农用柴油机连杆有限元分析与结构优化

运用ANSYS软件对农用柴油机连杆进行了有限元分析,得到连杆的应力分布、安全系数和疲劳寿命的情况。计算结果表明:在最大压缩工况时,最大应力点位于连杆杆身与小头连接过渡处,其等效应力值为303MPa,安全系数为1.24;在最大拉伸工况时,最大应力点位于杆身与大头过渡的工字型截面处,其等效应力值为118MPa,安全系数为3.19。同时,根据计算结果对连杆结构进行了优化,从而提高了连杆的安全系数和疲劳寿命。     

油缸底盖未焊接部位的强度评价

以将未焊接部位视作裂纹的线弹性断裂力学以及Erdogan的最大周向应力论为基础，论述了油缸底盖焊接处未焊接部位的疲劳断裂强度和脆性断裂强度评价的推定方法，为机械设计过程中对油缸的强度评定和优化设计提供了依据。     

局部应力—应变分析法在拖拉机零部件疲劳寿命估算中的应用

零件疲劳寿命由两部分组成——裂纹形成时间与裂纹扩展时间。由疲劳断口分析表明,裂纹总是在零件局部高应力区域先萌生。应力集中区(或称缺口)的金属产生大量的塑性变形,促成了疲劳裂纹核与微裂纹。因此引起疲劳的根本原因是存在循环塑性变形,疲劳过程只是在局部区域而不是在整个零件机体各部分发生。分析零件缺口处的循环塑性变形情况,     

估算低周疲劳寿命能量法的探讨

估算疲劳寿命常用的方法有名义应力法和局部应力－应变法。名义应力法的一个重大缺点是不能考虑构件由于应力集中所产生的局部塑性变形对疲劳寿命的影响。局部应力－应变法虽然能考虑这一影响，但它和名义应力法一样，在进行累积损伤计算时要用到Ｍｉｎｅｒ准则，而许多实验证实￣［１］Ｍｉｎｅｒ准则存在很大的分散性，因此，用Ｍｉｎｅｒ准则进行累积损伤计算必将影响疲劳寿命估算的准确性。本文提出的估算低周疲劳寿命能量法既考虑了局部应力和应变对疲劳寿命的影响，又避免了使用Ｍｉｎｅｒ准则。利用文献２给出的４种钢材低周疲劳实验结果，本文得到这４种钢材的临界疲劳损伤能Ｗ＿ｃ，和能量转换指数ｍ。     

基于多工况台架试验载荷的轮毂轴承受力分析

为了分析台架试验载荷工况对轮毂轴承疲劳寿命的影响,建立了轮毂轴承接触分析的三维有限元模型.分析计算在三种台架试验工况(径向、轴向及径向、轴向联合承载)下,轮毂轴承内外圈的最大应力位置与应力分布规律.模拟结果表明,轮毂轴承径向承载的Mises应力水平最高为3392MPa,径向、轴向联合承载应力水平次之为2431MPa,轴向承载应力水平最低为1960MPa;最大接触应力面积都为一小尖角,但不同工况分布位置不同,并随着应力的递减,等值应力面积逐渐增大:在三种工况下风外圈滚道与滚动体接触处的最大接触应力沿周向呈现不同的分布趋势.建模规则和分析结果对轮毂轴承的设计与生产具有一定的参考价值.     

龙滩水电站左岸拐弯坝段动力结构

基于线弹性三维有限元法，采用振型分解反应谱法，对龙滩水电站左岸拐弯坝段设小机组进水口方案和取消小机组方案分别进行了动力计算分析，研究了该坝段的位移和应力分布规律。结果表明:两种方案下的位移变化规律一致，总位移最大值出现在坝顶的同一位置；坝体主要截面的坝踵处出现了较大的拉应力，坝趾处也出现了不常规的应力集中现象，但拉应力区域都很小；各截面的最大压应力都在混凝土抗压强度之内；该坝段满足抗震要求。     

冲压焊接离心泵叶轮有限元计算

为计算叶轮的应力及变形情况,在ANSYS软件中采用流固耦合方法将流场计算得到的分布压力施加到叶轮结构上,对冲压焊接离心泵叶轮进行有限元分析.首先对不同网格密度的叶轮模型进行计算,在此基础上,分别计算了设计工况下叶轮在离心载荷、流场压力载荷及两者共同作用下的等效应力及变形情况,并分析了叶轮最大应力及最大总变形随流量的变化情况.结果表明：离心载荷引起的应力及变形明显小于流场压力载荷引起的应力及变形.叶轮在流场中的应力及变形主要由流场压力载荷引起,但在考虑离心载荷后叶轮的最大应力和变形均略有增大.各种载荷作用下叶轮的等效应力在小流量工况下最大,随流量的增大不断减小.叶轮的最大总变形在小流量工况下最大,随流量的增大先减小后增大,在最高效率工况下出现最小值.     

基于workbench的混流泵反向发电疲劳寿命分析

部分泵站可进行反向发电工况运行,可以为泵站创造一定的经济效益。此时水泵转轮处于非设计工况,运用双向流固耦合对此时转轮的应力及变形规律进行研究,得出转轮最大应力发生在叶片进水侧叶片与转轮连接处,约为5.8 MPa,并从轮毂向轮缘处逐渐递减;最大形变发生在转轮叶片的进水口边缘处,约为0.013 mm,从轮缘向轮毂中心递减。根据转轮的应力分布情况进行理论计算,最小安全系数为9.24。利用workbench平台中的专业疲劳分析模块,利用疲劳分析工具Fatigue tools估算转轮的疲劳寿命,得出转轮根部为疲劳安全系数最小的部位为9.088 2,与转轮最大应力分布位置相同。两者的安全系数值均在转轮的疲劳寿命在材料安全范围内,在反向发电运行时满足安全稳定的要求。     

导叶开度对混流式水轮机转轮应力应变的影响

为了研究混流式水轮机转轮应力及变形情况,基于单向流固耦合理论,利用Workbench平台对其进行数值模拟.在模拟过程中首先利用ANSYS CFX软件,采用标准k-ε湍流模型对水轮机三维流态进行计算,其次通过Static Structural将流场水压力传递到转轮表面,进而进行耦合计算并得到了转轮应力和变形分布规律,最后通过试验结果对数值计算结果进行验证.研究表明:在100%开度下,从最低水头到额定水头、从额定水头到最高水头,转轮最大主应力与等效应力分别增大了9.8%,15.9%.另外在不同导叶开度下,水轮机转轮叶片瞬态较大变形、最大主应力以及最大等效应力均主要集中在叶片出水边与泄水锥交界处和叶片出水边靠近下环处,且随着导叶开度增大这些值均逐渐增大,特别在叶片出水边靠近下环处,由于该位置较薄,且在交变应力的反复作用下,该位置易发生疲劳破坏,因此更易出现裂纹和断裂.     

疲劳寿命分析方法的研究与发展综述

对当今机械疲劳寿命预测方法进行总结,对比了每种方法的局限性及优势,以此来促进对疲劳寿命预测的研究。主要描述了名义应力法、局部应力-应变法、损伤容限法以及场强法。并对疲劳裂纹形成和疲劳裂纹扩展理论进行阐述。最后,对疲劳寿命预测方法的改善做了展望。     

基于MATLAB和ANSYS联合仿真的罐车寿命预测

采用名义应力法来预测罐车的疲劳寿命。通过MATLAB模拟得到符合实际运行工况的A级路面的随机激励,将罐车的钢板弹簧和轮胎的刚度进行等效处理,并利用模态综合法,得出最大应力点的应力-时间曲线。根据材料的p-S-N曲线和米勒线性疲劳累积损伤理论,得出失效应力循环次数,并预测出整个罐车的疲劳寿命。     

推土机平衡梁全尺寸疲劳试验及疲劳断口分析

在ＭＴＳ上完成平衡梁全尺寸疲劳试验后,研究了试验断口上疲劳裂纹萌生、发展的原因、过程和特点;获得箱形焊接结构的３种寿命预测模型;对选择异材设计的平衡梁,提出了改进意见。     

轴-轴承系统强度和刚度与摩擦学的耦合分析

分析了轴-轴承系统中,当轴受载变形导致轴颈倾斜时,径向滑动轴承的流体动力润滑特性。计算结果表明,此时的轴承油膜压力明显偏布且最大油膜压力增大。在轴承润滑分析的基础上,将得到的轴承油膜压力作为载荷边界条件,计算了轴的应力分布。结果显示此时轴的应力分布在轴承最大油膜压力作用的邻近区域发生了明显变化,应力数值有较大增加,影响轴的强度。     

拼焊板U形件冲压成形中的焊缝移动分析

采用数值模拟和试验的方法,从压边圈的类型及其压边力的大小和分布,焊缝的位置和方向,应力应变的分布等角度,分析简单的横向和纵向焊缝U形件及盒形件拼焊板焊缝移动原因和移动趋向.研究认为横向焊缝移动是由于厚薄两侧的负载能力和负载的差异引起的;纵向焊缝移动是由于侧壁的主应变的差异引起的;盒形件的底部焊缝具有U形件的横向焊缝移动特征,盒形件的裙边和侧壁上的焊缝移动的原因不同于U形件的纵向焊缝,且移动方向也与后者不尽相同.     

汽轮机叶片断裂机理分析

对汽轮机断裂叶片进行了现场调研、断口扫描电镜、能谱及金相组织分析。结果表明,在安装过程的焊接工序时,汽轮机叶片前缘与电焊条瞬时接触,导致局部组织过热、过烧。工作时,在交变离心拉应力作用下该损伤区域成为裂纹源。在交变载荷的持续作用下,裂纹从源区缓慢疲劳扩展至一定深度,而后在其前沿形成的平面应变应力状态下快速脆性扩展,直至在巨大离心拉应力作用下作极快切向扩展而导致最终的瞬时断裂。     

汽车座椅骨架焊接结构疲劳寿命评估

提出一种采用等效结构应力法计算汽车座椅骨架焊接结构疲劳寿命的方法.通过建立壳单元模拟焊缝结构的精细化有限元模型,开展座椅骨架的有限元分析,确定可能的疲劳失效部位;采用雨流计数法统计强化道路测得的汽车座椅随机载荷谱.以Conover八级编谱原理为基础对雨流计数法结果进行再编谱,得到有工程代表性的等寿命典型载荷谱块.用结构...     

半挂汽车车架整体及局部动态特性分析

选择梁单元建立半挂汽车车架有限元模型,计算了车架的模态参数,分析结果表明,该型车架的各阶模态振型以扭转和弯曲为主,低阶模态频率处于路面激励频率范围内,主纵梁鹅颈部位产生较大的交变应力,易产生疲劳和断裂。通过局部刚度加强处理,可大大提高车架的抗扭刚度。利用子模型法建立了鹅颈部位横梁和纵梁连接处的子模型,得到危险部位的应力分布,为车架的结构设计和改进提供了理论依据。     

高地下水位冻土区抛物线形渠道冻胀力学分析

考虑渠道断面各截面地下水位以及局部几何特性逐点不同的特殊性并结合Winkler假设,提出了高地下水位冻土区抛物线形渠道衬砌法向冻胀力与切向冻结力计算方法及截面内力计算公式.考虑曲梁曲率影响提出基于曲梁理论的截面正应力计算方法及抗裂验算公式.以河北某抛物线形渠道为例,分析衬砌截面轴力、弯矩及应力分布规律.结果表明:轴力自渠顶向渠底中部逐渐增大且均为压力;衬砌板主要在负弯矩作用下凸向内侧,仅在临近渠底时由负变正转而凸向外侧;由于存在拱效应,各截面均以压应力为主,仅渠坡中下部内侧及渠底中部附近外侧出现拉应力从而易导致开裂.分别应用直梁理论和曲梁理论计算衬砌板截面应力并进行对比分析.发现渠底中心附近曲率较大处两者相对误差可达11.78%,且直梁理论的计算结果量值偏小、安全性低,应当基于曲梁理论进行应力分析更加合理.