基于ANSYS的烘缸应力分析与结构优化

针对高压铸铁烘缸在实际工作过程中其结构不连续区域容易出现断裂破坏等问题，课题组提出了利用有限元软件ANSYS对 烘缸整体进行应力分析，得知烘缸的应力强度最大点位于轮毂与缸盖的联接处；采用增大轮毂与缸盖联接处过渡圆角半径的方法进行有限元分析，结果表明：该 方法可有效地降低烘缸联接处不连续区域的最大应力，可使烘缸满足应力强度要求，提高烘缸的安全性能。     

纸机多通道烘缸的设计与受力分析

目前的造纸机烘缸大多采用虹吸管式冷凝水排出装置,由于受烘缸积水的影响,传统烘缸干燥效率下降,纸页受热不均匀。文章对该传统结构进行改造,采用多通道式冷凝排水装置,对新型多通道烘缸进行了理论分析,设计出新型多通道烘缸的通道、烘缸壁、缸盖。最后,应用ANSYS软件进行了多通道烘缸的受力分析,得出设计的多通道烘缸结构满足应力要求。多通道烘缸可改变原有排水方式,提高效率。     

钢制扬克平盖烘缸的结构优化

为了实现扬克烘缸的轻量化设计,针对规格为φ3 680 mm x3 120 mm的钢制扬克平盖烘缸进行有限元应力分 析,得出对烘缸应力强度产生显著影响的结构参数,在此基础上,分别用零阶和一阶2种优化方法对烘缸结构进行优化 设计,优化结果表明优化效果明显,达到了减轻质量、节约成本的目的。同时为钢制平盖烘缸结构优化设计提供参考。     

考虑焊接残余应力下的索梁锚固结构主焊缝受力性能分析

赣江特大桥主桥为跨度300 m的双塔混合结合梁斜拉桥,该桥型系首次在高速铁路上应用,主跨的钢混结合梁索梁锚固系统采用新型锚拉板式结构,其结构形式和施工工艺都进行了较大改进。索梁锚固结构采用焊接工艺,锚固位置受力较为复杂,施焊后焊接残余应力较大。为研究该区域主焊缝受力性能,采用有限元软件ANSYS分别建立锚拉板结构的节段模型和主要受拉焊缝的热-结构耦合模型,对该锚拉板结构连接部位进行考虑焊接残余应力下的受力性能分析。结果表明,焊缝中间区域的最大残余应力未达到屈服,其两侧区域的应力值较小而能够承担较大的外力,焊缝的整体处于弹性工作状态,具有一定的安全储备,但是在设计施工与后期运营中应予以特别重视。     

底层楼板大开洞对高层框筒结构抗震性能的影响

对典型高层框筒结构进行了分析,考察了底层大开洞对抗震性能的具体影响.通过分析和讨论得出如下结论:对于底层开洞高层框筒结构的抗震分析,一般意义上的刚性板楼层假定,以及与实际受力行为相符的弹性板假定,二者相比存在一定差距.开空层楼板平面内传递的水平力要小于开空上一层楼板,需要增加板厚来降低板应力.楼板配筋可采用小震时主拉应力小于混凝土开裂应力、中震时不超过钢筋抗拉强度的原则控制楼板的厚度和配筋量;同时,开空上一层的框架梁有必要考虑其受轴向力的影响.可以采用弹性板模型指导设计,并使用合并模型(即开洞层与上一层合并的模型)的计算结果,对开空层及其上一层的水平和竖向抗侧力构件内力进行复核.     

高压容器筒体与封头连接区的疲劳计算

在高压容器筒体与封头连接区,由于几何形状的不连续容易产生应力集中并伴随有疲劳现象,因此对此类部件进行疲劳寿命评估是分析设计的一个重点。文章首先利用有限元软件对该结构进行了计算,结果显示在过渡段与筒体的连接处应力值最大。并针对该应力条件,参照JB473295对该部件进行了疲劳计算。最后通过有限元结构疲劳分析加以验证。     

新型超临界水氧化反应器的设计

针对超临界水氧化反应器因应力腐蚀和盐析产生的设备损害问题,研发了一种新型夹套式釜式反应器。反应器主要由内筒、外筒和内筒固定板组成,并在内筒装填了吸附材料。反应器的内筒材质选用316L不锈钢,名义厚度为4mm,许用外压最大为2.3MPa;外筒材料选用304不锈钢,名义厚度为24mm,在温度575℃下的许用应力为79MPa。反应器内装填的吸附材料为活性硅,可以对反应过程中产生的无机盐进行吸附脱盐。该反应器可以避免应力腐蚀的产生,同时减少了无机盐在反应器内壁的析出和附着,避免了无机盐沉积引起的管道堵塞,从而保证设备的长期安全运行,延长反应器的使用寿命。     

体外预应力钢筋混凝土梁桥极限承载能力分析

在体外预应力加固钢筋混凝土筒支梁桥的结构分析中，存在正常使用极限状态和承载能力极限状态两阶段，本文通过对体外预应力筋加固构件中的水平筋和斜筋进行在极限承载能力下的极限应力分析，从而得出当两者面积相同时，体外预应力加固钢筋混凝土筒支梁桥的受力特性与无粘结部分预应力混凝土相似，可直接采用无粘结部分预应力混凝土的极限应力作为内水平加固钢筋的极限应力；当两者面积不同时，斜筋对水平筋极限应力的影响较大，且斜筋自身的极限应力也会变化。     

凸形封头与筒体不连续区域应力分布及优化

针对凸形封头与筒体不连续引起局部范围内应力迅速增大，使压力容器强度削弱的现象，利用有限元分析软件ANSYS，以球形封头、椭圆形封头和碟形封头这3种凸形封头为研究对象，考察不连续现象对其应力分布和应力集中系数的影响，并对其进行优化。结果表明：3种凸形封头压力容器的最大应力出现在不连续区域；远离不连续区域，应力基本维持不变，为薄膜应力；3种凸形封头削边长度出现临界值；对3种凸形封头削边段进行优化，球形封头压力容器优化效果最理想。研究结果对于凸形封头与筒体不连续区域应力分布及优化有一定的参考意义。     

基于ANSYS的压力容器表面凹坑缺陷安全评定分析

采用通用有限元程序ANSYS建立了移动式压力容器筒体外壁表面凹坑（轴向和周向）的有限元模型。结合筒体表面凹坑的应力理论计算，研究探讨了在恒定内压下，筒体表面凹坑缺陷处的应力分布与凹坑几何尺寸之间的关系。以第三强度理论作为仿真终止判据，获取凹坑各几何参量的阈值，利用MATLAB对阈值进行最小二乘拟合，绘制出凹坑缺陷的安全评估参考曲线。拟合结果表明：轴向和周向凹坑对筒体局部结构强度的影响不同，对应的安全评估参考曲线存在区别。     

上颌中切牙多孔金属牙桩的设计及有限元分析

为了设计一种表面带有多孔结构的金属牙桩,比较多孔金属牙桩和铸造桩修复上颌中切牙后的应力分布,采用 上颌中切牙建立多孔金属牙桩修复后的三维有限元模型,牙桩的表面设计成孔隙率分别为15. 5%,26. 2%,40. 2%, 59. 2%的多孔结构,并进行有限元分析。分析表明随着牙桩表面多孔结构的孔隙率增加,牙根上的最大主应力增加,牙 桩内部实心结构和外部多孔结构的等效应力增加,多孔结构的等效应力大于实心结构的等效应力。研究得出结论：孔隙 率可以调整降低金属牙桩表面的弹性模量和抗压强度,有利于保护牙根。     

圆柱壳双开孔接管结构的应力分布研究

针对化工过程装备中经常遇到的圆柱壳双开孔接管结构,采用有限元分析方法获得轴向和环向双开孔接管结构的应力集中系数分布图。分析结果表明,开孔率和开孔间距大小是影响筒体开孔接管区应力分布的主要因素。开孔率决定了开孔影响区的范围以及结构的最大应力集中系数,而开孔间距的变化直接影响到筒体孔桥部位上最大应力水平。研究结果为此类结构安全评定及优化设计提供有效手段。     

分支井连接段有限元建模与分析

分支井作为一种能够更加有效地开采油气藏的钻井技术,在国内外已经得到普遍推广。然而在应用该技术的实践中也遇到了一些新的难题,井壁稳定性就是其中之一。在前人研究的基础上,采用有限元方法建立分支井连接段的三维模型,综合考虑各向异性地应力,流体对岩石骨架的影响和方位角、倾角变化等,得出连接段附近的应力–应变和渗流场分布规律。并根据摩尔–库仑准则,利用有限元后处理程序图形化了井壁稳定的预测情况。分析结果表明：当支井方位角为90◦,即与最大水平主应力平行时连接段井壁最稳定;井眼直径和连接段位置深度对井壁稳定性影响较小;后期生产压差过大也会增大裸眼完井井壁失稳的可能性。     

超宽单索面组合梁斜拉桥桥面板横向应力研究

组合梁斜拉桥桥面板的截面宽度越来越宽,横向空间效应越来越显著,利用简化计算的方法往往不能正确地分析出横向应力的分布特点,对于宽跨比较大的主梁来说,应该采用空间有限元的方法分析桥面板的横向应力,确保结构设计的安全。运用这种方法,分析桥面板的横向应力分布,得出横向应力分布规律,希望对相关工程具有工程实际指导意义。     

旁路系统高参数减压阀温度场与应力场分析

为了优化旁路系统减压阀阀体结构以提升其在高参数工况下的安全性能,采用有限元分析方法对某高压旁路系 统减压阀承压热冲击强度进行了数值模拟分析,获得了在瞬态和稳态工况下阀体的温度场与应力场的分布情况及其变 化规律。模拟结果表明：开启工况下,阀体应力经历先增大后减小直至稳定的变化过程,395 s时综合应力值达到最大值 131.3 MPa;稳态工况下,最大综合应力值出现于第1级孔板前的位置,数值为96. 597 MPa。由此可得结论：减压阀瞬态 工况为危险工况,温差应力占主导地位。阀体设计中应避免阀体壁厚突变的结构。     

固体火箭发动机壳体强度可靠性分析

模拟某型号固体火箭发动机壳体水压试验状态.建立该固体火箭发动机壳体有限元模型,利用ANSYS软件对壳体进行确定性有限元分析找出应力值最大区域,再进行随机有限元分析,求得可靠度.根据所求的可靠度作为理论依据增加壳体承压并再计算可靠度.分析表明:原设计压力保守,在可靠度允许范围内壳体可承受更大压力;对各参量进行灵敏度分析,为结构参数的优化设计提供理论依据.     

高速胶乳分离机转鼓体结构优化

针对高速胶乳离心机转鼓体受载大,应力分布不均,局部应力值大等问题,运用多目标优化设计方法,改善其结 构及应力分布。建立转鼓有限元计算模型,分析转鼓的受力和约束条件,得到转鼓体的应力和应变云图;以转鼓体外径 R1、高度H1、筒体壁厚D1和底面厚度D2作为目标参数,进行结构优化。优化结果：R1,H1和D1分别减少了4.180, 3. 640,2.353 mm,D2增加了1.518 mm;最大等效应力减小了21.09 MPa,下降率为4.29%,最大局部应力减小;总质量减 小了1. 042 kg,下降率为5.85%;最大变形量相对减小0.001 35 mm,下降率为0.65%,基本达到了优化目标。研究结果 及分析方法对碟式分离机结构优化具有参考价值和借鉴意义。     

有限单元法在重力坝坝体孔洞应力分析中的应用

采用有限单元法,对石河水库浆砌石重力坝坝体输水洞、发电洞目前的工作应力状态进行三维有限元分析,了解洞室沿洞轴线方向应力分布情况,从中找出洞室应力危险部位,为坝体输水洞、发电洞的加固提供了依据.     

基于有限元法的含裂纹平板应力强度因子研究

许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结 构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂 纹的平板有限元模型,利用ANSYS对此模型进行应力强度因子的求解。建立不同的模型进行对比分析,得出不同的裂 纹长度、深度、板厚等因素对裂纹尖端应力强度因子的影响情况,以及应力强度因子沿裂纹前缘分布规律。发现裂尖处 应力强度因子随着裂纹长度的增加而减小,随着裂纹深度的增加而增大;裂纹前缘的应力强度因子,在裂纹最深处最大, 由裂纹尖端向裂纹最深处呈现逐渐增大的变化规律。