聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在陇东致密油井作业时出现胎体裂纹和刀翼断裂的问题,严重影响了整个钻头的使用寿命和钻井时效。针对此问题,通过理化性能试验,分析PDC钻头胎体化学成分、力学性能、硬度和金相组织,采用电子显微镜扫描和能谱分析,对PDC钻头裂纹断面的物质进行定量。基于热-弹塑性理论,建立PDC钻头胎体热应力模型,探究预热温度和银钎焊温度对PDC钻头胎体的影响,提出了PDC钻头制造工艺改进措施,开展了现场试验。结果表明热应力是引起PDC钻头开裂的根源,残余应力和组织应力共同作用是PDC钻头开裂的直接原因;PDC钻头胎体残余应力主要集中在刀翼根部和水眼部位,以1、4号刀翼和3、5号水眼最为显著;PDC钻头胎体与复合片钎焊温度过高会产生较大残余应力,钎焊温度在700℃、胎体预热温度在380℃为宜;改进预热温度和钎焊温度后的PDC钻头施工...

针对电缆埋入纤维增强复合材料板的热应力问题,建立了纤维增强复合材料板三维有限元分析模型,选定常温与树脂软化温度区间(25~80)℃,利用ANSYS软件模拟计算了构件在均匀温度场中由于各层部件之间的热膨胀系数差异而引起的热应力,并对模拟结果进行了分析,为优化埋入复合材料的电缆结构中电缆型号与密度提供了依据。分析结果表明构件最大热应力与热载荷成正比,出现在树脂富集区与复合材料界面处;电缆间距为(8~10)mm时热应力会出现极大值,之后随着间距的增大而逐渐减小;构件不同区域最大热应力不同,但均出现在结构的边缘和夹角处;在热环境下埋入电缆的构件最大变形量比未埋入电缆时降低了约5%,因此若要保持足够的对准精度则需要考虑电缆的埋入密度。研究结论对设计复合材料板电缆埋入结构具有一定的参考价值和指导意义。

采用耦合方法研究材料物性热效应对热障涂层活塞热特性的影响。以某柴油机活塞为研究对象,建立耦合模型并验证计算的正确性;基于材料物性参数随温度的变化,分析材料物性热效应对活塞温度场和热应力的影响。结果表明材料物性热效应对最高温度影响较小,温度波动约2.25%。考虑材料物性热效应的最大热应力为524MPa,比常物性参数的热应力值大。考虑材料物性热效应与常物性参数的最大热应力相差86MPa,因此材料物性热效应对活塞热应力的影响应引起高度重视。

超声速导弹飞行时面临严重的气动加热,弹头的热应力分析对其安全性至关重要。本文设计了导弹弹头的几何结构,采用四面体单元对其进行离散;考虑了SiC陶瓷材料性能随温度变化的影响,以4.3 Ma飞行环境的气动热为边界条件,建立了其热应力数学模型,进行了温度场与应力场的计算分析。结果表明,超声速弹头的气动热对结构的应力影响较大,驻点温度快速升高导致局部应力集中。本文研究结果可为超声速弹头的结构设计提供理论和数据参考。

建立O形橡胶密封圈平面轴对称有限元模型,采用Abaqus有限元软件的MOOney-Rivlin模型,分析O形橡胶密封圈加压后的VOn Mises应力分布及温度对应力的影响。结果表明,O形橡胶密封圈应力与温度呈一次线性关系,温度变化对O形橡胶密封圈密封性能有一定影响。

文章以ZF13000型液压支架顶梁结构的焊接过程为例,详细介绍了自动化焊接对钢板变形的影响。结果发现:自动化焊接时,钢板之间虽然没有相互约束,但由于自动化焊接过程的稳定性,且利用胎架对顶板进行固定,有效避免了焊接过程中钢板的变形,其最大变形量严格控制在了4 mm范围内。该方案值得进一步推广使用。

组合转子工作在高温、高转速的工况下，启停过程中有较大的交变热应力和交变离心力，容易产生疲劳裂纹。针对某重型燃气轮机组合转子，利用有限元方法，分析组合转子启动过程中拉杆孔和透平托杆的离心力和热应力分布以及离心力一热应力耦合时综合应力分布，确定应力集中位置，研究启停过程中离心力、热应力对组合转子裂纹扩展规律的影响。研究结果表明，综合应力最大、最易产生裂纹和裂纹扩展最快的位置是组合转子透平一级轮盘人口拉杆孔六点钟方向，离心力和热应力对组合转子综合应力分布有很大影响，在考虑裂纹扩展时不可忽略。

玻璃化保存是指以超高速降温促使生物材料发生玻璃化转变后低温存贮,能有效避免传统低温保存过程中冰晶生长等因素造成的低温损伤,是细胞、组织等生物材料的理想长期保存方法。基于微通道换热原理的玻璃化保存芯片技术能够满足玻璃化保存的超高速降温需求,但降温过程中的快速温度变化将产生较大的热应力,对芯片结构可靠性产生重要影响。特别当芯片采用硅这种生物相容性好但强度较差的材料时,热应力影响更为突出。建立微通道玻璃化保存芯片的三维CFD模型,对降温过程中的流动沸腾换热过程和热应力作用进行整场求解,预测不同条件下芯片降温性能及结构中的应力场,并采用正交试验方法设计算例,分析微通道深度、宽度、壁厚和长度等结构参数对芯片内热应力的影响规律。结果表明,各参数对硅质微通道芯片结构热应力的影响程度从大到小...

大型往复式压缩机多数为对称平衡型、单级压缩机。气缸内气体需要经过吸气、膨胀、压缩、排气4个过程构成一个工作循环,在工作过程中气体在气缸内的压力和温度是变化的。应用W orkbench软件对气缸内温度场与热应力进行模拟分析,得出吸气和排气阶段气缸的温度和热应力的分布规律,为气缸的改进设计提供理论依据。

在分析螺纹插装阀整体结构和工作原理的基础上建立螺纹插装阀阀套与阀芯间隙变化量在拧紧力矩和热应力作用下的理论计算模型通过理论计算分析其间隙的变化规律同时结合有限元分析结果对计算模型进行初步验证。结果表明:该计算模型可以用于分析螺纹插装阀在热应力下的使用性能对螺纹插装阀的设计使用具有一定的指导意义。