核级球阀性能评估仿真流程定制开发

针对核级球阀性能评估技术应用较为困难的问题,基于Femap & NX Nastran有限元仿真及其二次开发技术进行核级球阀性能评估仿真研究,并定制仿真流程以提高其产品性能评估效率。首先,研究了阀门连接方式对结构自振频率的影响规律、轴对称球阀密封比压计算模型,以分析仿真技术有效性并提高仿真计算精度。然后,结合二次开发技术,基于设计工程师对产品性能评估的需求,定制了核级球阀性能评估仿真流程,开发了核级球阀性能辅助评估软件。最后,结合核级球阀性能辅助评估软件,对DN100核级球阀进行应用研究,以验证提出的核级球阀性能快速评估技术的有效性。结果表明该方法可以显著提高核级球阀性能评估效率,能有效实现评估过程快速化、智能化,可为其余产品的性能评估仿真流程的定制提供借鉴。     

基于Ansys的不同截面密封圈密封性能仿真分析

目的对"凸"形、矩形和"Y"形截面密封圈的密封性能进行对比分析,为端面静密封形式的密封圈选型和结构设计提供参考。方法基于Ansys的大变形接触有限元分析,对3种不同截面密封圈进行应力和接触压力仿真分析,并对结果进行比较。结果 "凸"形截面密封圈在压缩过程中最大应力和最大接触压力变化均匀,最大接触压力面较宽;矩形截面密封圈最大应力变化均匀,最大接触压力在密封圈压缩量超过18%后呈现陡增现象;"Y"形截面密封圈最大应力和最大接触压力在密封圈压缩量超过18%后均呈现陡增现象,而且最大接触压力面狭窄。结论对于特定密封圈槽的端面静密封形式,"凸"形截面密封圈密封性能最优。     

综合加速寿命试验与仿真的密封圈性能退化规律研究

传统的密封圈寿命评估多采用加速寿命试验完成,由于评估用的失效判据(压缩永久变形)与实际密封性能难以关联,导致评估的寿命偏保守。因此,该文提出基于回归分析的统计建模方法,运用仿真与实验综合分析密封圈的性能退化规律。首先,应用加速寿命试验得到不同使用状态的密封圈,并测试得到其性能参数。然后,通过仿真分析的方法得到各密封圈的接触应力。最后,应用统计分析的方法实现其整体退化规律的建模。该模型可以准确分析密封圈的退化规律,并依据密封圈失效准则,实现其寿命预测。     

聚氨酯隔振器特性的有限元分析

利用不同的本构模型对聚氨酯材料的实际应力－应变曲线进行拟合,运用ABAQUS软件的超弹性材料评估功能,得出了适合聚氨酯材料的最佳本构模型。基于该本构模型,对一种新型聚氨酯隔振器的静、动态性能进行有限元分析,得到了隔振器的主要性能指标。通过隔振器的试验,验证了有限元分析的有效性,对聚氨酯材料在新型隔振元件设计中的应用具有一定的指导意义。     

钢筋套筒挤压连接的预制RC柱非线性有限元分析

通过套筒挤压连接纵向钢筋是装配式混凝土结构采用的一种新型钢筋连接技术。该文基于MSC.MARC有限元软件,模拟了低周反复荷载下2个不同参数的、钢筋套筒挤压连接的预制RC柱受力性能。仿真结果表明:数值模拟得到的滞回曲线、骨架曲线、破坏形态等,均与试验结果吻合较好;验证了预制RC柱有限元模型的正确性和套筒挤压连接模拟方法的有效性,为钢筋套筒挤压连接的装配式RC框架的抗震性能数值模拟打下基础。     

检漏收集室充气密封圈设计研究

充气密封圈是实现检漏收集室密封的关键,研究其密封性的设计具有重要的工程意义。旧检漏收集室采用的无棱充气密封圈的密封效果不佳,且密封可靠性也较差,因此,针对某收集室的新建要求,有必要对充气密封圈进行重新的设计,以提高检漏收集室的密封性及可靠性。本文首先根据充气密封圈的密封机理,设计出一种新型截面型式的充气密封圈;其次,通过有限元仿真的对比分析,得到了新旧两种不同截面型式充气密封圈密封面上的应力分布规律,并以此为基础,确定了新型截面型式充气密封圈的优越性;最后,通过对新建收集室的密封性测试试验,进一步验证了新型截面型式充气密封圈密封性和可靠性。本文的结论可以为航天器用检漏收集室充气密封圈的设计提供重要的技术支撑。     

基于TRIZ和仿生技术的产品创新集成模型及其应用

为利用TRIZ和仿生技术两类系统化创新方法来提高产品原理解的产生效率,提出一种基于TRIZ和仿生技术的产品创新集成过程模型.整合了基于生物功能的创新原理,结合Matrix 2003冲突矩阵表,应用Matlab软件实现仿生模本寻找的可视化操作,并建立生物原型树形模型及产品仿生耦合模型.利用所提出的产品创新集成过程模型对风扇叶片进行创新设计,对改进前、后风扇叶片的性能进行了Fluent仿真分析.仿真结果表明:仿生创新风扇叶片在监测面和监测点处质量流率提高了6％,A级噪声值降低了7.8％.风扇叶片的创新设计验证了所建立的集成过程模型的可行性与有效性.     

真空密封圈气密性研究北大核心CSCD

主要就真空马桶中密封圈的气密性进行了仿真研究,并建立了相应的几何模型,利用橡胶的单轴拉伸实验验证出符合的本构模型,在将本构模型运用到workbench中对其进行有限元分析,模拟了在不同的真空度、摩擦系数、几何公差下接触应力大小。发现不同的条件下密封圈的密封效果存在差异,密封圈与球阀接触面之间的应力情况,接触间隙都有一定范围变化,运用MATLAB分析模拟所得数据得出最优的设计参数。在结合相应的设计手册,对比模拟结果,验证接触应力是否符合相关标准,进行样机的实验测试,所设计的真空密封圈符合密封要求。     

机械结构静动态性能协同分析方法研究

 分析了结构静动态性能有限元分析模型之问存在的内在共享关系，提出了静动态性能的协同分析策略．鉴于共享信息的复杂性，应用工作流管理技术对协同分析过程进行自动规划和管理，有效地提高了分析效率．提出的方法成功地应用于液压挖掘机工作装置的结构静动态性能分析，验证了该方法的合理性和有效性．     

真空密封圈气密性研究

主要就真空马桶中密封圈的气密性进行了仿真研究,并建立了相应的几何模型,利用橡胶的单轴拉伸实验验证出符合的本构模型,在将本构模型运用到workbench中对其进行有限元分析,模拟了在不同的真空度、摩擦系数、几何公差下接触应力大小。发现不同的条件下密封圈的密封效果存在差异,密封圈与球阀接触面之间的应力情况,接触间隙都有一定范围变化,运用MATLAB分析模拟所得数据得出最优的设计参数。在结合相应的设计手册,对比模拟结果,验证接触应力是否符合相关标准,进行样机的实验测试,所设计的真空密封圈符合密封要求。     

单金属密封的结构优化及其密封性能研究

针对油气田勘探中,复杂的钻井工况导致动密封工作性能极不稳定的问题,结合单金属密封结构和井底高压环境,利用有限元方法对单金属密封受压情况下的接触压力进行分析。用雷诺方程计算单金属动密封的泄漏率,以减小最大接触压力和泄漏率为优化目标,利用正交试验和F评价方法对单金属密封结构参数进行优化,得到密封结构参数对密封面接触压力和泄漏率的影响情况,并将每个水平数对应的优化目标计算结果分别取平均值,得到不同水平影响下接触压力和泄露率平均值的变化趋势,从而确定密封结构的最优水平值,并借助有限元仿真对优化前后的密封性能进行对比。最后根据优化前后的密封结构参数加工2套密封试件,进行密封实验。仿真分析和实验结果表明：高压工况下优化前的密封面内侧磨损严重,钻井液颗粒容易侵入密封面;而优化后密封面的最大接触压力有所降低,动密封面的最高温度和泄漏率明显降低。研究结果对改进单金属密封的工作性能、提高井下动密封的可靠性有重要的现实意义。     

航空发动机直通型篦齿封严鼓筒气动力分析

鼓筒篦齿是航空发动机风扇部分的重要封严结构,其密封性能极大地影响着航空发动机的整机性能。为了充分认识鼓式篦齿封严结构中齿腔内的压力分布,了解篦齿封严机理,该文采用数值方法对鼓筒篦齿封严流场进行了仿真分析,重点讨论了旋转速度和篦齿封严出口静压对鼓筒表面气动力的影响。仿真结果表明:1)沿着流动方向鼓筒表面静压总体上呈现先减小后增大的变化趋势;2)与旋转速度的变化相比,篦齿封严出口静压的变化对鼓筒表面静压的影响更为显著;3)旋转速度一定时,鼓筒表面静压随着篦齿封严出口静压的增大线性增大。     

The analysis of residual stress in glass-to-metal seals for solar receiver tube

The solar receiver tube is a key component in the parabolic trough solar thermal power system. Breakage of glass-to-metal sealing is main cause for damages of receivers in existing power plants. The residual stresses that are generated during the cooling process of the seal can decrease the seal strength and induce the breakage of the glass-to-metal sealing. Residual stresses were simulated by finite element software ANSYS and measured experimentally by photoelastic techniques. In order to lower the seal failure probability, the effects of the component dimensions were analyzed using finite element method. The simulation results agreed with the measurement results. The dangerous tensile stresses occur not only at the glass–metal interface but also on the outer surface of glass tube near the sealing area. When the depth of metal embedded into glass increases, the magnitude of residual stress decreases and the sealing strength will increase. The results of this study have important implications on the optimization of seal configuration in the solar receiver tubes.     

光学玻璃精密模压成形设备密封设计

目的研究高温情况下光学玻璃精密成形设备加热系统的密封性能。方法通过数值模拟分析,得到加热系统的温度场分布以及密封圈的温度变化规律,利用热电偶及红外测温仪对加热系统加热性能及安全性进行检测,在此基础上,对加热系统进行改进。结果随着加热时间和功率的增加,密封圈的温度随之上升。模压温度过高,橡胶圈存在破坏的可能。结论通过对密封处进行改良,橡胶圈在安全工作范围内,加热效率得到了改善。在机械泵和分子泵的共同作用下,模压腔内的真空度达到1 Pa以下。     

有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性

建立多种车辆和护栏有限元仿真模型,运用多次碰撞试验数据对仿真模型计算结果进行比对,对采用有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性进行分析。研究结果表明,仿真计算可以得到车辆行驶轨迹、结构防护导向、乘员风险和动态变形等护栏安全评价的各项指标,仿真结果与试验结果一致,误差在10%以内,验证了建模方法的正确性,运用有限元仿真方法评价护栏安全性能具有较高可行性。强调运用评价护栏安全性能的仿真模型须通过碰撞试验校核,同时建议通过法规和准则对从事护栏评价CAE工程师进行职业管理。     

基于冲蚀磨损理论的新型内防喷器阀座锥角研究

针对现有内防喷器失效率高等不足，提出一种结构新颖且密封可靠的自旋合式锥形密封内防喷器。对该新型内防喷器的阀座锥角进行了力学分析，并采用MATLAB对阀座锥角进行了优化。基于理论分析得到的结论，采用CFD（computational fluid dynamics，计算流体动力学）方法（标准k-ε湍流模型及Tabakoff-Grant冲蚀模型）及ANSYS CFX软件，对该新型内防喷器在不同钻井液流量及不同阀座锥角下的流场进行数值模拟分析，仿真结果表明容易发生冲蚀磨损的部位主要集中在上下阀座流道边缘及下部管壁处。通过对比多组仿真数据，提出了该新型内防喷器上下阀座的最优锥角为25°，并采用ANSYS Workbench静力学分析软件模拟了井喷时上下阀座密封锥面的接触应力分布，验证了冲蚀仿真分析得出的最优锥角的结论。样机试制后进行了密封性实验以验证其可靠性，结果表明该新型内防喷器无泄漏，满足密封性要求。研究结论为内防喷器的设计与改进提供了重要的理论依据，对油田生产设备的安全升级有重要意义。     

基于复合仿真技术的武器装备工业造型设计方法

目的 将仿真技术作为武器装备工业造型设计中的重要手段,使国防武器装备在满足隐身性能和结构强度的要求下,提升装备工业造型的视觉气质.方法 首先依据隐身理论提出武器装备造型的隐身设计策略,然后利用隐身仿真技术与有限元仿真技术对武器装备工业造型方案进行隐身性分析、静力学分析、动力学分析以选出最优设计方案,并找到方案中的结构薄弱部位,最后通过结构优化方法对其薄弱部位进行造型优化设计.结论 以舰载雷达天线座为例验证了基于隐身分析与有限元分析的工业造型设计方法可应用在武器装备领域.     

空气垫静态缓冲性能的数值模拟

目的采用有限元数值模拟方法研究空气垫在静态压缩时的力学性能,以便更直观、系统地了解空气垫的静态压缩力学行为。方法以柱状空气垫为对象,建立空气垫的静态压缩物理模型和力学模型,并基于该有限元模型模拟该结构的静态压缩过程,分析结构尺寸和充气压力对其静态缓冲性能的影响,得到空气垫在不同压缩量下的应力分布规律和变形特点。同时,将试验结果与模拟结果进行对比。结果空气垫的变形是从接触钢板的地方开始的,上下位置同时被压缩,有限元分析结果与试验结果吻合良好。结论所建立的有限元模型和数值模拟方法结果准确、合理。