碳化硅在研抛加工过程中极易产生表面损伤，从而影响工件表面质量和疲劳性能。基于硬脆材料的研抛去除机理，建立有限元仿真模型，模拟单颗粒研抛过程，分析了工件材料的去除过程，以及不同工艺参数对表面应力分布和表面去除形貌的影响。通过计算机控制精密研抛工艺对碳化硅进行研抛试验，进一步分析了各工艺参数下表面形貌的变化，结果表明，较小的主轴转速、较大的磨粒尺寸和研抛深度对工件表面破碎损伤严重，而进给速度对工件表面去除效果的影响不明显，不同工艺参数对表面损伤影响变化趋势与模拟分析结果吻合较好。研究结果对于选择合理的研抛工艺参数以获得良好的表面质量具有重要意义。

针对塔架软刚臂单点系泊系统所采用的系泊头圆筒进行理论与Abaqus有限元分析。理论推导出系泊头圆筒的最佳弹塑性界面半径和最佳自增强压力,考虑温度载荷并分为平面应变模型和轴对称模型两种情形对系泊头圆筒受力后的弹塑性应力分布进行有限元数值分析。系泊头圆筒的工作环境温度为(-40~80)℃,圆筒的应力分布与工作环境温度、外部载荷及径比系数等参数有关。在对温度载荷仿真模拟分析中采用重启分析技术以节省计算时间。结果表明系泊头圆筒应力分布与工作环境温度、外部载荷及滑动轴承厚度等参数存在非线性关系。系泊头圆筒受内压的两主应力分量沿半径方向随着半径的增大周向应力先增大后减小,而径向应力的大小却逐渐减小。

对直齿圆柱齿轮的热边界条件进行计算,利用ANSYS Workbench对齿轮模型进行温度场分析.经试验验证仿真结果具有一定的可信性后进一步分析齿轮齿根的热应力及热变形.对比齿轮在结构场与热-结构耦合场不同啮合位置时的齿根应力结果,得到两种情况下的齿根应力的分布形式及数值大小均有明显差别.经分析得到热应力会改变对齿根应力的分布形式及齿根最大应力出现的位置,热变形对齿根应力值的大小产生明显影响.因此研究温度对齿根应力的影响具有一定的理论意义和实际应用价值.

以NJ2205圆柱滚子轴承为分析对象,通过Ansys软件对滚子进行建模,分析富油和乏油工况下滚子与滚道之间出现的"边缘效应"问题,对比分析未修形、全凸修形和对数修形下滚子与滚道剪切应力分布情况。结果表明,在径向载荷为11.45 kN、转速为4 000 r/min、富油工况下,沿滚子母线方向的剪切应力小于乏油,无修形方式时剪切应力最大,对数修形方式时剪切应力最小;在富油工况和乏油工况下,全凸修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了17.02%和10.58%;对数修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了32.95%和17%。因此,NJ2205圆柱滚子轴承的滚子采用对数修形曲线能有效地降低剪切应力。

柔轮作为谐波齿轮传动中起承载作用的关键环节,容易由于疲劳而造成失效。为研究柔轮内部应力变化规律,观察其内部应力分布情况,基于ANSYS有限元分析软件,研究在波发生器驱动作用下,多个几何结构参数对柔轮内部各部分应力变化规律。结果表明,对比分析柔轮各个部分应力,柔轮齿圈部分应力最大,此处出现最大应力点,而筒底部所受的应力最小;筒长对柔轮应力影响较为明显,桶底圆角半径对筒底部分应力影响波动较大,筒体部分最大等效应力与齿圈部分最大等效应力具有相似趋势;柔轮壁厚对柔轮整体性能影响较大,而齿圈宽度增加,会使得柔轮整体应力以及各部分应力随之增加。因此,在设计杯型柔轮时,应首先确定柔轮齿宽参数,再选择合理的柔轮筒长、壁厚以及桶底倒角半径,从而减小柔轮应力,提高柔轮使用寿命。

螺栓组载荷分布不均是齿轮齿条钻机产生振动甚至损坏的重要原因之一。工程中,螺栓连接点常常会受到复杂的时变低速重载,螺栓组容易因载荷分布不均而发生断裂,从而影响钻机的稳定性。为研究不同螺栓分布情况下螺栓组所受应力情况,通过建立多螺栓连接的力学模型对螺栓载荷分布情况进行分析,并在此基础上考虑结构复杂的连接件提出一种多螺栓连接载荷计算方法。设计并进行了试验研究和有限元分析,通过对比其结果,验证了计算方法的准确性。基于提出的理论计算方法,给出载荷作用下螺栓剪切应力的分布规律,对比了螺栓均匀分布模型和非均匀分布模型的剪切应力分布特点,结果发现非均匀螺栓分布的承载分布均匀性要优于均匀分布的螺栓。

大采高液压支架是进行厚煤层大采高综采中的支护设备,采高的增加对支架的承载性能要求随之增加。采用有限元模拟仿真的形式对液压支架在偏心载荷作用下的承载性能进行分析。结果表明,液压支架的整体应力最大值出现在直接承载的顶梁上,其最大应力小于材料的屈服应力,满足系统的承载要求;液压支架底座以最大应力计算,其安全系数达2.4,可对液压支架的底座进行一定的结构优化,以减少生产成本。

以轴向技压杆件斜截面应力公式为出发点，对弯曲和扭转组合变形构件的应力分布及强度条件进行了论述，探索了一种较为浅显的推导弯曲和扭转组合变形强度条件的方法。

为了简化平面二次包络环面蜗杆传动承载能力的计算方法,基于Hertz理论,应用线性回归法和插值法,推导了平面二次包络环面蜗杆传动接触强度计算公式;考虑齿间载荷分配系数的影响,修正了普通圆柱蜗杆传动弯曲强度计算公式;根据蜗杆副有限元网格模型,分析了轮齿应力分布.结果表明：解析式计算的平面二次包络环面蜗杆传动接触强度（弯曲强度）比有限元分析结果大6%-16%,满足工程使用的要求;蜗轮齿面接触应力沿接触线呈倾斜L型分布;蜗杆载荷从1 N.m增大至额定值时,5对齿啮合的最大齿间载荷分配从32.4%降至27.5%.

基于随钻测量仪的密封要求,设计O形圈加单侧挡圈的密封结构。建立该密封结构的轴对称模型,采用非线性有限元软件ABAQUS对其应力进行分析,分析表明,O形圈与沟槽及钻杆内壁的接触面起主要密封作用。确定挡圈易受损和失效的关键部位,分析压力及压缩率等典型参数对关键区域的影响,获得O形圈及挡圈工作时的敏感区域的应力状态及各种参数。结果表明,此密封结构能够承受30MPa高压,且在高压下挡圈对O形圈的保护作用更显著。通过1 000m井下实验,初步验证了仿真结果的正确性。