Numerical Simulation of Coupled Thermo-mechanical Behavior of a Cylinder Billet during Hot-forging Process

IntroductionInhotforging,variationanddistributiol1oftemperatureplayveryimportantroIeinviewofthermalstressesorthermalstrainaswe1lasthemateria1properties.MechanicaldefOrmationcangenerateheatbyfrictionalslidingand/ordissipatiOI1ofplasticwork.Theboundaryconditionfortemperatureismodifiedbythechangeinmaterialshape.Dietemperatureusuallyislowerthanworkpiecetemperatureandthisfactresultsindiechilling.Itsignificantlyaffectsthetemperatureoftheworkpiecea11d,consequently,alterstheflowstress.Whenthedieisr…     

Effect of vehicle vibration environment of high-speed train on dynamic performance of axle box bearing

In this study, we developed a comprehensive three-dimensional vehicle–track coupled dynamics model considering the traction drive system and axle box bearing. In this model, dynamic interactions between the axle box bearing and other components, such as the wheelset and bogie frame, are considered based on a detailed analysis of the structural properties and working mechanism of the axle box bearing. A few complicated dynamic excitations, such as the time-varying mesh stiffness of gears, time-varying stiffness of bearing, bearing gaps and track irregularities, are considered. Then, the dynamic responses of the vehicle–track system are demonstrated via numerical simulations based on the established dynamics model. The results indicate that the traction drive system and track irregularities can significantly influence the dynamic interactions of the axle box bearing. The necessity of considering the excitation caused by gear meshing and track irregularities when assessing the dynamic performance of the axle box bearing is demonstrated.     

单层双层集装箱车体振动特征分析

为了分析单层双层集装箱车体振动特征及成因，利用柔性体接口处理技术对策（ITTS），建立了单层双层集装箱专用车辆刚柔耦合模型，并进行了整车模态分析对比和基于轨道谱的车体振动特征分析对比。这两种车体的结构型式是截然不同的，单层车体是利用一根纵梁构成的“鱼刺”形结构，而双层车体则是利用两个边梁构成的“落下孔”型结构。在三大件转向架的摇枕悬挂中，斜楔摩擦“卡滞”所产生的动力作用使单层车体形成了具有二阶垂向弯曲模态振动特征的弹性振动。由于通用转向架的摇枕悬挂与双层集装箱装载方式所形成的惯性特征不匹配，双层车体运动模态振动频率过低，如点头、摇头和侧滚等，造成车体结构产生伴随模态振动。因为双层车体具有“落下孔车”结构特征，其横向稳定性比较差，因而双层车体弹性振动特征与装箱方式有关，只有在上下20ft×2装箱时才出现一阶弯曲模态振动，其他装箱方式则主要表现为车体横向振动。     

含曲轴裂纹的往复压缩机十字头对机体的作用力分析

为了研究往复压缩机曲轴出现裂纹后十字头对机体作用力的变化规律,建立了往复压缩机动力学仿真模型,通过对曲柄中间位置开一个2mm宽的槽模拟开裂纹,对曲轴顺、逆时针旋转时有无裂纹两种条件的往复压缩机进行刚柔耦合分析,对比分析了十字头对机体作用力变化规律。研究结果表明:曲轴顺时针旋转时无裂纹条件下作用力的峰值大于有裂纹条件下作用力的峰值,曲轴逆时针旋转时无裂纹条件下作用力的峰值小于有裂纹条件下作用力的峰值。     

富硫化氢隧道注碱固硫机理与数值模拟（双语出版）

隧道工程穿越区域性含油气地层或煤系地层经常会遇到硫化氢和瓦斯等有毒有害气体。在隧道掌子面前方围岩体内部预注碱液是从根本上去除硫化氢的方法，利用碱液与硫化氢在围岩内部发生化学反应，从而达到固硫的目的。通过分析隧道围岩气-液两相流渗流机理和渗流场-化学场耦合机理，基于Van-Genuchten模型建立考虑硫沉积条件下的围岩气-液两相流渗流场-化学场耦合运移方程，给出解耦方法和计算流程，引入碱液有效饱和度的定义并推导有效饱和度方程。通过对比分析考虑耦合与不考虑耦合条件下、不同注碱压力条件下和不同钻孔布置条件下碱液饱和度、压力和流速分布，研究了围岩注碱固硫和瓦斯抽采的运移规律。研究结果表明，在围岩渗透率较低，硫化氢浓度较高的条件下，隧道掌子面内碱液饱和度在考虑耦合作用时明显低于不考虑耦合作用，应考虑硫沉积堵塞围岩孔隙而造成孔渗结构损伤的影响。注碱压力较小时，碱液饱和度分布局限于隧道掌子面范围内，随着注碱压力的增加，碱液饱和度向隧道围岩深部扩散，碱液压力在5~10 MPa时，碱液均匀向围岩四周扩散，有利于吸收硫化氢和驱替瓦斯，应根据围岩物理力学特性，采用中、低压注入碱液，提高固硫效率。加密钻孔间距可显著提高隧道掌子面内碱液压力和流速分布，验证了同等条件下，小间距钻孔布置具有较高的渗流能力和瓦斯驱替能力，实际工程中应根据围岩地质条件，通过数值模拟和现场试验，综合对比钻孔布置的经济性与注碱固硫的效率来确定钻孔间距和数量。研究成果可为富硫化氢和瓦斯隧道的灾害治理提供参考。     

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。     

基于活塞热机耦合仿真的柴油-天然气双燃料发动机替代率研究

建立了柴油-天然气双燃料发动机活塞、活塞销、连杆的有限元模型,分析了活塞在不同替代率下标定功率工况时的温度分布情况,将活塞上某些点处的仿真值与实测值进行了对比,误差满足工程要求.将温度场分布作为热机耦合的初始条件加载到活塞上,计算活塞热机耦合作用下的应力场和变形场.结果表明:活塞最高温度值出现在活塞顶部偏离燃烧室一侧,热机耦合的最大应力出现在销座内侧上部,最大变形值出现在活塞顶部偏离燃烧室的外侧,并随着替代率的增加而升高.     

多性能强耦合分析技术及应用

在车辆性能开发过程中,各个学科的交叉耦合问题越来越突出,采用多学科分析技术是提高车辆综合性能的必要手段。传统的多学科分析是一种弱耦合技术,不同学科之间只是简单的信息交互,没有求解器层面的耦合,因而难以完全表达不同学科之间的相互影响关系。此外,在车辆性能集成过程中,供应商为保护自身的核心技术,不会把子模型以“白箱”(所有结构特征均开放)的方式完全提供给主机厂,给整车性能集成带来困难。因此,需要探索一种强耦合算法,使不同学科在求解器层面进行耦合,同时每个子模型仅需提供界面上的力与运动信息,实现“分而治之”的多学科强耦合分析。     

高速客车轮对动力学性能的比较

为了比较不同车轮踏面及轮对内侧距对高速客车动力学性能的影响,首先采用改进轮轨接触几何关系算法分析了不同情况下的静态轮轨几何接触关系,然后通过车辆/轨道耦合动力学模型,对高速客车蛇行临界速度、运行平稳性和曲线通过性能进行了动态仿真计算。数值计算中,主要考察了LM、LMA、S1002和XP55等4种车轮踏面和轮对内侧距由1350 mm到1360 mm变化的情况。结果表明,车轮踏面形状和轮对内侧距对高速客车动力学性能有重要的影响,且LMA型车轮踏面与1353 mm的轮对内侧距匹配具有较好的动力学性能。要确定合适的车轮踏面和轮对内侧距,须从轮轨接触关系的变化出发,综合评估车辆动力学性能。     

不同火灾规模下地下共用结构安全性研究

为探明在不同火灾规模下地下共用结构的整体安全性，进而为类似地下结构防火设计提供参考依据，以义乌商城大道隧道工程为依托，采用有限元软件ANSYS建立火灾下地下共用结构非线性瞬态热-力耦合分析模型，重点研究地下共用结构在不同火灾规模下的位移、应力变化规律以及结构各截面的安全系数。研究结果表明： 1）隧道内火灾规模的扩大会使混凝土力学性能劣化程度愈加严重，在地层荷载作用下受火结构顶板位移急剧增大，而其相邻水平共用结构顶板位移逐渐减小，进而改变共用结构的整体变形形态；且火灾高温作用会使得隧道共用结构发生应力重分布，其应力变化程度随火灾规模的增大而显著增大。2）隧道内大型客车发生火灾时，受火结构对其相邻的水平共用结构应力及安全性有较大影响，而对竖向共用结构影响较小，但可保证共用结构整体安全。