91亚洲精品一区二区三区,久久99热精免费观看,深夜福利视频一区,国产高清精品a在线看A...

經(jīng)典案例
  • 有限元分析在機械產(chǎn)品設(shè)計的應(yīng)用
  • 汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)有限元分析與優(yōu)化
  • 風(fēng)力發(fā)電機主軸結(jié)構(gòu)強度分析
  • 發(fā)動機連桿的強度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
  • 車輛傳動軸的強度分析與方案改進
  • 摩托車車架的剛度及強度分析
  • 注塑模具機構(gòu)強度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化
  • 變速箱軸鍵強度校核及結(jié)構(gòu)改進
  • 挖掘機鏟斗有限元計算和強度分析

超硬材料兩面頂合成裝置的有限元分析

發(fā)布于:2021-09-05 12:47
有限元分析

       超硬材料兩面頂合成裝置,簡稱兩面頂裝置,在國際上稱為BELT型超高壓合成裝置,廣泛用于合成人造金剛石、立方氮化硼等超硬材料。如圖所示,兩面頂裝置由一個硬質(zhì)合金壓缸、兩個硬質(zhì)合金頂錘,以及各自的組合預(yù)應(yīng)力圈組成。
硬材料合成過程中,合成腔體內(nèi)部的壓力高達6GPa,溫度高達150℃。根據(jù)不同的合成工藝,該狀態(tài)持續(xù)時間可從幾分鐘到數(shù)十分鐘。由于工作條件惡劣,兩面頂裝置關(guān)鍵部件-壓缸、頂錘的表面極易出現(xiàn)裂紋,因此,影響了使用壽命。對兩面頂裝置關(guān)鍵部件進行強度有限元分析,優(yōu)化結(jié)構(gòu),對于降低應(yīng)力水平,延長使用壽命,降低生產(chǎn)成本,都具有重要意義。
       從結(jié)構(gòu)上看,壓缸不是一個簡單的厚壁空心筒,作用于內(nèi)錐面的壓力呈現(xiàn)非均勻分布。因此,在研究壓缸內(nèi)部的應(yīng)力場時,不能采用傳統(tǒng)的解析方法,如Lame應(yīng)用公式等,必須進行有限元數(shù)值計算。由于壓缸、頂錘的結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)均為軸對稱,所以取其子午面做為分析對象,建立相應(yīng)的有限元分析模型。采用四節(jié)點等參軸對稱單元,進行網(wǎng)格劃分。
       根據(jù)該分析模型計算出的理論合成力為970k3N,而生產(chǎn)中實際的合成力為950kN,二者的相對誤差僅為2.1%。由此可見,本文建立的有限元分析模型具有較高的精度。
       在超硬材料合成過程的初期,受頂錘的擠壓作用,葉臘石在錐面處形成密封墊。葉臘石密封墊與壓缸、頂錘之間存在著相對運動。因此,在壓缸內(nèi)錐面及頂錘錐面處,不可避免地存在著摩擦力。正是由于摩擦力的存在,才保證了合成腔體內(nèi)穩(wěn)定壓力場和溫度場的形成和存在。因此,摩擦力對于壓缸、頂錘的強度有著重要影響。
       對比以往的研究工作,在分析模型中考慮了摩擦力的影響,這是本項研究的重要進展之一。
       壓缸、頂錘均受到多層組合預(yù)應(yīng)力圈的徑向預(yù)緊作用,其目的在于,抵消由于內(nèi)壓力而形成的切向拉應(yīng)力。假設(shè)徑向預(yù)緊力P、P沿軸向均勻分布。由圖可知,合成壓力集中在壓缸的內(nèi)孔表面上,而徑向預(yù)緊力均勻作用于壓缸外圓周的全表面上。因此,在壓缸子午面內(nèi),必然存在著縱向彈性彎曲,并由此引發(fā)軸向拉應(yīng)力。
       從降低彎曲變形的觀點出發(fā),本文作者提出了下述優(yōu)化方法:將作用于壓缸外圓周表面的徑向預(yù)緊力適當(dāng)向中間集中。換言之,新方法是要減小組合預(yù)應(yīng)力圈的軸向高度。保持預(yù)緊力P=2.0625GPa不變,減小組合預(yù)應(yīng)力圈的軸向高度,單邊減小量為4.45mm,進行有限元分析,得出的軸向應(yīng)力分布見圖。
       1.建立了兩面頂裝置關(guān)鍵部件的有限元分析模型。模型中包括了合成壓力、徑向預(yù)緊力、摩擦力和熱應(yīng)力。通過對比理論合成力和實際合成力,證明本模型具有較高的精度。
       2.徑向預(yù)緊力對壓缸強度所起的作用具有兩面性。增加徑向預(yù)緊力,能顯著降低切向拉應(yīng)力,但同時也緩慢增加了軸向拉應(yīng)力。當(dāng)徑向預(yù)緊力較小時,最大拉應(yīng)力為壓缸內(nèi)孔的最大切向應(yīng)力;當(dāng)徑向預(yù)緊力較大時,最大拉應(yīng)力為壓缸外圓柱表面的最大軸向應(yīng)力。最大拉應(yīng)力是造成壓缸脆性破壞的主要原因。徑向預(yù)緊力對增加頂錘強度所起的作用較小。熱應(yīng)力對壓缸、頂錘強度的影響程度也極為有限。


                                                                                專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司jjycrms.com.cn,轉(zhuǎn)載請注明出處和相關(guān)鏈接!

tag標簽:
------分隔線----------------------------
------分隔線----------------------------