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。     

调距桨油缸螺栓断裂失效机理分析

某船在进坞检查调距桨装置时,发现油缸螺栓存在断裂失效问题。文章通过分析螺栓技术状态、受力计算、制作情况、理化检测等,确认螺栓断裂失效机理为氢脆断裂。为从根源上解决此类故障问题,对螺栓原材料的技术状态和工艺状态提出了处理改进措施。     

基于热-机耦合的柴油机气缸套强度研究

为使气缸套的结构设计、制造、强度校核及疲劳寿命分析更加精确化,利用有限元仿真软件,对某型柴油机气缸套在热负荷、机械应力作用下的应力及变形情况分别进行单边界条件计算和热-机顺序耦合计算,并做疲劳分析。结果表明,热-机械顺序耦合下气缸套的最大应力分布于气缸套内表面与上表面交界处,最大值不超过材料的极限应力;气缸套的最小疲劳安全系数满足设计要求,最有可能发生疲劳破坏的部位位于气缸套上部螺栓孔根部所处的高度平面、水套最底面所处平面及气缸套上表面外沿处。     

基于热-机耦合的柴油机气缸套强度研究

为使气缸套的结构设计、制造、强度校核及疲劳寿命分析更加精确化,利用有限元仿真软件,对某型柴油机气缸套在热负荷、机械应力作用下的应力及变形情况分别进行单边界条件计算和热-机顺序耦合计算,并做疲劳分析。结果表明,热-机械顺序耦合下气缸套的最大应力分布于气缸套内表面与上表面交界处,最大值不超过材料的极限应力;气缸套的最小疲劳安全系数满足设计要求,最有可能发生疲劳破坏的部位位于气缸套上部螺栓孔根部所处的高度平面、水套最底面所处平面及气缸套上表面外沿处。     

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。     

基于子模型法的柴油机连杆有限元分析方法

采用有限元法对某型发动机连杆进行结构强度分析,阐述了在有限元计算中需要考虑的连杆部件几何模型,载荷边界条件及其处理方法。对于高强度螺栓,分别采用简化模型和精细子模型法进行分析并对比计算结果,结果显示简化模型和子模型法计算得到的螺纹位置应力分布截然不同,精细子模型能更真实地反映连杆螺栓在工作状态下的应力分布情况。最后对连杆进行疲劳强度校核,得到连杆疲劳寿命结果。从结果可以看出,该连杆的疲劳寿命满足永久寿命要求。     

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。     

基于有限元强度计算的MAN汽缸套损坏问题的分析与研究

根据MAN汽缸套损坏情况,提出了采用有限元方法对汽缸套热负荷和机械负荷进行强度计算分析,并研究探讨了几项改进措施。     

基于有限元强度计算的MAN汽缸套损坏问题的分析与研究

根据MAN汽缸套损坏情况,提出了采用有限元方法对汽缸套热负荷和机械负荷进行强度计算分析,并研究了探讨了几项改进措施。     

法兰与螺栓相对刚度的探讨

以不同型号的螺栓与不同厚度的法兰连接为例,计算不同法兰厚度下的各种螺栓连接的相对刚度,分析讨论合理的法兰和螺栓连接的相对刚度值,从而推荐设计中优先选取的螺栓与法兰板厚配合,以便实际设计分析中能根据具体情况快速准确判断螺栓受力情况。     

螺栓预紧力的加载方法研究

螺栓预紧力的准确加载对于螺栓应力分析以及螺栓联接组件的受力特性分析起着至关重要的作用。本文以某型调距桨叶根螺栓为分析模型,在有限元分析软件中建立计算模型,采用仿真分析的方法对螺栓预紧力的加载方法进行研究,建模分析计算表明,两种计算方法均能有效地模拟螺栓的预紧效果。     

永磁同步电机电磁热耦合高效计算模型

电磁热耦合分析是一种计算永磁同步电机电磁性能和热性能的有效方法,为实现耦合场的高效准确计算,建立了一种结合二维静磁场有限元模型和等效热网络模型的电磁热耦合高效计算模型。首先,基于磁密时空变换公式,推导了考虑材料温升特性的电磁损耗计算模型,并与二维时步有限元法进行对比,相同硬件条件下,计算时间减少约79%;然后,基于传热学定律,建立了电机的等效热网络温度场分析模型,并推导了节点温升计算的状态空间方程。最后,以一台表贴式永磁电机为例,与三维有限元耦合模型进行对比,温度场计算结果最大误差为5.3 K,计算时间减少约95.2%,表明该模型可在保证计算精度的前提下提高电磁热耦合分析效率。     

半潜船可拆卸式浮箱连接螺栓强度计算方法研究

随着半潜船的发展,可拆卸式浮箱的应用越来越广泛。基于水动力计算对船体的运动预报,和有限元结构分析方法,提出当半潜船的可拆卸式浮箱与船体结构之间采用螺栓连接方式时,可以通过预报的运动载荷计算浮箱的最大受力,并通过有限元结构分析计算各个螺栓的分布受力,在此基础上对螺栓强度进行计算。     

外载荷作用下船舶推进系统非线性动力学分析

以某船推进系统为研究对象,应用有限元和子结构缩减法,建立了包含主机、轴系、螺旋桨及简易轴承座的船舶推进系统非线性多体动力学模型。对该系统在额定功率下燃气压力和螺旋桨激振力的作用进行了多体动力学计算。分析了螺旋桨、轴系等的受力情况及位移随曲轴转角的变化。结果表明,艉轴后轴承处轴系受力与位移呈现两端大中间小的分布情况,螺旋桨竖直向下位移最大值为2.86mm,轴向位移最大值为1.18mm,相对角位移最大值为0.087rad。该方法为分析和提高船舶推进系统可靠性及其优化等提供了重要参考。     

环氧树脂垫片在船舶机械机座设计中的应用

文章对船舶机械机座联接应用环氧树脂垫片进行了受力分析,给出了环氧树脂垫片总压应力计算和机座联接螺栓强度计算与校核方法,分析了机座联接螺栓在机械承受外力负荷时进行补充拧紧存在的安全危险,并提出了机座螺栓不宜在机械承受外力负荷时进行补偿拧紧的建议。     

轴与轴孔接触计算在Ansys中的简化

实际工程中,轴或轴孔受力,通过接触,把力传给另一方,传力的过程是一个接触受力过程.在用有限元分析此类问题时,为了节约计算时间,常用简化处理方法.使用不同的处理方法,耦合点附近的应力结果有较大的不同,得到的轴孔处应力有较大区别.应选用哪种方法处理此类问题值得探讨. 本文根据某大型圆形料场堆取料机的堆料机前耳板的实际尺寸和受力情况,分析载荷从拉杆通过轴传递到臂架耳板的过程.这里选取5种比较有代表性的方法来研究(见表1).     

鱼雷燃烧室内衬压力平衡孔数值模拟研究

为提高鱼雷燃烧室在高温高压工作环境下的工作性能,基于热流固耦合数值计算方法,得到了鱼雷燃烧室内衬压力平衡孔的不同位置及大小对燃气域缝隙处流场及燃烧室内壳体强度的影响规律。计算结果表明：随着压力平衡孔与内衬上表面距离的减小,上方缝隙两端的压差减小、燃气流速降低、热通量变小,下方缝隙处的燃气流动几乎不受影响,内壳体的最大热应力值变小;随着压力平衡孔的增大,上方缝隙两端的压差先变小后变大、燃气流速先降低后增高、热通量先变小后变大,下方缝隙处的燃气流动几乎不受影响,内壳体的最大热应力值先变小后变大,且在孔径为4 mm时最小。由计算结果推断,鱼雷燃烧室内衬压力平衡孔最佳位置为距离内衬上表面30 mm处,孔径大小为4 mm。     

基于柔性体的侧推封盖系统运动特性仿真分析

为分析和预测侧推封盖系统在使用工况下的运行特性,在侧推封盖系统运动构件优化设计的基础上,建立侧推封盖系统刚柔耦合模型,分析施加水动力载荷后模型的运动特性及受力状态,并对试验数据进行对比分析。研究结果表明：在考虑水动力载荷的前提下,液压缸受力与空载状态相比增加27%,连杆最大应力从2.8 MPa增加至42.72 MPa;柔性化后仿真模型运动曲线存在一定波动,波动主要出现在运行初期和载荷施加后,后者影响大于前者;由于加工误差和装配间隙的存在,连接关节处存在较大的摩擦力矩,液压缸所受力试验值大于仿真值,最小差值为5.9%,最大差值为19.1%。     

调距桨桨毂螺栓材料试验研究

根据调距桨桨毂用螺栓的使用环境和受力状态,对其常用三种材料的工艺性能、力学性能以及在海水中的抗腐蚀性能和疲劳断裂性能进行了比较试验和研究分析,为不同条件下调距桨桨毂用螺栓的选材提供参考.     

船用吊艇架的数字化设计制造及仿真

在充分掌握国内船用吊艇架生产实际的基础上,提出吊艇架的数字化设计制造思想,运用Pro/E软件对吊艇架进行仿真分析,计算出吊臂在最危工况状态下吊臂的最危截面,分析整个运动过程中转轴处的受力状态,能够有效地仿真模拟吊艇架的真实情况与受力,大幅减少吊艇架设计时间和制造成本。