考虑翘曲应力的半潜平台扭转极限强度计算方法研究

半潜平台由于结构和受力复杂,目前主要采用非线性有限元整体模型计算其扭转极限承载力,存在建模和计算时间较长、精度较差和不易收敛等问题。一方面进行半潜平台的整体有限元模型的简化研究,提高其计算效率和收敛性;另一方面基于薄壁杆件理论,将该半潜平台截面简化为单壁室截面计算其翘曲应力,提出了基于一跨模型且考虑翘曲应力影响的半潜平台约束扭转极限强度计算的简化增量迭代方法,并编制了相应的计算程序。计算结果表明,所提简化增量迭代方法计算精度较高,能很好地反应翘曲应力对半潜平台约束扭转极限强度的影响,大幅减少了计算约束扭转极限强度的时间,可用于半潜平台的设计。

基于板-梁理论的FGM矩形截面杆扭转振动的理论研究

基于板-梁理论和Saint-Venant扭转理论的研究成果,将纵向位移假设为含有待定系数的表达式,通过几何方程推导了功能梯度材料矩形截面杆的总应变能方程,并利用最小应变能原理确定待定系数,得到自由扭转刚度的理论公式。在此基础上对矩形截面杆的自由振动出现纯扭转模态时的动能进行研究,求出在夹支条件下的扭转振动时的动能表达式、总势能的表达式及频率表达式。利用有限元软件ANSYS建立具有功能梯度材料特性的矩形截面杆的扭转振动的有限元模型,通过后处理命令查看对应边界条件的振动频率。通过有限元软件验证表明:基于板-梁理论推导得出的理论解与有限元解吻合较好,最大误差在4%以内。

大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构施工技术

华彩·海口湾广场项目主体结构由A,B座塔楼和C,D座裙房组成,C座裙房屋面设有大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构,并与A,B座塔楼相连。该悬桥结构具有造型新颖、主要构件多为弧形等特点,且形式较复杂,构件截面多变,施工难度大。根据悬桥结构形式、特点与现场实际情况,对施工重难点进行分析,并研究钢格栅、拱脚节点、内拱、水平拉杆与外拱、斜拉杆与弧形悬桥关键施工技术。通过施工模拟与过程控制相结合的方式,保证工程质量与安全,缩短工期并节约成本。

Stability and vibration of a helical rod with circular cross section in a viscous medium

The stability and vibration of a thin elastic helical rod with circular cross section in a viscous medium are discussed. The dynamical equations of the rod in the viscous medium are established in the Frenet coordinates of the centreline with the Euler angles describing the attitudes of the cross section as variables. We have proved that the Lyapunov and Euler conditions of stability of a helical rod in the space domain are the necessary conditions for the asymptotic stability of the rod in the time domain. The free frequencies and damping coefficients of torsional and flexural vibrations of the helical rod in the viscous medium are calculated.

SCR7000连铸连轧铜杆扭转裂纹的关键影响因素

针对SCR7000工艺生产低氧光亮铜杆的扭转裂纹问题,采用SEM+EDS、OM等研究了铜杆中的杂质元素,中心与边部的晶粒尺寸及硬度差异,铜坯凝固组织异常等关键影响因素对扭转裂纹的影响。结果表明:铜杆扭转裂纹中存在Fe、Ni、Cr、Si等杂质元素的局部富集,产生了应力集中,诱导了铜杆表层的扭转裂纹。分析认为,这些杂质元素主要来自浇包、过滤器及钢溜嘴等材料的熔损;铜杆中心部位的平均晶粒尺寸、硬度与边部的差异大,导致扭转裂纹敏感性大,这是铜坯的入轧温度、轧制过程的铜杆冷却不合适、轧机与铜坯间的摩擦作用以及SCR7000工艺多道次轧制所致;铸轮结垢的严重程度与扭转裂纹的发生率存在明显的正相关关系,这是严重的铸轮结垢导致铜坯凝固组织异常所致。

具有随机粗糙表面的变截面杆中的扭转波传播

建立了含有随机粗糙表面的轴对称变截面杆的数字模型,研究了扭转波在变截面粗糙杆中的传播规律。首先,利用摄动法和快速傅里叶变换求解了含有粗糙面离散序列的扭转波动方程,得到了离散形式的半解析解。其次,利用MATLAB将离散解数值化,并通过ABAQUS对变截面粗糙杆进行有限元模拟对比,验证了解的有效性。再次,通过系统计算,得到了影响摄动法精度的小参数的适用范围。最后,系统地讨论了粗糙面的统计参量对扭转波传播特性的影响规律。结果表明:无量纲高度均方根越大,扭转波幅值均值越小;无量纲相关长度越大,扭转波幅值均值越大,但均不会超过扭转波在光滑杆中的幅值。

中低水头船闸人字门浮箱及背拉杆抗扭能力研究

浮箱和背拉杆是中低水头船闸人字门提高抗扭能力的有效措施,但是考虑二者共同预应力的研究工作较少。基于江苏某在建船闸人字门,建立人字门空间薄壁结构有限元模型,对比设置不同浮箱的人字门抗扭能力,提出了较为合理的浮箱设置方案。在此基础上,研究不同背拉杆布置方式下人字门的抗扭能力,提出一种背拉杆预应力的改进优化模型,使施加预应力后闸门的整体抗扭能力得到更大提高。研究结果表明:采用U形浮箱及预应力背拉杆进行人字门组合抗扭的方案,可有效提高闸门的整体抗扭能力。研究方法和研究成果可为中低水头船闸人字门的设计提供参考。

有杆螺杆泵杆柱强度设计初探

针对目前有杆螺杆系断杆频繁的问题，应用弹性理论分析了细长杆传递扭矩的受力特点。考虑到细长杆受扭矩后由于弹性变形产生的蓄能现象，一旦抽油杆下部断脱使杆柱承受扭矩增加的影响，同时尽可能兼顾现场应用的方便，简化计算程序，提出了一种传递扭矩的杆柱设计方法。通过现场分析，用实例介绍了该方法的应用过程。实测扭矩与计算扭矩最大相对误差不超过9％。

轻型汽车扭杆弹簧用钢45CrNiMoVA研制

研制和应用结果表明 ,电弧炉 +电渣重熔工艺生产的轻型汽车扭杆弹簧用钢 45CrNiMoVA具有高的纯洁度、淬透性、强度、冲击韧性和高的疲劳强度 ;扭杆弹簧扭转疲劳寿命达到 10 0万次以上。

形状记忆合金弹簧力学性能分析

利用直杆的扭转理论对形状记忆合金密圈螺旋弹簧的力学性能进行了理论分析,给出了弹簧加载力和变形量的全程非线形力与变形关系,特别是形状记忆合金相变过程对弹簧刚度的影响.虽然形状记忆合金材料的相变本构为简单的三线性平台型模型,在加卸载过程中,相变区和相变体积分数随载荷而改变,因此形状记忆合金弹簧的刚度也随载荷发生非线性变化.在加载过程中,相变从外层开始向内扩展,但不能到达最内层.而卸载时的反向相变从中间开始向内外扩展.

燃气轮机拉杆转子考虑接触效应的扭转振动模态分析

燃气轮机转子一般是由多个层叠的轮盘通过拉杆组合而成,各轮盘接触面由磨削加工形成。粗糙度测试结果表明磨削加工的实验拉杆转子轮盘面具有两个不同分形结构的区域。利用结构函数法计算了这种双重分形面的轮廓曲线的分形维数D1、D2和分形粗糙度参数G1、G2。采用双重分形几何描述接触表面的拓扑结构,并根据赫兹接触理论导出接触微凸体的切向接触刚度。弹塑性双重分形面的切向接触刚度等于所有微观弹性接触点的切向接触刚度的总和。粗糙层是由相接触的微凸体所构成的,其抗扭刚度模化为接触转子轮盘间的一个抗扭弹簧。通过三维有限元模态分析和实验模态分析得到了拉杆转子在不同预紧力下的扭振模态频率。通过上述计算和实验结果识别了粗糙层的抗扭刚度,实验测试结果和理论计算结果相一致,这表明上述接触层抗扭刚度的双重分形模型实验是合理的,可以有效地考虑接触效应对拉杆转子扭转振动模态频率的影响。

汽车推力杆热铆接工艺设计

主要介绍汽车推力杆的热铆接工艺及其试验方法。该工艺既能满足连接强度,又具有组装一致性好、生产效率高等优点,为汽车推力杆的组装提供了一种较好的工艺。

发动机曲轴扭振仿真分析与研究

为提高发动机运行的平稳性以及整机性能,研究了发动机曲轴扭振问题。以EQH200-30发动机曲柄连杆机构为研究对象,首先利用ADAMS软件对无约束条件的曲轴进行6阶模态振型分析,然后分析了曲轴发生共振时4种临界转速扭转振幅,最后利用快速傅里叶变换(FFT)对额定转速下的扭转振幅进行操作。结果表明:曲轴连杆在前端轴、曲柄销与曲柄臂连接处发生了弯曲和扭转变形,随着频率的增大,扭转现象越发明显。而在曲轴发生共振时,对4种转速扭转振幅分析后发现,额定转速下最大振幅与实验数据吻合度较高,验证了仿真的可行性与准确性。对额定转速下的扭转振幅进行FFT操作,得到了相应的频域响应曲线,得出前轴端发生扭转变形主要是受到该转速下的频率及谐次频率影响的结论。

抗侧滚扭杆固定/浮动简支及其对有害踏面磨耗的影响

为了抵御更加强劲的流固耦合效应,高速转向架改用抗侧滚扭杆上置且固定简支安装方式,其对有害磨耗踏面形成机理会产生不容忽视的次要因素影响.安全稳定裕度不充裕是有害磨耗踏面形成的根本原因,实际滚径差RRD过零点不连续性使轮对重力刚度部分丧失了恢复力反馈响应.以抗侧滚扭杆上置为例,杆系计算分析结果表明:固定/浮动简支对车体侧滚刚度贡献分别增强至14.3/10.8 MN·m/(°).高速晃车会因此造成踏面中央集中磨耗累计并使钢轨走行光带拓宽,最终演变成为凹坑磨耗.因而自适应高速转向架应该根据抗蛇行宽频带吸能机制,轮轨匹配条件遵循统一规范原则,以十分充裕的安全稳定裕度来确保轮对自稳定性和回转阻力矩有效性,从而让抗侧滚扭杆装置发挥其正常功能.

摆杆活齿传动扭转振动分析与建模研究

根据摆杆活齿传动机构的动力学特点,采用集中参数法建立摆杆活齿减速机的3自由度纯扭转振动动力学模型并进行分析,结合实例计算了摆杆活齿传动系统的固有频率及其对应的模态向量,为摆杆活齿传动的动态性能研究提供了理论基础。

分布式拉杆转子扭转振动系统动力学特性分析

为了更好的提高能源利用率,以新兴、高效的分布式拉杆转子系统为代表的燃气轮机与蒸汽轮机联合发电技术在电力部门得到快速发展.本文主要研究了分布式拉杆转子系统扭转振动的非线性动力学特性,通过等效简化等方法建立了分布式拉杆转子系统扭转振动方程.利用平均法获得动力学方程解析解和系统扭转振动幅频曲线,进一步研究了其周期解的稳定特性,并发现系统阻尼,立方刚度和外激频率等参数对其影响规律.本文的分析结果对燃气轮机转子系统动力学设计具有一定的指导意义.

几种新型机床运动部件夹紧机构的分类及对比研究

针对国内外机床近几年使用的几种新型机床运动部件夹紧机构在国内文献资料中尚未进行分类,其适用对象、设计制造、使用维修方面也没有做对比研究的现状,提出了一种分类方法、对每类夹紧机构给出定义,并对几种夹紧机构的适用对象以及设计制造进行了对比研究,结合实验研究明确了几种夹紧机构使用维修方面的基本要求,为机床运动部件夹紧机构的选用、设计制造、使用维修提供了理论依据。

往复压缩机轴系断轴烧瓦及结构优化

针对某6列往复压缩机出现断轴、烧瓦的现象,利用有限元法对不同典型方案进行模态和动态响应数值模拟,提出了旨在减小轴系固有频率的优化方案.分析结果表明,断轴、烧瓦是轴系扭转共振所致,通过减小轴系各列间轴段直径,使7倍压缩机转速与1阶扭转固有频率比从1.036增加到1.056,共振现象即可消失.该优化方案不仅避免了机组振动,解决了断轴、烧瓦问题,而且还有效地降低了制造成本.

受力螺旋作用的非圆截面弹性直杆的Lyapunov稳定性

基于Kirchhoff动力学比拟思想,研究非圆截面压扭弹性细直杆的Lyapunov稳定问题.用Cardano角表示截面的姿态,根据Kirchhoff方程建立杆的平衡微分方程,得到了两端受力螺旋作用时的直线平衡特解,导出了具有周期系数的线性化扰动方程,其周期与扭矩和杆长成正比,与抗扭刚度成反比,圆截面情形为其特例.用Floquet理论讨论了其Lyapunov稳定性,算例表明对于给定的弹性杆,扭矩和压力对稳定是有利的,而拉力是不稳定的主要因素.

螺杆泵采油杆柱扭转振动固有频率的计算方法

考虑地面驱动与传动系统转动惯量对铅垂直井螺杆泵采油杆柱扭转振动的影响,建立了顶端具有等能转动惯量Je的自由转动圆盘、下端自由的多级组合杆柱扭转振动的力学模型,给出了单级、二级与三级组合杆柱自由扭转振动固有频率的计算公式。分析结果表明,等效圆盘的转动惯量与采油杆柱转动惯量的比值Je/J0对杆柱扭转振动的固有频率有一定影响,当Je/J0=5和Je/J0=25时,基频相差7.38%。当Je/J0≥5时,固有频率随Je/J0的增加而增加,并趋近于将螺杆泵采油杆柱顶端简化成固定端时的固有频率。当Je/J0≥10时,将螺杆泵采油杆柱顶端简化成固定端所产生的基频计算误差为5%左右。对于目前实际应用的螺杆泵采油系统,采油杆柱第1阶与第2阶扭转振动的固有频率一般处于螺杆泵常用的工作转速范围内,因此应合理选择螺杆泵的工作转速或合理设计下泵深度与杆柱组合,以避免系统在基频或二次谐波共振区工作。