复合扭转作用下钢纤维混凝土梁极限扭矩计算方法的研究

根据钢纤维混凝土梁在弯矩、扭矩和剪力共同作用下的受力性能,考虑钢纤维对极限扭矩的影响,对三种破坏型式下钢纤维混凝土梁的极限承载力公式进行推导,并给出相应的计算公式.然后给出了实际构件破坏类型的判别公式及极限扭矩的计算方法.在公式推导过程中采用的原理、方法及推导出的公式形式与普通钢筋混凝土梁十分相似,具有良好的衔接性和实用性,为钢纤维混凝土梁进一步的研究应用及纤维混凝土规范的修订提供了有价值的参考.

接触载荷对7075铝合金扭转复合微动摩擦学行为的影响

在新型扭转复合微动试验机上,以7075铝合金平面/GCr15钢球配副为研究对象,研究不同接触载荷对7075铝合金扭转复合微动磨损行为的影响。在动力学特性分析的基础上结合磨痕形貌微观观察,研究7075铝合金扭转复合微动的磨损机理。结果表明:接触载荷明显地改变微动运行区域,随着接触载荷的增加,微动推迟进入混合区和滑移区,且混合区逐渐扩大;在相同的微动运行区域内,Ft/Fn系数随循环次数增加的变化趋势受接触载荷的影响不大,但Ft/Fn系数随着法向接触载荷的增加依次降低;在其它参量不变的情况下,接触载荷越大,微动更趋向于受扭动微动分量控制,表面损伤伴随着明显的剥落。扭转复合微动的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。

7075铝合金扭转复合微动磨损研究

基于低速往复回转系统,通过改变回转系统旋转轴的倾斜角α,成功实现了球/平面接触状态下扭动微动和转动微动的复合,并研究了7075铝合金/GCr15钢球在倾斜角10°和40°及不同角位移幅值下的扭转复合微动行为.在动力学分析基础上,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)、表面轮廓仪等手段分析了扭转复合微动运行行为及损伤机理.结果表明:7075铝合金的扭转复合微动的运行和损伤行为强烈依赖于倾斜角和角位移幅值;随着倾斜角的增加,扭动微动分量减少,转动微动分量增加,复合微动的混合区和滑移区向小角位移方向移动,损伤形貌的非对称性增加,同时磨损机制从剥层和氧化磨损逐渐转变为磨粒磨损和氧化磨损.

扭转复合微动模拟及其试验研究

基于低速往复回转电动机系统和高精度六维力/转矩传感器,通过改变旋转轴的倾斜角α,成功实现了扭转复合微动,该微动属扭动微动和转动微动模式的复合。并对GCr15钢球/50钢平面在倾斜角度为10°和40°及不同扭转角位移幅值下的扭转复合微动进行初步考察,同时结合光学显微镜、扫描电子显微镜、表面轮廓仪等手段分析50钢的扭转复合微动运行行为、磨痕形貌及损伤机理。结果表明,该试验装置能真实模拟扭转复合微动;倾斜角和角位移幅值对扭转复合微动的运行和损伤行为有重要影响;可利用摩擦力—角位移幅值曲线来表征扭转复合微动行为,50钢摩擦力—角位移幅值曲线呈直线型、椭圆型和平行四边形型3种类型;其损伤特征明显不同于单一运行模式控制(扭动微动或转动微动)下的微动行为。此外,不对称的磨斑形貌是扭转复合微动的一个典型特征。

Ti6Al4V钛合金扭转复合微动特性研究

采用球/平面接触模型,研究了Ti6Al4V钛合金试样在52100钢球作用下的扭转复合微动特性。利用ABAQUS建立了摩擦副的三维有限元模型,研究了当法向荷载为50 N时,不同倾斜角(10°~60°)和不同角位移幅值(0.25°~5°)下的扭转复合微动。结果表明:随着倾斜角或角位移幅值的增加,接触压力略有增加;Mises等效应力云图在试样的接触表面和厚度方向均呈现出不对称性,主要是由转动分量引起;随着倾斜角的增加,扭转复合微动由扭动微动控制逐渐变为转动微动控制。因此,扭转复合微动特性非常依赖于倾斜角和角位移幅值。

工具杆对超声扭转复合振动系统共振频率的影响

依据四端网络理论,利用机电类比方法,研究了具有类圆锥过渡段复合阶梯型变幅杆的超声扭转共振频率和与之相连接的工具杆长度和直径变化的关系.结果表明,随着加工过程中工具杆不断磨损,其长度和直径变化对系统共振频率影响明显.工具杆长度每缩短1mm,系统共振频率约升高700Hz;工具杆直径每减小1mm,系统频率约升高500Hz.这为超声扭转加工振动系统的设计及频率调节提供了参考依据.

水介质条件下7075合金扭转复合微动磨损特性研究

在新型扭转复合微动试验机上,以7075合金平面/GCr15钢球配副为研究对象,研究水介质对7075合金扭转复合微动磨损行为的影响.在微动动力学特性分析的基础上结合磨痕形貌微观分析,研究水介质环境下7075合金扭转复合微动的磨损机理.结果表明:水介质对扭转复合微动运行和损伤机制存在显著影响,水介质明显地改变了微动运行区域;相比干态,在部分滑移区和混合区,水介质下的剥层现象更加明显,水介质加速了微动损伤.在滑移区,磨损机制主要转变为以磨粒磨损为主,湿润的磨屑能有效降低表面摩擦系数和减缓微动损伤;而单一的水介质会加剧材料的磨损.此外,水介质和干态微动环境中不同倾斜角度下的磨损体积均与累积耗散能分别呈不同的线性关系.

径向扭转复合型超声换能器等效电路研究

对径向扭转复合型超声换能器进行了研究.从波动方程出发,不考虑径向扭转振动耦合,推导了换能器中径向振动及扭转振动模式的各自机电等效电路.在此基础上,得出了换能器空载时共振频率方程及其共振频率的表达式,并用有限元方法对此换能器进行了计算机仿真实验.结果表明:等效电路计算的换能器径向及扭转共振频率的理论计算值与计算机仿真值一致.

不锈钢在扭转／拉伸复合载荷下近门槛值的疲劳裂纹扩展行为

研究了带环状预裂纹的奥氏体不锈钢圆棒试样在循环扭转／拉伸复合载荷下,门槛值附近的疲劳裂纹扩展行为,分析了复合加载时不同载荷比对裂纹扩展的影响,对裂纹扩展的初始阶段进行了详细研究,用应力强度因子表征了裂纹扩展开始的门槛值,提出了椭圆方程表达的疲劳裂纹扩展开始的门槛值模型,该方程可在裂纹尖端位移准则的基础上导出,疲劳裂纹扩展停止的门槛值条件也可用椭圆方程表达。

不锈钢在扭转/拉伸复合载荷下的低周疲劳裂纹扩展

研究了从SUS316NG不锈钢圆棒试样的环状预裂纹开始的低周疲劳裂纹扩展行为,分析了扭转/拉伸复合加载时不同载荷比对弹塑性疲劳裂纹扩展的影响.用J积分的指数方程表达了简单加载及复合加载的裂纹扩展速率.对于同样的J积分范围值,Ⅰ型载荷下的裂纹扩展速率最高,而Ⅲ型载荷下的速率最低.裂纹断口在高应力水平下为宏观平坦,在复合加载条件下的疲劳断口上观察到了疲劳条痕,同Ⅰ型加载条件下的相同,疲劳条痕间距与裂纹扩展速率二者数值相等.

一种中空短柱径向-扭转振动复合型超声波电动机

纵扭复合型超声波电动机比其他类型的超声波电动机更具低速大力矩的特点,可实现高精度直接驱动,可作伺服电动机使用,适合于多种场合,特别是航空航天等军事领域。由于纵、扭振动在定子中的传播速度不一样,其纵、扭两相谐振频率的调谐一直是个难题。本文提出了一种新型的径向-扭转复合型超声波电动机,利用了定子径向振动时因泊松效应产生的纵向振动,其实质是径向振动和扭转振动的复合,是一种变形了的纵扭复合型超声波电动机。其定子具有中空、短柱等特点,可方便实现一阶径向振动与一阶扭转振动谐振频率的调谐及其结构等的优化。文中给出了中空短柱的电动机定子结构,建立了径向振动的理论分析模型,分析了其调谐原理和过程,并结合ANSYS有限元计算实现定子结构优化设计。最后根据上述理论研制了Φ60mm的样机,实现的样机性能较好,其空载转速为25r/min,堵转力矩为5N·m。这种超声波电动机较以往电动机具有轴向尺寸小、重量轻和无噪声等优点。

径向-扭转振动复合型超声波电机的理论与实验研究

纵扭复合型超声波电机比其他超声波电机更具低速大力矩的特点,可以直接驱动负载,适合航空航天领域的应用。不过由于纵、扭振动在定子中的传播速度不一样,其纵、扭两相谐振频率的调谐一直是个难题。提出一种新型的中空结构的径向-扭转振动复合型超声波电机,采用一对纵振压电陶瓷和一对扭振压电陶瓷的组合方式,利用了径向一阶振动模态和扭振一阶振动模态,并通过电机定子的中空结构和尺寸的调整,使径向和扭转两相基频一致。首先从理论上分析了此方案的可行性,即提出了两相调谐的方法,并对以前的模型加以改进,然后根据理论分析制作了Φ60 mm的样机,经过试验,发现其性能满足设计要求,样机的最高转速为40 r/m in,堵转力矩为3.2 N.m。研制的超声波电机较其他电机具有轴向尺寸小和重量轻等特点,可以减小质量40%。

7075铝合金在VG46油润滑工况下的扭转复合微动磨损特性

采用球/平面接触方式,考察7075铝合金在VG46油润滑工况下不同倾斜角度和角位移幅值对扭转复合微动磨损特性的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析7075铝合金的磨痕表面及剖面形貌、磨损机制,用双模式表面轮廓仪分析磨损体积。结果表明:润滑油对扭转复合微动运行和损伤机制存在显著影响,润滑油明显改变微动运行区域,随着倾斜角度的增加,微动的混合区逐渐缩小甚至完全消失。微动运行区域对润滑油的润滑性能也有重要影响,在部分滑移区,微滑仅发生在接触边缘,润滑油对微动的影响甚微;在混合区,润滑油渗入表面微裂纹加速了疲劳裂纹的扩展;在滑移区,接触界面间形成了润滑油膜,显著地减缓了微动损伤。

硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器的设计方法及实验分析

降低发动机扭转振动的方法之一是加装曲轴扭转减振器。而传统的纯橡胶阻尼式曲轴扭转减振器由于其橡胶材料的滞后角普遍较小,因此不能在较宽的频域范围内提供适当的阻尼,导致其减振、隔振的效果较差。介绍了硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器的结构,建立了该扭转减振器的力学模型并提出了基于粒子群优化方法的设计参数优化方法。计算结果表明,优化后的系统中曲轴的扭转振动幅值降低,并通过实验验证了硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器控制发动机曲轴扭转振动的有效性。

扭转颤振复合挤压数值模拟

分析了铜壳零件加工工艺,拟定了加工方案。以反挤压工序为例,提出了一种新的扭转颤振复合挤压方法。基于有限元分析软件Deform-3D分别建立了传统挤压、轴向振动辅助挤压以及扭转颤振复合挤压有限元模型。分析了不同加载方式下,冲头旋转挤压速度、凹模振动速度与成形载荷的关系,探讨了镦粗区、环形区和挤压筒区的金属流动规律和速度分布,应变变化规律和应变分布。结果表明:与传统挤压相比,轴向振动辅助挤压和扭转颤振复合挤压能降低平均成形载荷,且成形载荷呈振荡式变化,振荡频率与施振频率相同;扭转颤振复合挤压的最大成形载荷较轴向振动辅助挤压降低约10%。扭转颤振复合挤压的金属流动速度最快,速度间断线位于镦粗区和环形区中部,环形区金属流转角最小,金属流动更顺畅、平稳,可以有效减少折叠和空洞等缺陷,提高成形件性能。扭转颤振复合挤压变形死区范围最小,过渡区范围最大;在成形后期,变形死区消失,镦粗区和环形区应变分布趋向均匀。

扭转复合微动的数值模拟

扭转复合微动是扭动和转动模式微动的复合。以实验研究为基础,在有限元软件ABAQUS中建立三维球/平面接触弹塑性有限元模型,通过改变球体旋转轴与平面试样法向的倾斜角度α,实现球/平面接触的扭转复合微动。恒定法向载荷作用下,通过对角位移θ分量做量纲一化处理,建立倾斜角α与完全滑移角位移幅值θ0的函数关系,分析倾斜角对接触状态、接触压力、摩擦剪应力及滑移量的影响规律。结果表明:角位移θ0随倾斜角的增大而减小,并符合量纲一扭动转动分量平方和为一的规律;倾斜角α显著影响接触面力学参数的分布,与纯扭动和纯转动相比,损伤呈现明显的非对称性。

钴铬钼合金在血清溶液和干态条件下的扭转复合微动磨损特性

以钴铬钼合金球头与钴铬钼平面试样作为摩擦副,分别在质量分数为25%的胎牛血清溶液和干态条件下进行了扭转复合微动磨损试验,探讨了该合金的微动磨损行为和损伤机理。结果表明:在血清溶液中摩擦副的界面比干态下的更易滑动;在部分滑移区,血清溶液和干态条件下的切向力与法向力比值都很小;在混合区,两种润滑条件下的接触界面均有明显的塑性变形;在滑移区,血清溶液的润滑作用显著,磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损,而干态条件下除此以外还存在剥层现象;两种润滑条件下的微动界面都发生了摩擦氧化。

镁合金的正挤压-扭转变形挤压力分析

计算分析镁合金正挤压-扭转复合变形的挤压力,对正挤压部分与扭转部分分别采用滑移线法和微元法计算变形时所需的挤压分力。并利用有限元模拟仿真获得不同扭转长度条件下的镁合金正挤压-扭转复合变形的挤压力,在此数据的基础上对两个挤压分力与总挤压力进行线性拟合计算,最终得出与实际较为吻合的总挤压力公式。

拉伸扭转组合作用下低碳钢力学性能

文章对低碳钢在拉伸扭转复合载荷作用下的力学性能进行研究,确定其极限应力状态。比较剪应力和拉应力比值变化时对其力学性能的影响。对单向拉伸破坏试验及扭转破坏实验的结果进行了分析,验证强度理论。总结规律,为工程实践中相应的问题提供参考。