基于平均应力修正的综框疲劳损伤分析及寿命预测

针对综框的高速特性和复杂承载状态,采用平均应力修正法对其疲劳特性进行仿真研究。文章在结构设计与负载估算基础上,通过ANSYS/WorkBench协同仿真环境实现了综框的有限元建模与静力分析。以基本S-N疲劳性能曲线为依据,构建基于nCode DesignLife的预定义疲劳项目仿真流程,探究正弦时间序列载荷作用下的综框疲劳行为。结果显示:铝合金综框失效状态为高周疲劳破坏(>2.6×105),其疲劳损伤主要发生在横梁两端局部区域,尤其是在弹簧悬挂处,集中分布有多个潜在失效危险域;铁质综框疲劳损伤覆盖区相对更大,且整体抗疲劳性能明显不及铝合金综框。可为实际工况下的综框疲劳寿命分析及损伤机理研究提供有力参考。

基于夹芯分层的碳纤维复材综框横梁仿真设计

为更好地适应现代织机的高速化发展要求,以一阶剪切变形理论为依据,将一种含夹芯分层的复材横梁应用于碳纤维综框技术升级。利用WorkBench/ACP模块开发复材横梁仿真模型,构建基于非对称纤维铺层的层压板设计方案,并通过配装铝合金板材对横梁结构进行强度加固。在考虑弹簧回综力和纱线张力影响的条件下,对复材横梁力学性能进行仿真分析。结果显示:复材横梁的自由振动模式以横向弯曲变形为主,应力集中区主要位于回综弹簧悬挂处;各纤维层的层间应力分布呈现一定对称性,靠近横梁两端区域的应力状态较为明显,而中间蜂窝芯材所受应力影响甚微;弹簧悬挂区各纤维层的失效顺序依次为0°、45°、-45°、90°;主应力S1是造成纤维层疲劳失效的主要因素。通过将夹芯分层与复材横梁结构设计相结合,有助于复合材料综框的轻量化实现与成本控制,为新型碳纤维综框的发展与性能提升提供了思路。

含夹芯分层复合材料综框的应力状态及失效机理

为提升织机开口系统工作效能,将层压板理论与复合材料综框设计相结合,以环氧碳纤维预浸布料与蜂窝芯材为制备原料,通过WorkBench协同仿真环境及其ACP模块构建非对称层压板铺层方案,开发了一种基于夹芯分层的碳纤维复合材料综框仿真模型。根据开口系统等效力学模型,对弹簧回综力、凸轮提综力及纱线张力进行分析计算,以此实现碳纤维综框的有限元建模与力学性能仿真(包括静态特性、层间正应力、破坏形式及失效次序等)。结果表明:在横梁与边梁连接区域存在较大应力分布,最大Von-Mises应力约113.7 MPa;在相同铺层工艺条件下,上横梁的纤维层间正应力明显大于下横梁;横向剪切应力对中间蜂窝芯材影响相对较小;正应力S 1、S 2是影响综框疲劳强度的重要因素;单块层压板纤维层的失效次序为:15428637,失效危险区最大逆储备因子约0.755,为复合材料综框的设计创新与技术应用提供了有力借鉴。

浅谈喷气织机用综和综框的配置

为了合理选用无梭织机用综和综框,并发挥其性能,在分析喷气织机特点的基础上,详细论述了与其配用的综和综框的技术特征及其选用原则,重点阐述了特殊综眼综和碳铝复合综框的适用情况,指出应根据织机型号选择综框生产商,根据幅宽选择综框型号规格,特宽幅选碳铝复合型综框,细号高密织物选特殊综眼综。

织机综框运动参数的优选

本文提出了在综框最大加速度一定并保证打纬所需梭口高度比的条件下,优选综框运动参数使织机可引纬角达到最大的方法.

新型织机综框的减振技术研究

新型无梭织机综框的工作频率为5Hz—17Hz,其一阶固有频率在此频段内,应调整织机的工作频率使之避开综框固有频率,以免发生共振。采用一种成本低,易于制造的具有三类阻尼特征的复合阻尼结构可有效地降低综框的振动和噪声。

综框模态频率优化设计

为了改进综框的动态特性,在SolidWorks软件中建立了综框参数化模型,利用Cosmos模块对综框进行模态分析,获得了固有频率和振型。以综框结构参数化设计为基础,采用多个设计变量对其进行模态频率优化设计,优化结果表明:将综框基频提高到30 Hz以上可以有效地抑制综框振动,使其动态特性得以明显改进。

新型碳纤维复合材料综框的铺层设计与动力学特性研究

为了提高织机车速,降低织造过程中的振动和噪声,将复合材料层合板应用于综框结构设计,给出了单层板的本构关系与力学计算方法。在ANSYS平台上设计了三种铺层方案,采用shell181单元模拟碳纤维复合材料的分层结构,计算出了不同分层方案的低阶固有频率和振型,并与铝合金综框作了比较。分析结果表明,采用6层非对称层合板结构(即铺层方案二)时,综框具有最佳动力学特性,不仅使综框基频提高了19.48 Hz,而且使其自重减轻了约26.82%,在实现轻量化设计的同时有效增强了综框的抗振性。

JAT610织机综框边杆的疲劳分析

针对JAT610织机综框边杆的非正常断裂,用ANSYS有限元软件进行应力分析,结合应力实测的结果,对边杆的疲劳寿命进行分析计算,找到了疲劳寿命不足的原因并对结构进行了改进以延长结构的疲劳寿命,经企业实际应用,取得了良好的效果。通过分析指出,高速运转机构的应力集中导致的疲劳对机构的寿命产生很大影响,减少最大应力和应力幅度能有效地延长机构的寿命。

综框动态性能CAT系统研究

综框动态性能CAT系统基于计算机技术、复模态分析技术和脉冲激励技术 ,主要由数据采集、数据处理和测试结果输出显示等部分组成。通过专用模拟台架实现对综框工作安装状态边界条件下振动特性的测试 ,得到综框的固有频率、阻尼比和振型 ,并可显示振型动画。系统为一种虚拟仪器 ,经多年应用证明 ,其功能强、精度高、成本低且操作与维护简便 ,为测定无梭织机综框的动态特性 ,通过调整织机的工作频率 。

高速织机综框的动态特性分析与设计

综框是开口机构的主要工作部件,其动态性能的好坏会直接影响织机的正常工作。针对不同筘幅的综框,在SolidWorks软件中建立有限元模型,并计算求出综框的各阶模态振型,分析了其动态特性对织机的影响。提出了综框设计时改进其动态特性的措施和方法。

新型高速织机综框的动态设计

为了使综框适应高速织机的工作要求,针对不同幅宽的综框,在Solid Works软件中建立参数化几何模型,并分别在COS MOS Works和Ansys Workbench软件中对综框进行模态分析,计算获得综框的固有频率和振型.比较2种不同有限元算法求得的结果,分析综框动态特性对织机工作的影响,提出了改进综框动态特性的措施和方法.

基于有限元的织机综框边杆的疲劳寿命

针对JAT610织机综框边杆的疲劳断裂,用ANSYS有限元软件进行分析,结合应力实测的结果,得出了边杆应力集中产生疲劳的结论,对边杆的疲劳寿命进行了分析计算,结果与实际符合良好。

基于材料特性的综框专用件动态设计

综框是重要的纺织机械专用基础件。以230 cm幅宽综框为依据,利用APDL语言设计开发了传统材质综框和复合材料形态综框的建模程序。在此基础上,计算、分析和比较了木质、铁质、铝合金综框与碳纤维复合材料综框的固有频率及振动模式,并通过谐振响应分析获得了 X、Y、Z 方向的幅频响应曲线,确定了对综框危害较大的谐振频率及响应方向。结果表明:碳纤维复合材料综框的连续安全频率区间(0~87 Hz)明显高于传统综框,具有更优的动力学特性。验证了新型复合材料综框在动力学层面的先进性,为综框专用件的实践选型和织机系统的减振降噪提供了重要参考。

基于复合材料的综框结构设计与频率优化

将先进复合材料应用于综框结构设计,通过APDL语言编写了综框的参数化建模程序。利用Shell181单元模拟层压板分层结构,比较两种材质对综框动力学特性的影响。分析结果表明,相对于铝合金综框,碳纤维复合材料使综框前两阶模态频率分别增大了19.611 Hz和40.698 Hz,有效提高了综框的频率储备。以层压板铺层角度α和β为设计变量,采用随机搜索算法对综框进行频率优化设计,优化结果后,综框基频增大了7.69%,进一步增强了综框的抗振性,有利于织机车速的提高。

综框的技术进展及研究方向

概述了国内外综框的技术发展历程和研究方向。分析了传统综框存在的问题和技术缺陷。对目前新型复合材料综框的研究现状进行了分析与介绍,指出:国内在高性能复合材料综框的设计、制备及成型工艺等方面的研究相对滞后,与国外高档产品还存在一定差距,尤其是在制造综框的碳纤维增强树脂材料的应用技术方面亟待取得突破。认为:由先进复合材料制成的新型综框必将取代传统综框,发展新一代综框有利于我国纺织装备技术革新和产业升级。

复合材料制综框力学性能参数化仿真研究

将碳平纹预浸料和单向碳纤维预浸料应用于复合材料层压板设计,采用复合材料壳单元Shell181模拟综框分层结构,建立了针对综框的非对称和对称结构层压板设计方案。静动态特性分析表明,非对称层压板结构综框具有较佳的静力刚度及动力学性能。利用APDL语言开发了综框的参数化建模程序,并以方向参数η和θ为变量,通过零阶算法实现了纤维铺层角度优化设计,结果将综框第1阶自振频率提高了约4.6%,有利于综框减振及织机车速提高。

高性能复合材料综框的动态优化设计

以非对称层压板结构为基础,利用APDL语言开发了针对碳纤维复合材料综框的参数化建模程序。计算和分析了综框的模态频率、振型及谐振响应,指出:第4阶自振频率(ω4)对综框谐振响应最为敏感。建立了基于复合材料层压板结构的综框动力学优化数学模型,采用随机搜索算法对纤维层厚参数h、纤维方向参数α,γ进行动态改进。结果表明:最佳的纤维层厚为0.234 mm、纤维铺设方向为[0°/24.39°/-31.02°/90°]。动力学优化将ω4增大了3.95%,消除了危害明显的谐振频率,有利于综框的技术进步。

综框模态特性对综框运动的影响

在喷气织机的开口系统上测量了综框的加速度时间历程,并把数据转换到频域,测量范围定在0～200HZ。测量结果表明综框横振动模态是影响综框振动和产生故障的主要因素,建议综框应改刚性结构为弹性框架,这样将改善综框的动态性能和延长使用寿命。

综框的模态结构特性及其能量分布

介绍了综框的激振试验分析方法,使用频谱分析仪和快速傅立叶变换(FFT)以测定综框的动态特性,研究综框振动信号的特点,比较了配在日本ZA型筘幅190cm喷气织机上的两种不同厂家生产的综框的模态参数和谱能密度,试验发现两种综框在谱能分布上的差别,通过这些谱线的特征可评估综框的质量.