【正文】 對于聚碳酸酯樣本 在實驗中利用光波干涉測量法得出的結(jié)論與有限元分析的結(jié)論一致，對于陶瓷的樣本來說，當載荷由 1 牛到 62 牛的過程中變化的時候光波條紋沒有變化，這是由于陶瓷材料的剛性較好，通過實驗和有限元分析的方法可以發(fā)現(xiàn)有限元建模的分析方法是可以推斷出靜載荷作用在聚碳酸酯和氧化鋁的樣本下。 概要和結(jié)論 通過利用干涉測量 法 和有限元對聚碳酸酯和氧化鋁的樣本處在集中靜載荷狀態(tài)下的分析，并且實驗中二者的邊界條件是相同的，同樣也是利用一個固定的方案進行分析，這些條件下并根據(jù)光波的原理從而得出的結(jié)論。陶瓷材料的位移小于聚合體的位移，因為陶瓷材料較為堅硬。圖 4（ a）和（ b）分別是在 u 和 v 區(qū)域內(nèi)實驗所得的光波波紋圖，圖 6 a 和（ b）是有限元分析氧化鋁所得的曲線，圖 4 a 和（ b）是實驗的結(jié)果，當載荷由 0 牛到62 牛的時候，在 u 和 v 區(qū)域內(nèi)的的光波條紋的數(shù)量是一個恒量，如圖 5 b 所示的有限元分析的在 v 區(qū)域內(nèi)的等高線，處在 牛載荷下的最大位移是 毫米，仍然小于所描繪的 干涉 條紋位移的 417106 毫米，如圖 5 a 所示在 u 區(qū)域內(nèi)的處在 牛載荷下的最大位移是 7106 毫米，同樣也小于干涉條紋的位移的數(shù)值，對在 u 和 v 區(qū)域內(nèi)的有限元和實驗分析的位移進行比較 ，二者吻合。然而，分析結(jié)論所得的位移小于有限元分析所得的，同樣也小于實驗所得的相應(yīng)的區(qū)域，在圖 8 a 所示的在 u 區(qū)域內(nèi)的位移大約是圖 11 所表示的實驗和有限元分析的 ，如圖 8（ b）所示在 v 區(qū)域內(nèi)的位移大約是如圖 6（ b）所表示的有限元分析和實驗所得的到，在 u 和 v 區(qū)域內(nèi)位移的不同可能應(yīng)歸于無窮大的物體同有限元模型和實驗的邊界條件的不同，例如，在實驗和有限元建立的模型中，樣本的兩側(cè)是沒有支撐的，在無窮大大的模型中，樣本是由臨近的物體支撐的，可以防止 v 區(qū)域內(nèi)的變形，在分析的結(jié)論的中可以看出較小的位移，另一個很重要的要素是由于在分析的模型中是集中的載荷作用其中心而不是像有限元和實驗中的是逐漸的增大壓力。 對聚碳酸酯樣本 v 區(qū)域內(nèi)的實驗和有限元分析得出的位移線進行比較，如圖 11（ a）中表示的是網(wǎng)狀物質(zhì)的位移線，圖 11（ b）表示的是有限元分析預(yù)測的的曲線，它是關(guān)于樣本的中心線對稱畫出來的，在最下面 v 區(qū)域內(nèi)的位移為零，最大的位移處在載荷點或者是邊緣的中心處，最大的位移在實 驗中和有限元建摸分析中大約有 5000106 毫米，同樣在實驗所得的結(jié)論和有限元分析預(yù)測的結(jié)果有一個很明顯的相似區(qū)域，通過比較說明二者表示的相吻合。最大的位移區(qū)大約是 834106 毫米，這里 有兩條光波波紋來描繪。當干涉圖與滿載荷狀態(tài)下的波紋圖相符 合時，那條光滑的曲線也是應(yīng)被考慮的，繪圖軟件可以利用運算法則畫出不規(guī)則的網(wǎng)狀物位移的變化曲線，這條曲線關(guān)于中心線對稱，如圖 10（ b）表示的是 u 區(qū)域內(nèi)的利用有限元分析預(yù)測的聚碳酸酯在 牛靜載荷條件下的位移曲線，在圖 10（ a）中，樣本的 u 區(qū)域內(nèi)位移曲線關(guān)于中心線對稱，沒有與對稱線重合的。圖 9 表明對于聚碳酸酯樣本當載荷由 0 牛到 牛的變化時的光波波紋的變化。 以有限元分析作指導(dǎo)與實驗的位移的變化相對照，首先是分析實驗的所記錄的光波波紋的變化，然后將實驗所得的光波波紋圖象與有限元分析的相比，可以發(fā)現(xiàn)，在圖 3 中，在剛開始的時候在 u 和區(qū)域內(nèi)的光波波紋是存在的。對于這個小單元體的前表面的位移用 7式表示，它的前表面被分成 75100 的細網(wǎng)狀，在每個小個格用 x 和 y 建立笛卡爾坐標進行運算。 在圓柱坐標系統(tǒng)內(nèi)，用 u, ,w 分別表示在 r, z 軸上的位移。如圖7 所示，表明的是集中載荷的作用力，集中力 P 作用在一個圓柱體的坐標內(nèi)。這也就意味著處在 牛的載荷作用下的氧化鋁的變化量特別的小在目前光學(xué)實驗的測試中。圖 6（ a）和（ b）中，表示的是處在 牛靜載荷下氧化鋁的表面的變化的等高線，每個等高線表示的是在 u區(qū)域內(nèi)位移為 化。在圖 5 中描繪的曲線反映的是在同樣的位移中（ 417106 毫米）一個干涉條紋級次的劃分情況，同樣反映了在一個干涉條紋級次的不同光波波紋的樣式。但數(shù)量并未增多。我 們可以發(fā)現(xiàn)最開始的時候在 u 和區(qū)域內(nèi)都在 0 牛負荷的條件下。用有限元分析建立的網(wǎng)狀模型僅僅反映了樣本的表面的一部分。一個組織結(jié)構(gòu)為三維的立體元件（固體 45）被用來測量樣本和齒狀部分的聯(lián)系。圖二是一個典型的網(wǎng)狀的有限元分析的模型，有 2548和節(jié)點和 1863個元件組成。利用幾何的對稱性，來確定樣本的模型。靜載荷由零開始慢慢的增加作用在滑移托架上，快速錄象的攝象機可以記錄 u 和的光波條紋的微量變化。全部的載荷數(shù)值可以有測壓元件很快地讀出來，如圖 d 所示。靜載荷裝置外形詳見圖 b。由于這是一個靜態(tài)實驗，所以只需要一個攝象機就能夠完成拍攝光波條紋的任務(wù)。光學(xué)測量裝置如圖 1 所示，樣本表面的靜載荷是由直徑為 2 毫米鋸齒狀的物體加載的。實驗的具體細節(jié)可在 Guo 和 Ramulu（ 1991997）。測試的樣本為塊狀氧 化鋁的靜負荷，其尺寸為 。在磨料水射流的噴嘴處有一個直徑 毫米的孔和內(nèi)徑為 毫米的硬質(zhì)合金管子。實驗?zāi)M和有限元模型的建立通過分析易碎材料受集中力進行校核。這就足有力的證 明了實驗與有限元分析的可靠性。一種光學(xué)實驗的測量法，干涉測量法，被用來研究陶瓷等易碎材料在水射流沖擊作用下表面的變化。解決問題的一種方法是利用數(shù)字模擬的分析方法（ Kobayashi,1987） ,這種方法是被用來研究脆性金屬受到磨料水射流穿透作用下的受力狀態(tài)（ Guo,1998）。然而，磨料水射流切割技術(shù)相當復(fù)雜，我們對這方面的了解比較困難。在數(shù)字化和實驗的技術(shù)相結(jié)合的條件下推定待測的物質(zhì)與磨料水射流鉆孔時的漿柱之間的聯(lián)系而得出結(jié)論。 2 固體顆粒都有趨向于葉輪工作面的趨勢，采用小葉片出口角β 2Z 和大出口寬度 b2 參考文獻 1 朱金曦葉輪內(nèi)固體顆粒運動軌跡的分析計算水泵技術(shù) 1998: 3 2 趙振海 . 管道內(nèi)固液混合物運動的基本方程水泵技術(shù) 1992: 1 3 許洪元 . 關(guān)于泵輪中顆粒運動的研究水泵技術(shù) 1994: 5 4 沈天耀 . 離心葉輪的內(nèi)流理論基礎(chǔ)杭州：浙江大學(xué)出版社， 19875 許洪元心泵葉輪磨損規(guī)律研究中國工程熱物理學(xué)會流體機械學(xué)術(shù)會議論文集 1997: 11 6 郭曉民等經(jīng)驗法設(shè)計渣漿泵嗅水泵技術(shù)， 1996 1 7 關(guān)醒凡 . 的理論與設(shè)計 . 北京： 械工業(yè)出版社， 1987 第十屆美國水射流研討會 1999 年 8 月 14 至 17 日：休斯頓，休斯頓 水射流沖擊作用下物料的建模分析 *與 *** 波士頓西北科技合作中心 Redmond,WA 美國大學(xué)機械工程部 Seattle WA 摘要 通過有限元分析和實驗的測量方法與干涉測量法建立數(shù)學(xué)模型從而研究磨料水射流鉆孔技術(shù)，有限元分析的精確性可以通過與實驗所得的數(shù)值進行比較?！?40176?！?25176?？紤]磨損和防堵塞 ,一般葉片進口邊的厚度取稍厚。理論和試驗都表明，少葉片數(shù)和小出口角更適合。 葉片數(shù) 固液兩相流泵大都采用較少的葉片以減少磨損，一般 Z 4～ 葉片數(shù)都對泵性能有很大影響，兩者之間有密切聯(lián)系?！?25176?！?30176。 d50、濃度 Cw 等有關(guān)。對切削磨損要求材料硬度高，對疲勞磨損則要求材料韌性好，因此理想的耐磨材料應(yīng)該是同時具有很高的硬度和韌性，但實際中往往是矛盾的。而質(zhì)量的影響與流場有關(guān)，如果射流 尾流結(jié)構(gòu)弱時，流場對顆粒質(zhì)量的影響將較小。當然，過分加長流道將增加流道的壁面磨擦損失，反而不利于效率 的提高。為了減小流道的磨阻損失及提高抗空蝕性能等因素，經(jīng)常適當?shù)販p少葉片數(shù)，但葉片數(shù)減少后，將使葉片上的載荷增加，從而使分層效應(yīng)增加。 分層效應(yīng)與葉片的吸力邊、壓力邊的速度差有關(guān)，即與葉片上的載荷有關(guān)。由于受到葉輪流道內(nèi)的二次流的影響，工作 面不穩(wěn)定邊界層里的低能微團就會通過前、后蓋板進入非工作面上的邊界層，致使非工作面的邊界層越來越厚，而工作面上的邊界層則很薄，邊界層里的液流速度較低，而邊界層外主流的液流速度較高，這樣就形成了如圖 2 所示的尾流 離心泵葉輪一般葉片數(shù)較少，不能假定速度沿通道方向線性分布，如葉片上的載荷較大，即使考慮了粘性的影響，從總體上講吸力邊與壓力邊的速度差也會較大，從而導(dǎo)致通道法向方向上速度梯度較大。 1。 為保證填料函的密封性能，對填料函應(yīng)進行水封，一般用自來水或從泵吐出口引水即可，如果輸送的是衣帽間高壓油品，則密封液體應(yīng)該用常溫中性密封油，每個填料函的密封油量一般為 ～～～～～～～離心泵內(nèi)流場對磨損起關(guān)鍵作用，特別是葉輪 出口附近的射流―尾流結(jié)構(gòu)是離心泵內(nèi)的局部磨損的重要原因。 在安裝時應(yīng)注意使填料環(huán)對準水封孔，以免填料堵死水封孔，使水封失去作用。 填料函結(jié)構(gòu)尺寸的確定 填料寬度 S mm S ～ 式中 d――軸或軸套直徑 mm 計算得 S 12mm 填料高度 H mm 當液體壓力 P10 公斤 /厘米 2 H 5～～～’～～～～～’’ 圖 6 ― 1 填料密封安裝技術(shù)要求 填料密封安裝技術(shù)要求 切割填料時，最好將它繞在軸或軸套外徑相同的圓棒上切割，以保證尺寸 準確和切口平行、整齊、無松散的石棉線頭、并成 30o 角。一般輸送液體的溫度低于 250oC ，壓力小于 10 公斤 /厘米 2 ，最大壓力不超過 18 公斤 /厘米 2，軸或軸套外圓最大線速度不超過 25 米 /秒。對有毒，腐蝕及貴重液體，由于要求泄露量較小甚至不準漏出，所以不能采用填料密封。在設(shè)計中，本人采用填料密封，填料密封是一般離心泵的常用的密封機構(gòu)，一般由填料套，填料環(huán)，填料，填料壓蓋，長扣雙頭螺栓和螺母組成，靠填料和軸（軸套）的外圓表面接觸來實現(xiàn)密封，軸封的嚴密性可以用松緊填料壓蓋的方法來調(diào)節(jié)，如果填料壓的太緊，雖然可以減少泄露，但填料與軸套的摩擦損失會增大，降低 填料和軸套的壽命，嚴重時造成發(fā)熱，冒煙，甚至將填料與軸套燒毀；如果將填料壓得太松， 則泄露量增大，甚至能因泄露過多或者大量空氣經(jīng)填料密封進入離心泵而使泵無法正常工作。 軸封結(jié)構(gòu)的選擇 軸封的作用主要是防止高壓液體從泵中漏出和防止空氣進入泵內(nèi)，盡管軸封在離心泵中所占的位置并不大，但泵是否能正常運轉(zhuǎn)卻和軸封有密切的關(guān)系，如果軸封選用不當，不但在運轉(zhuǎn)中需要維修，泄露很多被輸送的液體，而且可能由于泄露出的易燃、易爆和有毒液體而引起火災(zāi)，爆炸和中毒事件， 后果不堪設(shè)想，因此，必須合理選用軸封結(jié)構(gòu)才能保證離心泵的安全運行。在泵的所有零部件中，在運轉(zhuǎn)中最容易發(fā)生的問題是軸封部件，軸承潤滑部件和冷卻部件，如果對這些部件的選用不當，輕者離心泵不能 工作后者使離心泵燒毀，重者引起嚴重的事故（如易燃、易爆、有毒液體由軸封部件中泄露出，引起火災(zāi)，爆炸和中毒事故）。由于產(chǎn)品標準化和通用化的提高，改善了工廠了生產(chǎn)管理，提高了勞動生產(chǎn)率，有力的保證了水泵業(yè)的持續(xù)躍進。因此，不斷的提高離心泵的零部件的標準化和通用化程度一直是 泵行業(yè)的一項重要工作，現(xiàn)在，托架、支架填料環(huán)、填料套、軸承架、聯(lián)軸器等零件都有了行業(yè)標準和系列標準，產(chǎn)品的標準化和通用化的不斷提高。 對于離心式渣漿泵來說，過流部件占的數(shù)量畢竟還是比較少見的，而其他零件的數(shù)量還是比較多的。對耐腐蝕性泵運行中的事故進行分析表明，純屬泵性能方面的問題的僅占總 事故的 % ，其他都屬于材料的選用問題以及主要零部件的選用問題和制造精度問題。 第 5 章 渣漿泵零部件的選擇 選用渣漿泵零部件的重要性 正確的設(shè)計過流部件和選用材料是保證泵達的性能和使用性命的重要條件。 M 580 7200, 所以鍵滿足剪切應(yīng)力的要求。 鍵的校核 鍵的剪應(yīng)力校核 [] 式中 M ――軸所傳遞的扭矩 N?m d ――軸徑 cm b ――鍵的寬度 cm l ――鍵的長度 cm [] ――鍵的許用剪切應(yīng)力（公斤 /厘米 2），一般鍵為 45 號鋼，取 [] 600公斤 /厘米 2。 按靜強度條件進行校核 軸的靜強度是根據(jù)軸上作用的最大的瞬間時載荷來校核，靜強度校 核時強度的條件是： Ss 式中 ――危險截面靜強度安全系數(shù) Ss ――按屈服強度設(shè)計安全系數(shù)，對于中等塑性材料， Ss ～ ――只考慮彎曲時的安全系數(shù) ――只考慮扭轉(zhuǎn)時的安全系數(shù) ， 式中 ，――材料的抗彎和抗扭屈服極限，其中 （ ～ M , T ――軸的危險截面上所承受的最大彎矩和最大扭矩（ N?m） ， S ,故滿足要求。 T ?m T ?m 根據(jù)作出的總彎矩圖 4― 2 和扭矩圖 4― 3，求出計算彎矩。 由于渦室的形狀不規(guī)則，很難的計算渦室的內(nèi)應(yīng)力，現(xiàn)推薦下列公式： S Scq 式中 S ――渦室壁厚（厘米） [] ――許用應(yīng)力 （ MPa），在上式中，鑄鐵的使用應(yīng)力 100～～++ ++ S Scq 由于考慮渣槳泵的耐磨性，可以將渦室壁厚取為 10mm . 泵軸的校核 按扭轉(zhuǎn)強