弹性环梁支撑下圆形深基坑支护结构变形解析解

将环梁和支护结构分别视为弹性圆环和弹性圆柱薄壳,基于环梁和圆柱壳的变形协调,得到了具有任意数目弹性环梁支撑圆形深基坑支护结构变形的解析解.在验证解析解合理性和可靠性的基础上,针对某一实际圆形基坑工程,比较了在刚性和弹性环梁支撑下支护结构变形和内力的差异,并分析了支护结构底部边界条件、环梁弹性模量、尺寸和数量以及位置等参数对支护结构变形和内力分布的影响.研究结果表明:相对于刚性环梁支撑,弹性环梁支撑处内力变化较小,环梁弹性模量和尺寸的改变只对基坑挖掘面以上支护结构变形和内力影响显著,而对挖掘面以下的支护结构变形和内力几乎没有影响.该研究成果为圆形基坑支护结构设计提供了理论依据和指导.

弹性环式挤压油膜阻尼器一体化圆柱滚子轴承保持架振动特性分析

航空发动机主轴中滚动轴承为了降低系统振动经常与弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper, ERSFD)联合使用。基于滚动轴承动力学理论和流体力学控制方程,采用变步长积分算法建立圆柱滚子轴承与ERSFD耦合的动力学分析模型,对外圈带ERSFD的圆柱滚子轴承保持架振动特性和打滑率进行研究。研究结果表明:与未装配ERSFD的圆柱滚子轴承相比,ERSFD可以提高圆柱滚子轴承保持架的稳定性。过大或过小的弹性环凸台数量与宽度都不利于圆柱滚子轴承保持架的稳定性,需要选择合适的凸台数量和宽度。径向载荷与转速对带弹性环的圆柱滚子轴承保持架稳定性影响显著,保持架涡动频率的谐波次数随着径向载荷的增加而减少,其对应的幅值也减小;保持架涡动频率的谐波次数随着转速的增加而增加,其对应幅值也增加。

弹性环挤压油膜阻尼器支撑下的柔性转子系统动力学分析

弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)具有良好的支撑作用和减振效果,但由于其结构和流场耦合行为极为复杂,使得已有的物理模型难以完整表现出ERSFD的力学特性.为了进一步探究ERSFD的力学机理,本文借助有限元仿真平台,采用双向流固耦合的计算方法,剖析弹性环与油膜之间的相互作用,获取ERSFD中油膜压力的分布规律.在此基础上,利用最小二乘法进一步拟合出ERSFD等效刚度、等效阻尼与转子轴颈扰动位移的映射关系,并将其分别引入柔性转子系统动力学模型中.通过数值计算研究了ERSFD支撑下柔性转子系统的振动响应,分别给出了不同转速下转子系统的响应分岔图、轴心轨迹等.同时,通过对比分析,进一步揭示了ERSFD所诱发出的转子系统丰富的非线性动力学行为,有助于对ERSFD轴承支撑特性的理解.

不同转速下弹性环滚动载流摩擦性能和损伤分析

采用内滚道、外滚道和弹性环组成滚动载流摩擦副,通过载流摩擦试验研究了其在不同转速下的载流摩擦学性能和材料损伤。结果表明:随着转速从240 r/min增加到600 r/min,摩擦副稳态运行期间的摩擦力升高,接触电阻下降;摩擦前期材料损伤形式主要以接触表面金属塑性变形为主,摩擦平稳期以材料剥落为主;在相同的初始接触条件下,高转速促进表面疲劳和材料磨损,试验后弹性环磨痕宽度明显变宽,磨损量逐渐增大,表面氧化程度下降,O和Cu原子个数比降低;磨痕宽度增幅相近的条件下,同等转速下的摩擦力增幅小于变速条件下的摩擦力增幅;转速增加引起的摩擦力增大与高转速下弹性环滑滚增加也有关系。

弹性环式挤压油膜阻尼器加载及动力特性试验装置研究

在分析弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)实际工况基础上,设计了能够精准控制动静载荷加载的ERSFD试验系统,搭建了ERSFD加载及动力特性试验装置;并针对某型ERSFD开展了试验测试,考察分析了弹性环的变形状况。结果表明,该试验装置能够拟合ERSFD实际工况下的载荷、变形和运动状况,可以满足ERSFD的弹性环疲劳寿命及动力学特性试验研究需求。

弹性环刚度强度的分析方法与力学特性研究

弹性环的刚度参数是转子系统动力特性分析和临界转速设计的一个重要常数,利用有限元分析方法研究了弹性环结构刚度,通过实验测试,验证了应用有限元法计算弹性环支承刚度的可行性和精确性;并从结构设计出发,对其强度特性进行了研究。结果表明,刚度设计应主要考虑参数为凸台数目、壁厚和宽度;强度设计中应主要考虑参数为凸台数目、壁厚和过渡圆角,以此为弹性环的动力学设计提供依据。

弹性环式挤压油膜阻尼器动力设计方法

弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)与传统挤压油膜阻尼器(SFD)相比,在动力特性方面具有一定的特色.以燃气涡轮发动机用ERSFD为对象,基于有限元挤压油膜理论对ERSFD的弹性环支承刚度、油膜压力场分布和油膜阻尼等特性进行了研究.根据ERSFD的结构特点,利用有限元法分析其动力特性不仅具有模型简单、计算量小的优点,而且能考虑到各种复杂的边界条件及封严装置.研究结果表明,本计算方法和结果可以作为ERSFD结构优化的依据.与SFD(Squeeze Film Damper)相比,ERSFD具有分段式油膜间隙,可利用弹性环的弹性变形来调整油膜间隙,将油膜间隙控制在一个合适的范围内,从而有效地避免传统SFD在一定工作条件下的非线性振动现象的发生.

弹性环式挤压油膜阻尼器减振机理初探

弹性环挤压油膜阻尼器是一种新型的旋转机械支点阻尼器,其良好的减振特性,能够有效地对转子-支承系统振动进行控制。本文通过对ERSFD动力特性的理论和试验研究,初步从三个方面获得了减振机理:油膜阻尼吸收部分振动能量;弹性环凸台接触状态能控制支点刚度,从而调整临界转速,减小振动峰值;弹性环通过变形储存部分振动能量并缓慢释放。

含弹性环的机器人关节变刚度驱动器设计分析

针对机器人与人共享工作环境所带来的人机交互安全问题及工作能耗大、效率低等问题,提出了一种含有弹性环的机器人关节变刚度驱动器;运用解析法分析了弹性环的刚度特性,得到其理论最大偏转角为1.5°;通过碰撞和抛球实验验证了所设计的关节驱动器的实际缓冲和储能效果;结果表明:所设计的含有弹性环的机器人关节变刚度驱动器具有良好的吸收冲击的能力,最大偏转角约为1.7°,可有效保护碰撞发生时的人机安全。同时,储能效果明显,可提高能量使用效率。

带弹性环保护轴承的动力学特性

提出在传统保护轴承外圈加弹性环来提高其在主动磁悬浮轴承(Active magnetic bearing,AMB)系统中的工作性能。为完善转子跌落仿真模型,得到AMB失效前转子准确的运动状态,理论推导得到AMB的支撑动刚度曲线,进而基于有限元分析方法得到转子在其支撑下的模态,并与试验结果进行对比,验证所得刚度曲线的正确性。在刚性转子理论基础上,建立转子在AMB系统中的动力学模型。基于Hertz接触理论,分别建立AMB失效后转子与保护轴承内圈之间的碰撞模型和保护轴承的实时动刚度模型。根据所建立的模型,对不同弹性环支撑刚度阻尼在不同初始转速下跌落后的动力学响应进行仿真计算,并与无弹性环状态下跌落结果进行对比。仿真分析结果表明,选用合适的弹性环有利于降低转子跌落后的振动幅值和碰撞力。分别在不同初始状态下进行跌落试验研究,试验结果与理论分析结果基本相符。

CW弹性环氧砂浆抗冲磨性能及工程应用

环氧砂浆涂层防护是提高水工建筑物抗冲磨性的有效途径之一。为改善普通环氧砂浆的抗冲磨性能,选用高韧性环氧树脂、低放热固化剂、级配填料等原料,制备出CW弹性环氧砂浆。比较了弹性环氧砂浆与其他环氧砂浆的力学性能,采用SEM分析弹性环氧砂浆的结构特点,并介绍了该材料的工程应用实例。研究结果表明:在冲磨72 h后,CW弹性环氧砂浆磨损较普通环氧砂浆降低40.5%,较改性环氧砂浆降低38.4%,抗冲磨强度提高72.4%;冲磨216 h后质量损失率仅为0.08%,216 h抗冲磨强度可达82.05 h/(kg/m 2),远远大于普通环氧砂浆。冲磨前涂层较为光滑平整,冲磨后结构发生形变,出现较多褶皱界面与少量凹坑,但整体仍紧密结合,呈现较为完整的连续相,说明CW弹性环氧砂浆具有较好的抗冲磨性能,能够很好地抵御冲磨破坏。实践证明,CW弹性环氧砂浆在消力池、水垫塘等大流量、高水头建筑物的抗冲磨防护方面表现优异,具有良好的应用前景。

配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响

为了研究配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响,搭建了带弹性环式挤压油膜阻尼器的转子实验系统,设计了两套弹性环组件。通过改变弹性环凸台的配合关系及转子的不平衡质量,实验研究了弹性环式挤压油膜阻尼器的减振特性。实验结果表明:弹性环的内凸台为过盈配合时可能导致阻尼器减振失效,为间隙配合时减振效果更好;外凸台配合关系的变化不会导致阻尼器减振失效;凸台为间隙配合时,弹性环的减振效果及转子的响应与不平衡质量的关系线性度更高。提出了设计与应用弹性环式挤压油膜阻尼器时,应保证内凸台为间隙配合的设计建议。

弹性环法在测量航空涡轴发动机角接触球轴承轴向力中的应用

针对涡轴发动机结构尺寸小、转速高的特点,提出了一种适用于涡轴发动机角接触球轴承轴向力测量的方法,主要介绍了弹性环的设计、贴片制作、标定以及轴向力测量系统配置等,最后给出了应用实例。

新型弹性环氧材料的开发研究及工程应用

弹性环氧材料由于大幅度提高了环氧树脂的韧性和变形性能,因此对混凝土坝或混凝土面板堆石坝表面裂缝处理、混凝土一般过流面的大面积防护处理等可发挥良好作用。为此,对新型弹性环氧材料的制备以及力学性能、变形性能和耐低温性能进行了试验研究,探讨了弹性环氧材料的改性机理,并应用于水利水电工程中。

弹性环式柔性支撑有限元分析及结构参数选择

针对某轴系的弹性环式柔性支撑径向等效刚度分析问题,利用Ansys参数化语言APDL建立了考虑弹性环与内外支撑接触因素的非线性有限元模型,分析了弹性环环段数目、凸台弧度、弹性环厚度等参数对等效刚度的影响规律,并得到了等效刚度的分布规律。根据使用要求,综合考虑加工、安装、稳定性等因素,对其进行了详细的参数选择,提出了4种优选的结构参考方案。

压紧弹性环的设计方案优化分析

压紧弹性环位于压紧部件法兰与吊篮部件法兰之间,将吊篮结构压紧并定位于反应堆压力容器内。本文应用秦山核电站压紧弹性环组件分析时的方法,对AP1000和LPP压紧弹性环采用了解析解和数值解的计算分析方法,并对可能影响预紧分析结果的塑性变形和摩擦因素进行了探讨。最终对秦山、AP1000与LPP压紧弹性环设计方案进行了分析,提出了两种优化方案。

齿形弹性环刚度公式推导及验证

齿形弹性环是波纹环的一个变种,可以通过调节弹性环的设计参数调节刚度。文中通过简化弹性环的计算模型,依据刚度计算的基本原理,得出单齿的刚度计算公式,依据矢量合成原理,推导出整个齿形弹性环的刚度计算公式和简化计算公式。采用推导的刚度公式进行齿形弹性环设计,并使用实测法和有限元法验证了弹性环刚度两种计算公式的有效性。

弹性环式支承结构动刚度分析及其对转子系统的影响

针对用于航空发动机转子系统中的弹性环式支承结构刚度特性问题,开展其动刚度分析和实验测试以及其对转子系统固有特性影响分析研究.首先,建立弹性环式支承结构有限元模型,对其动刚度进行计算,并进行动刚度测试与验证,经实验所得测试结果与仿真计算的结果趋势一致,证明了对弹性环式支承结构的动刚度分析方法的有效性.然后,建立了带弹性环式支承结构的转子系统有限元模型,研究了转子系统在静刚度和动刚度条件下对临界转速的影响.结果表明,弹性环式支承结构动刚度对临界转速的影响较为明显,其中一阶临界转速降低了26%,且产生了新的共振频率,因此分析转子系统固有特性时应充分考虑支承结构的动刚度影响.

TGF-1弹性环氧灌封胶的研制

以环氧氯丙烷为主要原料,在50～100℃进行开环聚合1～25 h,然后加碱闭环反应4～6,经萃取,过滤、干燥、蒸馏、减压蒸馏即制成长链线性缩水甘油醚环氧树脂。以它为活性增韧剂改性E-51环氧树脂,再与活性稀释剂、活性硅微粉、消泡剂、固化剂等配合制成双组分弹性环氧灌封胶。该胶固化条件为25℃×24h+(60～80)℃×(3～6)h,固化物柔韧性得到了很大改进。

环氧砂浆涂层老化状况研究与弹性环氧材料的开发

本文介绍了新安江电站溢流坝面环氧砂浆抗冲磨涂层的老化状况研究;介绍了作为涂层修补材料的弹性环氧砂浆的开发研究和长期应用情况,及近年弹性环氧涂膜的研究和应用。