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哈尔滨工业大学学报 2020年第1期52卷 156-162页

作者：王莉娜孙恒超孙伟綦磊孙立臣孟冬辉北京卫星环境工程研究所北京100094 中国空间技术研究院通信卫星事业部北京100094

建立了考虑应力松弛效应的球头-锥面密封有限元模型,并采用这一模型获得螺母残余预紧应力及球头-锥面间接触应力随蠕变时间的变化规律.在此基础上,依据Roth提出的泄漏模型推导出考虑应力松弛效应下球头-锥面密封泄漏率的计算公式,并采... 详细信息

建立了考虑应力松弛效应的球头-锥面密封有限元模型,并采用这一模型获得螺母残余预紧应力及球头-锥面间接触应力随蠕变时间的变化规律.在此基础上,依据Roth提出的泄漏模型推导出考虑应力松弛效应下球头-锥面密封泄漏率的计算公式,并采用这一公式获得不同工况参数下考虑应力-松弛效应的球头-锥面密封泄漏率随蠕变时间的变化规律.本文在球头-锥面密封性能分析中实现了应力松弛效应影响的嵌入,这一研究不仅有助于球头-锥面密封性能分析技术在其工程分析设计中的实用化,也在一定程度上对球头-锥面密封性能研究理论体系和方法有所完善.

关键词：球头-锥面密封卫星推进系统应力松弛效应泄漏率残余预紧应力接触压力

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螺栓节点中的应力松弛效应研究及其影响因素分析

螺栓节点中的应力松弛效应研究及其影响因素分析

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作者：孙亚东大连理工大学

学位级别：硕士

随着现代化信息技术的不断发展,制造业产品精度不断提高,对装配领域的要求也不断提高,然而陈旧的装配方式已不能满足更高的精度要求,旧的装配理论在一些技术领域出现空缺或不适的现象,同时现有装配文件多数长久未更新,这些问题都严重阻... 详细信息

随着现代化信息技术的不断发展,制造业产品精度不断提高,对装配领域的要求也不断提高,然而陈旧的装配方式已不能满足更高的精度要求,旧的装配理论在一些技术领域出现空缺或不适的现象,同时现有装配文件多数长久未更新,这些问题都严重阻碍了装配精度的提高。在形形色色的装配方式中,螺栓装配以其强大的优势得到广泛应用,然而螺栓节点预紧力控制依旧不够稳定,预紧力服役过程中过大或过小的问题时有发生,螺栓装配理论急需更深层次的研究和探索。目前在螺栓装配方面已经有一些研究,多数表现在螺纹防松、装配工艺优化以及螺栓组弹性相互作用方面,更多的是在装配过程的研究,设计师在螺栓连接选择的时候,考虑的往往是如何避免螺栓松脱,如何避免螺栓断裂失效等,却不考虑在螺栓装配完成后发生的一系列问题,将时间因数加入螺栓节点的研究缺乏更多的理论,而应力松弛效应就是其中一个研究方向。首先,本文提出了螺栓节点的应力松弛效应成型机理,将应力松弛划分为两个阶段,通过理论模型解释应力松弛是如何一步步发生的,提出对应力松弛效应的新看法,将应力松弛和螺栓节点问题相结合,提出应力松弛效应的数学计算公式,通过数学公式进一步解释应力松弛的影响因素。然后建立单螺栓节点的仿真分析模型,通过仿真模型分析材料性能、被连接件几何参数、螺纹副参数对应力松弛的影响,绘制预紧力松弛曲线、应力松弛曲线、应力云图等来分析单螺栓节点中应力松弛效应的理论,提出了螺栓拧紧中的残余扭矩,证明残余扭矩的存在以及应力松弛对残余扭矩的影响。在单螺栓仿真分析模型的基础上进行多螺栓仿真分析,建立多螺栓法兰盘弹性相互作用模型,分析对角拧紧和顺序拧紧的差异,以及在应力松弛效应作用下的变化。最后进行实验验证,验证应力松弛模型的可行性以及验证残余扭矩。本文以螺栓节点仿真分析为主,采用参数化分析和控制变量法分析,研究不同因素对螺栓节点应力松弛效应的影响,通过对螺栓节点应力松弛效应的探索,为螺栓节点设计提供新的考虑方向。

关键词：螺栓节点应力松弛效应仿真分析参数化分析残余扭矩弹性相互作用

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顶板-纵肋焊接细节残余应力的松弛效应

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浙江大学学报（工学版） 2020年第1期54卷 83-90页

作者：钟雯丁幼亮宋永生曹宝雅耿方方东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 金陵科技学院建筑工程学院江苏南京211196 南京工程学院建筑工程学院江苏南京211167

为了准确把握钢桥面顶板-纵肋焊缝位置的真实拉、压状态和应力比对正交异性钢桥面板(OSD)疲劳寿命的影响,通过建立焊接残余应力与车载应力的耦合应力分析模型,构建焊接残余应力和车辆荷载耦合作用下的应力比、等效应力幅等疲劳参数计算... 详细信息

为了准确把握钢桥面顶板-纵肋焊缝位置的真实拉、压状态和应力比对正交异性钢桥面板(OSD)疲劳寿命的影响,通过建立焊接残余应力与车载应力的耦合应力分析模型,构建焊接残余应力和车辆荷载耦合作用下的应力比、等效应力幅等疲劳参数计算方法,形成了焊接残余应力与车载应力的耦合应力精细化计算方法.以江阴长江大桥为例,应用该方法,开展车辆荷载和残余应力场对疲劳损伤的定量分析.案例分析表明,焊缝位置残余拉应力在叠加了以拉应力为主的循环车载应力后,纵、横向应力松弛大小均超过车载应力峰值,出现明显的应力松弛现象,而叠加以压应力为主的循环车载应力后,应力松弛效应不明显;与仅考虑车载应力作用下的焊缝位置应力状态相比,考虑焊接残余应力和车载应力耦合作用之后,压应力循环工况焊缝位置疲劳应力状态发生了本质变化,即由不需要进行疲劳验算的压应力状态变为拉应力状态;拉应力循环工况的疲劳状态虽未改变,但该状态下焊缝位置的疲劳寿命由无限变为有限.

关键词：正交异性钢桥面板(OSD) 应力松弛效应顶板-纵肋细节焊接残余应力耦合应力

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质子交换膜燃料电池密封结构泄漏机理研究及应力松弛影响

质子交换膜燃料电池密封结构泄漏机理研究及应力松弛影响

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作者：刘水华中科技大学

学位级别：硕士

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是十分具有前景的清洁能源设备,然而受燃料电池密封性能影响的耐久性与安全性成了限制其商用化的主要难题。目前关于燃料电池密封泄漏率的定量化研究较为缺乏,本文构建了PEMFC定量化泄漏率模型,并结合密封材... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是十分具有前景的清洁能源设备,然而受燃料电池密封性能影响的耐久性与安全性成了限制其商用化的主要难题。目前关于燃料电池密封泄漏率的定量化研究较为缺乏,本文构建了PEMFC定量化泄漏率模型,并结合密封材料的应力松弛行为,对长期泄漏率的变化进行预测。首先,基于三种数值技术的结合,即粗糙壁界面间隙的格子玻尔兹曼法(LBM)模拟、三维粗糙表面数值生成技术和粗糙峰微观触力学的有限元分析(FEA),提出了PEMFC压缩密封结构的泄漏机理模型。通过与已有试验数据的对比,验证了现有模型相比基于多孔介质渗流理论的传统泄漏机理模型更具准确性。其次,建立了描述PEMFC密封橡胶材料的应力松弛行为的三项Prony级数模型。将该模型与LBM泄漏模型相结合,得到了PEMFC长期泄漏行为的预测方法。应用该方法研究了不同的橡胶材料、运行环境以及密封设计参数对燃料电池长期泄漏率的影响,并提出了抑制应力松弛引起的密封性能衰退的方法。随后,研究了温度对压缩密封结构性能的影响,考虑密封材料刚度变化和热膨胀/收缩效应,对PEMFC长期泄漏预测模型进行修正。应用修正后的预测模型,分析了温度循环对PEMFC长期密封性能造成的定量影响。最后,在ABAQUS中构建了PEMFC单元结构整体模型,通过宏观有限元力学仿真,得到了不同夹紧力下电池的密封垫片以及核心组件上的应力大小及分布情况,并结合泄漏率定量预测对夹紧力进行了优化设计。本文所提出的泄漏率预测模型,可以定量分析密封结构、密封材料、密封环境、介质工况及运行历史等因素对密封性能的影响,解决了PEMFC长期密封性评估的关键难点。本文的研究为金属双极板质子交换膜燃料电池密封结构的设计提供了有效的理论支撑。

关键词：质子交换膜燃料电池橡胶密封件泄漏机理应力松弛效应耐久性

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