基于竞赛输电塔结构模型的减隔振装置

以浙江省第十八届大学生结构设计竞赛“输电塔结构设计与模型制作”赛题为背景,研究输电塔结构在断线动力载荷下的受力和结构选型。方案阶段对比分析了不同结构选型的优劣;融入减隔振理念进行设计:头部与主体脱开并巧妙设置圆形压槽轨道作为减隔振装置,通过头部沿轨道转动摩擦耗能减振,独具创新性。经试验验证,并结合解析计算与SAP2000软件电算分析,得到圆形轨道减隔振装置可有效减少结构的断线动力效应、提高主体结构的安全储备的结论;旨在为类似竞赛模型和相关实际工程提供实践和理论意义上的经验指导。

六向钢节点摆动电弧增材制造及其承载性能

根据六向钢节点结构特点,采用分区成形、平面切片以及摆动与偏置填充的策略制造。为了避免钢节点已成形部分与弧焊枪的相互干涉,将六向钢节点分为直壁圆筒区、两管相贯区和三管相贯区。直壁圆筒区采用摆动填充,两管相贯与三管相贯区分别采用轮廓偏置填充与混合路径填充。合理的成形策略与摆动电弧增材制造工艺,使成形的六向钢节点有良好力学性能与高的成形精度,摆动电弧增材制造六向钢节点整体尺寸偏差为(±1.30)mm。有限元分析和台架测试电弧增材制造六向钢节点在实际工况条件下相贯区的最大应力为36.7MPa,远小于堆积金属屈服强度,始终处于弹性状态,具有高的承载性能。

预绞丝成型工艺研究与设备开发

预绞丝是特高压架空线路上的连接金具,能传递机械载荷、电气负荷以及保护电缆。预绞丝制造难点是成型张力不恒定,影响预绞丝尺寸精度,导致金具与电缆配合度降低,加剧磨损与松动,影响电气性能。从预绞丝成型工艺出发,对成型张力进行研究,分析成型条件,设计张力控制机构和系统;运用模糊神经网络算法对张力进行控制,研发出新型预绞丝成型设备并进行试验。试验结果符合控制技术指标,设备性能满足生产需求。

新型粉煤灰泡沫混凝土墙体轴心受压性能试验研究

利用工业固废粉煤灰制备节能与承重一体的新型墙体,对无冷弯薄壁C型钢外包内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体FW、外包1mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW1、外包2mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW2分别在轴压作用下的破坏形态、荷载-位移曲线及墙体极限承载力进行试验研究。研究结果表明:从破坏形态度角度,FW、CW1及CW2在破坏时,冷拔钢丝、冷弯薄壁C型钢发生屈服,泡沫混凝土破裂;FW大面积泡沫混凝土挤压破碎剥落,破坏严重;CW2破坏时完整性优于FW、CW1。从变形角度,CW1、CW2外包的C型钢能够对墙体内部的泡沫混凝土起到约束作用,墙体的刚度得到提升。从承载力角度,CW2较CW1提升了17.4%,较FW提升了23.7%。对墙体的轴压承载力进行理论计算,与墙体轴心受压试验的实测值相比,二者误差在10%以内且小于实测值,满足国家现行规范、行业技术标准相关要求。

大型钢结构多向钢节点电弧增材制造工艺

多向钢节点作为连接大型钢结构的关键构件,承载钢结构建筑各方向的力,对其安全性起至关重要的作用。基于七向钢节点结构特点,文中研究了电弧增材制造钢结构建筑的七向钢节点,采用分区成形、平曲面切片及摆动填充的路径规划方法,将其分为直臂圆管区、相贯区和支管延长区3个区域,相贯区包括两管相贯、三管相贯和四管相贯3种类型。直臂圆管区和支管延长区采用摆动工艺进行堆积,两管相贯、三管相贯和四管相贯区分别采用曲面切片的路径规划进行堆积。对堆积完成的构件进行成形精度检测、微观组织的观测和力学性能的测量。结果表明,七向钢节点构件成形尺寸偏差为±1.32 mm,成形精度较高。微观组织为铁素体和珠光体,构件的抗拉强度和屈服强度相对于同成分铸件分别提高了约30%和105%,电弧增材制造的七向钢节点满足使用要求。

四种铝合金焊丝电弧增材制造构件的成形质量和组织性能对比研究

为了比较不同铝合金焊丝对电弧增材制造过程的适应性,选用ER1070、ER2A12、ER4043和ER5356四种典型铝合金焊丝,采用脉冲MIG电弧熔丝增材制造方法,在同等热输入条件下电弧增材制造直壁构件。通过热分析、表面波纹度计算、微观组织观察、硬度和力学性能测试,研究了四种焊丝在电弧增材成形、组织结构及力学性能方面的差异。结果表明,ER5356焊丝在电弧沉积过程中产生的飞溅最少,相应的直壁构件Al5356成形质量最好,表面波纹度值最小。四种铝合金直壁构件的微观组织差异明显,其中Al1070组织最粗大,孔隙缺陷最多;Al2A12组织为细小的等轴晶,Al4043的组织为发达Al-Si共晶,Al5356的基体最致密。力学性能测试显示,四种铝合金直壁构件在X向的抗拉强度高于Z向,Al1070和Al4043在X向和Z向上的延伸率差异比Al2A12和Al5356的大。Al1070的平均硬度和抗拉强度最低,但延伸率最高;Al2A12的平均硬度和抗拉强度最高,但延伸率不足10%,组织内存在的微裂纹限制了其力学性能的进一步提升;Al5356的平均抗拉强度略低于Al2A12,平均延伸率超过20%,表现出较好的综合力学性能。综上所述,ER5356焊丝更适合电弧增材制造铝合金构件,Al5356构件具有最佳的综合性能。

2219铝合金CMT电弧增材熔滴过渡行为

在冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)电弧增材制造过程中,熔池的流动行为极易受到电弧和熔滴的影响,从而严重影响堆积层的稳定性和成形件质量.该文利用高速摄影结果及电信号参数波形图,引入热输入量计算公式,从特征电信号、熔滴过渡特征量、热输入量等方面定量分析了CMT+P模式下送丝速度及脉冲修正系数对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,同时分析了脉冲变极性冷金属过渡(Advanced CMT,CMT+PA)模式下送丝速度及控制面板上的EP/EN修正系数η对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,为后续工艺优化提供参考和指导.

TIG电弧增材制造AZ31镁合金成形尺寸控制研究

镁合金作为航天装备结构件轻量化和一体化制造的关键轻质结构金属材料,电弧增材制造镁合金过程中成形尺寸精确控制一直是研究的重点。基于二次回归通用旋转组合试验设计法,建立了电弧增材关键工艺参数(基值电流、送丝速度、运动速度)与成形尺寸特征参数间的回归模型,采用响应面法深入分析了单一参数及耦合作用对增材成形尺寸的影响规律。结果表明:在试验设计参数范围内,基值电流的增大对成形高度起抑制作用,对成形宽度起促进作用;随着送丝速度的增大,成形宽度略微减小,层高呈现增大趋势;运动速度的增大使得沉积层的层高和层宽均减小。各工艺参数对成形高度影响最大的是送丝速度,其次是基值电流,影响最小的是运动速度;基值电流对成形宽度影响最大,其次是运动速度,对成形宽度影响最小的是送丝速度。

自保护药芯焊丝管道全位置自动焊接工艺研究

针对目前城市管道建设中广泛存在的传统手工焊和半自动焊接工艺所导致的焊接质量不稳定等问题,设计了一种自保护药芯焊丝管道全位置自动焊接工艺。采用氩弧自动焊根焊+自保护药芯焊丝自动焊填充及盖面焊的焊接方法,选用22°U形坡口及Φ1.6 mm JC-29Ni1焊丝。结果表明,焊接接头力学性能能够达到标准要求。该工艺能够为城市管道全位置自动焊提供参考。

Print Form^(TM) HR成形网的编织设计与应用

介绍了Voith公司新近开发的Print FormTM HR成形网的设计理念,叙述了在成形网性能指标的诸多要求中,采用综合折中的设计方法,实现成形网性能的最佳化。同时,也介绍了Print FormTM HR成形网在世界各国造纸企业中的应用实例。

不同基板热沉的铝合金电弧增材控形

从熔池热耗散条件入手,以基板尺寸构建熔池局域差异性传热特征,通过试验探索热沉条件(横向传热-基板宽度、纵向传热-基板厚度)对成形几何和成形形貌的影响规律,籍此从熔池外部这一较为简单的传热过程管理出发,探讨与热输入匹配的热耗散条件,实现电弧增材控形.实验结果表明,基板对沉积层形貌影响主要通过改变熔池周围热耗散实现.当热输入不足时,单层沉积会在起弧处形成垂露状、颈缩等缺陷.基板尺寸越大,热耗散能力越强,沉积层宽度越小,高度越高.基板对沉积层影响随着沉积高度增加逐渐减弱,不同热沉条件下沉积层尺寸最终趋于稳定.通过增大起弧电流和熄弧端悬停的策略来应对基板热沉条件变化,可避免虚焊、熔池流淌等缺陷,改善多层沉积几何成形质量.

低地板电机圆铜线集中式成形绕组制造工艺分析及设计

低地板电机集中式成形绕组制作在线圈绕组和成形固化存在工艺难点。从布线方案设计、绕线模具设计等方面,保证了绕组绕制工艺的可靠。在绕组固化工艺方面,通过加热固化和通大电流对比,结合试验验证情况,选取最优线匝胶化成形工艺。

一种超高压板片成型液压机设计

为满足板式换热器行业对板片压制精度的需求,设计一种超高压板片成型液压机。该设备主要采用钢丝缠绕框架及超高压工作油缸,精度高、运行稳定,具有良好的经济效益。文章简要介绍了板式换热器行业的发展情况,分析了板片成型液压机的结构组成和关键技术。

基于DEFORM的金属焊丝盘线材弯曲回弹研究

针对线材弯曲成型所存在的回弹问题,本文基于DEFORM软件,对梅花骨金属焊丝盘线材弯曲回弹进行分析。建立了金属焊丝盘线材4个部位的模型,对回弹量数据进行分析,提取模拟分析中线材的坐标,并通过坐标变换,计算回弹量的大小。计算结果表明,通过模型a,c和d弯曲回弹后的坐标变化,得其回弹角分别为0.132°,4.103°,2.825°,由于模型a的回弹量较小,可以忽略不计。该研究为模具的进一步优化提供了理论依据。

寿命与成形性能的完美结合——PrintForm HR成形网

介绍了福伊特造纸织物最新开发的新产品——PrintForm HR成形网,重点论述了这一产品的经线/纬线组合、纬线结构,以及使用效果。这种成形网采用SSB技术和8梭口反面结构,与常规结构相比,可以延长成形网的使用寿命、提高脱水能力并增强横向挺度。对于采用高填料含量且纸页质量和留着率要求较高的纸机,这种耐用的成形网效果明显。

基于Cu-Al-Fe合金的粉芯丝材增材制造理论及其温度场分析

目前有关粉芯丝材增材制造的研究较少,其理论尚不成熟.将Cu-Al-Fe合金作为研究对象,系统论述了粉芯丝材电弧增材制造的相关理论(沉积成形理论、梯度传热理论和晶粒细化理论),并使用Simufact-Welding平台搭建了单道多层数值模型,通过对多组别温度场的分析,获得了试验条件下的最佳工艺窗口,即输入电流140 A和扫描速度0.4 m/min,最后开展了优化工艺窗口下的粉芯丝材沉积成形试验.结果表明,在此工艺窗口下可获得形状较好的薄壁墙,该研究为开展粉芯丝材电弧增材制造提供必要的理论基础与试验依据.

基于有限元法的导电滑环刷丝成型特性分析

导电滑环刷丝的工作性能对卫星的整体能源安全与在轨寿命有着至关重要的影响。为了保证信号和电流的实时传递,需要对刷丝角度进行控制。本研究通过有限元法的理论分析,建立了电刷板和刷丝的三维模型;结合显式动力学和隐式静力学的有限元模拟方法,确定了刷丝最佳的角度成型方式,完成了刷丝角度成型与回弹的有限元模拟;提出了一种基于有限元针对刷丝角度回弹过程的测量方法,并对刷丝回弹角的仿真值与理论值进行了对比分析。结果表明:与单侧偏转板和双侧短夹持板相比,双侧长夹持板对刷丝角度成型的作用方式最佳;刷丝的回弹角度与成型角度呈正相关,刷丝的成型角度越大,刷丝成型后的回弹变形值越大;刷丝成型角度在120°以上时,由于残余应力过大,所以刷丝材料很可能发生破坏。为了防止刷丝在发生弹塑性变形时其材料左侧根部发生破坏,应将夹持板左侧夹紧面尽量贴近刷丝左侧根部位置,对刷丝根部增加约束,以保证刷丝角度成型的质量;刷丝回弹角度的最大相对误差约为2°,但平均误差值在1°左右,总体回弹趋势基本一致,可以很好地表示出刷丝回弹角度的变化规律。

镁合金电弧增材制造技术研究进展

镁合金是航空航天装备结构件轻量化制造的重要结构材料之一,电弧增材制造技术为大型、整体、高性能难加工金属构件的低成本、高效率制造提供了新的途径。采用电弧增材制造大尺寸镁合金复杂构件可满足航空航天高端装备轻量化、低能耗、高质量、高效率的迫切需求。综述了国内外研究团队在镁合金电弧增材制造方面取得的研究成果和进展,系统归纳了不同电弧增材工艺对镁合金构件控形改性的影响,从增材成形质量、构件组织性能和内部缺陷调控三个方面论述了镁合金电弧增材的成形特征、显微组织演化、冶金缺陷及力学性能特点,指出了镁合金电弧增材制造目前存在的问题及未来需重点关注的研究方向。

碳纤维/芳纶纸基复合材料的制备及其电磁参数调控技术研究

本研究采用芳纶纤维和碳纤维作为原料,通过斜网成形技术制备了一种电磁参数可以灵活设计的纸基复合材料。通过浆网速比调控碳纤维的分布,实现对纸基复合材料纵向和横向的电磁参数的调控。结果表明,浆网速比为0.5时,纸基复合材料的抗张指数纵横向比为2.2,8~12 GHz频率下纸基复合材料的介电常数实部纵横向比为2.1~2.2;浆网速比为1.2时,纸基复合材料的抗张指数纵横向比为1.5,8~12 GHz频率下纸基复合材料的介电常数实部纵横向比为1.5~1.6。仿真计算和工程化实验结果表明,控制浆网速比是调控碳纤维/芳纶纸基复合材料电磁参数的重要方法。

克氏针锚定同心引导工作套管直接椎间孔成形技术在腰椎间盘突出症治疗中的应用

目的观察克氏针同心引导工作套管直接椎间孔成形技术在椎间孔镜治疗腰椎间盘突出症中的临床效果。方法选取2019年5月~10月收治的腰椎间盘突出症患者24例,男18例,女6例;年龄23~71岁,平均(48.7±13.9)岁;L 4-5突出20例,L 5-S 14例。患者均行椎间孔镜下髓核摘除神经根减压术,术中采用克氏针锚定同心引导工作套管直接椎间孔成形技术,分析其手术情况和临床疗效。结果①手术情况:椎间孔成形时间5~7 min,平均5.7 min;手术总时间60~80 min,平均72.3 min;椎间孔成形过程中的VAS评分4~6分,平均5.1分;术中透视5~6次,平均5.4次;无感染、神经损伤、硬膜撕裂等并发症。②疗效:所有患者均获随访18~23个月,平均16.8个月。与术前相比,患者术后、术后3个月及末次随访时的腰腿痛VAS评分和JOA评分、ODI指数均获显著改善,差异有统计学意义(P<0.05)。末次随访按MacNab标准评价疗效,优19例,良4例,可1例,优良率为95.8%。结论克氏针锚定同心引导工作套管直接椎间孔成形技术能减少椎间孔成形时间、术中X线暴露次数,减轻成形过程中的疼痛,是椎间孔成形的安全有效治疗方法。