油罐车自主加注臂密封圈响应面优化及分析

为了提高油罐车自主加注臂前端快接装置的密封性能,设计了一种内胀式橡胶密封圈,并结合响应面法和有限元法对密封圈进行了优化和分析。首先,基于有限元软件ANSYS Workbench对密封圈进行建模和仿真,研究了密封圈的倒圆半径、厚度和压缩量对密封圈性能的影响;然后,将密封圈与管壁的接触面积、接触压力和所受等效应力作为优化目标,利用Design⁃Expert软件建立了密封结构的优化模型,并通过多目标优化获得最优设计方案;最后,进行了密封圈优化前后的性能对比和分析。数值测试表明,在最大3 MPa介质压力下,优化后密封圈的接触压力提升了1.3 MPa,有效接触面积更大,且接触带更加集中,有利于实现快接装置和油罐车加注口的有效密封,同时等效应力降低了4.3%,有助于延长密封圈的使用寿命。

基于磁平衡的钢丝绳探伤数字传感器研究

针对钢丝绳在长期运行过程中会出现断丝、截面磨损、锈蚀等损伤而形成安全隐患的问题,指出应进行钢丝绳健康状态定期安全检测和评估。针对常用的强磁检测法的不完善之处,提出基于空间磁场平衡机制检测的新型钢丝绳损伤判别方法。首先研究采用PRO/E进行三维实体建模,进行了磁路设计;其次采用有限元分析,比较X轴、Y轴磁化方向的优劣,依据磁力线密度、中间直线磁场变化强度得出Y轴磁化方向优于X轴磁化方向;最后通过运用三维磁场数值分析软件,设计计算出合适的传感器聚磁环结构和感知单元。实验研究结果表明,基于空间磁场平衡机制的新型钢丝绳探伤传感器的检测效果较传统强磁探伤传感器的检测效果有明显改善。

基于有限单元法密封结构影响因素建模分析

密封圈结构对高压试验装置的密封性、承压性具有直接影响。依据高压试验装置的结构特点,对O型密封结构进行结构参数分析,基于Mooney-Rivlin模型对特性进行分析;利用MARC有限元分析的方法对O型圈进行密封分析,分析不同密封间隙和槽深的尺寸下,接触压应力和Von Mises应力的大小,基于分析结果,优选密封间隙和槽深参数。结果可知:密封间隙为(0.04~0.14)mm间,压缩率为(10~20)%间,能够满足设计承载条件下的密封要求;通过对影响因素分析发现,密封间隙与Von Mises应力正相关,与接触应力负相关;压缩率提升,Von Mises应力先增后降,最大接触应力先降后增;80MPa压力下,较小密封间隙、压缩率对密封结构承载是有利的;通过分析设计密封圈影响趋势,发现参数的最优解为间隙0.043mm,槽深5.357mm,压缩率为10%。分析方法和研究结果可为超高压压力容器O型密封结构设计提供参考依据。

管桥支承环结构型式有限元优化设计研究

某工程倒虹吸河床段为管桥,长212.4m,跨度20m,钢管内径3.5m。钢管自身承重,明管采用支承环结构将管道荷载传递至下部墩柱。为了确保支承环的应力满足规范要求、受力分布均匀以及管桥上、下部结构布置合理,运用有限元分析方法建立管桥整体模型,对支承环体型进行优化设计。通过对支承环厚度敏感性及局部调整体型的计算分析,明确控制工况下的应力分布规律。最终确定较优的支承环体型,为管桥的合理设计提供依据。

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析

液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。

考虑加工变形的轴承环加工工艺优化研究

针对轴承环加工时不良率高的现状,经过抽样检测分析,找出造成不良品的主要原因为粗糙度不合格及加工变形。通过切削力计算和有限元分析得出轴承环加工变形量。采用正交实验法,找出最优切削参数,提高表面质量;重新设计轴承环精车专用夹具,减少加工变形量,从而降低轴承环加工的不良率。

装配式水泥路面夹环连接式传力杆接缝设计及验证

面向可拆卸装配式水泥路面,提出了一种夹环连接式传力杆接缝,在阐述其特征和基本参数的基础上,选取挠度传荷系数和弯沉差作为指标,使用有限元方法分析了下开口槽、传力杆、夹环构件等参数对夹环连接式传力杆接缝传荷能力的影响,同时分析了夹环连接式传力杆接缝的构件及界面应力的变化规律,得到了合理的接缝参数;此外,通过室内足尺试验评价了夹环连接式传力杆接缝的传荷性能。结果表明,提出的夹环连接式传力杆接缝的传荷能力满足要求,具有一定的工程应用价值。

单胞结构对盾构机复合材料刀圈增强体抗压性能的影响

为明确WC陶瓷颗粒单胞结构对盾构机滚刀刀圈蜂窝结构增强体的抗压性能的影响,利用绘图软件对体积分数为36%WC颗粒(四边形、六边形、八边形)的滚刀刀圈蜂窝结构增强体进行三维空间结构设计,通过ANSYS有限元模拟仿真分析不同单胞结构增强体的抗压性能。结果表明:WC颗粒体积分数为36%,四边形单胞结构增强体的极限压缩强度为123MPa、六边形的极限压缩强度为125 MPa、八边形的极限压缩强度为121 MPa,体积分数为36%的正六边形蜂窝结构增强体的抗压性能最优。

基于伺服液压缸X形密封圈的数值模拟

针对伺服液压系统中的执行元件伺服液压缸活塞中的X形密封圈,采用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称有限元模型,研究X形密封圈在沟槽圆弧半径、流体压力、初始压缩率不同参数的条件下,对Von Mises应力、主接触面最大接触压力大小的影响。结果表明:内行程时沟槽圆弧半径为2.6 mm时密封性能最佳,外行程时沟槽圆弧半径为2.2 mm时密封性能最佳;X形密封圈在流体压力为10~20 MPa的范围内密封性能逐渐变差;初始压缩率为5%~15%时密封性能逐渐变好。

波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器设计

针对飞行器机翼的大面积壁板等金属结构的多形态裂纹分布难以同时检测、检测精度低等问题,设计了一种互补开口波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器。该传感器群阵列中不同尺寸的互补开口波导谐振环微带传感器能够检测直裂纹、针孔、星型3种裂纹的特征参数。实验结果表明,传感器对3种裂纹的参数变化的最大检测灵敏度达到了150 MHz/mm,传感器可检测出的最小直裂纹尺寸为10 mm×1 mm×0.1 mm。该传感器结合了互补开口谐振环辐射能力强、易于表面共形和基片集成波导低损耗、品质因数高、尺寸小的特性,能够实现对金属材料上多形态裂纹的同时检测,具有灵敏度高、检测范围大等优点。

圆锥滚子轴承套圈辗扩成形有限元模拟

环件辗扩是轴承套圈的主要成形方法,加工质量直接影响轴承的使用性能。以圆锥滚子轴承为例,基于DEFORM建立套圈径向辗扩有限元模型,通过试验验证了模型的正确性,并分析了初始辗扩温度、芯辊进给速度和主动辊转速对套圈等效应变和温度的影响,结果表明:初始辗扩温度、芯辊进给速度增大,套圈等效应变减小;主动辊转速增大会使套圈等效应变增加;芯辊进给速度和主动辊转速增大,套圈温度升高且温度分布更均匀。

环件轧制技术的研究现状及发展趋势

环件轧制是各类形状尺寸无缝环形零件的先进制造技术,在航空航天、装备制造业和核工业等领域应用前景广阔。本文针对环件轧制技术方面的相关文献进行了系统性的分析、总结与论述,介绍了环件轧制的分类及工作原理、工艺与设备,综述了近年来国内外学者在环件轧制实验、理论和有限元模拟三个方面的研究进展;并指出了当前研究存在的主要问题,展望了环件轧制技术未来的发展趋势,以期为环件轧制技术的研究和实践提供思路及借鉴。

缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性仿真分析

为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和钢轨磨耗深度,并考虑车轮驱动扭矩和速度的影响规律.结果表明:缩尺车轮-环轨结构的高频弹性振动造成轮轨垂向力波动;在比例载荷作用下,纵向动力学行为和钢轨磨耗深度变化趋势与服役轮轨一致;由于环轨的极小曲线半径,自由滚动工况下的横向蠕滑力/率、自旋蠕滑率、钢轨磨耗深度偏大,切向接触应力峰值出现在接触斑后沿两侧;车轮驱动扭矩和速度的影响规律可拟合为一组经验公式.研究可以为此类试验台的设计与应用工作提供理论依据.

水下采油树油管挂C型锁环高效力学分析

为了有效解决水下采油树与油管悬挂器锁紧时,C型锁环与其驱动部件接触非线性和大变形非线性导致的计算收敛困难、速度慢的问题,提出了一种直接在C型环上加载径向位移替代传统驱动部件加载的方式进行有限元分析,并结合与驱动部件之间的力学关系推导获取C型环力学分析结果的方法。建立了C型锁环在径向位移加载下的理论数学模型,通过有限元分析验证了理论模型的正确性;结合实际应用模型,验证了该力学分析方法可有效提升有限元分析的收敛速度,具有较强的可行性与高效性,对类似部件力学性能分析具有重要的借鉴意义。

环锻液压机横梁强度设计与分析

利用ANSYS有限元分析软件对环锻液压机的横梁受力情况进行分析,并与传统的公式计算结果进行对比。通过对比,总结数据差异,为后续同类型设备的快速设计提供设计依据。

大口径火炮闭气环动态密封特性分析

为掌握某型号火炮的楔式炮闩闭气环处的动态密封性能,采用有限元分析和CFD计算相关联的方法,计算了炮弹发射初期,0.01~0.05 mm密封间隙下闭气环与各零部件间距随时间变化关系及密封间隙对火药燃气泄漏以及流动特性的影响变化规律。结果表明,0.03 mm密封间隙为闭气环安全性拐点,当密封间隙≤0.03 mm时,闭气环密封时间为0.03 ms,闭气环两端压力衰减程度为90%以上,气体泄漏量小于0.1 kg/s/m,气体流动方向沿炮体轴向向下流动,具有一定的安全性。而当0.03 mm<密封间隙<0.05 mm时,密封时间增加,出口流速陡增,局部最高流速大于300 m/s,速度相对0.03 mm密封间隙时增长67%,气体直接向右泄漏,表现出剧烈的射流现象,泄漏量较大,存在安全隐患。

数据驱动与有限元仿真融合的纱线断裂强力分析方法

为揭示机器人运动速度等参数对纱线性能的影响规律,考虑纱线夹持长度与拉伸速度对断裂强力分布的影响,分析了动态环境下环锭纺细纱断裂强力的分布特征。首先设计拉伸实验对环锭纺细纱性能进行分析,并构建了环锭纺短纤纱本构模型表征其强伸性能。其次建立有限元仿真模型模拟短纤纱的断裂过程,揭示了纤维间载荷传播的规律和纱体结构演化的4个阶段模型。最后对纱线强力数据的统计特征进行分析,建立了其分布参数模型。结果表明,分布检验与威布尔分布相比,对数正态分布的拟合误差最小,残差平方和为0.0006,进一步提高了动态环境下环锭纺细纱强力预测的可靠性。

复合改造方案在风机基础扩容中的应用研究

针对老旧风机基础难以承担上部结构技改增效后的增幅荷载的难题,深入研究了改造后基础的薄弱部分,确立了基础改造效果的评价指标。同时以湖南某风场老旧基础环式风机基础为研究对象,对其扩容升级改造进行可行性研究,提出了一种环梁抱箍,并在环梁区域处施加围压的复合方案。通过数值分析研究不同围压参数对扩容风机基础的力学性能影响,得出围压参数最优组合并进一步对环梁尺寸进行优化设计。分析结果表明,环梁-围压复合基础扩容升级方案使得塔筒侧壁与基础混凝土的接触面积增大,从而增强了二者之间的相互作用,有效缓解了基础环底部的受力情况。同时,该方案还减少了基础环的位移量,增强了钢混结构的协同运动,使得基础能够承担更大的上部荷载,进而支撑此次扩容升级改造的完成。

带环槽自润滑关节轴承安装固定与推出仿真分析

该文利用ABAQUS仿真软件进行带环槽自润滑关节轴承安装与质量检测过程的有限元分析,在该平台建立相关仿真模型,设置分析参数后进行装配的模拟过程,分析轴承压装、翻边及推出过程中不同位置时的应力、应变及径向位移分布情况,得到压装力、翻边力及推出力随位移变化的曲线。该文以MS14101-6轴承为研究对象,并针对仿真结果综合评价关节轴承的安装质量,确定轴承外圈与轴承座之间的过盈量、摩擦系数及轴承座材料对压装力和翻边力的影响。

双开口谐振环结构的通风隔声性能研究

设计一种基于双开口谐振环结构的新型声屏障,采用有限元法进行分析计算,获得该模型的隔声量曲线图,计算结果表明,该结构有两个隔声峰值,通过对峰值处的声压、声压级以及声速图的分析,揭示这一现象的本质特征,研究发现所提出结构的性能是由于亥姆霍兹谐振器与法布里-珀罗谐振管共同作用而导致的,并通过实验进行对比验证。同时采用有限元法模拟研究结构参数对隔声峰值的影响,结果表明通过改变两开口圆环间的夹角以及开口宽度大小等结构参数可以调整隔声峰值。该结构的声屏障在中低频段内具有良好的通风降噪性能,可为城市交通噪声的研究提供有效方法,具有潜在的应用价值。