摘要：当前斩波盘主要采用等厚度和变厚度(阶梯变化)设计方案,通过对这2类斩波盘在20000 r/min转速下的受力情况进行有限元分析,发现等厚度斩波盘塑性变形严重,变厚度(阶梯变化)斩波盘整体应力大、中心孔及槽口底部应力集中,存在变形失效的隐患。针对以上问题,开展7050铝合金斩波盘的等强度优化设计。首先,基于理论计算和遗传算法,提出一种连续变厚度轮廓曲线,实现连续变厚度转盘等强度优化设计;其次,通过有限元模拟,对斩波盘槽口进行局部加厚及增大圆角半径以减小应力集中现象;最后,通过变厚度斩波盘应力的数值计算结果与有限元模拟结果进行验证。研究结果表明:优化后的斩波盘在20000 r/min转速下,平均应力减小27.8%,应力分布均匀性提高80%,中心孔应力减小33.8%,槽口底部应力减小40.4%。

摘要：针对圆柱形壳体承载效率的局限性问题,提出了变曲率壳体的设计思路.基于薄膜理论和无矩理论,推导了非闭合母线的旋转壳应力与屈曲载荷计算公式.以广义等强度壳理论作为评价耐压壳体承载能力的重要指标,对不同构型旋转壳的应力与屈曲载荷进行了理论预报,探讨了壳体承载的最优构型.最后基于增材制造技术制备了圆柱壳与变曲率壳模型,设计静压试验验证壳体构型与力学性能的影响规律.结果表明:变曲率壳体具有明显的承载优势,两个主方向应力的比值低于圆柱壳,屈曲载荷高于圆柱壳;改变壳体几何构型对其承载能力有一定影响,当r0/rn确定时影响不明显,综合考虑加工精度及初始缺陷等因素,壳体使用圆弧构型效果较好;提出的理论公式在应力预报方面具有较高准确性,在预报屈曲载荷过程中,由于壳体承载进入了非线性阶段,不可避免地导致了误差,应使用非线性方法进行修正.

摘要：针对航空发动机叶片阻尼凸肩的工作特点,建立一种具有等强度、流线型凸肩型面的凸肩结构设计方法,并将该方法成功的应用于某高转速风扇叶片阻尼凸肩的结构设计中.应用结果表明,其设计方法工程实用性强,设计的凸肩结构具有重量轻、凸肩流道光滑、气流损失小、可靠性高等特点.

摘要：针对基于压电效应研制的一维剪切湍流传感器容易受到外界干扰,仅能实现对湍流未知演化阶段、单垂线通路进行一维观测的缺点,以及对边界层产生的湍流各向异性特性有观测局限性问题,提出了基于等强度正交十字梁结构的二维湍流传感器,解决了一维剪切传感器不能同时感知水平和垂向速度脉动的现状,实现了二维矢量、高空间分辨率的湍流探测。湖试实验结果表明,设计的二维湍流传感器0.7 m/s的流速下灵敏度系数达到了1.916×10^(-5)~2.668×10^(-5)Vms^(2)/kg,可以测量湍流并能够获得10^(-8)数量级的低动能湍流耗散率。

摘要：以ANSYS软件为平台,基于双向渐进结构优化法对所提出的等强度风扇叶片的内部结构形式进行探索性研究,在对叶片内部结构进行拓扑优化的过程中提出了中面应力基准法,简化了优化模型,同时有针对性的解决了双向渐进结构优化法在应用中的一些技术问题,实现了等强度风扇叶片内部结构的优化,获得了内部结构的拓扑形式.所得结果可为发动机轻量化设计提供参考.

摘要：针对油田深油井实际工况，推导出计算抽油机井下多阶抽油杆柱任意点处的变形、应力计算公式。在此基础上采用降维法，以多级抽油杆柱体积为优化目标函数，在满足多阶抽油杆柱各阶杆柱最大应力相等的条件下，对多阶抽油杆柱各阶杆长、杆径和阶数做了优化计算，编出了相应的优化程序，并分析比较了多组计算曲线结果。旨在为设计合理的多阶抽油杆柱，减小抽油机的工作载荷提供依据。

摘要：航天发射振动环境幅值大、频带宽,并带有随机性,安全系数的提高对航天发射的高可靠性要求意义重大,尤其对于整星隔振器。针对一类整星隔振器,首次引入等强度梁理论建立了相应的设计方法。首先,在总结分析了国内外相关典型整星隔振器结构特点的基础上,建立了对应于这类隔振器的超静定组合梁模型。然后,基于小变形假设、莫尔定理及等强度梁理论,建立了联系隔振器结构参数与性能参数的等强度力学模型,并推导了迭代设计方法。等强度设计方法能够由结构参数直接预测性能参数,并且可按需要的安全系数设计具有等强度特性的整星隔振器。最后,设计了示例非等强度与等强度隔振器,分析表明所提方法可使隔振器支架应力分布均匀性显著改善,安全系数明显提高。

摘要：为了解决第七代超深水海洋平台钻机双井架结构笨重、安全系数小、变形大和材料使用率低等设计不合理的问题,基于等强度理念对双井架进行了优化设计:参照API Spec 2C-2004标准并采用有限元法,分析了双井架在典型工况下不同杆件截面参数时的应力、位移变化规律;以双井架质量、最大应力、最大位移和不同高度段的应力差异程度为优化目标,采用单因素与响应曲面法进行杆件截面参数优化,获得了最优截面参数组合。研究结果表明:①初步设计的双井架在风暴自存工况下安全系数小于API Spec 4F-2013要求的1.67,最大位移大于规范允许值l/400,在井架的下支柱和顶部横杆处最危险;②双井架应力随高度升高而减小,在设计双井架时应偏向从低到高考虑杆件截面强度;③双井架最终优化方案满足各典型工况要求,较之于原方案,质量、最大应力、最大位移和不同高度段应力的最大偏差率分别降低16.18%、29.25%、29.35%、67.67%,提高了材料利用率。结论认为,采用单因素与响应曲面法相结合的等强度多目标截面参数优化方法,对于双井架结构参数优选和相关井架设计具有指导意义。

摘要：应用等强度概念，推导出齿轮传动的等强度条件，将可靠性设计和优化设计方法应用于等强度齿轮设计中，得出等强度齿轮的可靠性优化设计方法，经验算，得到了满意的结果。

摘要：针对复合材料气瓶传统设计方法中,气瓶在缠绕极孔处容易发生纤维材料严重堆积,导致材料性能无法充分发挥的问题,提出了复合材料气瓶等强度设计方法。该方法是通过分析确定每层复合材料的极限承载能力点,作为新一层复合材料缠绕的极孔点,逐层迭代后确定缠绕方案,使复合材料气瓶在一定内压工况下,气瓶的应力水平分布均匀,从而实现气瓶各部位强度相等,纤维材料性能充分发挥的目的,提升了复合材料气瓶整体结构效率,降低了气瓶结构质量。