高温环境下弹簧功能-传感共形位移测量装置及方法

机械装备的位移测量是状态检测和运动控制的关键,基于激光、电涡流、电感和电阻等原理的常规位移测量方法无法应对高端装备紧凑测试空间和高温、油污等恶劣环境条件下的位移测量挑战。基于材料力学与弹簧结构,构建一种新的弹簧功能-传感共形的位移测量模型,对弹簧整体受力及位移进行分析,确定位移-应变映射关系;基于有限元方法建立弹簧的应变-位移模型,分析弹簧位移测量的敏感点、不同组桥形式、位移激励频率等因素影响;通过搭建电液伺服高频冲击试验台,在扫频和加热工况下进行弹簧位移测量装置及方法的有效性和动态性能测试。试验结果表明:加载频率在100 Hz及以下时测试精度可达0.06 mm,高温适应性不低于275℃;经车用干片式制动器高温制动试验应用验证,在工作温度160℃以上仍能实时稳定获取机构的动态位移信号,为高温制动器状态检测及其故障诊断提供了嵌入式测试技术支撑;该共形位移测量方法在高温条件下具有良好的线性度和精度,为紧凑空间及高温等恶劣环境下位移测量提供了一种有效方法,尤其是在具有弹簧等弹性元件的情况下能够实现对原系统无影响的嵌入式测试。

水平横移式钢包自动接氩系统研制

钢包接氩质量好坏直接决定了钢水吹氩搅拌效果及成分均匀性。为了解决钢包吹氩连接过程中故障率高、连通成功率低、维护量大的难题,提出了一种水平横移式钢包自动接氩新方式,并基于有限元仿真技术,探索了高温环境下钢包开孔应力应变变化规律,设计了高度柔性补偿系统,完成了成套装备研制。目前该系统已成功在现场应用,钢包自动接氩成功率达到99%以上,平均每炉接氩时间缩短了2分钟,成效显著。

基于阻尼合金层的轴箱弹簧驻波效应抑制研究

高速列车轴箱弹簧是转向架结构传声的主要路径,其驻波效应会对转向架高频隔振特性乃至车内噪声产生显著影响。因此,基于弹簧驻波效应机理,采用有限元法建立轴箱弹簧有限元模型,探究轴箱弹簧在0~2000Hz频率区段内的模态应变能分布特点,提出在轴箱弹簧簧条内侧敷设阻尼合金层的结构设计方案,调查阻尼合金层厚度对抑制特性的影响。结果表明,由于轴箱弹簧质量分布惯性作用的影响,其高频段会产生明显的驻波效应,对轴箱弹簧隔振性能产生显著影响。在轴箱弹簧簧条内侧贴附阻尼合金层可以有效提升其阻尼性能,2 mm厚阻尼合金层可将轴箱弹簧模态损耗因子从0.001提升至0.005,峰值密集区和峰值稀疏区选取的振动峰值抑制量分别可达16.3 dB和13.4 dB,三分之一倍频段抑制量最高可达6.8dB。该研究结果可为高速列车振动与噪声控制提供指导和支撑。

变载荷下消防小车底盘弹簧板的仿真分析

鉴于恶劣环境下消防小车工作稳定性差、底盘失效频率高等特点,考虑消防小车在变载荷作用下底盘弹簧板响应特征的不同,建立变载荷下的消防小车底盘弹簧板仿真分析方法。文章基于有限元分析理论,首先给出弹簧板仿真分析流程;其次考虑变载荷作用下的弹簧板材料、弹簧板尺寸、螺栓安装位置对弹簧板受力状态的影响,进行了有限元应力应变分析。仿真结果表明,变载荷与弹簧板的应力水平和变形量成正比关系,弹簧板的材料、尺寸以及螺栓安装位置是影响该弹簧板应力水平和变形量的重要因素,仿真结果对有效降低弹簧板的应力水平和变形量、提高小车的安全稳定具有重要的意义。

弹簧操动机构分闸扣板冲击疲劳寿命估算

针对弹簧操动机构分闸扣板在工作过程中失效的问题,提出了一种适用于受强冲击载荷的疲劳寿命计算方法。运用RecurDyn对整体弹簧操动机构进行运动学分析,得到合闸速度、行程与弹簧力。基于运动学模型利用Lsdyna进行冲击动力学仿真,得到合闸过程中分闸扣板应力集中处的时间应力曲线。针对其失效特点,采用局部应力应变法加冲击损伤修正方法进行寿命估算,得到的结果为9216次,与实际测试次数10000次相比,误差为7.8%,符合工程要求。

水田株间除草机械除草机理研究与关键部件设计

针对现有水田株间除草机伤苗率高等问题,进行机理分析和改进设计,采用左、右2组弹齿盘对称安装,通过软轴带动除草弹齿盘旋转,完成除草功能。通过对除草关键部件弹齿盘的运动学和水田植物(水稻稻苗和稗草)的强度分析,建立了弹齿盘的运动学模型以及水田植物的受力模型、应力模型。通过水田植物的应力模型分析,建立了水田植物的强度条件,并根据水田植物(水稻稻苗和稗草)的物理特性、弹齿盘基本参数,获得了除草盘转动角速度、弹齿数量的取值范围,并通过室内土槽试验确定了弹齿盘转动角速度为25.1 rad/s、弹齿数量为5。通过田间性能检测,结果表明,除草率为80%、伤苗率为4.5%,均达到了农艺技术指标的要求。

基于连续损伤模型空气弹簧疲劳寿命分析

基于连续介质损伤力学理论,结合三阶Ogden应变能密度函数,推导出以等效应变范围为损伤参量的连续损伤寿命预测模型,并利用橡胶多轴疲劳试验数据拟合确定模型材料常数。通过等效应力计算公式和橡胶材料单轴拉伸实验数据拟合确定的应力-应变关系,得到空气弹簧胶囊在复杂应力状态下的等效应变范围。应用所建模型对空气弹簧进行疲劳寿命分析预测,并通过空气弹簧疲劳试验验证,结果显示实验疲劳寿命是预测疲劳寿命的2.02倍,满足工程疲劳寿命预测精度要求。

北方春大豆品系对灰斑病7号生理小种的抗性

为详细了解我国近几年来育成的北方春大豆品系对灰斑病的抗性表现,对来自2003～2006年200份大豆品系的灰斑病7号生理小种抗性数据进行了整理,统计分析北方春大豆整体的抗性情况和各省育成的北方春大豆品系抗性表现及年度间的动态变化。结果表明近4年北方春大豆品系灰斑病抗性总体表现良好,但仍有13.6%感病品系存在;黑龙江省参试品系的总体表现最好,抗性品系较多,感病和高感品系很少,而且具有丰富的免疫材料;吉林省缺乏抗性好的品系,感病的多且呈逐年增多的趋势;辽宁抗性品系多,但感病,尤其是高感的多,但高感品系年度间呈现显著下降趋势。其它省区的春大豆,免疫和抗病品系少,高感品系多,但近年来,抗病材料在不断提高,高感材料不断下降。该研究对于今后大豆灰斑病抗性育种和大豆品种审定及推广有重要的指导意义。

小麦抗条锈新品系89144抗锈机理研究

将高粱总DNA通过花粉管通道导入小麦感病品种甘麦8号,D2代出现2株对条锈病免疫的变异株,D5代有9个株系抗性已经稳定;用混合菌和分小种鉴定,对条中29、30、洛13Ⅱ、水14、水14中梁17-s、HY3、条中31号等小种表现免疫。结果分析表明,新品系89144接种后组织中SOD活性升高,原受体甘麦8号接种锈菌后SA含量也有升高;但并不伴随有CAT活性下降,SOD活性和H2O2含量的升高;推测SA为CAT过氧化活性提供一个电子的过程中SA含量必须达到一定的阈值,并且与CAT的时序调节相配合;据SA结合态和游离态含量的变化动态,表明89144具有SA信号传导途径,推测SA信号传导途径的上游应该还有一些机制在起作用。

滑坡作用下的埋地管道强度失效分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了滑坡作用下管道的分析模型,用土弹簧模型模拟地下管道的变形及应力特点,考虑管土之间相互作用的非线性特征。通过算例分析管道在发生滑坡作用时的应力应变曲线,探讨了管道在发生滑坡作用时的受力特征,得出了一些有意义的结果。最后,由计算结果推导出便于工程实际应用的判别管道强度失效的拟合公式。

春小麦抗条锈病新品系的生物学特性及其生理生化研究

本研究将高梁总DNA通过花粉管通道导入小麦感病品种甘麦8号,D2代出现了2株对条锈病免疫的变异株;D5代有9个株系抗条锈性已经稳定,用混合菌和分生理小种鉴定,对条中29、30、洛13 、水14、水14中梁17—s、HY3、条中31号表现免疫,通过侵染型基因测定,表明所获得的新品系89144组织中SOD活性升高,在原受体甘麦8号接种条锈菌后SA含量也有升高,但并不伴随有CAT活性下降和SOD活性升高以及H2O2含量的升高,推测SA为CAT过氧化活性提供一个电子的过程中SA的量必须达到一定的阈值,并且与CAT的时序调节相配合,据SA结合态和游离态含量的变化动态,推测SA信号传导途径的上游应该还有一些机制在起作用,同时抗条锈新品系89144具有SA信号传导途径。

影响TiNi合金弹簧应变恢复率的因素

采用示差扫描热分析仪（ＤＳＣ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、拉伸试验及热循环试验系统研究了影响ＴｉＮｉ形状记忆合金（ＳＭＡ）弹簧热循环应变恢复率的因素。结果表明，贫镍ＴｉＮｉ合金弹簧比近等原子和富镍ＴｉＮｉ合金弹簧有较小的最大切应变（γｍ）和较低的热循环应变恢复率（η）。γｍ取值越大，ＴｉＮｉＳＭＡ弹簧的η衰减越快。预先热循环可增强ＳＭＡ弹簧热循环应变恢复率的稳定性。

滚弯过程的三维动态仿真模拟

用大型工程有限元分析软件MSC.Marc,成功地实现了对船用大尺寸钢板滚弯及其回弹过程的三维动态仿真模拟,模拟结果表明,滚弯时间越长,获得的板材各个部分的塑性变形和曲率半径越均匀且趋于一定值;回弹后弹性能释放,等效Mises应力的峰值变小,但在板材的起始滚弯位置仍有一个较小的残余应力集中。文章对于有限元模拟过程中实体单元离散的板材曲率计算问题进行了研究,提出了计算曲率的方法。计算结果和测量结果对比表明,相同的滚弯工艺下,获得的板材整体曲率半径误差不超过7%,最大曲率半径误差不超过8%;厚度方向上x方向的应力分布趋势和实测结果一致。

Ti_(49.4)Ni_(50.6)超弹性弹簧的相变和形变特性

用示差扫描量热仪、拉伸实验和应力-应变循环实验系统研究了退火温度、变形温度以及热循环和室温应力-应变循环对Ti_(49.4)Ni_(50.6)超弹性(SE)弹簧的相变和形变特性的影响,冷加工加中温退火态Ti_(49.4)Ni_(50.6)合金冷却加热时的相变类型为母相B2R相马氏体B19’,随退火温度升高,马氏体转变温度升高,R相转变温度降低,623-773K退火态Ti_(49.4)Ni_(50.6)弹簧室温下可获得SE特性,随变形温度升高,SE弹簧刚度增加;当退火温度超过823K后,SE特性变差,热循环时SE弹簧的切变量取值越小,其应变恢复率越高,预循环训练可增强SE的稳定性。

玉米芯和醋糟为栽培材料的平菇春栽优良品种筛选

以玉米芯、醋糟为栽培料,对新引进的12个平菇品种进行了比较试验,以期筛选出适合以玉米芯、醋糟为栽培料的平菇春栽优良品种。结果表明:"黑平8号""早秋508""科佳1号""早秋615"等4个品种发菌快,菌丝强壮,菇形菇色美,韧性好,产量高,适宜在晋南地区春季出菇,可作为当地春季主栽品种。"小白平"菇色纯白,产量高,宜搭配种植。

汽车钢板弹簧热成型有限元模拟

利用LS-DYNA软件对钢板弹簧热成型工艺模拟分析。分析结果表明,模拟计算结果与钢板弹簧热压成型时的实际状况基本吻合。通过有限元建模分析,揭示了热成形工艺中板料内温度场与应力场的相互关系,总结了板料的初始温度对热成形工艺的影响,这对钢板弹簧热成型具有一定指导意义。

基于粘贴式应变传感器的车辆超载监测系统

针对车辆超载运输,深入研究了车载称重技术,设计了基于车载称重装置的短消息技术的车辆超载监测系统.利用安装在汽车钢板弹簧上的粘贴式应变传感器测量车辆钢板弹簧承受的载荷信息,计算显示车辆总载荷,在车辆超载的情况下车辆超载监测装置启动车载短消息终端以短消息形式发送超载信息,并将数据提供给相关部门.系统经过反复的试验验证,能够准确地检测出车辆的载重状态,可用于交通部门和路政部门对载重车辆进行收费、管理和处罚.

断层作用下管道应变计算有限元模型对比研究

对于穿越活动断层的管道通常采用基于应变的方法进行抗震设计校核。为此,建立管单元、固定边界壳单元、管壳耦合和等效弹簧边界等4种有限元模型,从结果差异性和模型计算效率2方面进行对比分析,得到如下结论:当以不同角度穿越不同位错量走滑断层时,管道4种有限元模型最大轴向应变和最小轴向应变较接近,其中基于壳单元模型计算结果稍保守;在保证计算结果准确性的前提下,采用管壳耦合模型或等效弹簧边界模型可大幅降低计算成本,后者在特殊情况(断层位错量较大)时需加长管段分析长度以保证等效弹簧边界适用性;管单元模型具有最优计算效率,适合大批量计算时使用;管壳耦合模型具有较高计算效率、较广适用性以及较保守的计算结果,适合断层区管道抗震设计时使用。

串联弹簧质量系统冲击动态应变分析

采用螺旋弹簧一维等效弹性柱杆的波动模型，研究了一类串联弹簧质量系统的冲击动态应变。分析结果表明，考虑弹簧冲击压缩效应与否，对弹簧固定端动态应变历程有很大影响。此外，中间联接质量的大小对串联弹簧固定端的动态应变幅值及应变循环次数也有较大影响，从而影响其疲劳寿命。

煤层等软岩层地应力研究新方法及其应用

目前煤层等软岩层地应力研究方法匮乏,地应力测量难度很大,因此有关煤层垮塌失稳力学机理的研究还无法深入.针对这一现状,利用含煤层系地层中硬岩层的地应力实测结果,以组合弹簧模型为基础,计算出构造作用引起岩层水平方向的应变量,并以此作为整个含煤层系地层地应力有限元分析的边界条件,建立含煤岩层地应力有限元分析模型,将硬岩层的地应力实测、理论模型计算以及有限元数值模拟三者有机结合起来,反演得到煤层等软岩层的地应力状态,从而建立起一套煤层等软岩层地应力研究的新方法.