立式金属油罐罐壁与底板连接区域强度分析

采用ABAQUS大型非线性有限元软件,在弹性地基的假设下,对10000m3立式金属油罐进行了水试压状态下的强度分析,计算出两种地基条件下底板的轴向位移和罐壁与底板连接区域的应力分布,所得结果与前人研究成果基本吻合,验证了有限元分析的正确性。从罐壁与底板连接区域的应力曲线可以看出,地基状况对该区域的应力大小有着显著的影响,这为进一步研究复杂边界条件下罐底边缘应力分布以及罐基的优化设计提供了参考。     

小波变换在零件边缘检测中的应用

目前对机械零件的尺寸、口径等参数的测量大多采用接触测量,而利用零件图像的边缘信息进行非接触测量,则是一种新的更好的检测方式。用此方法可以对机械零件图像的边缘进行精确的检测,再根据相应的数学关系得到相关参数的值,不但可以提高零件检测的精度,还可以大大节省人力和物力。模拟边缘检测技术的具体过程,依次采用最佳阈值迭代算法、小波变换模极大值法、边缘连接局部处理法对零件图像边缘信息进行边缘检测和提取,并对检测过程进行了重点分述。最后,通过一个具体实验,验证了小波技术与其他技术结合使用所获得的良好效果,从而进一步显示了小波变换在边缘检测技术中应用的巨大潜力。     

三边形型面接触从间隙到过盈的数值分析

以三边形型面连接为分析对象,使用几何作图法、参数作图法对型面进行了建模;用初始位移法和直接位移法分析了型面连接从间隙配合到过盈的过程,用阻尼法实现了型面连接从正转到反转过程。针对具体的算例,型面连接的钢材硬度建议取为35~45HRC,退出力矩不宜超过28kN·m,按此结果设计的型面连接轴系运行状态良好。由此表明:初始位移法、直接位移法以及阻尼法是解决有刚体位移接触问题的有效方法,特别是遇到一些不能通过平移调整接触条件来解决接触问题时,采用上述方法优势更突出。     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.     

过盈配合数值分析与优化设计

围绕高速转盘的过盈配合问题,应用Ansys9.0有限元软件非线性接触技术和优化分析技术确定传递扭矩所需的最佳过盈配合量。实践证明,有限元技术在工程应用中能够优化过盈配合量,缩短设计周期,提高设计质量。     

融合阈值法和边缘提取的图像分割算法

针对阈值法分割目标区域不完整和边缘提取断续边缘多的问题,提出了一种融合阈值法分割和多尺度边缘提取的图像分割算法。该算法充分利用阈值分割提供的目标区域信息和边缘提取给出的边缘信息,采用基于区域生长的最大轮廓法连接断续边缘,填充目标孔洞,完成目标分割。利用Matlab平台对该算法进行了验证,结果表明:该算法能有效分割出目标完整轮廓。     

侧向约束陶瓷抗侵彻性能数值模拟

为研究侧向约束、陶瓷尺寸及着靶位置对陶瓷抗侵彻性能的影响,利用AUTODYNA有限元仿真软件对陶瓷块分别在无约束及有约束情况下抗侵彻性能进行了数值模拟。在2种条件下,选取不同直径陶瓷块及相同尺寸陶瓷不同着靶位置为仿真方案,对陶瓷受侵彻过程中的破坏模式、变化规律进行了对比分析。结果表明:在无约束条件下,由于陶瓷尺寸减小及着靶边缘位置均导致无法形成完整陶瓷锥,陶瓷抗侵彻性能明显下降;而约束作用可有效改变陶瓷破坏模式,对陶瓷抗侵彻能力增强明显,能有效改善尺寸减小及着靶边缘位置带来的抗侵彻能力下降的问题。     

一种随机振动Von Mises应力的计算方法研究

针对随机振动中应力的不确定性,采用模态叠加理论推出了线性系统随机振动von Mises应力均方根值和功率谱密度的计算方法;采用该计算方法对一算例结构进行了von Mises应力均方根值和功率谱密度计算,并针对应力计算结果进行了结构随机振动疲劳分析,通过与已有试验结果的对比,验证了方法的有效性。     

喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响

采用强力喷丸工艺对渗碳18Cr2Ni4WA钢试样进行了表面喷丸强化处理。利用Nano Test 600纳米测试仪、2903X射线应力仪和TR200表面粗糙度仪，分别测试分析了试样处理前后的显微硬度、残余应力和表面粗糙度，并在JP-52接触疲劳试验机上考察了喷丸强化处理对渗碳18Cr2Ni4WA钢接触疲劳性能的影响。试验结果表明：渗碳试样经强力喷丸后，在0～0．50mm深的表层内形成一个喷丸硬化层，显微硬度提高了约1．1GPa；最大残余压应力由-478 MPa提高到-760 MPa；表面粗糙度由1．255μm降为0．979μm。接触疲劳特征寿命以与中值寿命L50均提高了2倍多，额定寿命L10提高了1倍多。     

加过渡环的锥柱组合旋转壳的有限元应力分析与比较

对旋转组合壳体在轴对称静载荷作用下的强度计算,采用了性能良好的三节点曲线壳元,并采用整体坐标下位移和转角各自独立的插值函数推导有限元列式和编制计算机程序。经算例验证表明,上述单元和算法具有单元划分少、精度高、收敛性好的优点。对锥-锥-柱、锥-环-柱、锥-环-锥-环-柱等组合壳过渡区域最大弯矩值和应力值随结构参数变化情况进行了广泛的计算和对比分析,得出了一些有重要工程意义的新结论。     

脉冲电抗器结构应力测量

为了对高压脉冲放电时电抗器结构受力及电流密度分布规律进行分析,使用电阻应变片对电抗器铜带进行应力测量。利用厚壁筒受压模型对应力测量系统的结果进行计算,设计内置气囊增压法来等效铜带上的应力对测量系统进行标定,并对标定实验数据进行验证。使用半桥补偿电路、屏蔽线及电桥盒共地的方法来减小脉冲电磁干扰及测量回路中寄生电阻和电容带来的电气干扰。实验结果表明:同一测量点处的环向应变峰值比轴向应变峰值大,边缘处的应变大于中心处的,需要在电抗器铜带边缘处加强外包约束。根据应力测量结果推断:铜带边缘处电流密度约为中心处电流密度的1.2倍。     

使用双层组合外套的船用液压联轴节的优化设计

针对采用单层外套的传统船用液压联轴节扭矩提高受限的问题,提出了双层组合外套的结构形式,并详细分析了双层组合外套的应力分布并对其结构尺寸进行了优化,得到了双层组合外套的最佳分层原则及最佳过盈量。实例计算显示,采用双层组合外套的液压联轴节能传递更大的扭矩。     

新型航空铝合金材料复杂形貌点蚀损伤应力集中效应分析

根据7B04铝合金材料试件模拟加速点蚀试验检测结果,并结合铝合金材料点蚀行为机制、微观结构特征与随机性过程本质,构建由多个微观椭球体合成的楔入型与合围型两种典型复杂形貌点蚀损伤模型。采用ANSYS有限元方法建模并基于线弹性断裂力学,对上述两种点蚀损伤模型的应力集中效应进行计算与分析。研究发现:两种复杂形貌特征的点蚀损伤模型产生的应力集中系数数值基本相当,各个微观椭球体蚀坑分别对应力分布产生影响并相互干涉与叠加,造成复杂形貌点蚀损伤模型的应力集中系数数值增大;两种复杂形貌点蚀损伤模型的应力主要集中在各个微观椭球体蚀坑交会的位置,大都位于宏观点蚀损伤的侧边;两种复杂形貌点蚀损伤模型的应力集中效应作用区域的尺寸与铝合金材料微观晶粒尺寸、点蚀萌生的短裂纹初期尺寸基本相当。     

激光加热辅助引弧微爆炸加工工程陶瓷的试验研究

为验证激光加热辅助技术改善引弧微爆炸加工质量和提高加工效率的可行性,探索加工工艺参数对加工过程的影响规律,设计了激光加热辅助引弧微爆炸加工试验系统,并通过试验研究了工艺参数对材料去除率和崩碎的影响规律。试验结果表明：激光加热辅助引弧微爆炸加工陶瓷可以提高材料去除率,改善崩碎情况;加工效率随激光功率的增加而提高,随光斑尺寸的增大而降低,随距离的增加先提高后降低;崩碎随激光功率的增加而减少,随光斑尺寸的增大先减少后增多,随距离的增加先减少后增多。研究结果为激光加热辅助引弧微爆炸加工机理的研究和工艺参数的优化提供了参考依据。     

发动机排气门座温度场与应力场有限元分析

根据弹塑性理论和传热学原理建立了坦克发动机排气门座在发动机加载条件下温度场和应力场的计算模型,并采用非线性有限元分析法研究了其热应力和机械应力的分布状态及其变化规律,为排气门座优选材料和结构优化提供了理论依据.     

Effect of change of sand properties on travel distance of ricocheted debris

The debris from exploded buildings can ricochet after colliding with the ground, thus increasing the debris travel distance and danger from any associated impacts or collisions. To reduce this danger, the travel distance of ricocheted debris must be accurately predicted. This study analyzed the change in the travel distance of ricocheted concrete debris relative to changes in the properties of a sand medium. Direct shear tests were conducted to measure the change in internal friction angle as a function of temperature and water content of the sand. Finite element analysis (FEA) was then applied to these variables to predict the speed and angle of the debris after ricochet. The FEA results were compared with results of low-speed ricochet experiments, which employed variable temperature and water content. The travel distance of the debris was calculated using MATLAB, via trajectory equations considering the drag coefficient. As the internal friction angle decreased, the shear stress decreased, leading to deeper penetration of the debris into the sand. As the loss of kinetic energy increased, the velocity and travel distance of the ricocheted debris decreased. Changes in the ricochet velocity and travel distance of the debris, according to changes in the internal friction angle, indicated that the debris was affected by the environment.     

钢管初应力对方钢管混凝土构件性能的影响研究

在14根方钢管混凝土构件试验的基础上,分析了初应力系数、荷载偏心率、混凝土强度、试件长细比等因素对承载力的影响,给出了钢管初应力对方钢管混凝土压弯构件承载力的影响系数,采用ANSYS有限元分析程序进行了非线性全过程分析.     

螺旋桨缠绕物切割装置对螺旋桨水动力性能影响

将螺旋桨缠绕物切割装置与螺旋桨作为组合推进器,并运用基于RANS方程的多参考系模型计算了加装切割装置对螺旋桨水动力性能的影响。计算结果表明,加装的切割装置对螺旋桨的敞水性能影响较小,在±2%左右;切割装置对螺旋桨叶面压力的影响在半径较小的叶切面上比半径较大的叶切面上明显;各叶切面上导边受到的影响最大。从总体上看,增加切割装置不足以对螺旋桨的空泡性能和噪声性能造成明显的影响。     

Fabrication and analysis of TIG welding-brazing butt joints of in-situ TiB2/7050 composite and TA2

Lightweight hybrid structures of Al MMCs and titanium alloy dissimilar materials have great prospect in the defence industry application. So, it is necessary to join Al MMCs with Ti metal to achieve this structural design. In this work, in-situ TiB2/7050 composite and TA2 were firstly attempted to join by TIG welding-brazing technique. The result was that the intact welding-brazing butt joint was successfully fabricated. The joint presents dual characteristics, being a brazing on TA2 side and a welding on TiB2/7050 side. At brazing joint side, ER4043 filler metal effectively wets on TA2 under TIG heating condition, and a continuous interfacial reaction layer with 1—3μm is formed at welded metal/TA2 interface. The whole interfacial reaction layers are composed of Ti(AlSi)3 intermetallic compounds (IMCs), but their morphologies at the different regions present obvious distinguishes. The microhardness of the reaction layers is as much as 141—190 HV. At welding joints side, the fusion zone appears the equixaed crystal structure, and the grain sizes are much smaller than those of welded metal, which is attributed to the effect of TiB2 particulates from the melted TiB2/7050 on acceleration formation and inhibiting growth for the new crystal nucleus. The tensile test results show that average tensile strength of the optimal welding-brazing joint is able to achieve 138 MPa. The failure of the tensile joint occurs by quasi-cleavage pattern, and the cracks initiate from the IMCs layer at the groove surface of TA2 and propagate into the welded metal.     

基于虚拟样机技术的坦克传动箱箱体结构强度分析

在所建立的某型坦克齿轮传动箱箱体有限元模型的基础上,利用刚柔体耦合技术,对坦克传动箱在典型工况下的结构强度进行了虚拟考核。测试出传动箱体在极端载荷下的结构应力分布状况和薄弱部位。该技术途径的实现表明,虚拟样机技术可以为装备部件的研制和改进提供技术支持。