MATLAB在《机械工程测试技术》教学中的应用

针对《机械工程测试技术》的课程特点，分析了在《机械工程测试技术》教学中应用MATLAB的必要性。以测试系统动态特性为例介绍了MATLAB在《机械工程测试技术》的应用情况，应用表明将MATLAB软件应用于《机械工程测试技术》的教学中，对提高课堂教学质量及其生动性与趣味性，增加课堂教学的互动性，节省课时是十分有益的。     

混砂车搅拌罐试验模型相似设计及数值模拟

以混砂车搅拌罐为研究对象,为了将试验搅拌罐的混合效果在混砂车搅拌罐中重现,以搅拌罐单位体积的搅拌功率作为放大准则,用几何相似的原则分别建立了结构尺寸为1∶1和1∶4的搅拌模型。为了尽可能地接近混砂车的实际工况,模拟中采用了连续输砂搅拌的方式,使罐内混合液达到一个边混合边排出的过程。利用Fluent软件分析对比,得到了在相同的混合效果前提下,试验搅拌罐与混砂车搅拌罐的转速关系式,使试验结果能够较好地转化到混砂车搅拌罐上。     

压裂混砂搅拌装置搅拌叶轮结构优化设计研究

为了提高压裂混砂搅拌装置的搅拌效果,以混砂搅拌装置混合时间为实验指标,针对搅拌叶轮的结构特点,采用正交实验及CFD数值模拟相结合的方法研究了搅拌叶轮的主要几何尺寸对混合时间的影响规律,得到了搅拌装置叶轮最佳结构参数,为搅拌叶轮结构优化设计提供了理论支撑。结果表明,搅拌叶轮的几何尺寸变化对混合时间具有一定的影响,其中,上叶轮直径影响最大,下叶轮直径和下叶轮导流筒与叶轮直径比值次之,上叶轮导流筒与叶轮直径比值影响相对较小;搅拌叶轮几何尺寸最优方案对应的混合时间最短,值为11.0 s。     

应力高阶项对相贯内腔裂尖应力场的影响*

压裂泵头体作为压裂技术的硬件支撑,相贯线处的开裂失效严重制约了其工作寿命。采用理论分析和数值分析的方法,对泵头体相贯线的裂尖应力场进行了研究。结果表明,裂尖应力分量σ11和σ33的高阶t11、t33项对相贯线处裂尖应力场的影响显著;张开应力σ22的高阶项对裂尖应力场影响不显著,相比于单参数模型,K-t11-t33模型可以更好描述相贯线处的裂尖应力场。离面应力σ33的高阶项t33与t11和离面应变ε33有关,但主要由ε33决定。通过研究裂纹前缘不同位置的应变ε33,结果表明,越靠近两个内腔表面,其应变量越大;越远离两个内腔表面,应变量ε33越小,裂尖应力状越接近平面应变状态。通过研究相贯内腔的裂尖应力场,建立其裂尖应力场的理论模型,可以为相贯内腔结构的临界断裂条件和寿命预估奠定基础。     

抛物母线叶片螺旋输送机运移及接触特性分析

粮食乃生存之本,为了提高水稻种子生产运输的时效性,设计了一种抛物母线型叶片的螺旋输送机。采用离散单元法(discrete element method, DEM)的颗粒系统仿真,探究螺旋输送机输送水稻种子的运动规律,提高水稻种子卸料速率的同时降低叶片损耗。建立Hertz-Mindlin软球干颗粒接触模型,通过对比普通直母线叶片,分析了3种螺杆倾角下不同螺旋转速水稻种子的运移与接触特性。研究结果表明：抛物母线叶片将水稻种子的动能变化表现为加速入料、稳定输送和高速卸料3个工作阶段,且水稻种子在沿螺杆轴向前进的同时还具备不同频率和幅度的周向运动。相同转速下,600 r/min的0°倾角抛物母线叶片稳定输送水稻种子的卸料速率最高为82.3 g/s,但90°倾角的水稻种子回流现象较为明显,平均卸料速率降低了77.8%。相同倾角下,45°的1 800 r/min高转速时,抛物母线叶片水稻种子的法向重叠量相较直母线叶片最大减小了10.2%;90°倾角下1 300～1 800 r/min中高转速时,抛物母线叶片水稻种子的平均接触数小于直母线叶片1.3%,降低了运输过程中叶片的磨损程度。研究结果揭示了水...     

单裂纹对自增强厚壁筒的影响研究

分析了无裂纹时厚壁筒的应力计算方法,介绍了裂纹尖端位移外推的数值计算方法,采用Ansys软件研究了径比为1.7、裂纹长度为1 mm的厚壁筒在未自增强施加工作压力、自增强处理与自增强后施加工作压力三种工况下相对于无裂纹厚壁筒时的应力变化规律。并分析了裂纹前缘自由表面的张开位移及裂尖应力强度因子。结果表明:裂纹的存在只影响厚壁筒在裂尖沿扩展方向一定长度范围内的应力大小与分布;经自增强处理后施加工作压力产生在裂纹尖端前缘自由表面处沿厚度方向张开度明显小于未自增强处理,对其尖端应力强度因子与裂纹前缘张开位移值的计算可由前两种工况计算下叠加而成。     

基于热固耦合的压裂泵泵头体工作特性研究

压裂泵泵头体是压裂工艺装备中的重要组成部分,其承载能力对压裂工艺技术的发展具有较大影响。针对泵流体吸入排出运动特性分析,建立了柱塞以及输出流量的运动规律曲线,完成了泵头体的热传递以及热变形分析。基于workbench软件热固耦合方法,获得了泵头体内腔的温度场以及应力应变分布场。结果表明:内腔温度场沿水平方向热传导速率最快;泵头体内部结构之间的相互约束及结构的应力集中性是导致温度场热应力产生原因,主要分布在内腔表面以及沿表层内侧厚度60 mm范围内;热应力的存在提高了整个内腔壁面的应力,但对相贯线处应力有一定改善作用。从热固耦合角度研究泵头体正常工况下承载性能,为泵头体的设计提供新思路。     

KZQ-48/89油气分离器的研制与应用

常规气锚在油气比较高的条件下油气分离效率低,进而导致抽油泵充满度小,泵效低,无法满足高气油比生产井生产要求.且体积大,不便于安装.在此,根据气蚀理论和离心分离原理研制出KZQ-48/89油气分离器.该油气分离器与常规气锚相比具有油气分离效率高,且体积小、安装方便等特点.现场试验表明,该油气分离器具有较强的油气分离能力,油气分离效率较高,极大提高了抽油泵充满度及泵效,可满足高气油比生产井生产要求.该分离器在新疆漠北区块进行试验3井次,成功率达100％,具有较强的实用性和良好的推广应用前景.     

平摆动复合振动筛的动态仿真分析

为详细了解筛网在空间中的运动轨迹,根据曲柄摇杆与凸轮机构工作原理,推导出平摆动复合振动筛筛网在空间中的位移方程, 基于实体建模技术和虚拟样机技术对筛网上任意点进行了运动轨迹分析,对质心点进行了速度、加速度、角速度、角加速度仿真分析。结果发现,此振动筛筛网上从入料口至出料口各点的运动轨迹为类似椭圆形状,长轴位置呈现逆时针旋转;在水平方向的最大振幅逐渐减小,竖直方向上的最大振幅先减小后增大;质心点位置受水平往复力较大,可有效防止卡塞现象,垂直方向往复力较小,增加物料与筛面接触时间,提高了筛分效率。     

工程p-S-N曲线小样本拟合方法比较

机械结构件疲劳寿命预估的基础是其材料的p-S-N曲线,而p-S-N曲线的拟合需要大量的试验数据,对人力物力的成本需求较高。为研究小样本数据拟合p-S-N曲线的方法,分别运用Bootstrap法和样本信息聚集原理,得到了泵头体材料的p-S-N曲线。结果表明,Bootstrap法拟合的p-S-N曲线误差较均匀;样本信息聚集原理在基准应力为716 MPa比756 MPa时预测10~4～10~6次范围内的疲劳寿命误差更小,且应力级别相差较大时的疲劳寿命的预估比Bootstrap法更为精确;结合经济效益及试验误差,最佳应力级别数为5组,每组应力级别下进行5根试样。