增压器压气机三维弹塑性接触的研究

以某柴油机涡轮增压器的压气机为例,采用由参变量变分原理导出的有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹塑性接触问题,针对不同的过盈量、转速和轴套壁厚进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。分析表明随着叶轮与轴套间过盈量的减小,轴套的外表面与内表面的接触应力是线性减小的,而且内表面的接触应力减小较为迅速。因而在采用压力组装法时应严格控制轴套与轴的过盈量,使得轴套和轴间有足够的压力保证叶轮、轴套和轴不会相互脱离,又满足结构强度的要求,并使其产生的不良影响减至最小。当转速一定时,叶轮与轴套接触点的法向相对位移与叶轮的质量分布存在着明显的联系。建议采用非均匀的初始过盈量,以保证不发生相对位移和接触应力的均匀性。这些对于确定合理过盈量,改进设计和提高压气机的寿命,具有实际参考意义。     

叶片机械过盈配合的接触分析

叶片机械中广泛采用过盈配合技术将叶轮、轴套和轴联成一体,这是典型的三维多体接触问题。文中以某柴油机涡轮增压器的压气机叶轮为例,采用有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的过盈接触问题,利用JIFEX程序,针对不同的过盈量、摩擦因数和转速进行研究,获得叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律,以为设计、制造参考。     

封隔器胶筒大变形摩擦接触的有限元分析

关于封隔器胶筒接触压力的求解，目前文献所给出的计算公式均没有考虑摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响，而摩擦因数对接触压力有较明显的影响。针对胶筒与套管之间的粘-滑摩擦接触问题，采用罚函数技术，结合橡胶大变形问题的增量分析过程，给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法，并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有限元分析。计算结果表明，采用大变形非线性粘弹性理论和接触摩擦描述的有限元模拟技术，可以比较准确地模拟摩擦因数对封隔器胶筒接触压力的影响，所得的结果比经典理论公式的分析结果的精度更高，具有理论价值和工程应用价值，可为胶筒的优化设计提供一定的依据。     

压气机叶轮的逆向重建及其模态分析

压气机叶轮是离心式机械增压器的主要零部件之一,叶轮对增压器系统的性能有很大的影响,增压器系统运行的高效性、稳定性主要依赖于压气机叶轮的可靠性。利用逆向造型技术对某型离心式机械增压器压气机的叶轮进行逆向建模,得到了叶轮的三维模型。以此模型为对象,通过ANSYS完成了该模型的模态分析与计算,得到叶轮在自由、固定、原装三种支撑下的固有频率。通过实验分析了压气机叶轮模态,仿真与实验得到的结果进行对比,评价了重建叶轮三维模型的有效性,为节约叶轮开发成本,缩短叶轮开发周期,提高叶轮设计效率提供了理论依据。     

涡轮增压器转子轴摩擦焊焊接区强度的有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS,对涡轮增压器轴摩擦焊区域进行了强度分析。取最大扭矩作为该轴计算工况,对其载荷进行计算,通过实体建模、有限元求解,分析其在最大扭矩工况下不同截面上的应力分布情况。结果表明:应力集中存在于减荷槽处,减荷槽可以改善摩擦焊区域的应力分布,提高摩擦焊接头的安全系数。有限元分析方法能准地确获得摩擦焊区轴的真实应力分布,为强度设计和改进设计提供可靠的依据。     

发动机增压器压气机叶轮的五轴数控加工研究

发动机增压器常用的是透平压缩机半开式叶轮,在通常情况下,压气机叶轮采用铝合金材料精密铸造而成。当发动机增压器的压比大于3.5时,铸造铝合金叶片的强度已经满足不了使用要求,时有叶片断裂现象发生。为改善叶片强度可靠性,必须改用锻造铝合金材料,通过五轴数控加工中心进行叶片的整体铣削加工。其可靠性远远高于精密铸造的叶轮,但其加工难度和制造成本也随之增高。     

基于ANSYS的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析

车用涡轮增压器的压气机叶轮常常因为振动而导致破坏,对压气机叶轮进行模态分析是避免叶轮与激振频率发生共振的常用手段,能有效避免因发生共振而导致的叶轮破坏问题。利用AN-SYS软件,采用子结构分析方法对压气机叶轮的中低阶固有频率进行了数值仿真计算,获得了不同转速和不同节径时的频率,并根据计算结果绘制了Campbell图,找出了与压气机叶轮固有频率产生共振的转速,为压气机叶轮的优化设计提供了依据,同时说明采用子结构分析的方法可以较精确地获得整体模型的低阶固有频率解。     

轴流泵叶轮的结构强度有限元分析

主要根据轴流泵工作原理对轴流泵的主要部件叶轮进行结构强度有限元分析,采用三维实体建模的方法,以叶轮的实际工况为输入条件,通过专业有限元软件计算得出叶轮的应力分布情况,并且计算了安全系数,证明分析结果的准确性,并为叶轮的设计制造提供结构强度依据.     

封隔器胶筒大变形的粘-滑摩擦接触分析

采用罚函数方法,结合橡胶大变形问题的增量分析过程,考虑封隔器胶筒与套管之间的粘-滑摩擦接触问题,研究摩擦因数变化对接触压力的影响规律。给出解决封隔器胶筒摩擦接触问题的数值方法,并在此基础上对胶筒与套管之间的摩擦接触进行有限元分析,分析得到采用大变形非线性粘弹性理论和接触摩擦描述的有限元模型,可以比较准确模拟封隔器在坐封和工作过程中胶筒接触压力和变彤的情况,结果表明,摩擦因数变化对封隔器胶筒的接触压力有着较明显的影响。     

预紧力对压气机叶轮切向微动特性的影响

针对叶轮轴肩与轴向螺母预紧装配方式下存在切向微动,应用有限元法建立了叶轮轴~轴肩~螺母预紧配合接触模型,通过计算结果分析了预紧力对接触面间接触压力、摩擦应力、滑移距离、摩擦功等微动关键参数的影响规律。研究结果表明,增加预紧力主要表现为切向接触面上的接触压力增大,而滑移距离会有所降低,滑移区会随着预紧力的增加而减小。研究结果可为压气机叶轮装配设计提供一定的参考依据。     

滑动接触中摩擦发热的数值分析

在滑动接触中，存在摩擦起热问题，运动机理对接触行为参数特性的影响不同于纯滚动接触，采用有限元方法，利用ANSYS软件，对2维滚滑模型进行分析，通过研究接触区的温度，接触应力和变形在运动学状态下的变化特性，可以看到接触状态的非稳定性必定会造成实际摩擦状态的不同，这也是形成接触表面不均匀磨损的原因之一。     

基于ANSYS Workbench直驱转台环抱式制动结构的摩擦接触分析

简要说明了直驱转台环抱式制动结构,介绍了制动机构中制动套接触的问题和特点;用ANSYS Workbench软件对制动结构摩擦接触问题进行有限元分析,确定摩擦接触的分析结果,探索制动过程中产生滑动摩擦的接触面,结合制动套的结构参数,获得制动力矩的大小。     

发动机连杆精细有限元分析模型和算法的研究

在总结大量连杆计算经验的基础上,分析了影响计算精度的各种因素,提出了一个精细有限元组合计算模型：摒弃了各种近似处理方法,计算模型完全根据连杆实际结构确定,计入了连杆组装的全部零件以及活塞销、活塞和曲轴,其间所有配合关系用有摩擦的3维弹性多体接触模型模拟。采用有限元参数二次规划算法,并结合多重多支的子结构技术求解。同时指出了这套理论和方法对于解决这类机械工程问题所具有的优点和广泛的适用性。     

一种含超弹性接触问题的密封结构的有限元求解方法

对所研究的密封结构进行了分解和简化。采用接触单元法,对其中的关键密封元件－O形密封圈建立了一种新的含有接触计算的超弹性有限元模型,并改进了网络的划分。运用国际通用I－DEAS软件和ANSYS有限元分析程序对其进行了求解。     

离心压缩机叶轮过盈接触及传递扭矩研究

本文针对某离心压缩机叶轮,详细开展了基于有限元方法的非线性接触分析。深入研究了在离心载荷作用下过盈量和最大Von Mises应力、接触压力以及传递扭矩的关系,并根据叶轮做功传递扭矩的要求,给出了叶轮与轴之间适宜过盈量的设计建议和旋转松脱的甄别方法。     

Assessment of fatigue life of remanufactured impeller based on FEA

Predicting the fatigue life of remanufactured centrifugal compressor impellers is a critical problem. In this paper, the S-N curve data were obtained by combining experimentation and theory deduction. The load spectrum was compiled by the rain-flow counting method based on the comprehensive consideration of the centrifugal force, residual stress, and aerodynamic loads in the repair region. A fatigue life simulation model was built, and fatigue life was analyzed based on the fatigue cumulative damage rule. Although incapable of providing a high-precision prediction, the simulation results were useful for the analysis of fatigue life impact factors and fatigue fracture areas. Results showed that the load amplitude greatly affected fatigue life, the impeller was protected from running at over-speed, and the predicted fatigue life was satisfied within the next service cycle safely at the rated speed.     

卡箍式快开门压力容器的有限元接触分析

采用ANSYS软件提供的接触单元,运用整体有限元应力分析方法,对卡箍式快开门压力容器进行了详细的应力计算。通过对整体应力分布以及接触应力的具体分析,得到了卡箍式快开门结构的受力特点及应力分布规律,同时对各危险截面进行了强度评定。结果表明,卡箍式快开门压力容器满足相应压力容器分析设计标准的强度要求。     

A Study of Contact Temperature Due to Frictional Heating of UHMWPE

Contact temperature of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) bearing was measured by the infrared radiometric microscope. Lubricant temperature near the contact band was measured simultaneously and compared with the contact temperature. Contact temperature increases of up to 12°C in 30 min were observed under a mean contact pressure 12.7 MPa and sliding speed 50 mm/s. Young's modulus of UHMWPE was estimated as 0.5 GPa from the contact dimensions. The coefficient of friction was evaluated for variety of contact conditions and material combinations for UHMWPE, CoCrMo alloy and sapphire glass. It was confirmed that the contact stress has a large effect on the coefficient of friction and the fluid film has little effect on the coefficient of friction. Under sliding conditions, the thermal property of the moving material has a large effect on an increment of lubricant temperature.     

缺牙油管接头接触特性及应力应变分析

开发了存在螺牙损伤的油管螺纹接头参数化有限元自动建模程序,应用ANSYS软件对缺牙油管螺纹接头进行了弹塑性接触特性及应力应变分析.并以27/8TBG油管螺纹接头为例,给出了油管在预紧及拉伸载荷工况下接头的应力应变云图及螺牙面的接触应力曲线,分析了螺牙损伤位置及数目变化时接头应力应变的变化规律.本文研究结果对旧油管判废具有工程应用价值.