高压烧结炉虫形密封圈性能研究

采用FEM 方法对Dn1160型压力烧结炉中虫形密封圈做非线性接触分析,利用Ansys14.5模拟计算虫形密封圈VonMises应力、接触变形、接触应力及分布情况,对比不同参数时开裂破坏及寿命。讨论了系统内压、槽口半径、密封间隙、摩擦系数改变对密封性能的影响,进而完善虫形圈的密封性能。     

土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板的研制与验证

真三轴仪是研究复杂应力状态下土体力学特性的理想仪器,但如何保持加载结构与土体之间无摩擦力且三个方向无干扰加载是真三轴仪研制的技术瓶颈。针对“刚柔复合型”真三轴仪中刚性加载板与试样之间的双向摩擦力问题,基于土体与加载板之间的接触由“整体接触变为分散式接触、滑动摩擦变为滚动摩擦”的减摩新方法,研制了土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板。详细介绍了该装置的结构原理和细部构造,通过大型直剪试验和数值计算论证了分散式接触代替整体式接触、滑动摩擦变为滚动摩擦的减摩措施效果。结果表明,1）试样与加载板之间的摩擦系数低至0.023,与传统减摩方法相比,摩擦系数可降低90%以上。2）与整体式接触相比,分散式接触可使试样3个方向的应力和变形更为均匀,并较大程度地降低试样与加载板之间的摩擦力。3）采用分散式滑块相互搭接并预留间隙方法满足随试样同步变形,实现了大变形条件下（竖向最大变形量90 mm,应变达15%）真三轴试验的三向无干扰独立加载。土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板的成功研制,有效消除了试样与加载板之间的界面摩阻力,使试样在接触面切线方向上可以自由双向变形,又实现大变形条件下三向加载互不干扰,破解了真三轴仪研制中的关键技术难题。     

爆炸载荷作用下混凝土板的塑性动力响应

采用能量守恒原理,对假设四边为固定约束的地下浅埋混凝土方板,忽略材料的弹性变形能,同时考虑土-结构的接触界面上两种介质相互作用对界面压应力分布的影响,在非接触爆炸载荷作用下的塑性大变形响应进行了理论分析,运用Lagrange方程,建立板的运动响应微分方程,得到固支混凝土方板塑性大变形的理论计算公式．结果表明：理论计算与试验及程序分析结果吻合较好,表明该方法可应用于地下混凝土板类结构在非接触爆炸载荷作用下的毁伤或人防结构的工程预测．     

压裂泵柱塞密封副有限元分析

用有限单元法对ＯＰＩ－ １８００ＡＷＳ型压裂泵柱塞密封副进行了有限元分析,获得了橡胶密封圈与柱塞之间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明：橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有“偏离效应”的存在。即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为１ ．２３ 。所有这些为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据,同时为密封圈结构设计提供了新的认识和理论依据。     

新型虫形密封圈密封性能研究及优化

虫形密封圈位于Dn1160型压力烧结炉密封槽内,易发生撕裂破坏。采用有限元分析方法对虫形圈进行非线性接触分析,应用Ansys软件对虫形圈Von Mises应力、接触应力等进行数值模拟,并对结果进行对比,得出不同参数及工况下虫形圈的开裂破坏特点及易撕裂位置,同时参考前人的研究成果,进一步优化了虫形圈的密封能力。研究结果为同类型密封圈的设计和优化提供了一种新思路。     

汽车轮胎与道路接触应力有限元分析

利用有限元软件的接触单元和非线性分析技术,建立汽车轮胎与道路接触的有限元分析模型,研究了在一定胎压、车身自重及一定水平加速度的作用下,轮胎与道路接触的应力及其应变分布情况.研究结果表明:轮胎接地部分接触应力最大,轮胎两侧位移呈对称分布,胎侧下端中部变形最为明显; 在轮胎周向,横向变形从轮胎接触部分向胎圈部位逐渐过渡,变形逐渐减小.     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载-应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

柱塞泵密封圈有限元分析

用有限单元法对柱塞泵密封圈进行了分析,获得了橡胶密封圈与柱塞间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明:橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有"偏离效应"的存在,即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随工作介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为1 23。为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据。     

从对特殊试件的分析看端板变形缺陷的处理

端板连接是轻型门式刚架梁与柱连接所采用的主要方式,在工程实践中端板变形问题急需解决。通过对仅在关键部位接触的端板连接试件进行有限元分析,对比了极限承载力、初始刚度、端板应力以及螺栓内力的变化,提出了处理端板变形的方法。     

滚动轴承滚动体板单元模拟的边界元法

在三维弹性接触边界元法基础上,采用不同形状板单元描述中间滚动体,并置于内环上,从而将多物体接触问题简化成两物体接触问题。对于板单元的弹性变形,用Hertz接触公式,将其变形以等效间隙代入总体矩阵方程中,从而获得轧机滚动轴承负荷特性的三维分布。本方法具有计算模型直观,简单和较高的计算精度,因而成为设计和分析轧机滚动轴承负荷特性的有效数值方法。     

脱硫泵机械密封稳态温度场的有限元分析

机械密封温度场研究是热应力分析的基础,是影响机械密封工作寿命与密封性能的主要因素。通过建立密封环有限元模型,提出机械密封动、静环轴对称问题的有限元分析与稳态温度场计算方法,得出了密封环温度分布规律。并对接触面的热流密度、模型与介质的对流换热系数以及热流分配系数等物理量进行了分析。结果显示,温度变化主要集中在靠近内径的接触面附近的局部区域,该区域变形较大,且不利于密封环的散热。     

钻井泵活塞接触应力分析

活塞的密封性及摩擦磨损等性能都主要和活塞皮碗与缸套内壁间所形成的接触应力有关,因此,接触应力分布规律的研究具有重要的实际意义.利用有限元分析方法,得出了活塞在静态和动态情况下,接触应力的分布规律,同时分析了在改变活塞尺寸和工作压力的情况下,接触应力的分布问题.     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

空气源热泵热水机组压缩机密封结构设计

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了空气源热泵热水机组压缩机密封结构的二维轴对称模型,据此对影响密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、密封槽槽口倒角半径、密封槽深、密封槽宽等典型参数的影响。结果表明,上下法兰张开间隙对最大接触压应力和剪应力的影响较大,而密封槽槽口处倒角半径对剪切应力影响不大,密封槽深、密封沟槽宽度对密封面最大接触压力的影响较显著。     

锁环式快开盲板机构设计与强度分析

设计了一款锁环式快开盲板机构,并进行静强度校核分析,确保结构的强度与刚度满足使用要求。同时针对快开机构部分的结构特点,对锁环进行两接触对的接触进行分析,校核结构在接触面上的接触应力是否超出许用应力。然后对设计产品进行压力实验,验证结构设计满足使用要求。基于Matlab GUI设计平台研发的产品设计计算软件,为产品详细化设计计算提供理论计算工具,大大缩短了系列化产品研发设计周期。     

接触分析法在机械密封中的应用

采用Ansys中的接触分析模块,以涨圈密封工程实例为对象,对密封圈的接触应力状况进行了分析.结果显示接触应力轴向分布为：两边最大,在中间位置附近接触应力达到最小且趋于常数.计算得到的接触应力数值远大于理论计算得到的许用应力值,说明该设计的密封效果是比较好的.当一定的液压施加在密封圈后,接触应力远小于材料的许用应力值,表明在密封过程中材料不会发生疲劳现象.     

介质压力及O形橡胶圈压缩率对往复运动轴封性能的影响

以液压缸往复密封中的O形橡胶圈为研究对象,建立其二维轴对称模型。在摩擦系数为0.1,不同介质压力和不同预压缩率的情况下,运用有限元软件ANSYS workbench对O形圈的变形情况及应力大小进行分析。结果表明：O形密封圈在缸筒和活塞杆间隙处应力集中最明显,说明在此位置容易被挤进间隙,造成间隙咬伤,导致密封失效。在压缩率小于15%,介质压力小于15MPa的情况下,剪切应力始终小于丁腈橡胶的剪切强度;在压缩率超过15%时,容易造成 O形圈应力松弛,发生压缩变形;介质压力超过15MPa,剪切应力急剧增加,在往复运动下,密封圈会不断地被摩擦磨损,很容易产生积累损伤,导致裂纹的产生或破损。