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关键词： 钢包   温度场   应力场   长寿   数值模拟  

摘要： 连铸技术对钢包的性能要求越来越高,而传统钢包炉衬构件普遍存在使用寿命短、消耗高等问题。通过研究耐火材料特性,优化内衬结构布置,设计出一种长寿命、超保温的新型钢包,并基于数值模拟技术,对新型钢包与传统钢包在典型工况下的温度与应力进行对比分析。温度场模拟结果表明,新型钢包在保温性能上有较大的提升,钢包壳最高温度较传统钢包降低54℃。同时,应力场结果表明,新型钢包壳的最大应力减小了66.7 MPa且整体应力分布更加均匀。最后将温度场和应力场的分析结果反馈到钢包的生产、制造、维护上,并进行实验验证。实验结果表明,新型钢包在保温与长寿等性能方面表现更好,内衬寿命提高了119炉次,达到了钢包设计、制造、维护一体化的效果。

关键词： 强度   有限元   应力   换热器   仿真  

摘要： 为了确保管壳式换热器在极限载荷条件下的安全性和可靠性,基于有限元方法对管程和壳程压力单独作用下的静强度特性进行仿真分析。建立1/4换热器模型,通过ANSYS Workbench软件得出不同工况下的应力分布规律。在管板与筒体连接处定义路径,并对应力进行线性化和评定。结果表明,管程压力对结构强度的影响更显著,最大应力点位于管板与筒体连接处。

关键词： 应力强度因子   等几何分析   V型切口平面   位移场   应力场  

摘要： 针对含V型切口的平面断裂问题,提出一种求解切口尖端应力强度因子的等几何分析方法。基于等几何分析,将整体结构离散并构造结构的刚度矩阵,同时获得等几何分析的平衡方程及各节点的坐标信息。结合极坐标系下含V型切口平面问题的位移表达式,将全场的节点坐标信息代入经过坐标转换后的解析表达式获得转换矩阵,进而将等几何分析的平衡方程转换为维度更小的方程,求解得到级数形式位移场解析解的系数,同时获得应力场和切口尖端应力强度因子。将数值建模和数值计算统一到一个平台,提高了数值分析的效率;避免了等几何分析断裂问题的网格敏感问题,且无需后处理程序即可直接求解应力强度因子,同时避免了等几何方程计算难以收敛的问题。

关键词： 巨城构造带   构造特征   褶皱构造   应力分析   构造演化  

摘要： 山西省阳泉市东部地区展布一北北西向构造带,一直被认为是燕山期地堑构造。通过调查,对构造带内各构造期对应发育的相关构造行迹进行了系统收集整理,并对古应力场进行了分析还原,认为其主体的褶断构造形成于燕山期构造运动,而目前看到的地堑构造则是喜马拉雅期构造运动在此基础上发展形成的。由此,将其命名为巨城构造带。文章结合区域上构造演化背景对该构造带的形成、发展及研究意义进行了讨论。

关键词： 球壳   应力分析   开孔率   厚度比  

摘要： 球壳开孔接管区的应力较高而且分布状况比较复杂,因此,对球壳开孔接管区域应力分析极为关键。借助ANSYS Workbench平台,通过建立球壳开孔接管模型,获取应力分布云图,探讨了开孔率、厚度比以及不同受载情况对球壳开孔接管区应力分布的影响。结果表明,球壳开孔接管区应力云图可以分为2个区域;最大等效应力随开孔率r/R和载荷的增大而增大,随厚度比t/T的增大而减小;通过应力评定,最大应力处3条路径均能满足强度要求,不需要进行补强。所得结论对压力容器设计有一定的指导意义。

关键词： 马达   流场   仿真   应力   变形   配流副   锥度角   摩擦磨损  

摘要： 柱塞式能量回收马达是将液压马达与发电机一体化的新一代液压能量回收装置,缸体-配流轴组成的配流副是其关键摩擦副之一,配流副配合面锥度角的选择对马达的配流、承载和摩擦磨损特性有重要影响。该研究采用理论分析、数值模拟和试验测试的方法,探讨柱塞式能量回收马达配流副锥度角的最优值选择。首先根据配流副结构与尺寸,明确锥度角范围,然后以36°、39°、42°和45°共4个配流副锥度角为对象。分别从流场仿真、弱流固耦合和摩擦磨损试验3个方面,评价各锥度角配流副的柱塞腔油液压力与压力脉动、配流副部件应力与变形、配流副摩擦磨损等性能。结果发现配流副锥度角为42°和45°时,位于配流副上死点的柱塞腔内油液压力和压力波动较小,压力分别为4.66、4.62 MPa、压力波动幅度分别为3.307和3.246 MPa;在柱塞腔与高压油孔接通阶段,柱塞腔油液压力波动幅度分别为0.324、0.322 MPa;两种锥度角下的配流轴最大等效应力皆远小于其屈服强度;锥度角为42°缸体的最大等效应力占屈服强度比例较45°锥度角大0.74个百分点,最大变形量大0.251μm;两种锥度角的配流副没有强度失效的风险,虽然有微量弹性变形,但对配流副的正常工作影响极小。相较于45°锥度角,42°锥度角摩擦副的平均摩擦系数小0.012,且波动小、稳定性好;上、下试件的磨损率分别小1.966×10^(-6)和7.601×10^(-6)mm^(3)/(N·mm)。所以42°锥度角有利于能量回收马达配流副的稳定工作及高效运转。研究结果可为柱塞式能量回收马达的设计提供参考。

关键词： 高炉   还原气喷吹   数值模拟   应力   风口冷却  

摘要： 高炉风口喷吹还原气可有效降低焦炭消耗,是高炉低碳炼铁的重要手段之一。提出了一种用于大量喷吹还原气的新型风口结构,将传统风口结构改造成易生产铸造且冷却强度最高的贯流式的新型风口。另外,在水室中插入还原气管道,不仅可以大量喷吹还原气,在冷却时也增加了水室的换热面积,提高了冷却强度。为了解还原气的流动、燃烧对新型风口温度分布及冷却的影响,利用流体力学模拟软件Fluent建立风口水冷传热数值模型,对比研究了新型风口与传统风口温度分布特征,并通过材料应力模拟软件Mechanical模拟风口应力分布。结果表明,新型风口与传统风口的外壁面及前端温度分布特征相似,但其内壁面温度高于传统风口60 K。由于常温还原气的冷却作用,新型风口局部出现温差导致应力变化,最前端应力最大值为605 MPa,还原气出口交界处出现应力集中点为445 MPa。在新型风口设计中,需进一步优化风口结构,加强还原气喷吹管道与风口内壁面交界处的冷却作用。

关键词： 管嘴   应力   机器学习   预测  

摘要： 为了快速评估核工程设备管嘴应力计算结果是否正确,或快速给出管嘴初步设计方案。采用机器学习方法,对已开展诸多核电项目的设备强度计算积累的管嘴的参数和应力结果进行特征提取,通过分析输入发现管嘴参数和管嘴的应力值是关联的,并根据积累的数据通过机器学习训练得到预测接管应力的模型。通过机器学习可以得到这些多元的输入参数与管嘴应力的联系,从而快速、方便地给出管嘴应力评价结果,判断其是否满足标准设计,最终快速得出接管设计方案。利用机器学习方法可以初步给出设备管嘴的应力结果,该方法可用于自校评估和初步设计。

关键词： 离心泵   应力分析   管口荷载   支架优化  

摘要： 旋转设备管口允许受力载荷较低,给应力分析工程师造成了较大的工作难度。本文根据多年应力分析经验,以离心泵为例,结合离心泵管口应力校核,对降低离心泵管口受力载荷提出了管道设计中的一些建议和方法。

关键词： 不锈钢复合钢板   裂纹   应力分析   损伤模式识别  

摘要： 不锈钢复合钢板压力容器广泛应用于在石油化工领域,制造工艺和操作条件(介质、温度和压力)的不同对设备运行过程中所产生的缺陷至关重要。本文对复合层管箱进行损伤模式识别及风险分析,并着重分析了复合层裂纹处的应力情况,采用金相检测、硬度检测和化学成分检测等理化手段分析了缺陷产生的原因、形态和检验对策,同时探讨了含缺陷在用压力容器运行过程的监控措施。