飞机复材主承力结构数字化高性能装配协调技术研究与应用

为满足新一代大型飞机复合材料主承力结构高精度、低损伤、低应力的装配性能与技术指标保证需求,本文以产品多种类关键特征耦合分析与控制为装配协调设计线索,以工程化应用研究为主线,系统地阐述了以关键特征识别、三维工艺容差仿真分析、装配过程变形预测、实测数据预装分析、高精度装配补偿等方法为主要技术路径的飞机复材主承力结构数字化高性能装配协调技术体系,并以典型复材外翼盒段部件装配为对象,对上述体系方法进行了全流程工程应用研究与试验验证,解决了复材外翼盒段部件装配协调设计与产品补偿策略设计问题,产品装配质量满足设计要求。

基于三维激光扫描的起重机械检测技术研究

起重机械的金属结构,尤其是主要受力构件是其安全保障的基础。一些在役的老旧起重机械已发现存在不同程度的主要受力构件变形及磨损,存在较大的安全隐患。目前,传统的起重机械金属结构检测均为单点测量,无论是接触式测量或非接触式测量,均无法全面地反映起重机械金属结构的整体性能状态。三维激光扫描技术通过快速、大面积地扫描被测物体,形成全局三维点云模型,通过专用软件可以方便地获取及分析任何位置的尺寸、变形、磨损等数据,更全面地评估设备的整体安全状况。

总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析

船舶航行安全是航海领域重点关注的问题之一,船体的总纵弯矩数值在不同情况下会发生变化,研究船体结构极限承载力是船舶安全航行的关键,为此提出总纵弯矩作用下的船体结构极限承载力分析方法。该方法利用有限元软件建立船体结构模型,计算船体结构总纵弯矩,以此为基础分别从船体梁结构挠度极限承载力和船体剖面平衡角度,计算结构极限承载力,并在有限元环境下展开多角度分析。结果表明,该方法可有效构建船体结构有限元模型,并有效分析船体结构不同总纵弯矩情况下,船体结构挠度极限承载力和中截面结构极限承载力分布情况,应用效果较为显著。

计入热变形影响的内燃机主轴承热流体动力润滑分析

根据动载滑动轴承热流体动力润滑理论,结合热变形矩阵法,提出一种考虑热变形因素影响时的内燃机主轴承热流体动力润滑分析方法,阐述该方法的基本理论和控制方程,探讨热变形因素对主轴承工作时的轴心轨迹、润滑油流量、最大油膜压力和最小油膜厚度等状态参量的影响情况。结合一主轴承实例进行数值仿真分析,仿真分析结果发现,计入热变形影响因素后,同未考虑热变形影响时分析得到的结果相比,轴心运动轨迹发生了很大变化,平均润滑油流量和一个载荷周期内的最大油膜压力均明显增加,一个载荷周期内的最小油膜厚度明显减小,润滑油平均温升则稍有减小。内燃机主轴承在工作时受各种热源因素的影响会产生热变形,在主轴承设计以及内燃机润滑系统供油量设计过程中考虑这种变形因素的影响是很有必要的。

侧翼与滑床复合锁固切向层状岩质滑坡动力学机理与稳定性判据

侧翼与滑床复合锁固滑坡是在斜坡渐进性变形过程中,切向层状岩体受特殊的边界条件控制,发生非同步和非均匀的变形而形成的。锁固段岩层的变形与破坏模式可以概化为两个相邻端固定而其余则为自由的多层矩形板结构,在横向荷载和纵向荷载共同作用下所发生的“屈曲-变曲”变形和临界荷载下的断裂破坏问题。基于Rayleigh-Ritz能量变分法,建立了薄板的弹性挠度-荷载方程,应用塑性极限分析方法,确定板的临界荷载,建立了滑坡稳定性的判据。

点式玻璃建筑中四点支承玻璃板的受弯分析

现有的玻璃幕墙规范(JGJ102-96)对点式支承玻璃的应力和位移分析尚未作出明确规定。本文在弹性板壳力学的基础上进行相应的受弯分析,针对实际工程给出了简单适用的计算方法,其结果与有限元分析和试验研究结果相吻合。本计算方法简单明了,可为规范修改和工程设计提供必要理论依据。

内燃机主轴承EHD模拟计算研究

在充分考虑轴承座、瓦背、减摩合金层的弹性变形及轴颈、轴瓦表面粗糙度因素的影响基础上,对某4100QB柴油机主轴承进行了综合的EHD模拟计算研究。采用有限差分法与有限元法相结合对轴承的油膜压力、油膜厚度、弹性变形、表面粗糙度进行了耦合分析,并将EHD耦合算法结果与刚性分析结果及仅考虑轴瓦弹性变形的分析结果进行了比较分析。结果表明,综合考虑轴承座、瓦背、减摩合金层弹性变形及轴颈、轴瓦表面粗糙度因素影响的弹流润滑研究更符合实际工况,其油膜厚度增大,油膜压力减小,油膜承载区扩大,且在轴承载荷峰值处表现最为明显。

计及机体变形的内燃机主轴承弹性流体动力润滑分析

针对某四行程四缸内燃机曲轴主轴承,考虑机体变形因素的影响,进行了曲轴轴承弹性流体动力润滑分析.计算中采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,采用变形矩阵法计算油膜压力作用下轴承表面的变形.结果表明,与不考虑机体变形影响相比,计入机体变形影响时轴承轴心轨迹基本没有改变,在1个工作循环中的大部分时间轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、端泄流量和轴颈摩擦系数几乎没有变化,仅在某些时刻附近轴承最大油膜压力略有减少,轴承最小油膜厚度略有增加.因此在计算精度要求不是非常高的情况下,曲轴主轴承润滑分析可以不考虑轴承表面因油膜压力作用产生的弹性变形的影响.

局部高密度钢纤维混凝土弯曲疲劳损伤演变规律

在混凝土弯曲构件底部用高密度钢纤维局部增强称为局部高密度钢纤维混凝土(PHPFRC)与同样纤维掺量的传统钢纤维混凝土(SFRC)比较它可以用相近的价格获得高得多的刚度﹑承载力和抗疲劳断裂性能为了能够预测PHPFRC在循环荷载作用下的疲劳寿命需要确定其疲劳损伤演变规律本文通过试验发现局部高密度钢纤维混凝土的弯曲疲劳损伤表现出韧性材料所具有的性质基本上接近韧性损伤这与素混凝土及传统钢纤维混凝土有本质的不同根据其疲劳特性的实验结果探讨了PHPFRC弯曲疲劳损伤阈值结合损伤理论建立了适合于纤维体积掺量为1.

用有限元方法分析电力变压器绕组轴向稳定性

针对电力变压器绕组轴向稳定性的计算方法中,"质量—弹簧—阻尼"集中参数法无法考虑绕组的弯曲变形和垫块的数量、宽度对轴向稳定性影响的问题,采用有限元的方法计算绕组各线饼短路情况下的电动力,以此作为绕组轴向振动的力载荷分析绕组的轴向稳定性,得出了绕组各线饼的位移分布,在绕组轴向振动分析中既考虑了垫块的材料属性,又兼顾了垫块沿周向分布的特点。结果表明,绕组在短路情况下既存在轴向平移,也存在弯曲变形,最大位移出现在绕组上下端部,通过增加绕组周围垫块的数量和宽度可以减小绕组的变形量。

热变形对内燃机主轴承润滑特性影响的仿真分析

阐述了计入热变形影响的内燃机主轴承热流体动力润滑分析方法,分别采用不同边界条件结合实例进行了数值仿真比较分析。仿真结果显示,在所采用的任一边界条件下,计入热变形影响因素后轴心运动轨迹均发生很大变化;并且,平均机油流量和一个载荷周期内机油最大压强比未考虑热变形时均明显增加,而一个载荷周期内的最小油膜厚度则明显减小。

安装状态下柴油机主轴承孔及主轴瓦变形计算研究

基于最小区域圆法的失圆度和偏心度计算,提出了一种改进的单纯形优化算法,对安装状态下某柴油机主轴承孔及主轴瓦的变形进行了研究。通过有限元模型迭代修改技术,模拟了机体-轴承盖装配状态下的镗孔工艺,对不同螺栓预紧力及不同轴瓦过盈量下轴瓦的变形进行了计算和分析。测量了主轴承孔和主轴瓦的变形,对部分计算结果进行了验证。结果表明:安装状态下,保持横拉螺栓预紧力不变,主轴承孔失圆度随竖拉螺栓预紧力的增加基本呈线性递增;机体-轴承盖间的摩擦系数对主轴承孔变形影响甚微;主轴瓦的变形随过盈量总体上呈线性变化,考虑镗孔工艺的主轴瓦失圆度小于不考虑该工艺时的2%。

机体弹性变形对主轴承润滑特性的影响

为揭示机体弹性变形对曲轴主轴承润滑特性的影响,在考虑整机体和曲轴弹性的条件下,建立发动机曲柄连杆机构多柔体动力学模型,耦合基于质量守恒边界条件的广义雷诺方程和Greenwood/Tripp接触模型,分析机体弹性变形对曲轴主轴承润滑特性的影响。结果表明:与刚性机体相比,计入机体弹性变形后,各主轴承的润滑特性随曲轴转角的变化趋势与将缸体处理为刚性时基本一致;润滑油平均端泄量和总摩擦功耗在一个工作循环内均变化较小;润滑油最小油膜厚度、最大油膜压力和轴承的最大粗糙接触压力在一个工作循环内的某些时刻变化明显。

螺栓预紧力下柴油机主轴承孔及主轴瓦的变形研究

基于Abaqus的二次开发语言Python编写了一套等效柴油机主轴承孔镗孔工艺的迭代程序,运用有限元技术对螺栓预紧工况下的某型柴油机主轴承孔和轴瓦的变形进行了研究,并采用圆跳动和径向全跳动对主轴承孔的变形量进行评判。研究结果表明:此迭代算法对柴油机主轴承孔的镗孔工艺等效效果较好;螺栓预紧力对主轴承孔的轴向变形影响较小,在仿真分析时可认为其在轴向是均匀变形的;在相同的过盈量和螺栓预紧力下,主轴瓦的圆跳动比不考虑镗孔工艺时降低了90%以上。

不同功率下柴油机主轴承弹性流体动力润滑分析

计算了某16缸V形机车柴油发电机组滑动主轴承在不同功率(2 000、2 430、2 650、2 940kW)下的润滑情况.将曲轴设为弹性体,以考虑曲轴弹性变形对主轴承润滑状态的影响.对主轴承在工作过程中发生的摩擦接触,采用Greenwood-Tripp粗糙接触模型来计算,并用AVL相关标准评价了润滑计算结果.由计算结果看出,4个计算工况中的2 940、2 650和2 000kW工况均存在个别轴承处于半干摩擦状态的情况,而2 430kW工况的润滑情况相对最好;第8、7、1主轴承为工作中相对危险的主轴承,危险主轴承位置和摩擦接触发生的部位与实际情况接近.试分析了造成第8、7、1主轴承出现摩擦接触的结构性原因.

旋转导向工具心轴弯曲对悬臂轴承影响的研究

指向式旋转导向工具利用心轴的弯曲变形达到导向钻进的目的,在轴承受力分析的基础上,选择滚针轴承达到心轴上部的悬臂轴承限制心轴弯曲的目的,但是心轴的弯曲会影响滚针轴承的工作及寿命。通过对心轴弯曲变形的力学分析,建立了心轴在静态偏置状态下的挠曲线方程,得出在滚针轴承处心轴的挠度值与偏置力之间的关系曲线,利用试验验证了力学分析的合理性;并通过试验研究了在静态和动态2种工作条件下心轴弯曲对滚针轴承工作的影响。结果表明,心轴的弯曲变形是滚针轴承失效的主要原因;采用组合轴承或硬质合金轴承可以改变轴承的受力状态以延长轴承的工作寿命。

钢筋混凝土双向密肋楼盖的试验研究

通过对钢筋混凝土双向密肋楼盖在均布荷载作用下的试验,测出楼盖的实际承载能力、楼盖双向中线的各点挠度及楼盖在各级荷载作用下的最大裂缝宽度,并描出板底裂缝分布图形.钢筋混凝土双向密肋楼盖的破坏特点和受力性能进一步得到证实.实验结果表明,钢筋混凝土双向密肋楼盖在均布荷载作用下,其极限平衡荷载理论计算值与实际试验结果十分相近.楼盖中心最大挠度理论计算值也满足正常使用极限状态的要求.

负弯矩作用下考虑滑移效应的组合梁承载力分析

钢梁与混凝土之间的滑移效应对组合梁在弹性阶段的性能有很大影响。基于组合梁在负弯矩作用下的滑移微分方程,求出了连续组合梁负弯矩区的滑移及滑移应变解。根据滑移应变解,分析了组合梁在负弯矩作用下的截面应变分布,建立了考虑滑移效应的组合梁弹性承载力计算方法。计算表明,滑移效应导致组合梁截面曲率增大和钢筋应变滞后,在一定程度上减小了构件的弹性抗弯承载力,需要在设计和使用中予以重视。

功率四分支齿轮传动系统的弯扭耦合振动固有特性研究

在轴承-转子系统动力学理论的基础上,考虑齿轮啮合效应和转子弯扭耦合效应,建立了功率四分支齿轮传动系统振动方程,求解自由振动的特征方程,获得了该系统耦合状态下的前14阶固有频率和振型,以及非耦合状态下前8阶固有特性。得出如下结论:1)系统结构的对称性导致部分转子的模态对称;2)系统的模态类型主要表现为两类形态:一类以某一转子振动为主,其他转子的振幅很小;另一类表现为复杂的多转子弯扭耦合振动;3)转子间的弯扭耦合对系统的固有频率和模态产生了很大的影响,在进行功率四分支齿轮传动系统的振动特性研究时,必须同时考虑转子弯扭耦合效应的共同作用。

预应力斜交箱形连续梁非线性分析

在斜交箱梁板梁段有限元法的基础上,对预应力混凝土复合单元、混凝土开裂等非线性处理及其求解技术进行分析。结合1∶8模型梁试验,研究预应力混凝土斜交箱形梁从开始加载到破坏全过程的受力、变形、开裂、极限承载力、裂缝形态等特征。结果表明:预应力能大大提高结构的线弹性历程;斜交梁不考虑扭矩影响的的抗裂安全系数偏大;斜交梁破坏时表现出明显的弯扭特征。