圆平盖中心大开孔的极限载荷和结构的分析研究

利用有限元法对大开孔平盖进行了极限载荷分析,比较了平盖与筒体连接处采用的锥形段过渡与圆角过渡两种形式。结果表明,二者均能有效地降低平盖与筒体连接处的边缘应力。设计过渡段时,δ2/δ0为3.0、锥度为1∶3能够更有效地降低平盖的边缘应力。     

T型口模气辅段长度对挤出胀大的影响

用流体有限元分析软件Polyfl ow对T型口模挤出模型进行模拟,研究了口模内熔体的速度场和压力场,并结合熔体的速度场、压力场,着重分析了气辅段长度对挤出胀大的影响。研究发现,在气辅挤出的气辅段中,熔体的流动速度基本趋于一致;气辅挤出口模内熔体的最大压力远小于普通挤出,熔体内应力更小;当气辅段长度为10~30 mm时,挤出胀大比随气辅段长度的增加大幅度减小,当气辅段长度超过30 mm时,挤出胀大比随气辅段长度增加变化微小且逐渐趋于1。设计口模时,应根据需要设定合理的气辅段长度。     

有限元分析在轮胎定型硫化机优化设计中的应用

采用Pro/E软件建立轮胎硫化机模型,利用ANSYS有限元分析软件对硫化机进行应力-应变分析.计算结果表明,硫化机最大应力为113.3MPa,最大变形量为0.68mm,硫化机强度余量较大,因此在优化设计时将上下托板厚度均减小15mm,拉杆直径减小20mm,新结构硫化机强度满足要求.     

压力容器凸形封头的合理设计

通过对受内压的凸形封头（球形、椭圆形、碟形以及锥形封头）受力特点的分析和有限元计算，说明设计者如果对其应力状态有效清楚的认识，或在设计时进行除薄膜应力外，其它相应的应力分析，就可以采用合理结构，提高封头强度，减小封头壁厚。     

高压空气储罐的可靠性分析

主要利用ANSYS有限元软件对高压空气储罐进行应力分析,获得了高压空气储罐的应力强度分布图,可知该高压空气储罐的最大应力强度发生在球壳与过渡段连接部位球壳内壁,最大应力为强度为345.215MPa。然后进行可靠性分析,经过分析获得了高压空气储罐在置信度为95%的情形下,初值极限状态Z0的概率平均值为3.264 8%,即说明容器的可靠度为96.735 2%,并绘制了Z在置信度为95%的情形下的分布图和输出结果参数的灵敏度图,通过此次分析证明了该储罐是安全的,再次证明了ANSYS软件为压力容器实际工程应用中提供了可靠的、高效的理论依据。     

扁长型车载LNG气瓶设计及应力分析

为了提高汽车的空间利用率,基于异形容器设计原则,设计一种新型扁长型车载LNG气瓶,并进行受力分析。首先,利用压力容器试算法,确定LNG气瓶各关键尺寸;然后,利用非线性屈曲和应力分析,从结构稳定性和强度角度进行优化,优化后的结果显示气瓶最大应力减小了45.2%;最后,采用应力线性化对气瓶受力进行分析,发现定义6个关键路径能满足强度限制标准。     

钢化真空玻璃球形支撑的玻璃压痕应力场理论及分析

针对钢化真空玻璃球形支撑物对玻璃压痕的应力场分布问题,采用接触力学,对Hertzian压痕方程进行了修正,推导了三维应力场方程,同时,对完全发展的锥形裂纹的应力强度因子进行了数值求解。结果表明,在球体与玻璃接触区域内,所有的主应力都是压应力,主应力σ₁导致了裂纹的萌生,而主应力σ₂形成了环形裂纹。与玻璃表面正交的最小主应力从接触边缘向外偏离,形成的近似平行的曲线即为锥形裂纹的形状,而最大拉应力总是垂直于这些曲线。因此,在最大主拉应力的作用下,球体加载后裂纹遵循最小主应力的轨迹。裂纹尖端的应力强度因子决定了断裂韧性,随着裂纹的扩展,应力强度因子减小,在离表面一定距离后,应力强度因子达到临界值,裂纹停止。不同压痕载荷下的归一化应力强度因子是一组具有相似形状的曲线。     

含矩形腐蚀缺陷管道剩余强度的有限元分析

为了提高油气管道剩余强度的准确性,以常用的X70管线钢为研究对象,借助ANSYS工具,首先考察缺陷尺寸如缺陷长度和缺陷宽度对等效应力的影响,其次考察了内压对等效应力和等效应变的影响,并基于应力和应变进行剩余强度的拟合。结果表明:随着缺陷长度、缺陷深度和内压的增加,最大等效应力呈增加的趋势,内压和等效应力基本呈正比例关系;随着缺陷宽度的增加,最大等效应力呈减小的趋势;通过线性拟合得到了基于应力和应变的剩余强度求解算法,其中,基于应力的剩余强度求解算法下降速度高于基于应变的剩余强度求解算法。所得结论对管线钢剩余强度的计算有一定的借鉴意义。     

PS哑铃形试样拉伸性能的影响因素及断裂位置研究

利用自行研制的不溢式压模,制备了不同过渡段结构的PS哑铃形压制试样。通过冲击实验和偏光显微镜观察分析了试样的微观形态,研究了试样不同过渡段结构以及应力集中对拉伸强度的影响,并统计了拉伸断裂位置。研究结果表明:不同过渡段结构的哑铃形压制试样聚集态结构是均质的;拉伸强度随拉伸速率和过渡段圆弧半径的增大而增大;应用应力集中系数修正公式计算拉伸强度更接近材料的真实强度。分析结果表明,哑铃形试样拉伸断裂位置发生在距平直段与过渡段切点1～3mm的应力集中区域。     

压力容器的球冠—锥形过渡段—筒体组合体的最佳结构参数的探讨

本文用“当量圆环”的方法导出了一组计算球冠—锥形过渡段—筒体组合结构应力的渐近解析式。光弹性实验和有限单元法计算的结果表明:当参数a、b、V在一定的围范内,三者是吻合的。用导得的应力计算式,对1104个压力容器的应力,进行了计算、分析和比较。根据结构应力分布的规律,给出了筒体径比K、球冠壁厚与筒体壁厚之比M在一定范围内的最佳结构参数值的图表,可供设计和生产上选用参考。     

氢化丁腈橡胶高温力学性能研究

研究高温下不同炭黑用量的氢化丁腈橡胶(HNBR)的回弹值、邵尔A型硬度、拉伸强度、拉伸应力松弛性能和动态力学性能等,分析温度对橡胶分子链段和物理交联网络等微观运动和微观结构的影响。结果表明:随着温度从25℃升高至150℃,不同炭黑用量的HNBR硫化胶的邵尔A型硬度和拉伸强度逐渐减小,回弹值先增大后减小,应力松弛速率增大,应变扫描前后储能模量之差减小;炭黑用量越大,高温下HNBR硫化胶的拉伸强度保持率越大,应力松弛的平衡应力占比越小;温度升高会破坏炭黑补强HNBR硫化胶的填料网络结构,导致结合胶含量减少,HNBR硫化胶高温下的力学性能下降。     

二段硫化条件对共聚型氯醚橡胶性能的影响

研究了二段硫化条件对共聚型氯醚橡胶(ECO)性能的影响。二段硫化后，ECO的100％定伸应力增大，拉伸强度和邵尔A型硬度先增大后减小，扯断伸长率、扯断永久变形及撕裂强度减小；耐热性能变化不大；常温下的耐油性能提高。高温短时的二段硫化有利于降低压缩永久变形。当二段硫化温度超过150℃，交联密度先增大后减小，且温度越高减小得越快。     

双点腐蚀缺陷油气管道剩余强度

以X80油气管道为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,考察环向双点腐蚀缺陷管道和轴向双点腐蚀缺陷管道等效应力云图分布特点,通过改变环向双点腐蚀环向间距、轴向双点腐蚀缺陷长度和缺陷深度,考察其对等效应力和剩余强度的影响。结果表明,最大等效应力出现在双点腐蚀缺陷周围区域,容易发生强度失效;远离缺陷区域,等效应力迅速衰减至薄膜应力;随着内压载荷的增加,等效应力呈增加的趋势,并出现屈服阶段;随着环向间距的增加,剩余强度基本维持不变;随着缺陷长度和缺陷深度的增大,剩余强度呈减小的趋势,安全性降低。所得结论对于双点蚀缺陷管道剩余强度的研究具有一定的参考意义。     

T型口模气辅挤出中影响挤出胀大的因素分析

以T型截面异型材为对象,结合正交试验表L16(43)用数值模拟方法对气辅挤出成型中滑移段长度、挤出流量和松弛时间对挤出胀大的影响进行研究,结果表明:气辅挤出段长度对挤出胀大的影响最大,其次为松弛时间,挤出流量的影响最小,增加气辅挤出段长度、减小挤出流量和松弛时间可以减小挤出胀大。     

钠硫电池β″-Al2O3陶瓷管几何参数对其机械强度的影响

为了有效增强陶瓷管的可靠性,达到大幅度提高钠硫电池使用寿命的目的,根据有限元理论,采用ANSYS软件对钠硫电池关键部件β″-Al2O3陶瓷管的机械强度进行了数值仿真,得出了陶瓷管最大应力随着其几何参数变化的规律。数值仿真结果表明：内外壁施压时陶瓷管最大应力随其长度与壁厚比的同比例缩小而增大,但随长度与直径比的同比例缩小而减小,而此时直径与壁厚比的同比例缩小对应力变化几乎没有影响,这为陶瓷管尺寸缩小时机械强度的优化设计提供指导。     

废热锅炉管程出口局部结构有限元分析及其优化

利用ANSYS有限元分析软件对废热锅炉管程出口Q345R作为过渡段(连接废热锅炉管板和S30408管程出口)的结构进行分析计算,得到热应力和结构应力的数值与位置,并对应力进行了分析评定。依据分析结果,论证了设置Q345R过渡段的合理性和热应力分析计算的必要性。     

机头流道压缩段过渡形状对管材挤出成型的影响

在分析了塑料熔体经过机头流道的流动过程与流变学特性基础上，将机头流道压缩段的过渡形状设计为直线型和圆弧型。利用Ployfow软件对直线型和圆弧型过渡压缩段的机头流道进行数值模拟，分析不同压缩段过渡形状对流道压力场、速度场和剪切速率场的影响。结果表明，流道压缩段过渡形状设计为圆弧型后，增大了熔体在成型段内的压力降、流动速度几流道出口速度均匀性，提高了管材的密实度、壁厚均匀性和力学强度，减少了熔体在流道内的停留时间。改进后的流道成型段最大壁面剪切速率从99.6 s^-1降低至76.3 s^-1,远低于硬质聚氯乙烯(PVC-U)管材表面出现鲨鱼皮现象的临界剪切速率，流道出口壁面剪切速率均匀性与管材表面质量均得到显著提高。     

水泥石环参数对射孔套管强度安全的影响分析

水泥石环对套管应力有明显的降低作用,尤其是射孔段储层套管。优选合理的水泥石环参数对于降低射孔段套管应力,提高套管安全性有重要的作用。建立"套管-水泥石环-围岩"三维有限元模型,应用ANSYS有限元软件分析水泥石环弹性模量、泊松比和厚度对射孔套管强度的影响规律,对水泥石环性质参数进行优化。分析表明:随着水泥石环弹性模量、厚度的增加,套管最大应力呈减小趋势。水泥石环弹性模量增加15.3%,应力减小2.9%;厚度增加80%,应力减小5.4%。随着水泥石环泊松比的增加,套管最大应力呈增加趋势,泊松比增加50%,应力增加5.9%。     

基于正交试验法的破碎齿结构优化设计

为提高分级破碎机破碎齿的强度,找出影响破碎齿强度的主要结构参数,基于正交试验法,以降低等效应力、减小质量为优化目标,对其主要结构参数设计了三因素三水平的试验方案;利用极差分析法对试验结果进行分析,确定出各结构参数对优化目标影响的主次顺序;结合综合平衡法,得出最优结构参数方案;优化后的破碎齿最大等效应力比优化前减小了12.06%,质量减轻8.43%,安全系数提高13.71%;优化后的破碎齿既实现了轻量化,又提高了强度,验证了优化方案的有效性。     

微观结构对丁腈橡胶硫化胶物理性能的影响

研究橡胶基体及填料微观结构对丁腈橡胶(NBR)硫化胶物理性能的影响。结果表明:随着丙烯腈质量分数的增大,炭黑补强NBR硫化胶的拉伸强度先增大后减小,拉断伸长率减小,邵尔A型硬度和撕裂强度增大;随着生胶门尼粘度的增大,炭黑补强NBR硫化胶的邵尔A型硬度基本不变,定伸应力增大,拉伸强度和拉断伸长率减小;随着炭黑粒径的减小,硫化胶的定伸应力呈增大趋势,拉伸强度和撕裂强度增大,高定伸下炭黑粒径对应力的贡献较大;随着炭黑结构度的提高,硫化胶定伸应力增大,拉伸强度和撕裂强度减小。