碳纤维双边柔性法兰压缩刚度计算方法

综合复合材料细观力学的复合原理、修正复合原理提出了碳纤维(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)双边柔性法兰刚度计算方法,基于三维弹性理论推导了复杂铺层法兰的等效材性参数,根据法兰根部的变形协调条件,利用梁弯曲近似微分方程推导了法兰压缩刚度计算表达式。为分析与验证压缩刚度理论模型,基于既有铺层法兰,建立了3组法兰管试件的有限元模型,令管身端部承受均匀分布的压力,求解获得法兰根部的轴向压缩位移继而求得压缩刚度。结果表明,在同样法兰材质和相同荷载作用下,法兰越厚,对应的压缩刚度越小,有限元模型获得的压缩刚度在初始阶段略有增加,在30 MPa左右的压应力时达到稳定,理论模型计算的压缩刚度值则不随荷载变化。3组试件有限元模型与理论模型计算结果误差不超过4%,表明CFRP双边柔性法兰压缩刚度计算方法正确可行。

海底管道法兰水下对接方法

海底管道法兰对接是当今海底管道安装过程中不可或缺的一部分,提升水下法兰对接的效率对降低海底管道工程的整体成本具有重要意义。针对不同海域和环境条件下的海底管道法兰对接方法进行了研究,介绍了钢质管道采用工程船吊机辅助海底管道法兰对接、配重块和门架辅助海底管道法兰对接和法兰拉紧器用于法兰对接的方法,以及使用倒链与浮袋辅助柔性软管法兰对接和水平吊杆配合柔性软管法兰对接的方法。并研究了海底管道法兰对接方法的适用性,提出了选取原则,可为海底管道法兰对接工程提供参考。

基于PSO优化的模糊PID恒力控制研究

针对工业机器人在抛磨等工作过程中对接触压力的要求,提出了一种基于粒子群(PSO)优化的模糊PID恒力控制方法。对柔性力控法兰装置的受力和气体流量模型进行分析,建立柔性力控法兰装置的数学模型;设计了基于PSO算法的模糊PID控制器,自适应调节模糊PID的控制参数,通过MATLAB仿真对比了普通PID、模糊PID和基于PSO算法优化的模糊PID这3种控制方法的性能;最后,通过搭建基于柔性力控法兰装置的打磨实验平台,对柔性力控法兰的恒力控制输出性能进行实验验证。仿真实验结果表明,与传统PID和模糊PID控制方法相比,基于PSO算法优化的模糊PID控制没有超调,系统响应速度更快,在0.43 s时系统达到稳定;在进行恒力打磨实验时,柔性力控法兰实际接触力输出误差小于0.85 N;打磨后的壳体表面各区域粗糙度稳定在Ra0.1~Ra0.2之间。该方法能够有效地抑制接触压力波动,具有更强的鲁棒性。

基于柔度系数影响线的风力机塔架法兰螺栓松动识别方法研究

基于平截面假定等基本假定,建立基于局部螺栓松动的法兰螺栓群受力模型;引入影响线概念,提出了基于柔度系数影响线的风力机塔架法兰主风向局部螺栓松动检测方法;通过绘制机头方位角-柔度系数曲线,实现了主风向局部螺栓松动位置识别和程度评估。建立风力机塔架连接法兰螺栓群有限元分析模型,验证了检测方法的有效性。通过在风力机塔架连接法兰拼接处呈正交方位布置应变计,并接入到风力机SCADA系统,与风向角、轮毂转速等上部机组参数同步采集,编制在线分析程序,提出基于影响线的风力机塔架法兰螺栓松动识别在线监控和评估方法,供实际工程选用。

500kV吴淞口大跨越塔柔性法兰原型试验研究

通过 5 0 0kV吴淞口大跨越塔柔性法兰原型试验 ,较为系统地研究了柔性法兰的受力过程、破坏形态、承载力和变形等 ,重点研究了法兰板厚度、螺栓外边距以及螺栓直径等对法兰板和焊缝受力性能的影响。研究表明 ,柔性法兰具有良好的受力性能 ,在 5 0

柔性法兰节点试验分析及简化计算方法研究

柔性法兰是一种形式简洁、便于施工的钢管连接形式。以柔性法兰节点足尺试验为基础 ,分析柔性法兰在拉弯荷载作用下的受力特点及计算参数研究 ,并提出其简化计算方法。

高压输电钢管塔柔性法兰承载性能的有限元分析

以某500 k V大跨越输电钢管塔用柔性法兰为研究对象,采用ANSYS软件建立了柔性法兰的三维有限元模型,考虑螺栓、法兰盘接触非线性,获得了轴向载荷下柔性法兰的应力和位移分布情况。通过分析载荷-位移曲线得到了法兰节点的承载力,并与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。改变柔性法兰的设计参数再进行有限元计算,得到了各设计参数对法兰节点承载力的影响规律,并据此给出了提高钢管塔柔性法兰承载力的有效措施。

输电线路钢管塔法兰节点承载性能研究

法兰节点作为钢管结构的重要连接节点形式,其承载性能直接影响着杆件的承载力,进而影响输电杆塔的稳定。文中对柔性和刚性两种法兰节点进行分析,针对柔性法兰各部分尺寸参数变化,用ANSYS软件进行了数值模拟并建立多个有限元模型,分别研究其极限承载力。比较了法兰盘厚度、螺栓位置、螺栓数量对柔性法兰极限承载力的影响,对实际工程中用于输电杆塔的法兰设计有一定的参考价值。针对刚性法兰,以方韶站220kVSKT12双回跨越塔编号为FL5的刚性法兰为例,对其进行实体建模,研究刚性法兰的变形、破坏过程,计算其极限承载力并针对螺栓的受力状态进行了分析,得出螺栓在轴向受拉过程中为拉弯组合状态,该研究内容可为相关行业规范的完善提供参考。

一种新型多孔钻床设计

针对汽车半轴产品法兰盘孔加工采用普通摇臂钻床加工,存在加工耗时较长,孔的同轴度难以保证的缺点,将普通卧式车床改装设计为一种卧式多孔钻床,其包括机床、机床上的主轴、主轴箱、弹性柱销联轴器、转盘以及若干钻头,具有结构简单,改制成本低,多孔同时钻削,加工效率高等优点。

某大型空间航天器带法兰异构壁板精密成形工艺研究

针对某大型空间航天器带法兰异构壁板薄厚不一致、刚度不均匀、在成形过程中容易产生断裂的难题,利用ABAQUS对整体壁板压弯成形过程进行了有限元分析,讨论了直接压弯成形过程中易产生缺陷的部位和原因。结果表明,壁板直接压弯成形加强筋及其交汇处应力集中,应力值最大,为成形过程的薄弱区,容易产生失稳及断裂。针对该情况,提出了柔性补强压弯成形工艺方法,并进行了成形工艺实验验证,实验结果表明,采用该方法成形的壁板蒙皮与加强筋表面质量良好,曲率均匀,无缺陷,满足尺寸精度要求;最后,在有限元模拟及工艺验证实验的基础上,利用柔性补强技术和分段压弯成形技术相结合的方法,解决了带法兰异构壁板传统成形法兰过渡处易断裂的成形难题,实现了该大型空间航天器多种带法兰异构壁板的成形制造。

水泵出口管道设置橡胶接头或伸缩接头应注意的几个问题

安装在水泵出口端的可曲挠橡胶接头或伸缩接头,如未设置防拉脱和限位装置(螺栓),在盲板力的作用下,管道系统有时可能会发生管道或设备偏移,严重的还可能会推坏泵壳或将可曲挠橡胶接头由法兰中拉出或将伸缩接头拉开,造成供水系统无法正常工作。因此为保证系统的安全运行,可选用防拉脱的可曲挠橡胶接头和带限位的伸缩接头或设置固定管架,并进行必要的校核计算,以消除盲板力对管道系统的影响。

基于APDL的柔性减振法兰盘的参数化设计

研究了柔性减振法兰盘的参数化设计问题,基于ANSYS的参数化编程语言APDL,开发了面向振动问题的法兰盘参数化设计程序。应用程序对典型法兰盘进行参数化设计,不仅解决了法兰盘在工作过程中的振动问题,还为其他同类产品的设计开发提供了有效的工具。

狭长盲视空间中精密止口柔顺对接集成装配装置

通过分析了在狭长盲视空间中精密止口人工柔顺对接装配以及精确定位对接装配方式的特点 ,文章提出并介绍一种利用激光束进行粗定位 ,利用针孔摄像机使对接过程可视、基于“人工辅助 +多自由度浮动装配台”集柔顺对接、支撑、翻转功能为一体的集成装配装置的工作原理、总体结构。

汽车法兰盘柔性生产线的设计

目前,汽车法兰盘的加工自动化程度不高,工人的劳动强度大,生产效率低下。为解决这个问题,设计了柔性化生产线。详细介绍汽车法兰盘生产线的工艺流程及其构成,在此基础上编制了生产线的控制方案。

核电站石墨密封垫片的试验研究

基于金属与金属接触的密封原理,对核电站用石墨密封垫片的基本参数和主要性能进行了试验研究。研究结果表明,石墨环的密度、容积、压缩厚度等是影响垫片压缩回弹率、应力松弛率和泄漏率的重要因素,并获得了它们之间的相互关系和内在规律。

柔性法兰节点轴拉承载力试验及盘面变形计算

柔性法兰是一种构造简单、盘面平整的钢管连接节点形式,通过内、外两道环向角焊缝传力。研究了柔性法兰节点轴心受拉承载力特性,以法兰盘厚度为参数,开展柔性法兰轴拉承载力试验研究,考察了柔性法兰盘面变形特点及节点应变发展规律,发现增大法兰盘厚度可使柔性法兰轴拉屈服承载力提高约15%。建立柔性法兰的非线性有限元模型,分析了轴拉作用下柔性法兰的变形特性及法兰盘和内、外角焊缝的应力分布及发展情况。分析结果表明:法兰盘根部内缘张开,外缘顶紧,盘面中部应力最大,与试验结果吻合良好。最后,提出轴心受拉柔性法兰盘面变形计算方法,建议法兰盘根部变形修正系数取1.4,提出的盘面变形计算公式可供柔性法兰设计时参考。

D53K系列径轴向数控辗环机生产线及其控制系统研究

D53K系列径轴向数控辗环机是应用于各种大中型法兰、齿圈、回转支承加工行业的一种先进的、自动化水平较高的生产加工设备。该系列设备完全依靠自主研发,适应国内生产需要,且大大降低设备成本。经过十几年的发展,该系列产品不断完善,为国内的环件加工企业提供广泛支持。通过PLC(下位机)、人机界面(上位机)、各种高精度传感器、直流电机等通用电气元件中央集中控制,实现了该设备高精、高效、柔性化、低成本的控制特性,提高了产品在国内国际市场的竞争力。

柔性翻边成形工艺参数研究

柔性翻边成形是一种局部连续加载的翻边新工艺,其工艺规律和规划方法尚不完善.结合航空钣金结构件的特点,设计特征翻边件,基于Abaqus平台进行柔性翻边成形工艺的仿真研究,总结翻边道次数、各道次角度分配、滚轮直径和滚压速度等关键工艺参数对成形质量的影响规律.综合考虑成形效率,优化工艺参数设计,并进行试验验证.结果表明:对关键工艺参数进行优化设计,能够低成本地显著提高柔性翻边的成形质量,并在一定程度上提高成形效率.

钢管柔性法兰轴拉承载力试验及内外角焊缝受力特性分析

柔性法兰通过内外两条环向角焊缝与钢管连接。相关技术规范规定了轴拉、偏拉下柔性法兰的承载力计算公式,但未考虑到柔性法兰角焊缝受力的复杂性。开展柔性法兰的轴拉承载力试验研究和相应试件的有限元模拟,考察柔性法兰的轴拉承载力特性,重点研究柔性法兰内外环向角焊缝的受力机理及轴力分担比例。研究表明,轴拉力作用下外焊缝与主管连接处存在较大应力集中;外焊缝为柔性法兰的主要传力焊缝,而内焊缝在传力的同时有效保证了法兰节点的安全稳定;轴拉受力时外焊缝与内焊缝应力比在2.0以上,设计及加工时应特别注意外焊缝的计算及焊接质量,而内焊缝焊脚尺寸可以是外焊缝焊脚尺寸的60%~100%,该研究成果可为柔性法兰及其焊缝设计加工提供参考。

钢管柔性法兰轴拉承载力特性研究

柔性法兰是一种盘面平整、易于加工的钢管连接形式。但是,由于法兰主管与法兰盘间未设置加劲肋,法兰节点的刚度相对较小,盘面会发生翘起变形。基于此变形特点,开展了柔性法兰轴拉承载力试验及非线性有限元模拟分析,考察柔性法兰的轴拉承载力特性,重点研究柔性法兰盘面变形特性及应变发展规律。研究结果表明:轴拉作用下法兰主管与法兰盘连接焊缝处存在应力集中现象且试验中也在此焊缝处被拉裂;法兰盘下侧受拉,上侧受压,法兰盘根部张开,盘面中部应变发展最快。基于试验及模拟分析结果,柔性法兰连接螺栓处于拉弯复合受力状态,螺栓受力修正系数m值略小于规范值;法兰盘相对转角计算公式可用于柔性法兰连接设计。