陶瓷喷砂嘴应力的有限元分析
基于有限元ANSYS的压力容器应力分析报告
.压力容器分析报告页脚..目录1 设计分析依据 (1)1.1 设计参数 (1)1.2 计算及评定条件 (1)1.3 材料性能参数 (1)2 结构有限元分析 (2)2.1 理论基础 (2)2.2 有限元模型 (2)2.3 划分网格 (3)2.4 边界条件 (5)3 应力分析及评定 (5)3.1 应力分析 (5)3.2 应力强度校核 (6)4 分析结论 (8)4.1 上封头接头外侧 (9)4.2 上封头接头内侧 .................................................................114.3 上封头壁厚 .....................................................................134.4 筒体上 .........................................................................154.5 筒体左 .........................................................................174.6 下封头接着外侧 .................................................................194.7 下封头壁厚 .....................................................................21页脚..1 设计分析依据（1）压力容器安全技术监察规程（2）JB4732-1995 《钢制压力容器-分析设计标准》-2005确认版1.1 设计参数表1 设备基本设计参数正常设计压力 MPa 7.26.3 最高工作压力 MPa0~55 设计温度℃5~55℃工作温度压缩空气 46#汽轮机油工作介质1.0 焊接系数φ2.0 腐蚀裕度 mm4.0 容积第二容积类筒29.36 mm计算厚封29.031.2 计算及评定条件（1）静强度计算条件表2 设备载荷参数设计载荷工况工作载荷工况工作压力 7.2MPa 设计压力 6.3MPa工作温度 5~55设计温度 55℃℃注：在计算包括二次应力强度的组合应力强度时，应选用工作载荷进行计算，本报告中分别选用设计载荷进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。
陶瓷喷砂嘴流场的有限元分析
ｐ； ａ 壁面设定为光滑壁 面ｉ ｎ 由于磨料为稀疏相 ， 故设定气相相对于壁 面为无滑移 ， 而颗粒相 （ 磨
料） 相对于壁面为 自由滑移。
仿真计算结果及讨论
３ １ 喷砂嘴内流场研究 ． 图 ３为在喷 砂嘴 的轴 向截 面壁 面处磨 料 的轴 向速 度 分布 情 况 。图 中 Ｘ＝００７ｍ处 为 喷 ．６
动量 、 量 的交换 ， 能 逐渐 形成 均匀 的气 流与磨 料
１气 源 ２ 控 制 阀 ３ 滤 气 器 ４ 干 燥 器 ５ 调 压 阀 ． ． ． ． ．
的混合流体。最后使磨料颗粒被加速并喷射出 来， 在喷砂嘴出口处形成 圆形 自由射流。
收稿 日 ： ０ — ０ ２ 期 ２ ５ １—５ Ｏ
６ 除尘器 ７ 喷枪 ８ 磨料仓 ９ 喷砂嘴 ． ． ． ．
图 １ 喷 砂 嘴 冲蚀 试 验 装 置 工 作 原 理 图
基金项臼： 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金（ ０ ０ ｌ） ∞ ４ ∞ 高等学校博士学科点专项科研基金资助项 目（ １０ ２ ５ １ ２￣ ４ ０ ） ０３ ２ １ １ 作者简介 ： 卯福生 （ ７ 一） 男， １ ９ ， 山东 省单县人 。 ９ 山东轻工业学院机械工程学院硕士研 究生 。 事计算 机辅助工程设 计。 从
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第１ 期
卯福生等 ： 陶瓷喷砂嘴流场的有限元分析
２ ７
２ １ 引射段压力系数 的确定 ． 为确定引射段压力系数 ， 采用 ｓ 磨料进行计算， ｉ ｃ 其密度 Ｐ ＝３５ ｇ ｍ 由图 ２可知 ， ｐ １０ｋ ・ Ａ
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第 ２ 卷第 １ ０ 期
２０ ０６年 ３月
山 东
轻
工
业
外文翻译：有限元热分析的陶瓷离合器
有限元热分析的陶瓷离合器摘要:这项研究涉及了有限元（FE）热建模干燥的陶瓷离合器盘，和实验数据比较得知适用于乘用车。
这个问题可以处理由两个独立的有限元模型相连的热量分配在时间和空间上的变化。
考虑到在时间和空间上的热对流系数的变化，建模应用分布式的发热体热源。
关键词：陶瓷离合器盘传热分析摩擦热分区有限元分析1、引言干式砂轮离合器行驶车辆会并力锁合联轴器。
转矩和速度传输确保两个压合面之间产生的摩擦力。
陶瓷的应用范围作为摩擦介质的原因包括：良好的耐热性和耐磨损性，它能提供机会以驱动更高的压力，和更低的密度。
因此，提高功率密度启用了一个平行的最小化建筑空间。
测量的第一个原型离合器盘使用的陶瓷衬片在卡尔斯鲁厄大学实验室进行了专门从事客运汽车驱动系统测试。
在分析过程中的有限元（FE）模型是所知的测量数据，并具有构建测量条件。
计算的目的是要阻止挖掘在对应的时间测量点离合器盘在每个时刻的环境和其温度分布。
至关重要的是检查系统的磨损特性实在熟悉的温度范围之内，因此，重要的信息是来自测量数据。
在临界载荷情况下，为了保护测量在时间和空间上的预估，预期的最高温度必须靠近仪器所散发的热量。
本研究的目的是分析和改善离合器系统。
通过改善该系统的热传导和对流，或增加的能量转换成摩擦热以便提供更好的工作条件。
此外，它是更有效的更好的设计离合器系统的理想方案。
用宇宙设计之星软件进行计算。
在模型的开发过程中，由于大量的硬件要求瞬态计算，必须仔细采取进行适当简化的几何元素的大小，正确的调整时间和步骤。
例如表面的热对流系数和热负荷变化，即热物性参数的变化，必需在一个持续的基础上考虑到时间和位置方面。
双方的分析测试离合器系统只能通过链接由两个独立的模型的热分区进行管理，根据假设，即两侧接触温度必须是相同的，它们之间的值，有适当的接触，必须调整迭代。
计算表明，热分区由周期改变，它沿着内外不同的接触环。
作为一个结果，在不同的冷却之间的陶瓷和钢的侧面的特征，热流从陶瓷的侧面向钢的侧面推出。
基于有限元分析的气动喷雾器性能研究
基于有限元分析的气动喷雾器性能研究气动喷雾器是一种广泛应用于工业生产和农业领域的喷雾设备。
它能够将液体转化为雾状颗粒，广泛用于涂覆、杀虫、消毒等领域。
在实际应用中，提高喷雾器的性能对于提高喷雾效果、节约喷雾剂用量、降低环境污染等方面都具有重要意义。
因此，基于有限元分析的气动喷雾器性能研究具有重要的理论和实际意义。
首先，有限元分析可以帮助我们了解气动喷雾器内部的流场分布情况。
通过建立喷雾器的几何模型，并采用流体模拟软件进行数值模拟，可以得到在给定工作条件下，气动喷雾器内部流场的速度、压力、温度等分布情况。
这些数据能够帮助我们了解液体在喷雾器内部的流动方式，从而优化物料输送管道、喷嘴形状等设计参数，提高液体的传输效率。
其次，有限元分析还可以帮助我们研究喷雾器喷嘴的性能。
喷嘴是喷雾器的核心部件，其结构和工作状态对喷雾效果有着直接的影响。
通过有限元分析，我们可以对喷嘴的应力和变形进行分析，确定喷嘴的工作可靠性，避免因为喷嘴形变导致喷雾效果的下降。
另外，有限元分析还可以研究不同喷嘴形状对喷雾效果的影响。
通过对比不同形状喷嘴的流场特性以及产生的颗粒大小分布等参数，可以选择最优的喷嘴形状，提高喷雾效果。
此外，有限元分析还可用于优化喷雾器的结构设计。
在实际应用中，喷雾器的外部结构会受到气流的影响，产生振动和噪音。
通过模拟气流对喷雾器外部结构的影响，可以进行结构强度分析，并对结构进行优化设计，提高喷雾器的工作稳定性和使用寿命。
此外，有限元分析还可以对喷雾器进行声学分析，研究喷雾器产生的噪音源，进而采取相应措施减少噪音污染。
最后，有限元分析还可以辅助优化喷雾器的工作参数。
通过建立精确的数学模型，引入流体和传热学原理，可以模拟喷雾器在不同工作参数下的喷雾效果。
通过改变参数如喷嘴直径、液体流速、液体表面张力等，可以寻找到最佳的工作参数组合，提高喷雾器的性能，如更均匀的喷雾颗粒分布、更高的喷雾覆盖率等。
综上所述，基于有限元分析的气动喷雾器性能研究具有广阔的应用前景。
B4C (W,Ti)C陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理研究
B4C (W,Ti)C陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损机理研究本文旨在研究B4C (W,Ti)C陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理。
陶瓷喷砂嘴在工业领域中广泛应用，但其在使用过程中常常面临冲蚀磨损的问题，导致其使用寿命降低。
因此，了解喷砂嘴的冲蚀磨损机理对于改进嘴部设计和延长使用寿命具有重要意义。
在本研究中，我们采用了实验和数值模拟相结合的方法来探究陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损的机理。
首先，我们制备了B4C (W,Ti)C陶瓷喷砂嘴样品，并进行了冲蚀实验。
通过观察喷砂嘴表面的形貌变化和重量损失，我们可以了解不同工况下的冲蚀磨损情况。
然后，我们使用计算流体力学（CFD）方法建立了喷砂嘴的数值模拟模型。
通过模拟喷砂嘴内部的流动场和颗粒运动情况，我们可以模拟冲蚀磨损的过程并预测喷砂嘴的寿命。
实验结果显示，B4C (W,Ti)C陶瓷喷砂嘴主要受到颗粒的冲击和液流的冲刷导致的冲蚀磨损。
颗粒的速度和质量浓度对嘴部的磨损程度影响较大。
数值模拟结果与实验数据吻合较好，验证了模拟方法的可靠性。
综上所述，本研究对B4C (W,Ti)C陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损机理进行了深入探究。
通过实验和数值模拟相结合的方法，我们可以更好地理解嘴部的冲蚀磨损过程，并为嘴部的设计和使用提供参考。
此外，我们还通过分析冲蚀嘴表面的物理和化学特性，进一步探究冲蚀磨损机理。
通过扫描电镜（SEM）观察冲蚀嘴表面的微观形貌变化，可以得知冲蚀过程中的微细颗粒对嘴部表面的影响。
X射线衍射（XRD）和能量色散X射线（EDX）分析可以提供关于嘴部材料相变、晶结构和元素组成的信息。
此外，我们还分析了工况参数，如流速、压力和颗粒尺寸的影响。
通过改变这些工况参数，可以模拟不同工况下的冲蚀磨损情况，从而更好地理解其机理。
在这项研究中，我们还注意到陶瓷材料的自身特性对冲蚀磨损的影响。
B4C (W,Ti)C陶瓷具有优异的硬度和耐磨性，但也存在一定的脆性。
因此，在设计和选择材料时，需要在硬度和韧性之间进行权衡，以实现最佳的冲蚀磨损抗性。
陶瓷喷砂嘴应力的有限元分析
陶瓷喷砂嘴应力的有限元分析
冯益华;王丽;姚来凤
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2007(000)003
【摘要】根据喷砂工作情况和一种具体陶瓷喷砂嘴结构,建立了单粒子冲蚀模型,利用有限元软件模拟陶瓷喷砂嘴冲蚀过程,研究了喷砂嘴材料在冲蚀过程中的破坏状态以及不同时刻的应力、能量分布情况,为进一步研究陶瓷喷砂嘴冲蚀磨损的动态过程及冲蚀磨损机理提供了有力依据.
【总页数】3页(P66-68)
【作者】冯益华;王丽;姚来凤
【作者单位】山东轻工业学院,机械工程学院,济南,250353;山东轻工业学院,机械工程学院,济南,250353;山东轻工业学院,机械工程学院,济南,250353
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
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喷丸三维残余应力场的有限元模拟
1.2 材料的力学性能
目标 物体 材 料为 AISI304 奥 氏体 不 锈钢，
ABAQUS/Explicit 采用子程序 VUMAT 编辑材料应
变硬化特性。喷丸过程产生由于高速撞击引起的冷
选用 S4R 单元，采用这两种减缩积分单元是因为减 缩积分单元只在单元中心有一个积分点，求解时采 用更精确的均匀应变公式来计算单元应变分量的平 均值。但是减缩积分单元会由于存在沙漏问题而显 得过于柔软。
细划在接触表面附近的网格可以缓解沙漏问 题，也可以对减缩积分单元引入少量的人工“沙漏 刚度”以限制沙漏模式的扩展。分别取 1、2、3、4 四种沙漏参数进行计算，并比较计算结果。 1.5 边界条件
由图 2a 可以看出，在从表面至深度方向 0.1 mm 的范围内，撞击形成的应力场拉压不一，而在 0.1 mm 至 0.6 mm 的深度范围内，以不同沙漏参数计算 得到的应力分布基本相同。由图 2b 可以看出，多个 弹丸喷射时，随着沙漏参数的增大，压应力层厚度
(b) 多个弹丸喷丸的残余应力分布
图 2 横向残余应力随着沙漏参数的变化 （v=300 m/s，H=400 MPa）
月
凌祥等：喷丸三维残余应力场的有限元模拟
横向应力σ /MPa y
1000 500
0
-500 -1000 -1500
H=50 MPa H=200 MPa H=400 MPa H=800 MPa
-2000 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 z /mm
(a) 单个弹丸喷丸的残余应力分布
基于有限元分析的摩擦系数测定
基于有限元分析的摩擦系数测定
韩志仁;陶华
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】2008(33)1
【摘要】在塑性体积成形有限元模拟中,摩擦模型和摩擦系数的确定是一个关键问题。
本文采用圆环镦粗法研究体积成形中摩擦系数的确定。
利用有限元分析确定一组摩擦系数标定曲线,用圆环镦粗试验确定圆环内径变化率百分比与圆环高度压缩百分比关系曲线。
通过曲线对比得到模具材料和成形材料之间的摩擦系数。
针对6A02CZ材料在钢模具中体积成形时6A02CZ材料与钢之间的摩擦系数进行确定,6A02CS材料在无润滑剂和润滑油做润滑剂两种情况下的摩擦系数分别为
0.325和0.3。
研究表明,采用有限元方法和圆环镦粗试验相结合的方法更适合塑性体积成形中的有限元分析。
【总页数】3页(P136-138)
【关键词】有限元;摩擦;圆环镦粗
【作者】韩志仁;陶华
【作者单位】沈阳航空工业学院航空宇航学院,辽宁沈阳110136;西北工业大学机电学院,陕西西安710072
【正文语种】中文
【中图分类】TG356.16
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1.螺栓摩擦系数对连接防松影响的有限元分析 [J], 胡远忠
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喷砂机工作原理
喷砂机工作原理喷砂机是一种常用的表面处理设备，常用于清洗、去除污垢、喷涂前的表面处理以及表面改性等工艺。
喷砂机的工作原理是利用高速喷射的砂粒冲击工件表面，从而实现表面的清洁和改性。
喷砂机主要由喷砂枪、压缩空气系统、砂粒供给系统和控制系统等组成。
1. 喷砂枪：喷砂枪是喷砂机的核心部件，它通过喷嘴喷射出高速的砂粒。
喷砂枪通常由喷嘴、喷砂管、喷砂室和喷砂嘴等组成。
喷砂嘴是喷砂枪的关键部件，它决定了喷砂机的喷射效果和喷射速度。
2. 压缩空气系统：喷砂机需要通过压缩空气来驱动喷砂枪的喷射动作。
压缩空气系统通常由压缩机、储气罐、过滤器和调压器等组成。
压缩机将空气压缩到一定压力后送入储气罐中，过滤器可以过滤空气中的杂质，调压器可以调节喷砂机的喷射压力。
3. 砂粒供给系统：砂粒供给系统用于将砂粒输送到喷砂枪中，以供喷射使用。
砂粒供给系统通常由砂粒箱、输送管道和调节装置等组成。
砂粒箱存放砂粒，输送管道将砂粒输送到喷砂枪中，调节装置可以调节砂粒的供给量。
4. 控制系统：控制系统用于控制喷砂机的工作状态和参数。
控制系统通常由电气控制柜和操作面板等组成。
电气控制柜集中控制喷砂机的各个部件，操作面板用于操作喷砂机的启动、住手和参数调节等功能。
喷砂机的工作过程如下：1. 启动喷砂机：首先，将喷砂机的电源接通，并按下启动按钮，喷砂机开始工作。
2. 压缩空气供给：启动后，压缩机开始工作，将空气压缩到一定压力后送入储气罐中。
过滤器和调压器可以过滤空气中的杂质，并调节喷砂机的喷射压力。
3. 砂粒供给：砂粒箱中的砂粒通过输送管道输送到喷砂枪中。
调节装置可以调节砂粒的供给量，以满足不同工艺的需求。
4. 喷砂操作：操作人员拿起喷砂枪，对待处理的工件进行喷砂操作。
通过喷嘴喷射出的高速砂粒冲击工件表面，去除污垢或者改变表面形态。
5. 控制参数调节：操作人员可以通过操作面板调节喷砂机的喷射压力、喷射速度和喷砂角度等参数，以满足不同工件的处理要求。
喷砂的工作原理
喷砂的工作原理嘿，朋友！你有没有想过，那些表面粗糙又有着独特质感的东西是怎么来的呢？今天呀，我就给你讲讲喷砂这个超酷的工艺，它的工作原理可有趣啦！我有个朋友叫小李，他就在一家做金属加工的工厂里上班，整天和喷砂打交道。
我有次去他厂里参观，就像刘姥姥进大观园一样，对啥都好奇。
我就问他：“小李啊，你这喷砂到底是咋回事啊？”他呢，就特别得意地开始给我介绍起来。
喷砂啊，简单来说，就像是一场小小的“沙粒风暴”去攻击一个物体的表面。
你看啊，首先得有个喷砂设备，这设备就像是一个超级英雄的武器库。
它里面有一个装砂的容器，这个容器啊，就好比是沙粒的家。
这些沙粒可不是普通的沙子哦，它们可是经过精心挑选的，就像选美比赛一样严格。
有刚玉砂、石英砂等等，不同的沙粒就像不同的小战士，有着不同的本领。
然后呢，这个设备里还有一个很重要的东西，就是喷枪。
喷枪啊，那就是沙粒们冲向战场的通道。
这时候就需要一股强大的力量把沙粒从容器里通过喷枪喷射出去，这股力量来自哪里呢？就来自压缩空气啦。
压缩空气就像是一个大力士，把沙粒们猛地推出去。
我当时就对小李说：“哎呀，这就像是弹弓把小石子射出去一样呢！”小李笑着说：“哈哈，你这么理解也没错。
”那这些沙粒以高速冲向物体表面的时候会发生什么呢？这就像是一群小蚂蚁在啃食一块大面包一样。
沙粒撞击物体表面，就会把表面上的一些东西给“啃”掉。
如果这个物体表面有污垢、锈迹或者是旧的涂层，那沙粒就像是一个个清洁小能手，把这些脏东西都给清理掉。
而且啊，这高速撞击还会让物体表面产生微小的凹坑，就像月球表面的环形山一样。
这些凹坑多了，物体表面就变得粗糙起来啦。
我当时就好奇地问小李：“那这个喷砂会不会把东西给弄坏啊？”小李就跟我解释说：“这你就不懂了吧。
就像按摩一样，你要是掌握好力度和方法，不但不会弄坏，还会让东西变得更好呢。
”你看，喷砂的压力是可以调节的，就像你调节水龙头的水流大小一样。
如果要清理很顽固的污垢，那就把压力调大一点，就像你要把很重的东西搬走，得使更大的力气。
陶瓷梯度耐磨涂层中残余热应力的有限元分析_曾庆东
va ria bles betw een its inter na l fo rce a nd coefficient of elastic founda tion is fo rmula ted. Creep o f concre te producing effec t on str ess o f beam bo dy structure is a naly zed. For instance o f the co nstr uc tion o f a concre te beam on ela stic founda tio n, eno ugh stiffness o f elastic founda tion must be co nst ructed, so that the beam body is ensur ed not to split during the co nstructio n. Thr ough discussion of limit stiffness and flexible fo undatio n, those r esults a re accor ded with primar y str uctur e a na ly sis theo ries. Acco rding to stress test and so lutio n theo re tica lly , it is v ery impo r tant to co nstruct ra tional mo del of finite element analys is .
喷砂工艺的EDEM-Fluent耦合模拟喷嘴结构参数的研究
表面技术第51卷 第1期 ·192· SURFACE TECHNOLOGY 2022年1月收稿日期：2021-03-15；修订日期：2021-06-23 Received ：2021-03-15；Revised ：2021-06-23 基金项目：国家自然科学基金项目（51775258）；辽宁省自然科学基金重点项目（20170540458）；精密与特种加工教育部重点实验室基金（B201703）Fund ：Supported by National Natural Science Foundation of China (51775258); Natural Science Foundation Plan Key Projects of Liaoning Province (20170540458); Key Laboratory Fund of Ministry of Education for Precision and Special Processing (B201703) 作者简介：周大鹏（1995—），男，硕士，主要研究方向为颗粒物质动力学。
Biography ：ZHOU Da-peng (1995—), Male, Master, Research focus: particle matter dynamics. 通讯作者：马学东（1965—），男，博士，教授，主要研究方向为颗粒物质动力学。
Corresponding author ：MA Xue-dong (1965—), Male, Doctor, Professor, Research focus: particle matter dynamics.引文格式：周大鹏, 马学东, 杜昱霖, 等. 喷砂工艺的EDEM-Fluent 耦合模拟喷嘴结构参数的研究[J]. 表面技术, 2022, 51(1): 192-201. ZHOU Da-peng, MA Xue-dong, DU Yu-lin, et al. Study on EDEM-Fluent Coupling Simulation of Nozzle Structure Parameters in Sandblasting Process[J]. Surface Technology, 2022, 51(1): 192-201.喷砂工艺的EDEM-Fluent 耦合模拟喷嘴结构参数的研究周大鹏1，马学东1，杜昱霖1，张凡1，陈燕1，王海令2（1.辽宁科技大学 机械工程与自动化学院，辽宁 鞍山 114051； 2.鞍山市长和冶金设备制造有限公司，辽宁 鞍山 114031）摘 要：目的 研究在喷砂工艺过程中，喷嘴的收缩角、喉部半径及扩散角3种结构对出砂平均速度和出砂总量的影响规律及原因。
有限元分析中的应力
你真的了解有限元分析中的“应力”吗原创2016-07-09Feaforall虽然在有限元分析中我们常常会用到软件后处理程序得出的应力值stress;但其实应力有很多值得我们研究的地方..如果我们把作用于物体的力产生的各处应力汇总起来;那么应力也就像流体分析CFD中的速度或者压力一样形成应力场“流过”物体;我们抓取感兴趣的地方来进行强度的评估..然而;由于应力状态变化复杂;并不好在3D单元中进行可视化;所以我们更需要根据软件已有的功能来探究应力的意义..1. 几乎所有的有限元分析结果中;默认的应力结果是冯米斯应力Von Mises;冯米斯应力是一个标量结果;并没有力的方向性指示..学过材料力学的应该知道还有一种应力是主应力principle stress;主应力是矢量;某些情况下也是非常有用的;那么他们之间有什么区别2.物理内部的受力在不同部位都不一样;我们怎样尽可能多的去研究内部力场的不同特性并且通过软件可视化出来呢下面我们将探究上面的两个问题..什么是应力首先我们先说说什么是应力..众所周知;应力stress是单位面积上作用的力forces..我们并不好感知或者测量应力;但力force是实实在在的;我们可以很好的感知和测量..物质总是由原子构成的;从原子的维度看;原子之间相吸或者相斥..物体在没有受力的状态下;原子处于自然状态;所有的力互相平衡;如果物体受到外部力的作用;原子就会偏离平衡位置去寻找新的平衡位置来平衡外部力..如下图所示;相同长度L上分别有两排5对的原子和两排6对的原子;如果假设原子之间的吸引力相同;那么单位长度上6对原子的应力要比5对的大;扩展到宏观的3D情形同样适用..力和应力单元微积分学科的发展可以使我们通过数学运用无限无限大或者无限小的原理来处理很多实际问题;宏观物体的受力是微观单元的叠加..在材料力学中;我们把一个无限小的立方体cube单元来描述某一点的受力情况..为什么无限小呢因为由于无限小;小到物体内部力是均匀的;没有应力变化;只有一种应力状态..如下图所示;六个面分别受到法向力平衡..上图是垂直于截面的法向力normal force情形;那么自然还有一种剪切力shear force..如下图所示;如果X方向截面受到剪切力Fxy下标x代表x方向截面;y代表受力朝向y方向;那么为了使单元平衡;就会产生其余三个力Fyx;Fxy;Fyx如果想当然觉得只有Fxy产生;那么立方体将受到弯矩无法平衡如果将法向力和剪切力汇总到一个立方体中为了便于图形呈现;其它三个面的受力状态这里没表示出来：有限元模型中;每个单元受到的力;包括法向力、剪应力的合力都是和外力通过节点传递到该单元的力平衡的;这种微观的平衡是力学平衡的微观表现..有力force就有应力stress;相应的应力单元如下图所示：下面我们通过一个实例来研究物体在受力状态下的力的多种观察视角..如下图所示;一个斜十字交叉的简易桁架模型左端两个孔完全约束;右边两个吊耳孔分别受到向下和左/右方向的力大小任意..整体的Von Mises应力状态如下图所示;一般情况下软件都默认得到这个应力云图;我们看看最大的受力区域和值就可以了;但今天我们不关注这个;我们更关注力在不同区域;不同方向的不同形式;von mises是标量;没有方向;得出的数值也没有正负;得不到这些细节信息..首先我们来看看X方向的受力情况：从上图中我们可以看出来;上面部分主要受到拉伸力数值是正值;下面主要受压缩力数值是负值;为了证明我们的观察;我们将上面受到拉伸的区域C和压缩力的区域E局部放大得到如下的结果..放大区域C：从上图可以看出在图中虚线方向上;力的变化都是正值;还可以看出这种变化是线性的..再看区域E：从上图可以看出在图中虚线方向上;力的变化都是负值;同样是线性变化的..此外;从X方向的应力分布云图中还可以看出;区域A似乎是拉伸最大点;区域B似乎是压缩最大点;但这只是X方向的情形并不能告诉我们全部的信息..我们再看看Y方向的应力分布：从Y方向的应力分布来看;最感兴趣的应该是区域D..绘制区域D的应力变化可以看出次区域既有拉伸应力也有压缩应力..我们观察了X方向和Y方向的应力分布..如果我们想观察和X方向或者Y 方向成一定角度方向上的应力分布呢这时候我们需要建立局部坐标系..如下图所示：我们甚至可以看看xy平面方向上的剪应力分布：上面我们介绍了在笛卡尔坐标系下不同方位的应力分布;我们姑且称这种应力为“笛卡尔”应力Cartesian stresses吧..下面我们来看看主应力principle stress和冯米斯应力Von Mises stress主应力principle stress上面我们观察了x方向、y方向和局部坐标系下的应力分布..事实上;我们可以任意旋转坐标系来观察应力的分布;虽然方向不同;但他们其实都是等价的;只是通过不同的角度来描述相同的应力状态而已..我们以下图中所示的点x为基准;研究这一点在不同坐标角度下x方向、y 方向和剪应力xy方向的应力变化..下图我们把几个关键的信息列在一张图中方便观察..左上角是主应力主应力、剪应力计算公式;可以看出;不同角度方向上主应力大小是不同的;所以主应力是矢量..右边的曲线图代表点“x”在不同方向X、Y、XY 和不同角度下0—360°的主应力变化值;可以看出呈正余弦变化;这也是和主应力公式吻合的..一般我们把最大主应力max principal stress简称为P1;最小主应力min principal stress;有符号;不代表真的很小简称为P3;最大剪应力max shear stress简称为P2..此例中由于P2非常小我们不考虑;主要考虑P2和P3..下图所示为拉伸主应力占主导的区域;没有显示应力云图的区域是因为拉伸主应力太小或者受到压缩应力;我们把它过滤掉不显示出来..这非常有用;从图中我们可以看出;上面的桁架主要受拉伸应力;左上到右下的的区域也受到稍微小一点的拉伸应力那么哪些部位主要受到压缩应力呢下图所示为压缩应力占主导的区域;没有显示应力云图的区域是因为压缩应力太小或者受到拉伸应力;我们把它过滤掉不显示出来..可以看出拉伸应力和压缩应力两幅图呈现互补不完全互补状态..我们甚至可以绘制应力云图来呈现力场在内部的流动..拉伸应力的矢量云图如下图所示;拉伸应力越大的地方颜色越深..下图为压缩应力战主导的区域;同样的;压缩应力越大颜色越深..最大主应力P1和最小主应力P2在疲劳耐久分析fatigue analysis中非常重要;对于压缩应力;在屈曲分析中也非常有用..冯米斯应力Von Mises冯米斯应力是我们在平时分析时最常见的力;2D状态下的冯米斯应力公式为：从公式也可以看出冯米斯应力是没有负值的;是一个标量..我们再次贴出上面的那张图：从上图可以看出;大约有四个区域的应力云图是我们需要关心的;冯米斯应力的意义就在于此;它可以让我们很快找到最危险的区域..但是由于是标量;我们并不能从中知道哪些地方是受到拉伸应力;而哪些地方受到压缩应力;我们也不知道某些区域到底是主应力占主导;还是剪应力占主导;而这些细节往往在某些分析类型中是必不可少的..下图是吊耳处的冯米斯应力分布图;从图中可以看出存在应力较大的集中部位;但我们并不知道到底是拉伸还是压缩占主导一般从垂直应力方向开始疲劳屈服;但在疲劳分析中;这两个因素带来的影响很关键但也是不同的..另外;我们也不知道剪应力是否占主导;剪应力较小时我们可以忽略;但如果剪应力较大;其带来的影响往往比主应力更严重..所以光有冯米斯应力是不够的;我们需要综合考虑这两种力..三种力的总结综上;在有限元分析的后处理中;我们通常关注这三种力：笛卡尔应力Cartesian stresses;主应力principal stresses和冯米斯应力von Mises stress;我们之所以综合探究他们;是因为这样可以使我们对分析对象的受力有一个更清晰的图景;可以使我们更好的做出判断..1.冯米斯应力冯米斯应力主要使我们能看到整体的应力分布和应力集中的地方;是强度评估的主要参考指标..2.笛卡尔应力笛卡尔应力是把冯米斯应力分解在不同方向上;或者建立局部坐标系探究不同方位上的力分布;这些力在载荷施加在2D平面内的分析非常有效如本例就是如此;Z轴方向是等价均匀的;但在复杂的3D模型状态下;往往需要局部在厚度方向上简化..笛卡尔应力主要展现了哪种力是占主导的..3.主应力通过绘制最大/最小主应力等高线云图和向量云图;能使我们更好的了解到物体内部的应力流场分布;清晰的了解到最糟糕的拉伸/压缩/剪应力区域..。
管道钢材与陶瓷涂层界面残余应力分布的有限元分析
管道钢材与陶瓷涂层界面残余应力分布的有限元分析王瑞英【摘要】管道钢材的表面性状对管道钢材的性能具有重要的影响,采用陶瓷涂层改性管道钢材表面是目前改善管道钢材性能的重要途径,钢材表面热喷涂技术是常用的钢材表面改性方法之一.针对喷涂涂层内存在的残余应力问题,利用ANSYS软件,对Al2O3-13％TiO2陶瓷涂层材料中的残余应力的大小和分布进行了模拟计算.结果表明:在只考虑温度因素时,基体内部残余应力分布均匀,且应力值很小;在涂层界面存在应力突变,喷涂粒子的冲击力可使涂层内的残余应力增大近2个数量级,且残余应力的最大值位于涂层表面;在钢材与陶瓷界面采用过渡层,可显著降低残余应力,缓和界面应力突变.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2018(044)006【总页数】4页(P79-82)【关键词】管道钢材;陶瓷涂层;残余应力;有限元分析;等离子喷涂【作者】王瑞英【作者单位】海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451【正文语种】中文管道钢材的表面性状对管道钢材的性能具有重要的影响，采用陶瓷涂层改性管道钢材表面是目前改善管道钢材性能的重要途径，钢材表面热喷涂技术是常用的钢材表面改性方法之一[1]。
然而由于涂层与基体母材物性参数存在差异，在二者界面上存在较大的残余应力，降低了涂层与基体母材的结合强度，易导致涂层剥落，限定了热喷涂技术的应用范围。
对涂层结合处残余应力进行有限元分析，可明确涂层的应力大小、分布以及引起残余应力的原因，这对采取措施以增强涂层结合力，提高涂层使用寿命具有指导意义。
1 有限元模型1.1 模型建立与网格划分（1）模型建立。
计算所用试样基体为45#钢管，规格为φ15 mm×5 mm；涂层材料选用Al2O3-13%TiO2（简称AT涂层）和NiCr-Cr3C2两种陶瓷材料；过渡层材料为镍包铝，涂层厚度300 μm。
沿试样直径方向取一矩形剖面，长7.5 mm，进行二维有限元应力分析。
结构陶瓷激光加工的热应力分析
浙 江 大 学 学 报 ( 工学版)
Journal of Zhejiang University( Engineering Science)
Vol . 38 No. 9 Sep . 2004
结构陶瓷激光加工的热应力分析
周继烈 ,程耀东
( 浙江大学 现代制造工程研究所 , 浙江 杭州 310027)
1. 1 激光加热的温度场模型及有限元算法
取极小值 . 式中 : V 表示计算区域 , S 表示 V 的边界 . 将计算区域离散为 E 个单元区域 , 则总泛函 ( 5) 分解
E
成一系列的单元泛函 J e , 即 J =
e =1
∑J . 在一个单元
e
里 , 温度场可用线性的节点温度插值函数表示 , 这样 单元泛函就成为单元内各节点温度的函数 , 亦即总 泛函是所有节点温度的函数 , 对泛函求极值就转化 为对各节点温度求极值的问题 . 将单元泛函对单元内各节点温度求导 , 可获得 单元热传导矩阵 Ke 、 单元热容矩阵 C e 和单元节点热 e 流量列矩阵 Q 等单元矩阵 . 对总泛函求极值的过程 就转化为按单元的节点编号将单元矩阵叠加形成下 述方程组并求解的过程 : 5T ( 6) KT + C = Q. 5t 式中 : K、C 和 Q 分别为总的热传导矩阵 、 热容矩阵 和热流量列矩阵 , 它们分别由相应的单元矩阵元素 5T 按一定规律合成 ; T 和 分别为节点温度列矩阵和 5t 节点温度变化速率列矩阵 . 为了获得零件温度场随 时间变化的规律 , 将方程组 ( 6) 在时间坐标上采用向 后有限差分 , 将节点温度变化速率列矩阵离散并经 整理得到
全性 . 因此 ,如何减少或避免裂纹十分重要 . 激光能量被材料吸收后转化为热能 , 使材料升 温而发生热扩散 、 热膨胀和热应力 ,并可能导致脆性 材料开裂甚至破坏 . 讨论裂纹问题 ,首先要分析加工 时材料的温度场和应力场 . 温度场和应力场难以测 量 ,数学模拟就成为了重要方法 . 本文首先建立结构 陶瓷在激光加工时的非定常温度场模型和热应力模 型 ,推导其有限元算法 , 进行数值模拟 , 然后分析加 工参数对热应力的影响 ,以避免或减少裂纹 .
局部应力应变Neuber法与有限元求法的比较（ＰＤＦ）
环应力应变曲线为 1 = f 1 ( 1 ) , 求出双曲线
和双倍曲线的交点 P 1 ( 1 , 1 ) , 此点在绝对坐
标( , ) 中的值为:
1 = 0 + sign( S1 ) ∀ 1
1 = 0 + sig n( S1 ) ∀ 1
( 5)
载荷从 1! 点加载到 2! 点, 其载荷增量为
S2 = S2 - S1 , 按式( 4) 求出 N euber 常数 C2 =
确定局部应力应变历程主要有 3 种方法: 试 验法; 弹塑性有限元解法; 近似计算方法, 典型的 如 N euber 法[ 3] 。试验方法虽然直观正确, 但是 费用高、周期长、限制条件多。随着计算机计算 速度的飞速发展, 以及有限元计算方法的建立 和完善, 使得通过数值计算的有限元法计算局 部应力 应 变成 为可 能。文 中 分别 利用 传 统的 Neuber 法和弹塑性有限元法计算了典型孔板的 局部应力应变, 并进行了对比。
第 29 卷 第 1 期 2009 年 02 月
弹箭与制导学报 Journal o f Pr ojectiles, Ro ckets, M issiles and G uidance
Vo l. 29 No . 1 Feb 2009
局部应力应变 Neuber 法与有限元求法的比较*
舒 陶, 任宏光, 郭克平
图 5 有限元网格及典型应力分布
3 数据及结论
利用 Neuber 法和弹塑性有限元法分别求得 的局部应力应变历程 数据如表 1。根据数据作 出如图 6 所示的应 力数据和 应变数据 对比图。 同时, 根据需要由应力集中系数公式也可求出应 力集中系数, 求应力集中系数的两种名义应力净 面积应力和毛面积应力也一并列在表 1 中。
有限元法分析不同粘接剂对全瓷冠应力分布的影响
有限元法分析不同粘接剂对全瓷冠应力分布的影响李冰;张晔;武秀萍;邓菁菁;吴婷婷;张并生【期刊名称】《口腔材料器械杂志》【年(卷),期】2014(000)002【摘要】目的：探讨不同种类粘接剂对双层结构的全瓷冠及粘接剂应力分布的影响，为临床修复设计提供依据。
方法利用螺旋CT断层图像，构建双层结构的全瓷冠（核瓷层和饰瓷层）、粘接剂层、牙体组织、牙根、牙周膜和牙槽骨6部分的三维有限元模型，设计垂直集中载荷600N的加载方式，分析全瓷冠经3种不同粘接剂（Panavia，3M RelyX Unicem，3M RelyX Luting）粘固后，粘接剂层、核瓷层和饰瓷层的最大主应力分布。
结果粘接层应力集中部位为近中颊侧肩台和腭侧面近牙合面部分。
核瓷层应力主要集中在核瓷内部，饰瓷层应力主要集中在加载点附近。
随着粘接材料弹性模量的增加，位于饰瓷层的最大主应力呈现出下降的趋势，而位于核瓷层和粘接层的最大主应力出现上升的趋势。
结论全瓷冠在不同粘接材料粘固后受到力的作用时，最大主应力分布区域相对固定，但分布范围有向加载侧分布的趋势。
在某些条件下，高弹性模量的粘接剂可能会降低全瓷冠崩瓷的发生，并在一定程度上降低核瓷层的抗折能力。
%Objective To investigate the relationship between the bonding agents and the stress distribu-tion ofall-ceramic crown and then provide the basis for clinical restoration design. Methods The tomography im-ages of spiral CT were used to construct the finite element analysis mode, which was composed of six parts:double layer structure of all-ceramic crown(include the core layer and the veneer layer), adhesive layer, tooth tissues, tooth root, periodontal ligament, andalveolar bone. The loading way was designed as follows:600N load was verti-cally concentrated, and ANSYS software was used to analyze the stress values of the core layer、the veneer layer and the adhesive layer with three bonding agents including the Panavia,the 3M RelyX Unicem and the3M RelyX Luting cement. Results The distribution area of stress in the adhesive layer was near the mesio-buccal shoulder and occlusal surface at the lingual side;the stress of the core layer was concentrated within the core porcelain and the stress of the veneer layer was located in where the load applied. With the increase of the elasticity modulus of the bonding agents, the maximum principal stress declined in the veneer layer, and the maximum principal stress increased in the core layer and the adhesive layer. Conclusions Under loading when all-ceramic crown was ce-mented with different bonding agents, the distribution areas of the maximum principal stress are always stable, but there is a trend due to the load:the distribution areas are more likely to move to the place near the load position. The bonding agents with high elasticity modulus may reduce the risk of collapse porcelain of all-ceramic crowns, but it also may cause the decrease of the fracture resistance of core porcelain to a certain extent.【总页数】4页(P89-92)【作者】李冰;张晔;武秀萍;邓菁菁;吴婷婷;张并生【作者单位】山西医科大学口腔医院修复科，太原 030001;山西医科大学口腔医院修复科，太原 030001;山西医科大学口腔医院修复科，太原 030001;山西医科大学口腔医院修复科，太原 030001;山西医科大学口腔医院修复科，太原 030001;山西医科大学口腔医院修复科，太原 030001【正文语种】中文【相关文献】1.不同制作技术及粘接剂对氧化铝全瓷冠边缘微渗漏的影响分析 [J], 吴曦2.不同粘接剂对后牙分裂桩冠修复应力分布影响的有限元分析 [J], 何立辉;刘立杰;高贝;高尚;陈一夫;刘志辉3.三维有限元法分析不同粘接剂层对瓷贴面应力分布的影响 [J], 张颜;初晓阳;刘大军;王燕一4.有限元法分析不同桩核材料对第一前磨牙In-ceram全瓷冠应力的影响 [J], 吕晓春;程祥荣5.不同粘接剂对中切牙全瓷冠应力分布的影响 [J], 闫嘉群;朱焱;王太和;苏红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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陶瓷喷 应力 有限元 砂嘴 的 分析
冯益 华 ， 王丽 ． 姚 来 风
山东轻工业学院 机械工程学院 ， 济南 ２ ０ ５ ５ ３３
Ｓ ｒ 蟠 Ａｎａ ｙ ｉ ｆｔ ｏ ｉ ｎ ｏｆＣｅ ａ ｉ ｚ ｌ ｓｗＩｌ Ｆｉ ｊ ｅ Ｅｌｍ ｅ ｔＭ ｅ ｈ ｄ ｔｅ ｌ ｓｓ ｏ ｈｅ Ｅｒ ｓ ｏ ｒ ｍ ｃ Ｎｏ ｚ ｅ ｔＩ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ
ｆ （） １
２ ． 单粒子 冲蚀模 型 陶 瓷喷 砂嘴属 于脆 性材 料 ＋关于 脆性 材料的 冲蚀 瞻
¨（ Ｖ 等
（ ２ ）
式 中 ： 为 凹痕 体 积 ； 为 靶材 的 断 裂韧 性 ； ， 分 别 Ａ ． Ｅ 损， 人们 提 出 ＿多种 冲蚀模 型 ， 以描 述 冲蚀率 与靶材 特 为靶材 的弹 性模 量和硬 度。 ｒ 用 性 （ 裂韧性 、 度 缺陷 度等 ） 断 硬 和磨料 粒子 特性 （ 度 、 速 密 这 里 ，我们 假设 磨料 的所有 动能 都在 冲击 过程 中被 度 、 度、 粒 形状 等 ） 间 的 比例 关系１ 。其中 ， 之 一 多数 冲蚀模 靶材 的塑性 变形 所消 耗。并 假设靶 材硬度 在 整个 凹痕 型建 立在 Ｍａｓ ａｌ ｒｈ ｌ等 提 出的“ 痕 由多 角粒 子 造 成” 理 深度 ６ 围 内保 持 不变 。则有 ： 范 论基础 ｊ ， ： ．该理 论集 中研 究 了磨料粒 子 冲击 与靶材 凹痕 行为 之问 的相 似性 模 型均假 １磨 料颗 粒对靶 材进 行垂 吐 直 冲击 ． 而且 ． 冲蚀 是由单 个粒 子 冲击 的非 相 互作用 的 累 积造 成 的＝图 Ｉ为冲蚀过 程 中凹痕 处 的徽裂纹 形成 示 意 图 。 当磨料 冲 击靶 榜时 ， 尖角 粒子对 靶材产 生较 大的 压 应 力 ．导 致靶 树形 成塑性 变 形。 当冲 击载荷 进一 步增 大 时 ， 力使 靶材 表 面产生 两种 不 同形 式 的裂纹 ： 向裂 纹 应 磺
１ 引
言
（ 行 于靶 材表 面 ） 平 和
喷 砂嘴 是喷 砂机械 没 备上 的关键 部件 之一 ， 电是 主 径 向裂 纹 （ 垂直 于 靶
要耐磨 易损 部件 。 由于陶 瓷材料 具 有很高 的硬 度和耐 磨 性 能 ，使用 陶瓷 喷砂嘴 有利 于提 高喷 砂嘴 寿命 和ＩＴ 效 Ｊ＿ ｌ 率． 因此 陶瓷 喷砂 嘴 已被 广泛 成用 于现代 喷砂 设备 中 ： 磨 料颗 粒在 喷砂 嚆 内孔 中运 动 时 ，部 分颗 粒将 与 内 壁发生 碰撞 ， 是导 致喷 砂嘴 磨损 的直接 原 周。 因此 ， 这 正 确分 析喷 砂嘴 的冲蚀 磨损 过 程 ，对进一 步研 究喷砂 嘴 的 冲蚀 磨损 机理 具有 重要 的意 义。 本文 以一种 喷枪 和喷砂 嘴结 构 为研究 对象 ． 利用 有 限元方 法 ， 拟喷 砂嘴 内磨科 模 冲 蚀壁 而的 物理过 程 ，在应 力分 析的 基础 ｌ探 ｜喷砂 嘴 ： 寸 的 冲蚀磨 损机理 ：
２ 模 型建 立
材表 面 ） 。横 向裂纹 促 使 靶 材 碎 片增 多 ． 并 导 致靶 材 表 面 的材 料 移 除 。虽 然 径 向裂 纹
对 冲蚀 过程 的 作
材 强度 的破坏 裂纹 长度 ？和深 度 ｈ 分别遵 守 以下关 系式 ：
ＦＥＮＧ － ｕａ Ｗ ＡＮ Ｇ ， ＹＡ Ｏ ｉ ｆ ｎ Ｙ． ｈ ， Ｌｉ Ｌａ － ｅ ｇ
ｃ Ｉ ｎ ｌ ｆＭ ｘｈ ｎ ： ｎ ｉｅ ｒｎ ， ｈ ｎ ｏ ｇＩｓｉ ｔ ｆＬｇ ｔＩｄ ｓ￣． ｉａ ５ １ ０ Ｃ ｉａ ： ｏ ｏ ｅ－ａ ｋａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｇ Ｓ ａ ｄ ｎ ｎ ｔｕ ｅｏ ｉｈ ｎ ｕ ｔ ＂Ｊ ｎ２ ０ ０ ， ｈ ｎ ｊ Ｓｈ ｌ ｔ ｎ
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