航空发动机热端部件常采用GH4169高温合金,该材料是具有良好力学性能的难加工材料。采用ABAQUS数值模拟法分析铣削加工后GH4169高温合金工件表面残余应力分布情况,研究其对工件表面小裂纹扩展行为的影响。结果表明,加工残余应力使得已加工表面近距离处小裂纹裂尖应力应变场强度明显增大,扩展“动力”增强;裂纹长度增大至一定值时,残余应力会削弱裂尖附近应力应变场强度,减缓裂纹扩展速率;当外载荷明显大于加工残余应力时,残余应力对裂尖场强度影响减弱,对裂尖远端应力场分布影响明显。

通过室内沙疗实验结合有限元法,分析沙疗过程人体下肢温度场对应力场的影响规律,为沙疗治疗骨性关节炎的临床疗效提供理论支持。根据埋沙厚度(压力)、沙疗时人体下肢表面温度的不同,将受试者分为10cm45℃、10cm50℃、20cm45℃、20cm50℃四组,分别采集人体下肢埋沙300s、600s、900s、1200s时所受压力和沙体表面温度。应用Mimics、Geomagic、UG、ANSYS Workbench等软件分别模拟人体下肢在四种工况下总变形和等效应力,并比较埋沙厚度相同条件下,温度增大5℃时,其总变形和等效应力的相对改变量。结果显示,在沙疗300s、600s、900s、1200s时,10cm50℃组与10cm45℃组比较,人体下肢总变形和等效应力分别增大8.36%、5.43%、4.85%、3.27%和34.84%、33.78%、29.93%、24.25%;20cm50℃组与20cm45℃组比较,人体下肢总变形和等效应力分别增大6.97%、3.40%、2.22%、1.37%和21.28%、20.65%、17.27%、14.10%。结果表...

磨削加工齿轮的残余应力状态对齿轮使役性能有较大影响,磨削后齿面的表面残余应力准确预测与计算是齿轮抗疲劳制造的重要内容。基于成形磨削运动分析及热力耦合有限元仿真计算方法,提出了齿轮成形磨削加工齿面残余应力计算方法。开展成形磨削实验,测量磨削后齿面的残余应力,对比分析残余应力实验测量值与有限元计算值,分析了磨削加工参数与残余应力的关联规律。结果表明,提出的成形磨削齿面残余应力计算方法得到的计算值与实验测试结果具有较好的一致性;在成形磨削中,砂轮进给深度越大,齿面残余拉应力越小。

采用三维有限元热力耦合分析方法，综合考虑合成压力、径向预紧力和热应力的影响，对六面顶硬质合金顶锤进行了应力分析，阐述了破坏机理，分析了主要结构参数(顶锤直径、高度)以及径向预紧力对主应力最大值的影响规律，提出了进一步优化参数的思路。

通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond相变诱导塑性（TRIP）模型建立了热力耦合有限元模型,考虑了热膨胀、相变膨胀、相变诱导塑性.用该模型定量分析了X65管线厚板控制冷却时相变潜热、TRIP效应对温度、残余应力的影响,研究了3种控冷工艺下材料的翘曲.结果表明：在层流冷却系数为1mW/（mm^2.K）的上下对称控冷时,相变期间潜热减缓心部冷速达52.3%,潜热和TRIP效应分别产生峰值为119MPa,-91MPa和87MPa,-60MPa的应力以减小整体残余应力;上表面层流冷却系数由1mW/（mm^2.K）分别增至2mW/（mm^2.K）,3mW/（mm^2.K）后,上表面和心部的温差由107℃分别增至192℃,253℃,该侧残余拉应力的峰值由338MPa减至150MPa,翘曲量由0分别增至0.05×10^-3,1.7×10^-3.

针对磷酸厂渣浆泵机械密封因端面变形而导致的使用寿命缩短问题,以渣浆泵背对背型双端面机械密封密封环为研究对象,采用整体法,根据实际工况建立密封环热力耦合三维计算模型,研究密封环温度场分布及端面变形情况,分析不同工况下密封环热力变形对机械密封正常工作的影响。结果表明:密封环最高温度出现在静环内侧,且温度沿径向朝静环外侧逐渐降低;环境温度对密封环热力变形有显著影响,高温环境下机械密封更容易失效;密封端面受到热力耦合的影响,从平行面变为收敛面,造成密封面迅速磨损,泄漏量增大;根据端面变形形状,可考虑将该机械密封改造为非接触式机械密封,从而提高使用寿命。

为快速有效地预测主轴-轴承系统的稳态温度场，考虑径向热应力、离心应力及装配应力的影响，利用主轴-轴承径向热力耦合热网络模型，分析了轴系的发热特性。结果表明：主轴-轴承系统在轴承处温升明显，螺旋冷却管道对降低轴承外圈温升作用明显，随着转速的升高,轴承温升加剧，冷却效果也更加显著。

鉴于圆柱滚子轴承运转过程中承载区存在热力相互耦合作用,结合轴承动力学分析方法和热分析、温度场分析方法建立了滚动轴承热力耦合分析计算模型并进行了求解。基于建立的计算模型分析了热力耦合效应对轴承温度场分析和承载性能计算以及疲劳寿命预测的影响,并探讨了轴承结构参数以及工况条件对热力耦合效应计算效果的影响。结果显示,考虑热力耦合效应与不考虑热力耦合效应两种计算方法在温度场分布、承载性能以及疲劳寿命等计算结果上存在较明显的差异,且该差异受轴承结构参数和工况条件的影响。

基于弹塑性热力耦合有限元法,使用Pro/E软件建立了离心管模模型,进行网格划分后导入MARC,应用MARC软件对挤压稳定性和热挤压过程进行了有限元模拟分析。通过总结离心管模热挤压三维变形规律,分析了其在热挤压过程中应力和力能参数的变化,为设计热挤压缩径专用设备提供依据。该方法对同类产品热挤压过程的研究也有借鉴价值。

为研究斯特林发动机活塞杆无油润滑帽式组合密封的动密封性能,利用有限元分析软件Abaqus建立帽式密封的二维轴对称有限元模型,基于系统实际工况,研究工质压力对帽式密封性能的影响,得到不同压力下的有效密封区域。静态密封性能分析结果表明,帽式密封环与活塞杆的接触应力是密封的关键,动态密封性能分析结果表明,两者接触应力和密封区域随压力增大而增大,且外行程接触应力略大于内行程。通过热力耦合动态仿真模拟,分析环境温度、摩擦因数、往复运动速度对动密封性能的影响。结果表明:环境温度对帽式密封温度场影响不大,热源主要来自摩擦热;往复运动速度对其密封性能影响也不大,而摩擦因数的影响较大,摩擦因数越小,帽式密封的密封效果越好,使用寿命越长。