Effects of Prestressing of the Ring Gear in Interference Fit on Flexural Fatigue Strength of Tooth Root

When the gearbox body interference is connected to the ring gear, prestressing occurs in the ring gear, which has a significant impact on the strength and life of the gear. Research on the prestressing of the inner ring gear is in the preliminary stage, and the distribution rule of the prestressing and the influence of each parameter on the interference prestressing have not been derived. In this paper, based on the method of calculating the prestressing of the thick cylinder in interference fit, the ring gear is found to be equivalent to a thick cylinder, and the distribution rule of prestressing of the ring gear in the interference fit is inferred. Then, by modeling and analyzing the gearbox body and ring gear in the interference fit using ABAQUS, the distribution rule of prestressing the ring gear in the interference fit is obtained through a numerical simulation. Finally, the prestressing of the ring gear in the interference fit is measured using X-ray di raction, and the distribution rule of prestressing of the ring gear in the interference fit is obtained through analysis. Compared with the distribution rule of prestressing in theory, numerical simulation, and experiment, the theoretical distribution rule of prestressing is amended through a statistical method, and a more accurate formula of prestressing is obtained. Through the calculation of the stress and bending moment in the dangerous section of the ring gear through prestressing, the formula for checking the tooth root flexural fatigue strength in the interference fit prestressing is inferred. This research proposes a tooth root bending strength conditional formula for the inner ring gear of the interference fit, which serves as a guide for the design and production of the actual interference joint inner ring gear.

固–液相变含水率区间松散土石体中细粒组分抗剪特性试验

松散土石体在泥水作用下易引发地质灾害,其中细粒组分在高含水率下的抗剪性能骤然劣化是触发相变失稳的重要因素之一。基于环剪试验,对三峡库区某滑坡松散土石体试样设计试验方案,研究细组构由软塑~流塑发展的固-液相变全过程抗剪特性演化规律。结果表明:松散土石体试样为粗细组分二元特征较强的级配不良土体介质,其中,细粒组分在原状干密度条件下的饱和含水率为23.6%,液塑限分别为27.2和18.1,据此选定含水率23.6%~29.0%范围中的5个取值制定试验方案,可完整覆盖细粒组分的软塑~流塑相变;含水率为25.0%、26.0%和27.0%时,试样处软塑状态,在低法向压力下均可顺利开展环剪试验;其中,含水率25.0%试样恰进入软塑态,较含水率23.6%试样的峰值和残余内摩擦角分别降低23.5%和18.6%,峰值和残余黏聚力均降低超过80%。含水率为28.0%和29.0%时,试样已处于流塑状态,仅在无法向压力时可顺利开展环剪试验,且抗剪强度极低,其物理意义贴近于高黏稠泥浆的黏滞性;根据试样的黏聚力c在进入软塑状态时基本丧失,而内摩擦角φ表现为在软塑区间随含水率增加而逐步降低,进而触及液限骤然丧失的特性分析,c和φ劣化过程异步;经单元体受力模式和概化分析认为,相变前软塑状态试样静止侧压力系数K0的激增缓解了φ值的大幅骤降。

风积砂-黄土混合料与钢界面的环形剪切力学特性

黄土高原北侧与诸多沙漠接壤,形成了广泛分布的风积砂-黄土混合区。不同比例条件下的风积砂-黄土混合料会呈现不同的物理力学特征,且风积砂-黄土混合料地基现场施工和使用过程中常与其他材料产生界面接触力学行为,相关研究目前鲜有述及。鉴于此,本工作获得了不同掺砂率条件下的混合料最大干密度,配制相同压实度和不同掺砂率的风积砂-黄土混合料环状试样,开展不同竖向压力和剪切速率条件下的混合料与钢制界面的环形剪切试验,借助扫描电镜观测不同混合料的颗粒分布特征以及颗粒破碎特征,揭示风积砂-黄土混合料与钢制界面环形条件下的残余强度形成机制。结果表明,随着掺砂率的增大,风积砂-黄土混合料的物理力学特征由黄土向砂土过渡。竖向压力小于100 kPa条件下,混合料产生剪胀的概率增大。混合料与钢界面之间的残余强度与竖向压力呈线性关系,变化趋势符合摩尔-库仑定律。随着掺砂率的增大,风积砂颗粒破碎效应增大,混合料与钢界面之间的残余内摩擦角及残余黏聚力均会减小。剪切速率的增大会缩短混合料与钢界面之间的接触时间,两者之间的接触、咬合效应尚不足以发挥作用进而减小了界面残余强度。研究结果预测了风积砂中掺入黄土的比例,可以为风积砂地基处理提供有益参考,也可为风积砂-黄土混合料施工力学行为研究提供科学借鉴。

不同初始饱和度条件下高液限滑带土环剪试验

针对某高速公路沿线边坡滑带土,开展了一系列环剪试验研究含水率对其残余强度的影响。制作1.20 g·cm^(-3)和1.35 g·cm^(-3)两种干密度条件下初始饱和度为25%、45%、65%、85%和100%的滑带土试样,在100 kPa、200 kPa和400 kPa正应力条件下开展试验,获得了滑带土剪应力与剪切角关系曲线。根据曲线得到残余剪切强度,得出滑带土的残余强度参数。结果表明,当正应力为100 kPa时,初始饱和度对滑带土残余强度影响不明显,当正应力为200 kPa和400 kPa时,初始饱和度增大将使残余强度降低。当干密度为1.35 g·cm^(-3)时,残余黏聚力随初始饱和度增加而增加,而当干密度为1.20 g·cm^(-3)时则表现出先增后减的规律。对于两种干密度的滑带土,残余摩擦角均随初始饱和度增加而减小。低干密度条件下残余强度参数随初始饱和度的变化更敏感。

不同膨胀潜势等级的膨胀土残余强度环剪试验研究

为探讨不同膨胀潜势等级的膨胀土残余强度与其成分特征的相关性,采用经自主改装的环剪仪开展Denver强膨胀土、荆门中、弱膨胀土环剪试验研究,并与排水反复直接剪切试验结果进行系统对比分析,在此基础上,用实测结果探讨残余强度与土成分特征相关关系的适用性。结果表明:(1)环剪试验测得Denver强膨胀土、荆门中、弱膨胀土有效残余强度内摩擦角分别为11.3°,12.3°,23.7°,比排水反复直接剪切试验测得的低1.7°~3.3°,并无应力相关性且具很好精度,更适于在工程中应用。(2)相关经验关系和公式存在高估或者低估膨胀土有效残余强度内摩擦角的情况。(3)残余强度与土成分特征间定性关系非常明确,上述经验关系对一般土性状况下残余强度预测较为准确;但在土成分复杂状况下,定量准确预测较为困难,这也反映出实测的重要性与必要性。

42CrMoVRE钢滚动接触疲劳行为

对42CrMoVRE钢制轴承套圈进行感应淬火处理,在距离套圈淬火面不同深度的位置切取滚动接触疲劳试样,采用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、滚动接触疲劳试验机及扫描电子显微镜等对不同位置试样的组织、硬度、残余应力、滚动接触疲劳行为进行研究。结果表明:试样组织均从近表面的回火马氏体过渡到心部的回火索氏体;随取样深度的增大,试样硬化层深度减小,残余压应力场强度增大,试样的L_(10)和L_(50)寿命均逐渐增大,残余压应力场强度从0.037 MPa·m提高到0.278 MPa·m时试样的L_(10)和L_(50)寿命分别提高了484%和145%;滚动接触疲劳试样的表面损伤表现为表面裂纹、麻点、浅凹坑和疲劳剥落4种情况,表面裂纹、麻点和浅凹坑形成后,试样表面在循环应力的作用下发生脱落,形成单个剥落坑;试样的疲劳剥落由单个剥落坑连接而成,单个剥落坑则由裂纹源区、裂纹扩展区、最终断裂区组成,其尺寸与剥落坑底部的裂纹扩展密切相关。

膨胀土残余强度的变速率效应及工程启示

残余强度对滑坡的变形、稳定性具有重要影响,滑坡运动全过程中往往涉及到变速率问题,具体表现为加速率和减速率作用。为研究膨胀土残余强度的加速率和减速率效应,开展了一系列变速率环剪试验,分析了膨胀土残余强度在不同加速率和减速率条件下的变化规律,并讨论了残余强度的加速率和减速率效应在滑坡不同变形发展阶段中起的作用。结果表明:加速率和减速率均对残余强度具有强化作用(正作用),加速率对残余强度的强化作用比减速率的更显著,在较大法向应力条件下残余强度的加速率和减速率效应更显著。残余强度的加速率和减速率效应是剪切速率变化导致剪切面状态变化的结果,剪切面上土颗粒在变速率条件下须重新调整以适应新的剪切速率条件,从而导致了残余强度变化。在滑坡运动全过程当中,残余强度的加速率和减速率效应对滑坡向减速堆积状态演化有利。

塔式起重机顶升腰环尺寸优化设计

在塔式起重机顶升运动过程中,腰环起到稳定塔身的作用。为了保证塔式起重机顶升腰环设计的安全和稳定,尽可能降低其自重,文中结合其实体结构,使用Hypermesh软件建立了顶升腰环的有限元模型,依据GB/T3811—2008《起重机设计规范》对顶升腰环进行了静强度分析。在此基础上,利用灵敏度分析筛选对应力影响灵敏度较大的腰环各部分板厚,以筛选后的各部分板厚为设计变量、危险工况最大Von Mises应力为约束条件、质量最小为优化目标对其进行尺寸优化设计,并对优化前后顶升腰环的强度和质量进行比较分析。分析结果显示,优化后各工况的最大应力均有所下降,质量有所减轻,结构应力的分布更加均匀、合理,达到了轻量化的目的,也为今后塔式起重机顶升腰环结构设计提供了参考。

疏浚船用高强高韧铸造锁圈的热处理工艺研究

锁圈用于疏浚船管道对接,是管道接口处的关键部件,其承受较大的载荷,对材料的强韧性要求高。对一种疏浚船用高强高韧铸造锁圈用钢进行了热处理工艺研究。结果表明:在淬火温度890℃时,随回火温度的升高,试验钢的强度降低,断后伸长率升高。经890℃水淬、620℃回火后的组织为回火马氏体,硬度和冲击功分别为34 HRC和29 J,材料强韧性配合较好。

数据驱动与有限元仿真融合的纱线断裂强力分析方法

为揭示机器人运动速度等参数对纱线性能的影响规律,考虑纱线夹持长度与拉伸速度对断裂强力分布的影响,分析了动态环境下环锭纺细纱断裂强力的分布特征。首先设计拉伸实验对环锭纺细纱性能进行分析,并构建了环锭纺短纤纱本构模型表征其强伸性能。其次建立有限元仿真模型模拟短纤纱的断裂过程,揭示了纤维间载荷传播的规律和纱体结构演化的4个阶段模型。最后对纱线强力数据的统计特征进行分析,建立了其分布参数模型。结果表明,分布检验与威布尔分布相比,对数正态分布的拟合误差最小,残差平方和为0.0006,进一步提高了动态环境下环锭纺细纱强力预测的可靠性。

基于ANSYS的双螺杆挤出机长圆形夹套的优化设计

对双螺杆挤出机长圆形夹套结构进行优化设计,在夹套外表面设置加强圈可以有效降低结构的最大应力和总变形量,进而减薄长圆形夹套的厚度。利用数值模拟分析方法对比不同截面形状的加强圈对结构的加强效果,发现L形截面加强圈对应力的影响最为显著。确定合适的加强圈数量,利用ANSYS Workbench参数化优化平台,采用80组随机取样和等步长运算,分析各参数对夹套结构应力的敏感性。研究结果表明:加强圈厚度S、高度H、宽度L和夹套厚度T对夹套结构应力、变形的影响较为显著,而套管厚度t对其应力、变形几乎没有影响。基于目标驱动优化确定最佳结构。此时,长圆形夹套厚度减薄60%,设备总质量降低17.42%。

抽水蓄能电站甩负荷工况顶盖座环连接螺栓强度计算方法探讨

抽水蓄能电站机组启动频繁、运行工况复杂,国内外出现过多次顶盖座环连接螺栓断裂失效,发生水淹厂房的事故,影响了人员和财产安全。甩负荷工况为顶盖螺栓计算中的控制性工况之一,该工况下顶盖荷载的准确计算直接关系到螺栓强度计算的结果。本文通过某抽水蓄能电站顶盖和座环连接螺栓强度复核计算的实例,对计算方法等进行了探讨,提出了以现场实测数据为基础,进行CFD(计算流体力学)计算,并进行相应修正的方法。该方法兼顾了计算的时长和准确性,具备一定的工程实用性,可供行业参考。

煤矿双齿辊破碎机破碎齿及齿环座的强度分析

基于煤矿双齿辊破碎机破碎齿及齿环座基本结构构建破碎齿和齿环座有限元仿真模型,并以此为基础开展仿真分析,确认煤矿双齿辊破碎机破碎齿及齿环座强度性能水平。此外,研究中还会将此仿真分析方法应用于煤矿双齿辊破碎机破碎齿和齿环座强度分析检测工程实践中,通过实际检测结果与仿真分析结果的匹配对比确认仿真分析方法的可用价值。

基于聚丙烯酸钠溶液的给液纺纱线性能研究(下)

为显著降低环锭纱线毛羽,采用环锭给液纺进行纺纱,利用特定溶液与纤维之间的相互作用加强纤维控制,使毛羽紧密贴服在须条表面,并在加捻过程中被卷入须条内部,完成有害毛羽的有效降低。选取与纤维素极性相似的聚丙烯酸钠(PAAS)配置不同浓度溶液,对溶液性能与所纺纱线的结构与性能进行测试,结果表明,随PAAS浓度的增加,溶液表面张力逐渐增加并接近水的表面张力,粘度提高,对应粗纱粘附力也相应增加。给液纺纱线表面更加紧密光洁,纱线毛羽大幅度减少,毛羽减少率达60%以上,络筒后仍可保持,纱线强力与耐磨性能也有一定提升。因此,采用PAAS溶液进行给液纺纱生产纯棉纱线确实可有效降低纱线毛羽,改善纱线强力与耐磨性能,综合提升纱线品质。

基于聚丙烯酸钠溶液的给液纺纱线性能研究(上)

为显著降低环锭纱线毛羽,采用环锭给液纺进行纺纱,利用特定溶液与纤维之间的相互作用加强纤维控制,使毛羽紧密贴服在须条表面,并在加捻过程中被卷入须条内部,完成有害毛羽的有效降低。选取与纤维素极性相似的聚丙烯酸钠(PAAS)配置不同浓度溶液,对溶液性能与所纺纱线的结构与性能进行测试,结果表明,随PAAS浓度的增加,溶液表面张力逐渐增加并接近水的表面张力,粘度提高,对应粗纱粘附力也相应增加。给液纺纱线表面更加紧密光洁,纱线毛羽大幅度减少,毛羽减少率达60%以上,络筒后仍可保持,纱线强力与耐磨性能也有一定提升。因此,采用PAAS溶液进行给液纺纱生产纯棉纱线确实可有效降低纱线毛羽,改善纱线强力与耐磨性能,综合提升纱线品质。

一种基于直波导与单环耦合带阻滤波器的研制

依据耦合场理论和微环谐振理论,基于COSMOL软件设计了一款纤芯为CdS,包层为Ag的直波导与单环耦合谐振器.在工作波长1540~1580 nm范围内,采用有限元方法分析了该耦合器的透过率和耦合强度.研究发现:在入射波长为1.55μm和其它设置参数不变的情形下,改变直波导与单环间距H.在谐振条件下,当间距H为200 nm时,微环谐振腔腔内光能量会得到显著增强,此时微环内耦合强度最大,因此透射率最小,可作为环形腔带阻滤波器.在H为200 nm,其它设置参数不变,改变波长,发现在波长1.5603μm处直波导与微环耦合强度达到最大值.最后,将基于COSMOL仿真得出的透射率与吸收率曲线与MATLAB结果进行对比,证实直波导与微环耦合间距H为200 nm,波长1.5603μm处耦合强度和吸收率达到接近于1,此微结构可作为环形腔带阻滤波器.

储能用汽轮发电机护环通风孔对其疲劳寿命影响的研究

通过在汽轮发电机转子护环上设置通风孔,可以显著改善转子端部的冷却条件,特别是发电机转子端部使用外部冷却型式,其线圈温度最高点处于转子端部的护环下。然而,在护环钻孔会导致护环在通风孔附近产生应力集中,尤其是在发电机需要频繁启动和停止的工况下(如空气储能发电应用中),可能会导致护环出现疲劳损伤的风险,故研究护环开孔对其疲劳寿命的影响至关重要。本研究遵循ASME设计规范的疲劳校核流程,运用有限元方法进行应力分析,并根据ASME设计规范的应力线性化、疲劳筛分程序及疲劳损伤计算理论对有限元计算结果进行处理和疲劳损伤计算,从而得到了护环开孔对其疲劳寿命的影响结果,通过优化设计,提出了改进护环疲劳寿命的方法。

大挑臂下承式连续梁拱组合桥设计

西宁祥瑞大桥为(40+120+40)m大挑臂下承式连续梁拱组合桥。主梁采用大挑臂钢箱组合梁,钢梁采用单箱三室槽形结构,桥面板采用钢筋混凝土结构。主拱采用由2片分离的拱肋及横向风撑组成的组合式拱圈,拱肋呈“纺锤”形。吊杆采用高强度钢绞线整束挤压拉索,索体采用多重防腐层和抗辐射老化措施。系杆由37股∅s 15.2 mm新型高强度钢绞线组成,分布在钢梁中间箱室内。桥墩采用花瓶形钢筋混凝土实体墙式墩,基础采用6根∅2.0 m钻孔灌注桩。彩虹状的拱桥造型极具地域特色,景观效果良好。大挑臂钢箱组合梁结构横向刚度大、抗扭性能好,具有良好的受力性能及经济性能。全桥采用先梁后拱的施工方案,钢梁采用顶推施工,拱肋采用液压提升系统安装,预制桥面板在大挑臂横梁上使用桥面吊机施工。

采样方法对花岗岩风化土室内测试抗剪强度指标的影响

准确获取花岗岩风化土的物理力学参数指标及分布是勘察工作的主要任务。通过分析传统采样方法中每一个环节和操作技术,发现传统样品在采取封装、运输及制作环节中对样品存在严重扰动情形。为此设计并制造了原位环刀采样器以解决以上问题,通过试验和工程应用表明原位环刀采样器采取花岗岩土样具有以下优点:原位环刀采样器采取花岗岩风化土样,获取的物理力学指标较传统方法更接近真值;原位环刀采样器实现岩土测试试件的采样与制样一次性完成,室内无需进行二次制样;原位环刀采样器的小体积采样和循环使用,消除了石蜡、胶带、铝皮等一次性样品封装材料的使用,降低了60%以上的室内固体垃圾;降低了现场工人的操作难度,提高了样品密封性,对样品结构具有非常好的保护作用。

磷矿配炭球团高温固结工艺研究

为解决窑法磷酸工艺中回转窑结圈问题,提出一种球团高温固结工艺,考察了黏结剂种类、固结温度、固结时间对磷矿球团强度及其还原性的影响。结果表明,固结温度800℃以上,采用膨润土为黏结剂,球团抗压强度和落下强度明显高于腐殖酸钠为黏结剂的球团。在配碳量为理论用量的1.4倍、CaO与SiO_(2)物质的量比0.35、膨润土添加量为总物料量的1.5%、固结温度1000℃、固结时间30 min条件下,球团抗压强度和落下强度分别为345.36 N和33.50次。