为了研究工况参数和结构参数对单锥环同步器摩擦副温度场和应力场的影响规律,结合同步器实际结构和工作条件,运用Abaqus软件建立摩擦副热-结构的有限元分析模型,采用直接耦合法及控制变量法对单锥环同步器换挡过程中的温度场和应力场进行分析。研究结果表明,单锥环同步器摩擦副的转速差、滑摩时间及接合正压力的增加都使其温度升高和应力增大,其中,增大正压力对其影响尤为显著;初始温度降低不改变同步换挡过程的温升量,但同步环应力显著下降。摩擦锥面锥角减小使温度和应力减小,而同步环内径减小使相同条件下的温度和应力增大。摩擦副温度沿轴向和径向呈递减趋势,沿周向呈均匀分布。

根据传热学理论建立传热学模型,运用ANSYS有限元分析软件建立三维有限元模型和温度场,以瞬态温度场和热-结构耦合为基础,研究了不同升温速度对垫片密封性的影响。结果表明:受温度影响产生的热应力会造成法兰接头各元件应力及变形的变化,并且一定程度上会加剧垫片应力不均匀;并且升温速度越快,垫片应力下降越快,变形量增加越快,对密封造成的不良影响越大。另外本文还采用瞬态温度场对温度波动工况进行了研究,结果表明,温度波动会导致垫片内外侧变形增大而应力减小,大大降低密封可靠性。

运用ANSYS有限元分析软件,建立凹凸管法兰系统的热-结构数值模型,对系统内各组件的应力与温度对系统密封性的影响规律进行分析。结果表明:法兰管道与螺栓外侧法兰外缘所受应力相对较小,螺栓内侧法兰所受应力相对较大;在预紧、预紧+内压、预紧+内压+温度3种工况下垫片的径向应力过渡方式均为由大变小再变大的变化趋势,且在预紧工况下垫片的压应力最大;自螺栓底面至顶面螺栓轴向应力呈逐渐增大再减小的变化趋势。

零传动滚齿机运转时由于主轴热源发热,会使工件主轴与滚刀主轴受热产生变形,继而影响工件尺寸加工精度。为了研究滚齿机热变形,采用ANSYS软件对热变形进行仿真分析。运用CREO建模软件建立机床三维模型并导入ANSYS,通过理论计算得到模型的边界条件,之后选用稳态分析来确定主轴热平衡状态下的温度场分布,在此基础上进行热—结构的耦合场分析,得到主轴三维热变形量。仿真结果证明了在高精度滚齿加工机床中热变形对精度的影响十分显著,为热变形的补偿提供有力的依据。

汽车离合器压盘在恶劣工况下易出现烧蚀、变形等情况，进而导致离合器传递扭矩能力下降。针对某公司生产的φ430离合器，建立了压盘的有限元模型。计算出压盘表面的热流密度并作为边界条件施加到有限元模型上。利用ANSYS对压盘进行热-结构耦合分析。得出压盘在连续接合和持续滑磨两种恶劣工况下压盘的温度场及变形场分布。并针对该分布提出一种新的结构改进设计方案。结果表明，改进后的压盘变形量有所降低，重量减轻达11％，压盘工作性能提升明显。

根据传热学、齿轮啮合原理、摩擦学等基本理论,采用热-结构耦合理论以及有限元仿真分析方法,建立了某航空用弧齿锥齿轮副三维有限元模型,对弧齿锥齿轮副进行了结构载荷分析和整体热-结构耦合分析,并对结果进行对比分析。最后,采用KISSsoft机械传动设计分析软件对结果进行了对比分析和验证。结果表明,最大接触应力发生在啮合面上靠近齿顶处,近似呈椭圆形分布,由于本体温度场的影响,轮齿热-结构耦合分析最大接触应力相对静态接触应力和KISSsoft中的接触应力分别增加了5.3%和7.45%,说明有限元分析结果与KISSsoft解析结果的一致性,从而为弧齿锥齿轮副的结构优化和轮齿修形提供了理论依据。

建立滚珠丝杠系统的热-结构耦合分析有限元模型，通过热分析得到滚珠丝杠系统中螺母的温度最高，约为24．657℃；，温升为4．657℃：左右轴承的温度约为24．14℃，温升为4．14℃：滚珠丝杠与螺母和轴承接触部分的温度较高，大约22．587℃，其余部分的温度不超过21.552℃。然后将分析得到的温度作为载荷加到模型上进行热-结构耦合分析，得到热变形量最大的地方位于螺母上，最大热变形量达到4.9um；而丝杠的热变形比较小，由于受到螺母传导热的影响，最大变形发生在靠近螺母处，大约为1．633um。

对主轴箱温度分布进行了研究,通过建立有限元模型并计算热源,利用ANSYS有限元软件对主轴箱进行稳态热分析、瞬态热分析和热-结构耦合分析,并通过实验对主轴箱热态特性进行测试。实验采用在加工过程中可直接测量的主轴中心点偏移来测量X、Y方向主轴热误差,采用Buttord算法对实验数据进行滤波处理,并绘制主轴中心点轨迹偏移图。结果表明,整个主轴箱温度场分布很不均匀,温度相差较大,主轴需400 s达到稳态热平衡;前、后轴承的温度变化趋势基本一致;主轴箱径向(Y轴)变形最大,为4.6692μm。

结合高温高压管道在生产中的重要性,利用大型有限元分析软件ANSYS对输气管道的温度场和应力应变场的变化进行分析研究。采用具备符合高温高压管道受力特点的ANSYS单元,对管道进行热结构耦合的应力分析,掌握了管道在内压恒定、不同温度载荷下的应力分布规律。计算结果表明,当管道温差过大时,外壁所受应力较大,应进行必要的保温措施,从而防止管道泄漏或破裂等恶性事故的发生。

对于液压滑阀，泄漏和卡紧相互矛盾，与阀体阀芯的配合间隙密切相关。配合间隙过大，泄漏量大，降低或丧失阀的控制功能；配合间隙过小，阀体和阀芯在压力、温度的作用下变形，极易导致阀芯卡死，使阀突然失效；因此合理设计液压滑阀的配合间隙是滑阀研制成功的关键。本文利用ANSYSWorkbenchEnvi．ronment平台，建立某大通径二位四通液动换向滑阀的三维有限元模型，采用热一结构耦合的方法，详细研究了阀体阀芯配合间隙随压力、温度及阀体壁厚变化的规律；结合材料及工况条件，对初始配合间隙和阀体壁厚进行了优化设计，在保证阀体强度、避免阀芯卡死的前提下大大降低了泄漏损失，并设计制造出样机进行试验研究，验证了优化设计结果。该优化设计方法对同类大通径滑阀的设计研发具有一定的参考价值。