冲击载荷作用下预紧力螺栓强度特性研究

对冲击载荷作用下的预紧力螺栓进行强度分析,对比分析螺栓联接结构在横向冲击和纵向冲击以及不同预紧力和不同冲击载荷工况下的螺栓强度和结构响应,验算了某舰用汽缸在冲击载荷作用下的螺栓强度。研究表明,螺栓联接在冲击载荷作用下,螺栓的应力响应随着预紧力的变化而变化,且受剪螺栓的预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大;受拉螺栓的强度会随着其预紧力的增大而变薄弱;同时受剪拉作用的螺栓,当预紧应力在其材料屈服极限的40%左右时,其强度最大。     

调距桨桨叶固定螺栓的强度研究

本研究是针对大型可调螺距螺旋桨桨叶固定螺栓的疲劳寿命而进行的,着重对作用在螺栓上的应力及螺栓材料的疲劳强度进行了分析。为估算螺栓的工作应力,试验采用全尺度调距桨模型。相当于所估算的水动力和离心力的作用力分别固定地作用在模型桨叶及其叶边上(毂径437.5毫米)。由于螺栓强度似乎是按材料的疲劳强度及刚度而变化的,试验中就选用了不锈钢SUS44B、铜合金AMB102F及ABB-2等高度防蚀材料。对由这三种材料制成的全尺度螺栓头模型也作了试验,以估算其在直接应力状态下的疲劳强度。由上述试验可得到下列结论: (1)桨叶固定螺钉的工作载荷分布,与常规计算方法中的数值区别很大。 (2)压力面前边的螺栓载荷大于其它螺栓的载荷。 (3)当增加预紧力时,各个螺栓的分配载荷减少,趋近于一定值。 (4)为获得各个螺栓的最小工作载荷,有一个毂径、螺栓节径和叶根法兰厚度的最佳组合。 (5)三种材料的疲劳强度由高到低的次序为SUS44B、AMB102F、ABB-2。 (6)借助于工作载荷——预紧力图及螺栓耐久极限图,可找到最佳预紧力值。     

离心力作用下涡轮转子的径向变形

为了便于进一步研究叶顶间隙变化规律以及对轮盘和叶片进行强度计算,文章建立了在离心力作用下燃气轮机涡轮转子的径向变形模型。定性分析和定量计算了在不同转速和不同材料的弹性模量下,离心力对转子径向伸长量的影响。并分析了叶片离心力对轮盘变形影响的大小。所得结果表明,离心力引起的转子伸长量正比于转速的二次方;伸长量的变化率正比于转速和角加速度的乘积;且相对于叶片的径向伸长量而言,轮盘的径向变形量更为显著;叶片离心力作用在对轮盘径向变形的作用中占有一定比重;随着轮盘弹性模量增加,离心力引起的转子伸长量减小。     

海上风机叶根螺栓瞬态应力分析与可靠性优化

大兆瓦海上风电机组叶根螺栓螺纹副预紧载荷分布非均匀行为是诱发螺栓在高预紧状态下预紧力早期衰退的最主要原因之一。结合海上风机叶根螺栓的预紧工艺,文章从螺纹副载荷非均匀分布行为入手,提出了一种基于螺纹副载荷分布计算的螺纹参数匹配与连接工艺优化方法。首先,构建了参数驱动的螺纹副精细化有限元瞬态动力学模型,并对螺纹牙型角、螺距等特征进行了参数化建模,计算了采用拉伸法工艺预紧叶根螺栓过程中标准螺纹副受载历程与载荷分布状态;然后,搭建了基于拉伸法工艺预紧螺栓的试验系统,以螺栓预紧力瞬时衰减值为判据验证了螺纹副载荷分布行为有限元计算模型的有效性与精度。最后,以某型10 MW级风电机组用M36高强度螺栓为工程应用对象,基于叶根螺栓拉伸法预紧工艺下螺纹副载荷分布对其螺纹特征进行了参数化适配设计。结果表明：采用本文提出的方法,有效控制了拉伸法预紧螺栓过程中的预紧力损失,降低了螺牙的最大结构应力的同时改善了螺纹副的应力分布,有利于提高风电机组的运行可靠性。     

基于ANSYS的永磁电机转子接触有限元分析

本文介绍了ANSYS有限元软件在非线性接触问题的建模方法以及求解不收敛问题的常规的处理方法。以某立式永磁电机转子与磁钢的接触分析为例,建立了三维有限元模型,得出了永磁电机转子在离心力作用下的等效应力、合位移分布,找出了模型中的薄弱环节,为电机转子设计提供依据。     

二冲程船用低速机热流固耦合分析

本文以低速二冲程船用发动机为研究对象,通过建立发动机整机热流固耦合模型,结合燃烧侧和冷却侧边界条件,采用流体与有限元相结合的方法得出耦合场的温度分布,并考虑该工况下的螺栓预紧力和缸内爆压等机械载荷,进行热机耦合应力分析,讨论热负荷和机械载荷对整机应力分布的影响,并在所得应力场的基础上,对核心受热零部件缸盖进行了高低周疲劳分析。     

螺栓预紧力对舰用汽缸力学特性的影响研究

针对螺栓预紧力对舰船设备力学特性影响研究较少的现象,以某舰用汽缸为例,研究螺栓预紧力对其力学特性的影响,对舰用汽缸在无螺栓预紧力和螺栓预紧力不同工况下进行对比,分析汽缸的变形和螺栓的强度。研究表明：为使舰用汽缸工作时发生较小相对位移,增强密封性能,在保证螺栓强度条件下应充分发挥螺栓预紧力作用,其预紧应力应控制在其材料屈服极限的45%～52%之间。     

调距桨桨毂机构静强度的有限元仿真分析

文章对受推力、扭力、扭矩、离心力和螺栓预紧力联合作用下的某型舰船调距桨桨毂机构静强度进行有限元仿真分析。基于ANSYS 12.0软件平台,考虑桨毂部件几何结构及零件间装配接触关系,对桨毂机构整体及零件进行全六面体和六面体与四面体混合有限元建模,研究了桨毂中各零件在正常工况相互作用下的应力大小及分布。重点针对叶根螺栓的实际结构,采用六面体网格分析螺栓有无螺纹区别,证明螺纹的几何特征在强度校核中不能忽略。     

燃气轮机高压涡轮叶顶间隙变化规律的有限元分析

高压涡轮叶顶间隙会直接影响到燃气轮机的功率、效率、油耗和寿命。利用有限元等软件,建立了叶片、轮盘和机匣外环的实物模型;通过热结构耦合分析,计算得到各自在温度场和离心力场作用下的径向位移,进而得到叶顶间隙变化规律,并进行了分析。计算结果表明:温度场变化是引起叶片和轮盘径向变形的主要因素;离心力对轮盘径向变形的作用比对叶片径向变形的作用要显著得多;热和离心力变化是间隙变化的两个主要因素;叶片、轮盘和机匣的热响应不一致以及离心力对转子的拉伸作用导致其径向膨胀变形不匹配,进而引起间隙变化;快速增减速度对间隙的影响最为明显。     

半圆形初始裂纹在交变拉伸载荷下的裂尖应力场数值模拟

[目的]为研究板结构中初始裂纹深度沿板厚方向分布不均匀的问题,[方法]基于三维虚拟裂纹闭合技术(VCCT),以半圆形初始裂纹为例,对其在交变拉伸载荷作用下的裂尖应力场进行数值模拟。[结果]结果表明:对于裂纹水平面的应力场,在发生塑性变形的区域,计算点的von Mises等效应力随着距裂尖距离的增大而减小,两者之间呈线性或双线性关系;在未发生塑性变形的区域,该应力值基本上是裂尖距离的三次函数。对于裂纹横断面,裂纹总是沿裂纹边缘形状的法向方向扩展,且应力峰值出现在裂纹边缘,裂纹内部应力值随着距裂纹中心的距离呈现高度的非线性分布,而外部应力值则随着距裂纹中心距离的增大而减小。当该距离超过裂纹半径的1.67倍时,应力集中消失;当拉伸载荷为2/3和1/3倍材料屈服应力时,裂纹边缘的应力峰值总是分别等于载荷的1.45倍和2倍。[结论]研究结果可为考虑初始裂纹的板结构的疲劳强度计算提供参考。     

深水立管法兰接头的有限元分析

针对深水立管法兰式接头,提出一种确定螺栓预紧力的方法,并采用有限元法对其进行了强度分析。考虑到接头的几何不对称性,采用三维整体建模,通过ANSYS软件的预紧单元模拟螺栓的预紧行为,使用接触单元模拟各部件之间的相互作用。按照API规范对接头的等效膜应力、等效弯曲应力与许用应力进行校核。在接头整体分析的基础上,建立螺纹的二维轴对称模型,进行局部应力分析。计算中使用参数建模法,法兰接头、螺纹的几何尺寸、材料性质和载荷等均可方便地更改。     

基于CY4102BZQ型废气涡轮增压柴油机结构强度研究

文章利用有限元法对废气涡轮增压柴油机机体进行了实体和有限元的建立,结合预紧工况和爆发工况下的载荷计算,确定危险部位的应力变化规律,为该类型的机体结构设计方案奠定了基础。     

基于有限元方法的调距桨桨毂机构强度分析

对受推力、扭力、离心力和螺栓受预紧力联合作用下的某型舰船调距桨完整机构各部件的静强度进行有限元仿真分析;基于ANSYS 12.0软件,考虑完整部件的三维模型以及装配接触关系,对桨毂机构各部件进行有限元建模。有限元分析结果与理论计算和试验结果的对比验证表明,在完整模型和复杂工况下,基于应力应变准则,重点针对如叶根螺栓、曲柄盘和桨毂体等主要受力部件进行分析,更符合实际工程需要。     

复合材料层合板螺栓连接强度实验研究

通过对不同预紧力下舰船复合材料层合板单剪连接和双剪连接两种结构形式的静拉伸强度实验,考核了复合材料层板螺栓连接处的强度特性。实验结果表明:双剪连接结构强度随着预紧力的增大而增大。而在单剪连接结构中,一定范围内的预紧力可以增加连接结构的强度,过大的预紧力会使其连接强度减小。通过对以上实验现象的分析,认为预紧力对板的侧向约束限制并延缓了局部开裂和分层是预紧力增加螺栓连接结构强度的主要原因。     

基于法向接触刚度模型的电机定转子结构刚度及振动性能研究

基于法向接触刚度模型预估电机定转子铁芯叠压预紧力对结构刚度的影响,根据预估的叠压预紧力开展了几种典型铁芯磁钢片的叠压,并利用专用工装开展了振动测试。研究结果表明,电机的振动与定转子结构刚度密切相关,而定转子结构刚度与铁芯磁钢片的叠压预紧力关系密切。实际生产过程中需对电机定转子采用最佳的叠压预紧力,以实现电机的振动降低。     

接触状态对膜片组件强度及刚度的影响

主要考虑在膜片组件中片与片之间的接触条件下对其进行有限元建模,分析膜片组件的强度与刚度。通过对膜片组件中不同层膜片应力大小及分布的模态研究,分析了膜片组件层数、膜片组件套垫预紧力对膜片组件强度的影响,并在此状态下分析了膜片组件的刚度。对接触状态下不同膜片层数、不同预紧力情况下的应力、刚度进行了比较,得出了接触状态对膜片组件强度及刚度的影响。     

海洋钢结构疲劳裂纹扩展预报单一扩展率曲线模型

采用基于疲劳裂纹扩展的疲劳寿命预报方法对海洋钢结构的安全寿命进行评估,首先要解决变幅载荷作用下的裂纹扩展率问题,其次是复杂应力场中的应力强度因子计算问题.文章将裂纹扩展率单一曲线模型结合焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法来探讨复杂载荷作用下海洋钢结构的疲劳寿命预报问题.裂纹扩展率单一曲线模型的思想是将任意载况下的应力强度因子等效到R=0的应力强度因子,并假定超载不影响材料的裂纹扩展率,而是使等效应力强度因子幅减小.使得复杂载荷下的疲劳寿命预报也仅需要对应于R=0时的裂纹扩展率材料常数,从而解决复杂载荷下裂纹扩展率材料常数的确定问题.文中给出了适合于海洋钢结构的裂纹扩展率曲线,焊趾表面裂纹应力强度因子以及残余应力引起的应力强度因子的计算方法.     

基于ANSYS的脉冲发电机转子运动分析

为了解电机转子在不同转速下的应力状况，本文通过ANSYS对电机转子进行了一系列有限元仿真。首先分析了的转子在给定转速下稳定运行时的应力分布，其次分析了转子在不同转速下的振动模态和临界转速。此外，还分析了电机在突然放电时转子的瞬态应力。分析结果表明转子能在各个工况下极限应力小于材料应力，给定转速远离临界转速，转子能够安全稳定运行。本文对优化和制作转子具有重要意义。     

船用低速柴油机主轴承盖预紧实验研究

某型低速柴油机主轴承盖在设计时,采用与竖直方向倾斜的轴承盖螺栓,其目的在于:轴承盖螺栓预紧时产生的水平分力使主轴承盖两侧张开,以实现主轴承盖的自动居中定位作用。本文通过主轴承盖张紧和安装实验,验证了主轴承盖在螺栓预紧力作用下能够实现自动居中定位的作用。然后通过有限元分析,研究螺栓预紧载荷与主轴承盖变形量之间的规律,并得到主轴承盖与轴承座接触面之间的摩擦系数,对实验结果进行很好的验证和补充。     

海上钢管桩基础侧摩阻力研究分析

为研究钢管桩在竖向压力作用下的承载特性、变形规律及各土层摩阻力的分布和变化规律,基于码头工程的钢管桩静载试验,得到了入土深度不同的两根钢管桩在不同桩顶荷载作用下的变形和轴力分布规律。试验结果表明,对入土范围的钢管桩,轴力呈现出均匀、缓慢减小的趋势。通过对实测的轴力数据进行处理分析,得到了不同埋深土层的侧摩阻力分布规律。