对机械密封装置中的Ω型弹簧刚度与应力的数值仿真分析

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复杂工况机械密封动环的振动模态分析

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型以及各阶对应的最大变形量和振动应力，得到了各阶主振型图及振动应力和变形曲线的变化图，分析了机械密封摩擦副动环在工作过程中的振动模态特性，为机械密封动环结构
参数的优化设计提供了科学依据。关键词：机械密封；动环；振动模态；数值分析
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机械密封装置的动力学模拟与分析

机械密封装置的动力学模拟与分析在现代机械工程领域，机械密封装置被广泛应用于各种设备和机械结构中，用于防止物体或介质的泄漏。

机械密封装置的设计和性能直接关系到设备的可靠性和使用寿命。

因此，对于机械密封装置的动力学模拟与分析具有重要意义。

首先，机械密封装置的动力学模拟可以帮助我们了解其工作原理和性能特点。

通过建立数学模型和物理模型，可以模拟机械密封装置在不同工况下的运动和变形情况，以及受力和受压情况。

通过模拟，我们可以深入研究机械密封装置的密封效果、摩擦耗损、泄漏量等关键参数，为进一步优化和改进设计提供基础。

其次，机械密封装置的动力学模拟还可以用于预测其使用寿命和故障率。

通过建立机械密封装置的动态响应模型，可以模拟其受力和变形情况，并分析其疲劳寿命和故障率。

这对于设备的维护和保养具有重要意义，可以提前预测设备的寿命，避免因机械密封装置故障导致的生产事故和经济损失。

此外，机械密封装置的动力学模拟还可以用于优化设计和改进工艺。

通过对机械密封装置的模拟分析，我们可以评估不同设计参数、材料和工艺对机械密封装置性能的影响，并进行相应的优化和改进。

例如，可以通过模拟分析得到最佳的密封结构、尺寸和材料，提高机械密封装置的密封效果和使用寿命。

在进行机械密封装置的动力学模拟与分析时，需要考虑以下几个关键因素。

首先是材料的力学特性和物理特性，例如弹性模量、泊松比、热膨胀系数等，这些参数对机械密封装置的动态响应和疲劳寿命有着重要影响。

其次是外界环境的载荷和温度变化，这些因素也会对机械密封装置的运动和变形产生影响。

最后是摩擦和磨损问题，机械密封装置的摩擦系数和摩擦力直接关系到其密封效果和使用寿命。

在实际应用中，可以利用计算机仿真和数值模拟的方法进行机械密封装置的动力学模拟与分析。

通过建立合适的计算模型和边界条件，可以利用有限元方法对机械密封装置的运动和变形进行数值模拟。

同时，还可以结合计算流体动力学（CFD）方法对机械密封装置周围的流场和温度场进行模拟分析，进一步研究其密封效果和摩擦特性。

不同形态螺旋弹簧在悬架中的应力计算与仿真

第 10 期
机械设计与制造
圆园19 年 10 月酝葬澡蚤灶藻则赠阅藻泽蚤早灶驭酝葬灶怎枣葬糟贼怎则藻
197
不同形态螺旋弹簧在悬架中的应力计算与仿真
张功学袁白园袁王彪袁马车
渊陕西科技大学袁机电工程学院袁陕西西安 710021冤
摘要：针对传统汽车螺旋弹簧计算方法无法实际表达弹簧的工作状况袁重新推导了考虑弯矩尧扭矩在内的弹簧应力计算公式遥用 SolidWorks 软件建立了满足某款汽车麦弗逊悬架两种不同形态的螺旋弹簧三维模型袁并将模型导入到 ANSYS Workbench 中进行有限元分析袁对弹簧的应力公式进行了验证遥由有限元分析得到截锥弹簧的强度比圆柱弹簧的好一些袁截锥弹簧的刚度比圆柱弹簧的刚度要略低遥对于两种弹簧在各阶模态发生最大变形的位置袁可以适当增加这些位置的刚度袁以便提高汽车的平顺性遥最后对两种弹簧的悬架进行谐响应分析袁得到截锥弹簧悬架比圆柱螺旋弹簧悬架更稳定遥关键词：圆柱弹簧；截锥弹簧；应力公式；模态分析中图分类号：TH16曰U463.33 文献标识码院A 文章编号院员园园员-3997渊圆园19冤 10-0197-04
寥无几遥文献[4]采用 ANSYS 建立起螺旋弹簧的几何模型袁对考虑弹簧座的螺旋弹簧强度进行分析曰文献[5]对汽车悬架螺旋弹簧有限元分析袁分析了轴向形变与切应力分析袁但是也仅限于圆柱螺旋弹簧遥文献[6]在第二中国/日本国际研讨会的发表了定螺距圆锥弹簧的设计及预调效果一文遥所以对截锥弹簧的应力公式重新进行了推导袁得出更加精确的应力公式袁然后利用 ANSYS Workbench 对弹簧模型进行仿真袁以验证推导出的螺旋弹簧应力计算公式的正确性遥并进行了悬架系统的谐响应分析以提升汽车的平顺性遥
1 引言

采用ANSYS的橡胶弹簧的有限元建模与仿真

采用ANS Y S的橡胶弹簧的有限元建模与仿真任茂文1,周长峰2(1江苏电大泗洪分校,泗洪223900;2东南大学机械工程学院,南京210096)摘要:建立AD250铰接式自卸车前悬架橡胶弹簧的参数化非线性有限元接触模型,比较橡胶弹簧实体建模与平面建模的计算精度,并分析大载荷下橡胶弹簧内部应力的分布,得到的结果与试验结果有很好的一致性。

此模型可为橡胶弹簧结构的参数优化提供理论支持。

关键词:橡胶弹簧;非线性;有限元分析中图分类号:U463133+415　文献标识码:B　文章编号:1671—3133(2008)05—0059—04Rubber spr i n gπs f i n ite elem en t si m ul a ti on m odeli n gand si m ul a ti on ba sed on ANS Y SRen Mao2wen1,Zhou Chang2feng2(1School of Sihong,J iangsu T V University,Sihong223900,J iangsu,CHN;2School ofMechanicalEngineering,Southeast University,Nanjing210096,CHN)Abstract:The AD250hinge type du mp truck fr ont sus pensi on rubber s p ringπs para metrizati on non2linear finite ele ment contact model has been established.The computati onal accuracies of the rubber s p ring entity modelling and the p lain modelling have been compared.Besides,the rubber s p ring internal stress distributi on under the big l oad has been analyzed.There are good unif or m ity bet w een the result and the experi m ental result.This model may p r ovide the theoretical support for the para meter op ti m izati on of the rubber s p ring structure.Key words:Rubber s p ring;Non2linear;Finite ele ment analysis 近年来,具有可变刚度特点的橡胶弹簧和空气弹簧在工程车辆的悬架系统中已逐渐得到应用。

弹簧类问题的几种模型及其处理方法之欧阳引擎创编

弹簧类问题的几种模型及其处理方法欧阳引擎（2021.01.01）学生对弹簧类问题感到头疼的主要原因有以下几个方面：首先，由于弹簧不断发生形变，导致物体的受力随之不断变化，加速度不断变化，从而使物体的运动状态和运动过程较复杂。

其次，这些复杂的运动过程中间所包含的隐含条件很难挖掘。

还有，学生们很难找到这些复杂的物理过程所对应的物理模型以及处理方法。

根据近几年高考的命题特点和知识的考查，笔者就弹簧类问题分为以下几种类型进行分析，供读者参考。

一、弹簧类命题突破要点1．弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。

当题目中出现弹簧时，首先要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应，在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置、现长位置、平衡位置等，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，结合物体受其他力的情况来分析物体运动状态。

2．因软质弹簧的形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变，因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变。

3．在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化，可以先求平均力，再用功的定义进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解。

同时要注意弹力做功的特点：弹力做功等于弹性势能增量的负值。

弹性势能的公式，高考不作定量要求，可作定性讨论，因此在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解。

二、弹簧类问题的几种模型1．平衡类问题例1．如图1所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块拴接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块m2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。

现施力将m1缓慢竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。

在此过程中，m2的重力势能增加了______，m1的重力势能增加了________。

分析：上提m1之前，两物块处于静止的平衡状态，所以有：，，其中，、分别是弹簧k 1、k2的压缩量。

弹簧式安全阀启闭动态过程仿真与分析

弹簧式安全阀启闭动态过程仿真与分析作者：闫旭徐娇李忠刚于广滨贾建波来源：《哈尔滨理工大学学报》2024年第01期摘要：为研究安全阀的启闭性能，采用数学建模方法对其性能进行仿真分析。

首先，根据安全阀工作原理将其内部主要活动部件分别建立成等效模型，然后采用数值模拟方法对部件刚度进行求解，再通过流体分析及数据拟合来获得阀瓣推力，建立数学公式并采用龙格库塔法进行方程求解，以获得启闭过程的运动曲线。

结果表明，根据数学模型求解出的运动曲线趋势与安全阀实际运动趋势相同。

由此可知，数学建模结果为安全阀性能分析提供理论依据。

关键词：安全阀；启闭特性；数学模型；流体分析；运动仿真DOI：1015938/jjhust202401003中图分类号： TH122 文献标志码： A文章编号： 1007-2683（2024）01-0025-10Simulation and Analysis of Opening and ClosingDynamic Process of Spring Safety ValveYAN Xu1， XU Jiao2， LI Zhonggang3， YU Guangbin1，3 ， JIA Jianbo1（1School of Mechanical and Electrical Engineering， Changchun University of Science and Technology， Changchun 130012， China;2Harbin Electric Power Station Valve Co， LTD，Harbin 150046， China;3School of Mechatronics Engineering， Harbin Institute of Technology，Harbin 150001， China）Abstract：To study the opening and closing performance of safety valve， this paper uses mathematical modeling method to simulate and analyze its performance First， according to the working principle of safety valve， the main moving parts inside the valve are established as equivalent models respectively Then， the stiffness of the components is solved by numerical simulation method Subsequently， the valve disc thrust is obtained by fluid analysis and data fitting Mathematical formula is established and the equation is solved by Runge-Kutta method to obtain the movement curve of the opening and closing process The results show that the trend of the motion curve solved by the mathematical model is the same as that of the safety valve It can be seen that the results of mathematical modeling provide theoretical basis for the performance analysis of safety valveKeywords：safety valve; opening and closing characteristics; mathematical model; fluid analysis; kinematic simulation0 引言在核电技术应用阶段，核级阀门是主要耗材之一，是核电站中使用数量较多的介质输送控制设备，具有截止、调节、导流、防逆流、稳压、以及溢流泄压等功能［1-4］，近些年其需求量有不断增加趋势，在系统运转阶段安全阀起到保护作用已经被证实［5-6］。

空气弹簧刚度的精确仿真与解析计算研究

空气弹簧刚度的精确仿真与解析计算研究
空气弹簧刚度的精确仿真与解析计算研究是一个非常复杂的工程问题,涉及到材料力学、流体力学、热力学和控制系统等多个学科。

目前,随着计算机技术的发展,基于数值模拟和计算流体力学(CFD)的方法已经成为研究空气弹簧刚度的最佳选择。

在数值模拟方法中,通常使用有限元分析(FEA)或数值模拟(DNS)等方法来模拟空气弹簧的刚度。

有限元分析是一种基于有限个单元进行计算的方法,DNS则是一种基于时间域模拟的方法。

这两种方法都可以用来计算空气弹簧的刚度,但结果可能会有很大的差异。

在解析计算方法中,可以使用方程求解器来求解牛顿第二定律和流体力学方程,从而获得空气弹簧的刚度。

然而,这种方法需要对空气弹簧的结构非常熟悉,并且需要处理复杂的非线性方程,因此一般适合于对空气弹簧的结构和应用有很深入的了解的情况下使用。

对于空气弹簧刚度的精确仿真和解析计算,可以采用多种方法进行研究。

首先,需要确定空气弹簧的结构和材料,并使用适当的数值模拟和解析计算方法来模拟空气弹簧的性能和行为。

其次,需要对不同的数值模拟和解析计算方法进行比较和分析,以确定哪种方法更适合特定的研究问题和数据。

最后,需要对所得结果进行验证和测试,以验证方法和结果的可靠性和精度。

总之,空气弹簧刚度的精确仿真和解析计算研究是一个复杂的工程问题,需要综合运用多个学科的知识和方法,才能够获得可靠的结果和深入的理解。

变工况热油泵机械密封稳定性实验及仿真分析的开题报告

变工况热油泵机械密封稳定性实验及仿真分析的开题报告一、研究背景热油泵是一种用于输送高温热油的设备，在工业生产中有着广泛的应用。

由于热油泵输送的油温较高，因此对于机械密封的稳定性要求较高。

而在实际运行过程中，由于工况的变化以及密封件的磨损等因素的影响，机械密封往往容易发生泄漏，导致设备运行不稳定，甚至发生故障。

因此，研究热油泵机械密封的稳定性具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在通过实验和仿真方法分析热油泵机械密封的稳定性。

具体内容如下：1.设计变工况热油泵试验台为了模拟实际运行过程中的工作状态，设计一套变工况热油泵试验台，可以模拟不同工况下的热油泵运行状态。

2.进行机械密封稳定性实验在试验台上进行机械密封的稳定性实验，采集试验数据，并分析不同因素对机械密封的影响。

3.建立热油泵机械密封的有限元模型通过有限元分析方法，建立热油泵机械密封的模型，模拟不同工况下机械密封的应力分布，探究热油泵机械密封稳定性的影响因素。

4.对试验和仿真结果进行分析将试验和仿真的结果进行分析，总结不同因素对机械密封稳定性的影响，为热油泵的运行和维护提供参考和建议。

三、研究意义本研究对于提高热油泵机械密封的稳定性，减少设备故障，提高生产效率，具有重要意义。

同时，研究成果可以为热油泵的设计与维护提供指导，推动热油泵的技术发展。

四、预期成果通过本研究，预期获得以下成果：1.设计一套变工况热油泵试验台，可以模拟不同工况下的热油泵运行状态。

2.进行机械密封稳定性实验并采集试验数据，分析不同因素对机械密封的影响。

3.建立热油泵机械密封的有限元模型，模拟不同工况下机械密封的应力分布。

4.分析试验和仿真结果，总结不同因素对机械密封稳定性的影响。

五、研究方法本研究采用实验和仿真相结合的方法。

首先设计一套变工况热油泵试验台，进行机械密封的稳定性实验，并采集试验数据。

然后建立热油泵机械密封的有限元模型，模拟不同工况下机械密封的应力分布。

最后，对试验和仿真的结果进行分析，总结不同因素对机械密封稳定性的影响。

机械密封性能的数值模拟与优化

机械密封性能的数值模拟与优化随着制造技术的不断进步和工业的快速发展，机械设备在现代生产中扮演着至关重要的角色。

而机械设备中的密封件是确保设备正常运行的关键部件之一。

机械密封性能的好坏直接影响设备的使用寿命和效率。

为了能够准确评估和优化机械密封的性能，数值模拟已经成为了一种重要的工具。

数值模拟可以通过数学方法和计算机程序，对机械密封在各种条件下的性能进行预测和分析。

通过这种方式，我们可以在实际生产前对机械密封的性能进行优化，减少试验测试的成本和时间。

在机械密封性能的数值模拟中，最常用的方法之一是CFD（ComputationalFluid Dynamics）技术。

CFD技术可以对流体力学问题进行数值求解，通过分析流体在机械密封中的流动情况，评估密封件的工作状态。

例如，在汽车发动机中，活塞与气缸壁之间的密封性能对发动机的性能和排放有重要的影响。

通过CFD技术，可以模拟活塞环与气缸壁之间的流动情况，优化密封设计，提高发动机的效率和可靠性。

除了CFD技术，还有一些其他的数值模拟方法可以应用于机械密封性能的评估。

比如，有限元分析（Finite Element Analysis）可以模拟机械密封在不同温度和压力条件下的变形情况，从而评估密封的可靠性。

此外，优化算法也可以结合数值模拟，通过调整密封件的几何形状或材料来提高其性能。

然而，仅仅进行数值模拟还不足以得出准确的结论。

数值模拟通常需要依赖于大量的实验数据来验证模拟结果的准确性。

因此，在进行数值模拟前，我们需要对机械密封的实际工作环境进行详细的调查和研究，收集实验数据，并与数值模拟的结果进行对比和分析。

另外，机械密封的性能还受到很多其他因素的影响，比如材料的选择、工作条件的变化等。

因此，在进行数值模拟时，我们还需要考虑这些因素，并进行全面的优化设计。

例如，在高温环境下，机械密封可能会出现热膨胀问题，这就需要选择合适的材料来解决这个问题。

总之，机械密封性能的数值模拟与优化是提高设备性能和可靠性的重要手段。

密封结构中超弹性接触问题的有限元分析方法

５结论
１）随密封圈安装时初始压缩率的增大，密封界面上接触压应力增大，对密封效果十分有利，但初始压缩率太大会使密封圈压缩残余变形量增大，密封圈使用寿命缩短，使得发动机口：存寿命减少。
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物体脱离开时，接触单元的刚度为零，对物体的变形没有任何约束。
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物体接触边界的分析如图１所示，假设相互接界，０形圈受到的压缩看作由某个约束边界上的指定
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引言
工程中大多数密封结构具有复杂的装配关系及几何形状，形成装配的不同部件由于设计的需要往往具有不同的材料，材料的多样性和装配关系的复杂性使得密封结构的建模求解复杂。另一方面，密封结构中常包含有复杂材料特性的橡胶密封元件。橡胶材料属于超弹性近似不可压缩体，其本构关系是复杂的非线性函数，通常用应变能函数表示，而且应力张量不能由变形唯一地确定；结构受力复杂，受载后呈现出大位移、大应变，力学模型也表现出复杂的材料非线性和几何非线性，有限元求解过程中存在复杂的边界条件并包含有接触计算。因此，本文针对超弹性橡胶材料受载后的轴对称大变形特点，结合某型固体发动机具体的结构密封型式和发动机工况条件下的受力，采用三维有限元计算方法，对橡胶密封圈的接触应力和变形进行分析，为固体发动机的密封设计、优化和探索橡胶密封圈的失效准则提供一些理论依据。
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第５卷第１期２１００年２月
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究
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ＣｉｅｅＪｕｎｌｆｈｏＲｅｅｒｈｈｎｓｏｒａｉｓａｃｏＳ
对机械密封装置中的Ｑ型弹簧刚度与应力的数值仿真分析
分析结果为机械密封装置Ｑ型弹簧的优化设计提供了参考
关键词：有限元：压缩量：模型
中图分类号：Ｈ１５Ｔ３
文献标志码：Ａ
文章编号：６３—３８２１０ —６１７１５（００）１４—０４
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１ＣｏｌｇｆＮａａｃｉｃｕｅ＆ＯｃａｇｎｅｎａｈｏｇＵｎｖｏｃｎｃｌｅｏｖｌＡｒｈｔｔｒｅｅｅｎＥｎｉｅｒｇＨｕｚｎｉ．ｆＳｉａｄＴｅｈ，Ｗｕｈｎ４０７ｉａ３０４，Ｃｈｎｉａ
ｔｎｌｚｈｐｎｓａｗｈｌ．ｅｔｄｌｇｅｄｗｉｈｅｃｔｅ，ｔｕｈｗｉｇｔｅｒｌｂｌｔｆｏａａｙｅｔｅｓｒｇａｏｅＴｈｗｏｍｏｅｓａｒｅｔａｈｏｈｒｈｓｓｏｎｈｅｉｉｙｏｉａｉ
直以来．船舶的润滑艉轴承是以填料压盖
密封函为主但填料和艉轴套之间产生的摩擦和磨损却一直是令人担心的问题随着现代船舶技
ｔｅｍｏｅｉｇｔｃｎｑｅｈｄｌｎｅｈｉｕ．ＴｈｏｕｉｇｒｓｌａｅｃｎｕｔｄｄｒｎｈｐｔｌｄｓｇｆｓｃｅｃｍｐｔｅｕｔｃｎｂｏｓｌｅｕｉｇｔｅｏｉｅｉｎｏｕｈＱｎｓｍａｓｒｎｎｔｅｓａｅｐａａｕ．ｐｇｉｈｅｌｄａｐｒｔｓｉＫｅｒｓ：ＦＥＡ；ｃｍｐｅｓｏｙｗｏｄｏｒｓｉｎ；ｍｏｅｄｌ
力的部位进行强度校核，描绘出弹簧的压缩量一并弹性力，以及压缩量一大等效（ｓｓ应力的关系曲线。模型最Ｍｉ）ｅ分别采用各圈单独和整体两种不同的建模方式进行计算。两种建模方式的结果较为吻合，证实了方法的可靠性
熊路１刘刚李天匀１朱翔１
１华中科技大学船舶与海洋工程学院．北武汉４０７湖３０４
２中国舰船研究设计中心．湖北武汉４０６３０４
摘要：用有限元软件ＡＳＳ对新型的船体尾轴密封装置中的Ｑ型弹簧进行模拟和分析对弹簧承受大应应ＮＹ
１引
一
言
柱形弹簧现在也不能满足一些复杂情况下的需要．今已有被适应能力更强的Ｑ型弹簧来取代如的趋势。船体出现较复杂的附加振动和位移时．在Ｑ型弹簧可有较强的应变能力和补偿能力［．１其］