过程中振动对挡板与沟槽配合的影响,从而为O形圈装配组合方式的选择和密封面接触情况的研究奠定了基础。

大厚度水泥稳定碎石基层层间有限元模拟分析

大厚度水泥稳定碎石基层分层施工使得基层由设计中的整体受力变为两薄层受力,层间接触的存在降低了基层的路用性能,从而降低了整个路面结构的使用性能。文章采用有限元软件ABAQUS,分别对两种不同工况下(分层施工和全厚式施工)的大厚度水泥稳定碎石基层路面进行路表弯沉、面层底面和基层底面的最大主应力、土基顶部最小主应变及面层底面最大剪应力等指标的有限元模拟,分析不同工况的大厚度水泥稳定碎石基层路面的荷载响应。