利用有限元分析的方法分别对改造前、改造后的盾构机刀盘进行强度分析,根据分析结果,改造前刀盘最大等效应力为147.97 MPa,最大变形为1.76 mm;改造后刀盘最大等效应力为150.79 MPa,最大变形为1.85 mm;改造前后刀盘最大等效应力均出现在刀盘牛腿与刀盘面板结构焊接处;刀盘改造后最大等效应力增加了2.82 MPa,增加率为1.9%,最大变形增加了0.09 mm,增加率为5.1%;改造后盾构机刀盘强度及刚度均满足施工需求。

采用Pro/E软件建立斜线槽上游泵送机械密封流固耦合三维几何模型,在ANSYS Workbench中进行单向流固耦合计算,在不同工况条件下对SiC、WC、YWN8三种动环材料进行有限元对比分析,研究材料和工况参数对应力和变形的影响。结果表明:最大应力和最大变形均发生在斜线槽外径边缘,最大应力随转速的增加逐渐减小,转速对最大变形基本没有影响;压差对最大应力和最大变形影响较大,且均随压差呈线性增加的趋势;研究有3种材料中,YWN8最大变形最大,不适合做密封动环材料,而SiC的最大变形最小,且具有较强的耐磨性和耐腐蚀性,在其他条件都满足要求的前提下,推荐优先选用SiC为密封动环材料。

柔轮是谐波齿轮传动中的关键核心部件,其性能直接决定了谐波传动的整体状况,为了探求柔轮壁厚对其性能影响的基本规律,从而能够更好的控制其性能。采用ANSYS Workbench软件分别对其空载及负载状态下柔轮壁厚对其应力及变形的影响情况进行仿真分析,结果表明,在空载情况下随着壁厚的增加,柔轮的最大应力不断增强,最大变形整体减小;在负载情况下,随着柔轮壁厚的不断增加,柔轮的最大应力整体减小,最大变形先减弱,后趋于平缓,在相同壁厚下,随着负载的增加,最大应力与最大变形均增加,随着壁厚的减小,负载对变形的影响越来越敏感;在相同条件下,筒底修型比等壁厚结构的柔轮所产生的应力较小。柔轮壁厚对其性能影响的这一规律为相关研究人员提供一定的参考。

为检验所设计的（工装）横梁是否满足强度和刚度需要,根据横梁在吊装过程中所承受的载荷进行了受力分析,并基于ANSYS软件进行有限元计算,计算结果得出当横梁承受4000 kg时最大应力为34.7 MPa,最大应变为0.03 mm,当横梁承受8000 kg时最大应力为69.5 MPa,最大应变为0.08 mm,研究结果表明,横梁能够满足工作强度需要。

为了检验所设计的电控柜安装与维护使用时的工装是否满足强度要求,根据电控柜在使用过程中所承受的载荷进行了受力分析,并基于ANSYS软件进行有限元计算,计算结果得出当工装承受500 kg时最大有效应力为20MPa,最大应变为0.263 m m,当工装承受1000 kg时最大应力为44 MPa,最大应变为0.525 m m,均远远小于工装材料的屈服强度355 MPa,研究结果表明电控柜工装能够满足工作强度需要。

基于建立的三维螺旋槽机械密封摩擦副界面的流、固有限元模型,数值模拟了动静环端面间的流体膜,得到液膜的压力分布规律,结果显示压力呈非线性分布;然后将得到的压力值作为边界条件之一导入到动环端面的静力学分析中,利用两者接触面间的自动迭代计算实现单向弱流固耦合分析,结果表明:最大变形发生在动环端面螺旋槽处,而最大应力发生在螺旋槽顶端;并进一步研究了动环的转速以及介质压力和粘度对最大变形和最大应力的影响规律,为密封性能的优化提供了有益的参考。