选用铝合金、钛合金和40Cr三种合金材料,分别分析每种材料在不同旋转角速度条件下的轮毂、轮缘的应力变化规律,利用有限元分析理论结合各向异性弹性体基本理论建立复合材料储能飞轮力学模型,借助ANSYS有限元分析软件,确定易于发生疲劳失效的部位;辅以相同转速条件下,飞轮转子径向和环向应力分析结果,得出铝合金在减小飞轮整体应力水平、优化储能密度方面均优于其他两种合金的结论,完善了选用轮毂材料的基本原则。

为分析气动冲击技术对长裂纹的修复效果,选取了三个裂纹长度均为100 mm以上的顶板与U肋试件,开展了气动冲击修复试验及修复后疲劳加载,并分析了微观结构变化、裂纹断面、裂纹扩展速率、应力幅等。同时,建立了相关有限元模型,基于分析结果提出了部分关键的技术参数。研究表明,由于锤击后的应力重分布,在锤击区域的两侧会产生新的疲劳源区,但具有长裂纹试件的疲劳寿命依然得到了显著的提高。气动冲击可产生可观的残余压应力,为取得最佳效果,气动冲击角度建议为70°。裂纹闭合后焊根应力呈不均匀分布,最佳的闭合深度为4 mm。在裂纹闭合深度影响的试验研究中,建议采用三点外推得到的热点应力作为评判指标。

以ZY9000/22/55D型大采高综采液压支架作为研究分析对象,利用ANSYS Workbench有限元数值分析软件对该液压支架在不同工况条件下主要构件受力情况进行模拟分析,得到液压支架受力状态下应力分布和位移变化云图,根据其应力变化规律,对受力较小的液压支架掩护梁进行尺寸和拓扑优化,使液压支架的整体结构应力重新分布。通过对优化后液压支架在不同工况下受力情况进行分析,验证优化后的液压支架各构件受力更加均衡合理,支架整体强度和承载能力得到明显改善,证明该优化改进方法合理有效,提高了支架整体支护的安全性。

针对设备主机参数要求,使用Solid Work设计机身初始结构,并采用ANSYS有限元方法对66 MN多向模锻液压机机架的初步设计进行分析,在施加预紧载荷条件下进行仿真计算,得到机身在锻造反力作用下的应力分布云图和关键部位的变形情况。对液压机初始结构设计进行了改进,优化了结构,为最优设计结构的确定提供了可靠的依据。

液压支架工作环境较为恶劣,对其承载性能具有较高的要求。液压支架的应力存在不均性,对于液压支架使用性能影响较大。选取液压支架三种典型的工况,采用有限元分析的方式对其应力分布进行分析,采用SolidWorks对支架的主体结构进行优化设计,优化后的液压支架最大应力有所降低,应力分布不均性有所减少,总体提升了液压支架的性能。

液压支架进行支护的过程中承载作用复杂,在顶梁承受扭转载荷及底座承受两端载荷作用的复合工况下液压支架的受力状态最为复杂,对其性能具有较高的要求。采用有限元仿真的形式对其应力分布进行分析,结果表明,在复合工况作用下,液压支架的最大应力位于顶梁的位置处,液压支架的整体应力满足工作强度的需求。

以ZC14400-16-31新型垂直导柱式固体充填液压支架为依据,利用SolidWorks根据支架参数绘制三维实体模型,参考行业标准许可的工况,结合充填液压支架加载校核研究现状,确定了4种支架加载工况,利用SolidWorks Simulation进行静力学仿真。结果显示:液压支架的主体结构应力均小于材料的许用应力,同时确定了顶梁、底座、导柱最大应力和最大变形的位置,为垂直导柱式固体充填液压支架的进一步优化提供参考建议。

为了在实验室环境中模拟钻机钻进煤层高应力围岩,实现冲击危险特征随钻信息的识别与提取,揭示随钻信息与冲击危险特征的内在关联性,揭示孔区应力分布状态与应力演化规律、力学信息响应特征,设计了冲击地压随钻感知试验台,设计并说明其本体结构、液压加载系统。利用Workbench软件对试验台主要受力部件进行有限元分析,表明各部件均满足强度和刚度要求。为研发防冲钻孔机器人、实现钻孔无人化提供部分研究成果。

水射流高速冲击对象靶物时,参数测定较复杂。利用有限元软件显示动力学模块对不同的射流粒子和射流速度在水射流作用钛合金时的应力进行数值分析可获得理想结果。数值模拟结果表明,水射流的冲击速度由500 m/s升至2 000 m/s时,作用于钛合金的应力由5×105k P a增加至45×105k Pa。颗粒尺寸由0.04 m m至0.1 m m内变化对应力的影响较大,应力在3×10-4s内由48×105k P a迅速下降为25×105k Pa,随着冲击的持续应力趋于稳定值15×105k Pa。

通过试验，采用等离子弧喷涂法在液压阀的内壁喷涂Ａｌ２Ｏ３陶瓷。并对阀体在流体在流体压力作用下建立流体层、陶瓷层和基体层的数学模型并进行计算机仿真和基体层的是出各层应力分布规律，为研究和设计陶瓷液压阀奠定基础。