城轨桥梁梁端扣件静力特性数值与试验研究

为研究城市轨道交通中简支梁桥梁端扣件的静力特性,现场实测并采集轨道交通高架线上U形梁梁端双层弹性扣件的应力应变数据,对实测扣件的受力变化规律进行分析;在此基础上,分别建立2D和3D有限元模型(考虑双层弹性扣件的非线性刚度,保守地不考虑轮载偏心及横向力的影响),分析了扣件力随梁端转角和错位的变化情况,并研究了悬臂长度和扣件刚度等参数的影响。结果表明:扣件力随梁端转角和梁端错位线性变化;悬臂越长,扣件刚度越大,则扣件受力越大;扣件最大上拔力接近初始扣压力,其长期反复作用且数值较大,致使扣件螺栓松动,甚至弹条掉落。

海上试桩不同桩型承载力特性研究

天津南港某高桩码头拟建场地有深厚密实砂层,通过试桩测定设计桩型对砂层的穿透及贯入能力,研究不同基桩承载力特性。试验结果表明:混凝土预制桩及钢管桩均有较好的穿透及贯入能力;基桩轴向极限承载力高应变检测结果小于静载试验,误差均在5%以内;混凝土预制桩桩端承载力占总承载力不小于44.6%,钢管桩桩端承载力占总承载力不小于21.9%;相同荷载作用下,混凝土预制方桩静载与动载沉降量之比为1.40,钢管桩为0.90,两者差异明显;基桩承载力达到极值时桩侧摩阻力要明显大于规范极限侧摩阻力,规范取值偏保守。

Effects of the radial force on the static contact properties and sealing performance of a radial lip seal

The radial force is a critical factor to determine the sealing performance of radial lip seals.The effects of radial force produced by garter spring and interference on the static contact properties and sealing performance of a radial lip seal are investigated by numerical simulations and experiments.Finite-element analysis and mixed elastohydrodynamic lubrication simulation are used.Radial force,contact width,temperature in the sealing zone,the reverse pumping rate and friction torque are measured.A critical value of interference for a cost-effectively designed radial lip seal is found.Spring force is required to compensate the decrease of the radial force because of the interference and used as a possible way to obtain intelligent control of sealing performance.The quantitative results gotten in this study could provide guide for the seal design and improvement.

交流接触器静态特性的仿真分析与实验验证

交流接触器静态特性的计算是电磁系统设计的核心内容。以某型号三相交流接触器为例,应用COMSOL Multiphysics有限元软件仿真计算固定磁间隙条件下线圈电流、磁链与电磁吸力,通过提取的有功功率和无功功率研究能量转换关系,并分析线圈电压、磁间隙对电磁吸力的影响。结果表明,实验测试结果与仿真结果具有很好的一致性。

射流管伺服阀龙门式力矩马达AMESim仿真与实验研究

射流管电液伺服阀是电液伺服控制系统的核心控制元件,广泛应用于航空航天、舰船等国防军事领域。力矩马达作为射流管电液伺服阀的核心元件,其工作性能直接影响到伺服阀的整体性能。聚焦研究龙门式力矩马达的工作性能,搭建了力矩马达AMESim仿真模型,仿真研究了龙门式力矩马达的静动态特性,通过实验验证了仿真结果的正确性。研究结果表明,该龙门式力矩马达静态线性度为6.825%,对称度为2.449%,动态阶跃响应的上升时间为2.84 ms,幅频宽为122 Hz,相频宽为245 Hz。

比例方向阀静态特性仿真与实验

比例方向阀是电液控制技术中最基础的元件之一,其作用是对液压执行机构的速度、方向、位置和输出力进行连续控制。在比例方向阀使用过程中,发现电压指令相同时,当比例方向阀阀口的压差较大时,随着压差的增加,流量出现了不增反减的现象。为了解释该现象,建立两种比例方向阀的静态仿真模型:第一种静态仿真模型基于液动力和阀口流量的经验公式;第二种静态仿真模型基于通过ANSYS Fluent流场数值计算得到的液动力和阀口流量插值公式。静态仿真结果表明:阀口流量不增反减的原因在于当压差增大时,液动力增加导致阀芯位移减小,进而使流量减小。实验结果证明:相比传统的经验公式,使用基于流场仿真数据得出的稳态液动力和阀口流量插值公式时,静态仿真结果更接近实验结果。

大直径PHC管桩水平承载特性及比例系数m取值

我国黄河冲积平原广泛分布粉土和粉砂,途经该地区的津潍(天津—潍坊)高铁桥梁大范围采用直径1 m的预应力高强混凝土(Prestressed High-strength Concrete,PHC)管桩。该地层中大直径管桩的水平承载特性不明,关键设计参数水平地基系数的比例系数(m)取值不清,影响高铁桥梁桩基设计的经济性和安全性。本文采用慢速维持荷载法对深厚粉土和粉砂地区2根大直径管桩进行水平静载试验。结果表明:以水平临界荷载为分界点,桩顶水平位移随着荷载的增加由近似呈线性增长转为非线性增长,桩周土由弹性转换为塑性状态,且塑性区不断扩大。随桩顶水平荷载的增大,桩身弯矩相应增大,弯矩最大值出现在水平荷载作用点以下3~4 m。粉土和粉砂层综合m值随水平位移的增大呈幂函数衰减,考虑工作折减系数后,m值取5.536 MN/m^(4)。

转子槽肩对无轴承感应电机影响分析

针对无轴承感应电机转子槽形对电机性能具有较大影响,分析了槽肩形状对电机启动特性、负载特性以及转子系统悬浮力的影响.以一台四极无轴承电机为研究对象,在转速受悬浮绕组影响较小情况下,通过有限元仿真不同槽肩高和槽肩宽电机性能,得出的设计在一定程度上减少了转矩波动,齿肩宽相比齿肩高对转矩振动和悬浮力的影响更大,并为后续设计此类电机奠定了槽形优化理论基础与方法.

冻土区静钻根植桩竖向承载特性数值模拟研究

基于静钻根植桩结构特点,利用ABAQUS建立三维有限元模型,开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究,分析竖向荷载下桩基荷载传递机理,讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明,水泥土外壳是桩基承载力的关键,其竖向应力变化复杂;水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右;竹节上下部位会发生应力突变,水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异;桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间;水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。

发电电动机静止变频器起动低频运行阶段的谐波特性

磁动势与电磁转矩谐波特性的准确计算是对发电电动机起动运行性能进行分析的前提。在发电电动机静止变频器起动低频运行物理过程分析的基础上,建立了此运行阶段电流计算的精确模型,通过实例对电流谐波特性进行了定量计算;然后以此模型推导出了计及时间谐波影响的定子磁动势表达式,分析了不同时间谐波对定子基波磁动势的影响。最后,在计及转子凸极效应影响的情况下,推导出了低频运行过程中电磁转矩解析计算公式,样机电磁转矩的有限元计算结果验证了解析公式推导的正确性。计算结果表明:5次、7次时间谐波对定子磁动势影响最大,而11次、13次与29次、31次影响近似;6次谐波转矩幅值达到恒定分量的44.94%,12次谐波转矩幅值超过恒定转矩分量的30%。

压电式轴上六维力传感器的研制

本文对现有的六维力传感器及其力敏元件进行分析和研究,研制了一种能准确测量轴上空间六维力的新型四支点压电石英并联式轴上六维力传感器。选择压电石英作为四支点六维力传感器的力敏元件,提出了两种不同的力敏元件空间布置方式,对其建立了数学模型和解耦计算,得到作用在轴上的空间六维力。分析了压电石英传感器测量轴上六维力产生偏差的原因,通过实验进行了验证,确定出压电石英六维力传感器的力敏元件相对合理的布置方式,为轴上六维力测量提供了参考依据。

六维力/力矩传感器静态解耦算法的研究与应用

维间耦合是影响多维力/力矩传感器测量精度的一个主要因素。介绍了六维力/力矩传感器维间耦合的基本原理,在研究基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法的基础上,提出了基于耦合误差建模的静态解耦算法。以实验室研制的六维力/力矩传感器为例进行标定实验,用两种解耦算法对其进行解耦计算。实验结果证明基于耦合误差建模的静态解耦算法的有效性。

双板差分冲量式谷物流量传感器性能试验

对双板差分冲量式谷物流量传感器的静态受力特性进行检测,结果表明传感器的输出信号与静态力作用点的位置无关,即传感器的线性度满足使用要求。室内标定试验和田间测产试验得到谷物流量在0～2.0kg/s范围内信号与传感器输出电压信号的关系和标定系数K。田间水稻测产试验检测测产精度误差小于3.8%。

发电机气隙静态偏心对电磁转矩的影响

针对发电机气隙静态偏心前后的电磁转矩特征进行了理论分析、仿真计算和动模实验验证。首先,对发电机气隙静态偏心前后的电磁转矩进行了理论推导,得到了两种运行状态下电磁转矩的具体表达式;然后,分别应用Matlab和有限元软件Ansoft针对实验室MJF-30-6型动模机组的具体参数进行了数值计算和建模仿真,并将所得结果与实验数据进行了对比,三者基本吻合。分析表明:气隙静偏心将引发电磁转矩产生二倍频波动,同时将使电磁转矩的平均值有所增大,但鉴于气隙偏心的数值较小,其增幅很小;随着静偏心程度的加剧,电磁转矩的二倍频波动程度将加剧,同时平均值增幅将扩大。本成果可在现有基础上丰富气隙静偏心故障的诊断判据,为该故障的监测与控制提供方便。

单桩承载性状试验研究

利用预埋钢筋应力计和滑动测微计进行了强夯加固后的软弱土地基的桩身应力应变测试,探讨了钢筋应力计焊接、混凝土浇筑、静载试验堆载配重吊装等对测试的影响,给出了提高测试精度的建议。分析了弹性模量随桩身应变的变化关系,研究了不同荷载作用下的桩侧摩阻力及端阻力分布规律、桩侧摩阻力随桩顶沉降的发挥性状以及粉砂层、粉质黏土层的桩侧摩阻力随该土层桩土相对位移的发挥性状。研究成果可供同类工程项目的设计和科研参考。

采用磁流体的伺服阀力矩马达静态试验研究

磁流体具有较大的磁导率,而且在外加磁场作用下具有较大的磁化强度,利用磁流体的这些特点,通过在伺服阀力矩马达的工作气隙中添加磁流体,从而达到改善力矩马达性能的目的。本文分析了采用磁流体的射流管伺服阀中力矩马达的结构及工作原理,对力矩马达的静态特性进行了试验研究,介绍了试验原理,得到了相应的试验结果。

超导磁力与静压液膜力复合轴承的静动特性分析

以新一代液体火箭发动机涡轮泵为应用前景,提出了一种带小孔节流的超导-液体静压复合推力轴承.该复合轴承由6块圆形超导瓦和6块带有小孔节流的圆形液体静压推力瓦构成,依靠涡轮泵系统自带的低温介质(如液氢液氧等),可以实现超导磁斥力与流体静压力的复合.基于解耦方法分析了复合轴承的静动特性,重点研究不同液膜厚度下复合轴承的承载力和刚度随节流孔径、液腔直径等的变化规律.在设计工作点附近,超导推力瓦和静压推力瓦的承载力大体相当,而后者的刚度则是前者的300倍以上.理论结果表明该复合结构既可以保证启动阶段无接触摩擦,又能在工作阶段保持较高刚度以抗冲击,对设计高可靠性火箭涡轮泵的轴系结构具有参考价值.

低功耗力控制型比例电磁铁的研究

针对传统比例电磁铁驱动大负载时线圈温升高的不足,提出一种基于阶梯环形极靴和衔铁结构的低功耗力控制型比例电磁铁,其磁路在工作气隙附近分成3部分,形成由1个轴向力和2个径向力综合而成的水平力特性.通过建立有限元模型,仿真分析了该比例电磁铁的磁场分布,探讨了其静态力特性,仿真结果与实验结果吻合,表明该比例电磁铁行程-力特性的水平段行程为1.4 mm,非线性小于4%,滞环小于2%;电流-力特性的非线性小于3%,滞环小于3%;水平力与电流比可达148 N/A,额定功耗仅为7.9 W,与国外Rexroth公司研发的同型号力控制型比例电磁铁相比较,在同等输出能力下,水平力与电流比提高23%,额定功耗降低37%.

轿车盘式制动器渐进特性研究

介绍了轿车盘式制动器制动力矩渐进特性的概念及其评价参数,研究盘式制动器制动力矩渐进特性.在制动器惯性实验台上,对轿车盘式制动器分别进行了不同制动初始温度、制动压力及制动初始速度条件下的恒压制动实验.实验结果表明,制动初始温度、制动压力及制动初始速度对渐进特性有不同程度的影响,并结合评价参数分析了这些因素的各自作用规律.

继电器静态吸力(矩)特性有限元仿真中永磁体等效模型研究

永磁体是含永磁继电器的关键部件。针对去磁曲线为非线性的永磁体,充、退磁后各部分磁化不均匀的问题,提出根据具体磁化情况沿磁化及垂直于磁化方向进行永磁分块等效的方法。该方法首先建立永磁的退磁模型,仿真某一退磁场作用下永磁的退磁状态,据此求得各永磁小块的回复线起始点及回复线,然后将各小块永磁体回复线特性作为其材料属性,进行该退磁场下的继电器静态吸力(矩)特性仿真的永磁模型等效。最后通过继电器静态吸力矩特性的仿真与实验结果对比,验证了所提等效模型的正确性。