插齿机静压支承所受载荷的正交试验优化设计

针对插齿机高速运行过程中主轴转速、弹簧回复力、静压支承面摩擦系数等可控因素对静压支承所受载荷的影响问题,基于正交试验设计方法,利用多体动力学软件,建立了插齿机主传动系统虚拟样机模型,设计了9种试验组合方案,并对这些方案进行了仿真分析.利用极差分析法和方差分析法对仿真结果进行了分析,优选出静压支承所受载荷最小的组合方案.

某型舰船设备大负载复合材料支承冲击强度试验方法研究

舰船设备支承件的冲击特性研究受到各国海军的重视,然而超过常规冲击机能力范围的冲击载荷等要求,使得开展大负载支承件冲击强度试验成为难题。以某型动力设备的大负载复合材料支承为对象,采用水下非接触爆炸的方式,以标准浮动冲击平台冲击环境为输入参数设计其冲击强度试验方法:在低速冲击条件下,通过保证冲击载荷、降低试验负载质量、提高系统安装频率的途径来设计试验装置,依据冲击谱和冲击载荷计算对应的试验冲击因子来设计强度试验工况,并得出了实际试验与设计参数之间因试验系统多个结合面对冲击载荷传递影响的折减系数。试验结果表明,复合材料支承承受的冲击载荷与要求值之间的偏差在5%以内,为今后开展类似试验提供了参考。

JUST回转支承故障试验数据分析

回转支承作为军用雷达的关键部件,对保证设备安全使用、提高效益具有重大作用。通过数据驱动方法对回转支承运行状态进行实时监测与诊断,已成为该技术领域的研究热点。然而回转支承面临服役工况复杂、故障试验样本稀少等问题,使其故障诊断技术研究一直饱受数据不足的困扰,也严重制约了军用机械装备寿命预测与健康管理技术的发展与应用。为此开展了回转支承故障试验,通过对回转支承运转过程中的多向振动、声发射信号进行采集,形成了故障试验数据集。该数据集包含回转支承在9种工况下的多向振动信号和声发射信号,且明确标注了回转支承的信号采集时间、故障标签、转速、负载、采集次数等多种相关信息,为基于数据驱动的回转支承故障诊断与雷达伺服系统健康管理提供数据支撑和技术保障。

平曲线上大调整量弹性支承块式轨道结构动力响应规律分析

基于车辆-轨道耦合动力学及有限元方法,采用ABAQUS®-MATLAB®联合仿真技术,建立车辆-钢轨-弹性支承块式无砟轨道耦合动力学模型,研究不同的车辆类型在多种平曲线线型条件下大调整量弹性支承块式无砟轨道的动力响应特性,分析并评估弹性支承块式无砟轨道用于小半径曲线线路条件的适用性和可行性。研究结果表明:轨下垫板高度的调整对各项指标的影响比支承块帽檐高度调整对各项指标的影响小,当调高从-60 mm增加到60 mm时,轨距扩大量增幅达到了235.00%,当且仅当在调低或调高轨下垫板高度时,轨距扩大量才会发生明显变化;随曲线半径减小,轨距扩大、行车安全性、稳定性等指标随之增大;小曲线半径对支承块的轨距保持能力具有较大影响,当半径减小到2 800 m时,轨距扩大量相比于半径5 000 m的增大了67.50%;与客车相比,当货车运行至小半径曲线路段时,轨距扩大量具有明显的增大趋势,在相同运行条件下,相比于客车的轨距扩大量,货车的轨距扩大量增幅达到110.45%。总体而言,在不同曲线半径、支承块调高情况下,列车运行各项安全性、稳定性及轨距扩大量等指标均在规范规定的安全限值以内,总体来看轨道几何保持能力良好;在实际工程中,当列车尤其是货车经过小曲线半径路段时,应尽量降低行驶速度,以避免困难路段所带来的影响行车安全性、稳定性等隐患。

天津中医药大学体育馆不连续支承弦支穹顶结构抗火分析

以天津中医药大学体育馆为背景,对大跨度不连续支承弦支穹顶结构进行抗火性能分析。利用高大空间火灾升温公式对结构进行火灾温度场模拟。采用ANSYS软件对不连续支承弦支穹顶结构进行火灾响应分析,得到火灾下该结构变形规律、节点位移及构件预应力损失规律;改变火源位置和火源释热功率,探究火源参数变化对结构抗火性能的影响。结果表明:中心火源工况下,不连续支承弦支穹顶结构变形呈“部分微上凸,局部桁架处下陷明显”;该结构对偏心火灾敏感,偏心火灾下结构最大正、负向位移及环索预应力损失较中心火灾显著增大,且第1、2圈部分环索预应力降为0;局部桁架处压杆及第1、2圈环索为抗火设计重点。火源释热功率越大对不连续支承弦支穹顶结构抗火越不利,但火源释热功率改变对结构火灾响应的影响较小。

四边不同支承条件下矩形板的结构计算

采用带补充项的傅立叶级数作为挠度函数,针对四边不同支承矩形薄板,推导了确定待定系数的方程组,给出可处理简支边、固支边和自由边任意组合条件下统一的结构计算公式.探讨了集中荷载作用处弯矩级数解不收敛的处理办法,以及双向板简化为单向板需要达到的长宽比问题.结果表明,集中荷载作用处的弯矩,可采用挠度值按中心差分公式进行计算,差分步长可取10 mm.对边支承对边自由板及一边固支三边自由板,可视作单向板.当四边支承板的长宽比达到2∶1、2.5∶1及4.5∶1时,可分别简化为两端固支、一端简支一端固支及两端简支单向板.三边支承一边自由板长宽比达到1∶1及2∶1时,可分别简化为两端固支(及一端简支一端固支)及两端简支单向板;长宽比达到6∶1时,可简化为悬臂单向板.两邻边支承两邻边自由板若要简化为悬臂单向板,在两支承边为固支时,长宽比需要达到2∶1;在支承边为一边简支一边固支时,长宽比要达到1.5∶1.

四塔支承超大直径圆环复杂结构设计

上海临港新片区新建一幢地标建筑,该建筑为四幢46.8 m高的塔楼支承一个直径150 m、高度8.6 m的超大直径圆环,结构复杂。结构主要特点是超大直径圆环内侧采用倒三角形空间桁架、楼面梁采用变截面悬挑钢梁,四幢塔楼采用钢框架-屈曲约束支撑-屈曲约束钢板墙结构体系,超大直径圆环和四幢支承塔楼之间采用一个对角铰接、另一个对角滑动支座加黏滞阻尼器的连接方式。由于建筑师的要求,超大直径圆环横截面为外侧开口的C形截面,如何克服圆环外侧开口带来的扭转作用是设计难点。主要进行了支承塔楼的结构设计和计算分析,超大直径圆环的结构选型和抗扭性能研究,圆环和支承塔楼连接设计,支承塔楼和圆环组成的整体结构计算分析,整体结构大震下弹塑性时程分析。设计和研究成果可为圆环结构、多个塔楼共同支承一个上部结构等类似工程设计提供借鉴。

大型钻探设备支承底盘焊接工艺优化研究

大型支承底盘作为大型钻探设备的支承平台,通常由大量钢板通过焊接装配而成,焊接残余应力和残余变形会对底盘的强度和刚度产生一定的影响。本文运用有限元分析方法,选取高斯移动热源,针对大型支承底盘中具有代表性的T形焊接接头建立了有限元模型,分别采用4种不同的焊接顺序和焊接速度,分析了其对焊接应力和变形的影响,得到了优化的焊接顺序和焊接速度。在此基础上,对底盘的整体焊接方案做出优化,对比分析了优化前后的焊接应力和变形,结果表明:优化后残余应力减少了约7%,最大变形减少了约26%。研究成果可为焊接工艺的制定提供参考。

西安国际文化传播中心大跨斜幕墙支承结构设计

西安国际文化传播中心大跨斜幕墙支承采用竖向张弦桁架结构体系,结构造型独特新颖。对其结构选型和受力特点进行了重点介绍。采用MIDAS Gen软件建立有限元模型,进行非线性静力及抗震分析计算,同时采用ANSYS软件对考虑几何与材料双重非线性的结构整体稳定性进行了详细分析,探讨了安全系数取值等。分析结果及实际使用效果表明,幕墙支承满足正常使用的各项要求,并具有良好的抗震性能。

顶置磁力搅拌器磁悬浮支承结构设计与仿真分析

针对顶置磁力搅拌器陶瓷轴承内部结构复杂,存在接触摩擦和润滑,且不利于在位清洗和在位灭菌的问题,对磁力搅拌器的载荷组成及搅拌轴支承布局进行分析,采用磁悬浮支承技术,增大主动磁轴承转子的轴向长度,确保转子在产生轴向位移时能被稳定支承;不考虑被动磁轴承与磁力联轴器因不对中产生的径向力,建立搅拌器转子的四自由度支承刚性转子模型,研究不同外部载荷对搅拌器转子的动态响应和线圈控制电流的影响,结果表明:外部载荷越大,外部载荷在长悬臂结构上的力矩作用效果越明显,主动磁轴承需提供的电磁力越大,对磁轴承功率放大器的要求越高。

连铸大包回转支承状态劣化的几种数字表征

连铸大包回转支承状态监控目前有传动电机电流监控、润滑油品理化指标检测以及应力波检测等几种有效方法,分别采用这几种方法对回转支承整个劣化过程进行了数据采集和分析,并通过现场解体后的现象和数据对几种方法预判结果进行了验证,可为低速重载类设备状态维护提供参考。

管桥支承环结构型式有限元优化设计研究

某工程倒虹吸河床段为管桥,长212.4m,跨度20m,钢管内径3.5m。钢管自身承重,明管采用支承环结构将管道荷载传递至下部墩柱。为了确保支承环的应力满足规范要求、受力分布均匀以及管桥上、下部结构布置合理,运用有限元分析方法建立管桥整体模型,对支承环体型进行优化设计。通过对支承环厚度敏感性及局部调整体型的计算分析,明确控制工况下的应力分布规律。最终确定较优的支承环体型,为管桥的合理设计提供依据。

三角托架不同支承形式下的受力行为分析

探讨了桥梁施工中关键部件三角托架的受力特征,重点分析了不同支承形式对其受力影响。研究发现,安装间隙会显著改变托架受力行为,给结构带来不确定性影响。为保证结构的安全性与经济性,设计时应按单支点模式计算支反力,确定连墙剪力件承载力,并选定最不利受力情况下的构件截面。提出了一种消除安装间隙影响的“下单支点”托架布设方式。该方式受力明确、简洁可靠,降低了安装精度要求,便于施工和转运。

弹性支承边界条件对桥梁共振与消振的影响机理分析

铁路桥梁服役过程中,因支座病害和冲刷等作用,桥梁端部约束常发生弱化。该文旨在理论解析边界支承条件及其变化对桥梁动力特性及共振与消振条件的影响机理。文章首先提出考虑左右支承刚度不等的弹性支承梁振型的简化表达,建立了移动连续荷载作用下弹性支承梁自由振动的理论闭合解;然后推导考虑左右支承刚度不等的桥梁共振与消振条件,理论解析桥梁-支承刚度比(刚度比)、左右支承刚度不等比(刚度不等比)的影响机理;最后通过数值模拟验证理论解的准确性,并参数化分析支承条件参数对桥梁动力特性及共振与消振条件的影响规律。研究结果表明:(1)弹性支撑梁的频率随弹性支承的刚度比和刚度不等比增大而减小;(2)弹性支承梁的共振与外部消振速度参数与简支梁一致,但共振与外部消振速度降低,更易激发共振与外部消振;(3)支承条件对桥梁内部消振条件影响大,当左右支承刚度相等时,存在唯一内部消振条件,否则不发生内部消振;(4)当桥梁支承弱化或者两侧刚度不等时,基于简支梁的最佳跨长对共振的消除效应将逐渐失效;(5)阻尼有利于抑制桥梁共振幅值,对外部消振存在微小的非零值“阻尼泄露效应”;(6)当两侧支承刚度不相等时,桥梁最大响应位置偏离桥梁跨中,需在桥梁检测时关注。

航空发动机轴承—支承结构系统产热计算与分析

开展轴承—支承结构系统的热源分析与产热量量化计算,能够为轴承腔热防护设计提供可靠依据。通过传热学、摩擦学等理论分析,建立航空发动机轴承—支承结构系统产热分析模型,开展轴承—支承结构的一维流热耦合计算,对航空发动机压气机和涡轮的中介承力框架进行产热量分析,评估巡航工况下不同热源对轴承—支承结构系统产热量的影响。结果表明:压气机中介支承结构右侧框架的壁面温度沿径向向上增加1.73%;由于主流道与盘腔之间存在级间封严,对流传热系数沿径向向上增大20倍,产热量占比最高的热源为支承结构壁面传热、轴承生热和密封装置生热;轴承—支承结构内的密封装置生热量在压气机中介承力框架内占比29%,在涡轮中介承力框架内占比35%。

宽厚板轧机用Cr3钢支承辊淬硬层深度的理论预测与实验验证

差温热处理是决定支承辊工作层组织、应力分布和使用性能的关键工序。为精准控制宽厚板轧机用Cr3钢支承辊辊身淬硬层深度以进一步提高其寿命周期内的服役性能,利用ABAQUS有限元模拟软件计算了支承辊在差温热处理过程中的温度场分布,分析了距离辊身不同深度处的温度与显微组织演变,预测了差温处理过程中辊身淬硬层的深度。结果表明:当加热温度达到840℃及以上时,Cr3钢可获得耐磨性较佳的非珠光体组织;Cr3钢支承辊实验件的淬硬层深度达110 mm,表面硬度达到55 HSD以上,且距离表面110 mm深处的硬度降低不大于4 HSD;淬硬层深度的理论预测结果与实测结果吻合较好,可以实现支承辊淬硬层深度的精确控制,指导Cr3钢支承辊差温热处理工艺制定。

考虑楔形间隙效应的油膜阻尼器支承性质分析

支承部件对高速旋转机械的稳定性有着重要影响。合理设计、优化系统的支承部件是保证、提升稳定性的可靠手段。油膜阻尼器是一类结构简单、功能可靠的旋转机械支承部件,能够有效实现系统刚度系数、阻尼系数等支承参数的设计方案。与常规滑动轴承轴颈的运动形式不同,油膜阻尼器的阻尼体通常绕其支点作“圆锥摆”形式的涡动,即阻尼体径向位移与切向速度沿其轴向呈线性分布,导致阻尼介质在阻尼体与外壳之间形成油膜厚度沿轴向线性分布的楔形间隙,进而造成阻尼器与轴承在油膜力及支承参数性质上的差异。因此,计算、设计油膜阻尼器的支承参数时,考虑楔形间隙效应的影响是必要的。本文首先对描述油膜压强分布的经典Reynolds方程做出了修正,推导了考虑楔形间隙时方程的具体形式。接着,采用基于超松弛迭代法(SOR)的有限差分法(FDM)对修正方程进行了数值求解。通过与ANSYS Fluent计算结果及已有实验结果进行对比,验证了计算结果的合理性。最后,借助数值积分与回归分析的计算工具,求得了阻尼器支承参数的函数表达形式及相应的线性化数值。计算结果表明,分析油膜阻尼器的支承性质时,考虑楔形间隙效应的影响是必要的。通过采用基于修正Reynolds方程的数值计算工具,能够提升计算效率,并为阻尼器性能的分析及优化提供理论参考。

含裂纹反应堆支承结构偏心承载能力研究

针对偏心载荷下含裂纹反应堆支承结构的安全性评定和剩余承载力评估问题,本文开展了支承结构材料断裂力学性能试验。结合数值模拟和双参数失效评定法,探讨了不同裂纹长度和载荷偏心度对支承结构承载能力的影响。结果表明:裂纹长度和载荷偏心度对支承结构的剩余承载力均有显著影响,在进行含裂纹支承结构完整性评定时要考虑载荷的偏心特点,但不同裂纹长度下的双参数失效评定曲线有较为明显的区别,不同载荷偏心度下的评定曲线差别不大;轴向拉伸载荷下的剩余承载力与裂纹长度近似为线性相关,偏心拉伸载荷下具有一定非线性特征。研究成果为核动力系统生命力评估提供方法和数据库。

基于非线性方法的核级双层容器及支承结构热棘轮效应研究

核级双层容器承担一回路压力边界和一回路冷却剂“纵深防御”包容的双重安全功能,是高温反应堆本体常用的一种结构形式。然而内层容器在瞬态工况下温度变化剧烈,内外层容器之间导热性能差,内外温差大,热棘轮效应是可能的重要失效机制。本文通过建立核级双层容器及支承结构轴对称有限元模型,使用非线性方法分析其在热-机循环载荷作用下温度、应力和应变的响应,研究棘轮效应分布的规律和特征。结果表明:热棘轮效应显著,是该类容器的主要失效模式;热棘轮敏感区域分布具有多点式的特点,在内外层容器不同部位均有涉及;危险区域的塑性应变累积行为主要出现在循环温度载荷的降温阶段,应变增量随循环次数的增加逐步稳定。结论指出热棘轮效应是核级双层容器结构设计必须关注的重点问题,所建立的非线性分析方法是解决该问题的有效手段。本研究可为核级双层容器热棘轮分析以及一回路工况参数优化设计和应变监测测点布置提供重要方法指导。

侧向-超前支承压力叠加影响下巷道稳定性分析

为了明确采动过程中侧向-超前支承压力叠加影响下巷道应力环境,以东滩煤矿为工程背景,构建了工作面采动模型,分析了工作面超前区域支承压力与回采距离之间的响应关系。结果表明:不同的推进距离下叠加支承压力影响范围不同,最大可使166 m范围内的围岩支承压力发生变化。巷道围岩在距工作面6~18 m的位置极易出现应力集中,距工作面30~40 m的巷道两帮变形量最大,实体煤侧巷道围岩变形量整体大于沿空侧帮部的变形量。研究成果可为回采巷道超前支护范围优化方面提供科学依据。