采煤机牵引系统保护技术现状与展望

针对采煤机牵引系统保护技术的必要性,根据功率流的传递路线,分析了采煤机牵引系统保护现状,阐释了4种保护方式的工作机理与转矩公式,对比分析了4种保护方式在适应性、成本、保护次数、转矩可调性等方面的异同。在煤矿领域应用本着安全可靠的原则,得出采煤机牵引保护技术的趋势:应采用机电联动保护的方式,提高采煤机牵引保护系统的可靠性。

过盈配合微动损伤的关键参数

微动损伤广泛存在于各类工程机械和结构之中,接触压力、滑移幅值以及摩擦剪切力是微动损伤的重要参数。过盈连接部件在旋转弯曲载荷下,易于在接触区域产生微动损伤,降低构件的使用寿命。以过盈微动疲劳试验中的试样为研究对象,在有限元软件ABAQUS中建立接触模型,充分考虑高应力梯度区和接触对网格划分的要求,同时在远离接触区域划分粗糙网格,减少计算机时。通过分布加载和改变相关参数的方法,分析套管长度、套管厚度、摩擦因数以及过盈量对接触压力、摩擦剪切力等影响规律。结果表明,轴套过盈配合承受弯曲载荷下,接触压力和摩擦剪切力沿轴向分布不均匀,随着各参数的变化而明显变化,摩擦因数、套管厚度和套管长度对接触边缘的应力奇异性有较大影响,摩擦因数显著地影响了滑移区域的大小。

几种金属材料断裂形式变化规律的试验分析

本文研究了几种金属材料在常规破坏试验过程中的断裂现象,分析了不同材料不同复合比下断裂力学试验结果,结果表明,材料在不同受力形式下,随应力状态参数Rσ从大向小改变,材料断裂机理从以孔洞扩张、聚合为主导,向局部剪切带产生、发展为主导转化,材料断裂形式、断裂条件也随着发生变化.通过试验结果与应力场分析,讨论了不同应力状态参数下,金属材料韧性断裂形式的变化规律.

大连地区南北向剪切滑褶变形

大连地区经历了漫长而又特殊的地质构造演化过程 ,自中生代以来 ,全区处于活动大陆边缘环境 ,并遭受多期构造变形事件的影响。其中大规模南北向剪切滑褶变形为首次发现并确定 ,其为区内众多变形事件中规模最大、影响最广的一期构造事件。本文在详细的地质调查基础上 ,初步研究分析了研究区南北向剪切滑褶变形的构造 -岩石组合特征及变形模式 ,并就变形动力学背景及变形时代进行了探讨。

基于Hertz理论圆柱和平面之间的滑动接触分析

当圆柱与平面之间产生摩擦滑动接触时,基于Hertz理论,推导了平面内应力分量的计算公式,分析了应力的分布,描述了应力分布的特点.在接触表面上,存在最大拉应力和最大压应力;最大拉应力出现在拖动边的边缘,而最大压应力发生在导向边的区域.因此,如果接触平面因拉或压应力引起失效,首先会出现在接触表面;第一型裂纹的产生及扩展首先会发生在拖动边的边缘.剪应力,主剪应力及Von-M ises等效应力(当摩擦系数较小时)的最大值均会出现在接触体内,存在于导向边.因此,塑性滑移开始首先会发生在接触体内,然后,才扩展到接触表面.这些结论为工程应用研究提供了依据.

平面应变断裂韧度测试的有效性研究

针对平面应变断裂韧度测试厚度存在的问题,研究了几种材料测断裂韧度所需的实际厚度,拟合了平面应力到平面应变过渡状态下σz应力的分布,分析了过渡状态下的裂端应力场。通过分析不同材料特性和应力状态对断裂韧度KΙC的影响,结合金属材料断裂的细观机理,认为平面应变断裂韧度KΙC反映的是材料正断的性能,仅代表材料发生正断的指标。结果表明:对于某些高韧性材料,即使满足平面应变条件厚度要求,断裂以剪断为主,很难测出KΙC;而对于偏脆性材料,即使不满足厚度要求,只要发生正断,也可测出KΙC。结合已有试验结果,为平面应变断裂韧度KΙC测定的厚度选择,提出一种合理的预测方法。借助三片模型的研究,给出平面应变断裂韧度的正断指标。

脆性材料破坏与莫尔理论存在的问题

材料受力时应力状态不同,则断裂过程物理机理会发生改变,脆性材料受拉时发生的拉断与受压时发生的剪断,是两种不同物理机理的断裂形式,而莫尔强度理论用一个断裂条件解决这两种断裂形式的强度问题,是否合理需要讨论.结合灰铸铁HT200材料在不同受力条件下的断裂破坏试验,对此问题进行了研究,结果表明,莫尔理论对复杂应力状态下材料断裂不能合理、准确地进行强度计算.

几种金属材料断裂条件的试验研究

考察了几种金属材料在常规破坏试验与拉-扭双轴破坏试验中,随受力条件不同,材料不同形式断裂破坏变化规律和相应的断裂条件;利用几种韧性材料复合型断裂试验结果,分析了随应力三维度变化,材料中孔洞成核形状与聚合方式的变化规律,分析了不同断裂形式时启裂点、启裂方向变化规律及主要影响因素。研究表明,从材料断裂物理机制来看,裂纹体与无裂纹体断裂破坏实质是相同的,随材料塑性因素与应力三维度变化的影响,材料内孔洞成核形状由椭球形逐渐变化为细长形,材料断裂由正拉断转向剪断,裂纹体与无裂体材料的断裂形式、断裂危险点、危险点上断裂方向等宏观量也有着相同的变化规律;区分不同物理机制建立断裂条件,可能适合解决金属材料不同形式的断裂力学问题。

回转支承构件牵引滚动接触应力解析

回转支承构件是重型机械的重要基础元件,其失效往往导致灾难性的设备事故和人身事故以及巨大的经济损失。及时、充分地了解回转支承构件牵引滚动接触应力分布特点,对于保证整机安全生产和提高企业经济效益具有非常重要的意义。本文将回转支承构件接触模型简化为轴线平行的圆柱体二维平面应变模型,从接触力学理论中McEwen关于轴线平行的圆柱体二维法向接触理论出发,重点讨论牵引滚动与常规法向接触状态的切向分布力的相同点和不同点,从而推导出牵引滚动接触状态下接触区应力场各应力分量解析式,将McEw-en法向理论公式推广到法、切向复合分布力综合作用下。在此基础上,探讨了表面拉应力与摩擦系数的关系,摩擦系数越大则表面拉应力水平越高。最后,运用材料力学二向应力状态受力分析方法,计算了接触应力场最大剪应力位置、大小和方向角与深度的关系,发现与无表面摩擦情况相比,最大主剪应力发生位置变浅,幅值反而变小。

牵引传动中剪切弹性模量和极限剪切应力的影响

采用新的剪切应力特性公式对弹流润滑接触区的剪应力分布进行了求解 ,讨论了剪切弹性模量和极限剪切应力对牵引系数的影响 ,最后通过对剪应力的积分求出EHL下的牵引力 。

几种合金钢断裂机理与宏观断裂方向的研究

通过研究几种合金钢在常规破坏试验和复合型断裂试验过程中的断裂现象,分析不同应力状态下的断裂试验结果,发现随应力三维度由大到小变化,材料的断裂形式依次为组织断裂、孔洞正断、孔洞剪断、塑性剪断及焊合。且发生孔洞剪断时,危险点位于应力场中应力三维度取极大值处;发生塑性剪断时,危险点位于应力场中等效应力取极大值处,断裂方向均为危险点处最大剪应力作用面方向。

传统断裂强度理论存在的问题与几种材料的断裂规律

考察了几种金属材料在不同复杂应力场下的断裂形式及物理机制的变化规律。针对复杂应力场下传统断裂强度理论应用上存在的几个问题 ,讨论了应力场中危险点的位置与危险点上断裂的影响因素 ,对材料的不同断裂形式的断裂条件提出了新认识。

含分层损伤复合材料层合板非线性动力稳定性

采用Reddy的板高阶剪切变形简化理论研究了含分层损伤复合材料层合板的非线性动力稳定性问题。建立了分层模型,推导了考虑几何非线性和阻尼效应的Methieu方程,给出了该方程的解析解表达式;研究了参数振动解的稳定性;然后通过典型数例讨论了分层损伤对层合板固有频率、屈曲临界力以及动力稳定区域的影响;研究了保守与非保守体系的外载荷的激励频率对层合板第一参数振动的振幅的影响,以及线性、非线性阻尼对非保守体系的最大牵引深度的影响。由典型算例讨论可知,随着复合材料层合板分层损伤的扩大,其动力稳定性能逐渐减弱,特别是损伤接近层合板的中面时,分层损伤对其动力稳定性能的影响最大。

圆柱和平面之间粘-滑接触分析

当圆柱和平面产生粘-滑接触时，在Hertz理论和Mindlin理论基础上，推导了平面内应力分量的计算公式．分析了平面内应力的分布，描述了应力分布的特点．x轴向应力在接触表面的导向边均为压应力，而在拖动边存在拉应力；最大拉应力和最大压应力均出现在接触表面，其中，最大拉应力存在于拖动边的边缘。而最大压应力存在于导向边．z轴向应力均为压应力，最大压应力出现在接触表面的接触中心邻近区域．第一主应力的最大拉应力出现在接触表面的拖动边边缘，而在导向边均为压应力．第三主应力均为压腹力，最大压应力出现在接触表面的导向边．剪应力、主剪应力和VonMises等效应力（当摩擦系数较小时）的最大值均出现在平面内部．因此，第一型裂纹的产生和扩展首先会发生在拖动边的边缘;而塑性滑动开始首先会出现在接触体内，然后扩展到接触表面．这些将为研究接触变形和接触体的失效提供理论基础．

基于高阶剪切理论的层合板非线性动力稳定性

基于R eddy提出的层合板高阶剪切变形简化理论对复合材料层合板的非线性动力稳定性问题进行了研究.推导了考虑几何非线性、非线性惯性和阻尼效应的M eth ieu方程,给出了该方程解的解析表达式,并研究了参数振动解的稳定性.通过典型数例讨论发现:层合板的第一参数振动是其主要的参数振动;对于非保守体系,阻尼对参数振动的振幅影响不大,而对牵引则有着显著的影响.

含界面脱粘压电复合材料层合板的非线性动力稳定性分析

基于Reddy提出的板高阶剪切变形简化理论,研究了含界面脱粘损伤压电复合材料层合板非线性动力稳定性问题。首先,建立了分层模型,推导了考虑几何非线性、阻尼效应、纵向惯性力和力-电耦合效应的Mathieu方程,并且给出了该方程解的解析表达式。其次,通过典型算例讨论了界面脱粘损伤以及反馈控制力对该层合板动力不稳定区域、纵向、横向共振频率和最大"牵引"深度的影响。由典型算例讨论可知:随着层合板界面脱粘损伤的扩大,其动力稳定性能逐渐减弱,其中在损伤较小时,反馈控制力对智能结构几乎没有影响;而在损伤比较大的情况下,反馈控制力将能有效地减少动力不稳定区域重合面积。

用微牵引试验机研究低黏度传动液的摩擦特性

传动液的低黏度化可以有效地提升变速箱的传动效率和降低能耗。就基础油(矿物油及聚α-烯烃)和聚甲基丙烯酸酯黏度指数改进剂对低黏度(100℃运动黏度6.7 mm2/s~6.8 mm2/s)传动液摩擦特性的影响进行了研究。在温度40℃,80℃及负荷15 N,75 N的摩擦条件下,用微牵引试验机(MTM)对不同基础油及聚甲基丙烯酸酯的低黏度传动液的牵引系数随平均速度的变化情况进行了考察。在弹性流体润滑下聚α-烯烃(PAOs)的牵引系数较矿物油更低,而在混合润滑和/或边界润滑下PAOs的牵引系数较矿物油更高。在低负荷(15 N)下,剪切安定性指数(SSI)相对较低的聚甲基丙烯酸酯的牵引系数有变小的倾向,而在高负荷(75 N)下并处于边界润滑时,聚甲基丙烯酸酯摩擦特性的差异并不明显。在合适的摩擦条件下,用MTM能够区分出基础油及聚甲基丙烯酸酯的低黏度传动液的摩擦特性,因此可以根据基础油和聚甲基丙烯酸酯的摩擦特性来调配合适的低黏度传动液。(图10表3参考文献4)

Analytical modeling and multi-objective optimization(MOO) of slippage for wheeled mobile robot(WMR) in rough terrain

Good understanding of relationship between parameters of vehicle, terrain and interaction at the interface is required to develop effective navigation and motion control algorithms for autonomous wheeled mobile robots （AWMR） in rough terrain. A model and analysis of relationship among wheel slippage （S）, rotation angle （0）, sinkage （z） and wheel radius （r） are presented. It is found that wheel rotation angle, sinkage and radius have some influence on wheel slippage. A multi-objective optimization problem with slippage as utility function was formulated and solved in MATLAB. The results reveal the optimal values of wheel-terrain parameters required to achieve optimum slippage on dry sandy terrain. A method of slippage estimation for a five-wheeled mobile robot was presented through comparing the odometric measurements of the powered wheels with those of the fifth non-powered wheel. The experimental result shows that this method is feasible and can be used for online slippage estimation in a sandy terrain.

一种黄土滑坡渐进破坏过程分析

在中国西北,建设了许多灌溉水渠,由于水渠的灌溉引起了许多滑坡破坏,并带来了人员伤亡和财产损失。以高楼村水渠灌溉引起的黄土滑坡破坏为例,提出了滑坡破环渐进过程为:水的入渗在滑体中产生一定深度的水压力,引起黄土黏聚力和摩擦角下降,使滑坡体在一定深度产生剪破坏,紧接着滑体后缘产生拉剪破坏,致使后缘黄土处于破坏后区状态,并产生不平衡剪应力。该不平衡剪应力驱动滑体向前移动,直至滑面只有一点处于临界状态,随即整个滑坡发生破坏,并伴随着滑体解体,产生泥流。这种破坏过程可以概括为:滑坡先产生剪破坏,紧接着后缘产生拉剪破坏,当破坏后区产生的驱动剪应力大于滑体的摩阻力,会推动滑坡向前移动,直至滑坡发生完全破坏。以理论和试验论证了这种破坏机制的正确性,并验证了一种新剪应力本构模型的合理性。

刚性圆柱和半平面之间摩擦滑动接触中的应力计算

当圆柱与平面之间产生摩擦滑动接触时,考虑接触表面上切向应力对法向应力的影响,精确求解接触体内应力场的问题还没有得到解决。该文应用Bufler的解,推导了平面内应力场的计算公式,分析了平面内应力的分布,描述了平面内应力分布的特点。结论表明在接触表面上,存在最大拉应力和最大压应力,最大拉应力出现在拖动边的边缘。如果接触平面因拉应力或者压应力引起失效,首先可能会出现在接触表面;第一型裂纹的产生及扩展首先可能会发生在拖动边的边缘。主剪应力和Von Mises等效应力的最大值(当摩擦系数较小时)均会出现在接触平面内部,而且它们的最大值均存在于导向边。因此,接触平面的塑性滑移开始首先可能会发生在接触平面内部,然后才扩展到接触表面。同时,采用有限元方法模拟了圆柱与平面的摩擦滑动过程,把理论计算所获得的应力分布曲线与有限元模拟结果进行了比较,结果说明两种方法所获得的应力分布特点基本一致。这些结论为工程接触问题研究提供了依据。