地铁扣件Ⅲ型弹条的静力学模型与参数优化分析

地铁钢轨通过弹性扣件固定在道床的轨枕上,弹条是弹性扣件的关键部件,通过弹条的弯曲和扭曲变形产生扣压力,保证钢轨之间轨距正常和可靠连接,同时吸收车辆行驶产生的冲击能量,达到减振的作用。为了研究地铁扣件Ⅲ型弹条自身相关参数对其力学性能的影响并进行参数优化,通过金属材料拉伸试验测得了Ⅲ型弹条的基本力学参数,开展扣压力试验得到了弹条扣压力与弹程的关系。建立了弹条的静力学理论模型,并使用单位力法推导了线弹性变形假设下弹条扣压力与弹程的关系,与试验所得数据吻合良好,验证了模型的可行性。根据理论模型推导了弹条不同截面的内力表达式,并以第四强度理论计算了弹条的应力危险点,结果表明,危险点发生在小圆弧靠近跟端θ=61°附近的截面。研究了材料参数和几何参数对弹条应力状态以及扣压力-弹程曲线的影响,提出了弹条基于材料参数和几何参数的优化方案:在规范规定的扣压力范围内,弹条横截面直径应不小于20 mm,弹条的小圆弧半径r应不大于20 mm。

优化拟静力学模型的主轴轴承动态特性分析

借鉴Jones的球轴承拟静力学研究方法,耦合球滚动体与滚道间的润滑油的影响因素、保持架与球滚动体之间的相互作用,以及保持架与引导套圈之间的动压润滑作用,建立了优化拟静力学分析模型。与Jones的拟静力学模型的仿真结果和实验结果对比显示,所建立的拟静力学模型准确可行。在此基础上,利用所建立的优化拟静力学模型,针对不同工况,对球与滚道间的油膜状况、保持架的受力等轴承的动态特性参数进行了分析。结果表明:转速对球与内、外套圈的油膜厚度的影响大于载荷的影响;在转速从小到大变化时,保持架与球之间的法向载荷、流体动压油膜对保持架的作用力出现由从大到小,逐渐趋于平稳的变化规律;当轴向载荷增大时,则有逐渐减小的趋势。

轮胎静力学模型──神经网络模型

提出了以神经网络（ＡＮＮ）模拟轮胎特性的新方法，并将神经网络的拟合结果与指数模型拟合的结果进行了比较。同时也介绍了有关神经网络应用的基本方法。

黑子磁流体静力学模型的研究进展

太阳黑子是太阳活动最明显的标志之一,近一个世纪来对太阳黑子的观测,积累了大量的黑子磁场和热力学量的资料,提出了许多黑子的模型。本文介绍了黑子的观测经验模型以及三种有用的磁流体静力学理论模型,即无力场模型、ST模型和RF模型,用静力学理论去解释黑子的一些现象,如黑子本影和半影界面及半景和光球分界面,而不讨论它的动力学模型,着重探讨了这些模型的定量性质,总结了它们的发展历史和研究进展。最后简要地指出了今后的一些研究设想。

考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型

针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验。首先,综合考虑了弹塑性变形机制和摩擦力的影响,提出了一种新的结合面法向和切向刚度的分析模型;其次,根据不同类型结合面的特点,采用虚拟材料模拟结合面的刚度特性,建立了刚度特性与虚拟材料弹性模量和泊松比的关系,并将其应用于精密数控机床整机的静刚度分析;最后,开展了整机工艺系统的静刚度测试实验,得到了主轴末端X、Y、Z三个方向的刚度分别为26.60 N/μm、41.87 N/μm和40.17 N/μm,并将其与仿真数据进行了对比。研究结果表明:不考虑结合面影响的模型相对误差将近17%,而考虑结合面影响的模型相对误差在5%以内,验证了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型的有效性;采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法可作为机床数字化设计的一种可行的方法。

双列圆锥滚子轴承拟静力学建模和刚度计算分析

针对双列圆锥滚子轴承建模及求解过程复杂的问题,以切片法为基础,建立了双列圆锥滚子轴承的拟静力学模型,结合同伦-牛顿法,实现了对上述模型的求解,并针对不同工况条件下双列圆锥滚子轴承的刚度特性展开分析。分析结果表明:所建模型一定程度上克服了传统非线性迭代算法对初值的高依赖性;双列圆锥滚子轴承的刚度特性受轴承转速和预紧位移影响,在仅有预紧力的工况下,当转速从0增加到4 000 r/min时,轴承的径向、轴向刚度减小,当预紧位移从0.005 mm增加到0.015 mm时,径向、轴向刚度增加;当受轴向力且轴向力从10 kN增加到14 kN时,轴承径向、轴向刚度减小,当轴向力从14 kN增加到19 kN时,其径向、轴向刚度增加,转折点为第二列滚子与内滚道脱离点;增加转速时,出现脱离点所需的轴向力减小;增加预紧位移时,出现脱离点所需轴向力增加。

十字伞伞群的多节点静力学模型和气动力特性计算

为计算某型救灾专用空投系统十字伞伞群的气动特性,建立了多节点静力学模型来计算伞衣充满时的气动外形;对不同臂长比和伞绳比的十字伞进行数值模拟,并与文献中风洞实验结果对比验证;根据建立的模型得到十字伞伞群的气动外形并进行气动力特性研究.结果表明:计算结果和文献结果一致性较好,建立的多节点静力学模型合理可行;十字伞轴向力随臂长比和伞绳比的增大而增大;随攻角增大轴向力先减小后增大,而法向力则增大.建立的模型可用于伞群的气动外形计算,并为降落伞系统的设计提供参考.

桥墩柔性防撞装置的静力学模型研究

文章利用一个简单模型,分析了我国自主研发的桥梁柔性防撞装置的基本静力学性能.即分析研究了装置分别在平动、转动以及平动转动耦合时的结构响应.构建物理模型:两个刚性的椭圆型结构箱梁环绕在桥墩上,箱梁之间由均布弹簧圈支撑连接.研究表明:1)纯平动下,无量纲化弹性反力与平动方向不一致,可以分解为垂直方向上两个分力,分别与各自方向上的无量纲位移近似认为是线性关系,外力通过椭圆中心时需要外扭矩平衡装置,无量纲平衡扭矩与无量纲位移平方成正比;2)纯转动下,转角很小时,无量纲扭矩为转角的三次方函数.此外,文章还定性的分析了平动转动同时发生时的力学性能,即:平动对扭矩转角关系的影响、转动对力位移关系的影响.

基于物理模型试验的孔隙水对河堤生态加筋挡墙静力学影响分析

为分析孔隙水对河堤生态加筋挡墙的静力学特性的影响,采用物理模型方式并结合静力学模型进行试验分析。分析结果表明:随着纵深变化的加大,河堤生态加筋挡墙系数总体稳定在0.41~0.59之间。充水方式下,生态加筋挡墙受孔隙水影响,其压力峰值呈现逐步增加的变化,但在同一水头下其有效峰值破坏强度有所减弱,河提生态加筋挡墙的τ~σ关系线性变化趋势明显;而在非充水方式下,有效压力峰值破坏强度有所减弱,呈现明显的曲线变化趋势,河提生态加筋挡墙稳定性逐步减弱。

滚珠轴承力学模型的数值求解方法研究

根据Hertz接触理论和刚性套圈理论,建立了角接触滚珠轴承的拟静力学模型,得到了针对该模型的非线性方程组。针对传统Newton-Raphson迭代方法对所建立的非线性方程组求解过程中的不收敛和振荡问题,提出了减少非线性方程和引入迭代步长调节因子的方法。通过对迭代变量几何意义、物理意义的研究,提出了一种对迭代变量进行约束的方法来解决迭代算法中初始变量难以确定的问题。最后分别将改进后算法的计算结果与SKF公司TABACY方法的计算结果和轴承加载实验结果进行对比,验证了算法的正确性。结果表明:选取合适的步长调节因子和对一些变量施加约束能在保证计算结果正确性的前提下,提高非线性方程组求解的收敛率和效率。

基于Ansys WorkBench的排爆机器人机械手静力学分析

现建立了一种排爆机器人六自由度机械手的模型。利用Ansys WorkBench软件建立了机械手的静力学模型,并对其进行了静力学分析,得出了机械手大臂和小臂等重要部件的应力、应变图。不仅证明了机械结构的可行性,也为相关数据的设计提供了依据。

双列圆锥滚子轴承拟静力学分析

为了研究风电设备中双列圆锥滚子轴承的拟静力学特性及寿命情况,提出了一种基于坐标向量运算的分析模型,该模型将坐标向量和旋转矩阵应用于传统的拟静力学分析,能够准确、快速得到实际复杂工况下轴承内部载荷分布和轴承疲劳寿命。通过将该模型应用于某型号3 MW风电主轴承,得到了极限载荷工况下圆锥滚子与内、外圈滚道和内圈挡边的接触载荷分布曲线,确定了极限载荷工况中不同倾覆力矩下的圆锥滚子受力曲线,并得到了轴向游隙为-0.25~0.25 mm时,轴承整体寿命变化曲线,确定了最佳寿命时轴向游隙为-0.025 mm。

基于柔性板簧的三自由度球形超声波电机静力学建模与分析

多自由度球形超声波电机具有机械集成度高、分辨率高和无电磁干扰等独特优势,在微型机器人、医疗设备和监控探测等领域具有广阔的应用前景。为了提升多自由度电机的容差性和自适应调节能力,提出了一种基于柔性板簧的三自由度球形超声波电机,从电机定、转子空间位置和几何结构关系出发建立了电机的静力学模型,可分析电机各种结构参数对接触圆周的力分布影响。通过电机的算例分析,证明柔性板簧具有自适应的调节能力,可为电机定、转子提供较均匀的预紧力。研究成果对三自由度球型超声波电机的优化设计与性能提升具有指导意义。

基于二级半转机构的月球车单轮腿机构静力学分析

为模拟基于二级半转机构的月球车的单轮腿机构在整车条件下的受压状态以提高其在平地行走、爬坡、侧倾3种工况下的实验准确性,笔者以月球车整车及其单轮腿机构为研究对象,分别建立了它们在3种工况下的静力学模型,讨论了进行爬坡和侧倾工况下实验时的最大爬坡角度和最大侧倾角度。基于MATLAB软件对单轮腿机构在3种工况下所受的整车压力进行了仿真分析并给出了3种工况实验时进行压力加载的数据曲线图。仿真结果表明了3种工况下跨步杆跨步运动和地面坡度的变化对单轮腿机构所受整车压力的影响。

多层环形钢板阻尼器的静力学研究

为了满足高温、低温、腐蚀环境特殊工况下阻尼减振的需要,对以干摩擦阻尼进行减振的阻尼器的开发一直是工程技术人员的一个主要研究方向。多层环形钢板阻尼器是借助于载荷作用下多层金属环之间的干摩擦力耗散能量,实现阻尼隔振的一种新型阻尼器。为此,从弹性力学的角度建立静力学模型,对多层环形钢板阻尼器的弹性元件进行静力学研究。通过选取应力函数对力学模型进行求解,得出此种类型阻尼隔振元件承受载荷时的力学特性,为设计及应用该种类型阻尼器提供理论依据。

基于ANSYS Workbench的送料机器人机械手静力学分析

对于一种送料机器人六自由度机械手的模型,利用ANSYS Workbench软件建立了机械手的静力学模型,并对其进行了静力学分析,得出了送料机器人机械手大臂和小臂的应力、应变云图。不但验证了机械结构的可靠性,也为相关的部件的设计制造提供了设计依据。

一种改进的角接触球轴承力学模型数值求解法

针对角接触球轴承拟静力学模型非线性方程组数值求解过程中的不收敛问题,在现有求解方法的基础之上,提出了一种改进的数值求解法。该方法基于迭代变量之间的几何约束关系,根据几何关系的物理含义,由程序自动计算给出合理的迭代初值,避免了人为给定初值的盲目性,加速了拟静力学方程组的收敛性,减少了编程工作量。与现有方法对比计算,验证了改进算法的有效性。

双驱型少齿差减速器弹性静力学分析

在推导了减速器惯性力惯性力矩平衡的条件下,通过考虑内齿板变截面特性和弹性变形协调条件并建立了少齿差传动力学模型;给出并分析了内齿板偏心轴承载荷、传递的转矩随转角变化的规律以及在不同啮合角下内齿板偏心轴承的载荷变化规律。

胶轮有轨电车铰接系统静力学分析

为了提升车辆的安全性,对胶轮有轨电车的铰接系统进行了静力学分析。介绍了铰接系统的组成、功能及特点;建立了车体的静力学模型,推导出了各铰接机构的静力学方程组,得出了各铰接机构承受的静载荷以及车体铰接系统的受力特点。在受力分析的基础上,借助ANSYS有限元分析软件对下部固定铰连接座进行了静强度仿真分析。结果表明,固定铰连接座强度满足车辆铰接系统静力学要求。

从非线性动力学的视角认识细长压杆的稳定性

工程上大部分机构和结构都处于动载的作用下,受压细长杆的失稳是复杂的动力破坏事件.应用 Lagrange描述法建立了两端角铰支受压细长杆的非线性动力学模型,通过对这种模型简化分别得到非线性静 力学模型、线性动力学模型和含三次非线性项的动力学模型.利用谱截断方法,讨论了线性动力学模型的局部 分岔.通过讨论平衡态存在性和稳定性,得到了含三次非线性项的动力学模型分岔条件.研究表明,受压细长 杆的非线性动力学模型中存在叉形分岔.