基于转动摩擦铰阻尼器的干式装配梁-柱节点抗震性能试验

基于转动摩擦铰阻尼器(RFHD),提出了转动摩擦耗能干式装配梁-柱节点(DRFDBJ)。为了验证DRFDBJ结构对于实现预期力学性能的可行性和合理性,以施加在摩擦片表面的螺栓预紧力(P_(c))为变量,开展了2个工况下的DRFDBJ试件低周往复拟静力试验研究。结果表明:DRFDBJ结构的力学性能主要由RFHD提供并控制,试验中节点呈现了稳定的承载力和理想的变形、耗能能力,并实现了预期的损伤集中;2个不同P_(c)水准下节点承载力的试验值与理论值误差不超过5%,通过调整P_(c)可实现节点承载力的调控,为DRFDBJ结构承载力的可调控提供了支撑。

固相搅拌摩擦沉积增材制造技术研究进展

搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)是一种先进的固相增材制造(Additive manufacturing, AM)技术。与传统基于熔融的增材制造技术相比,它具有增材结构致密、材料低变形和过程高效节能等优势,在航空装备制造、交通运输、机械制造等领域拥有广阔的应用前景。本文综述了AFSD技术的原理、优势、组织演变特点和应用情况。重点介绍了AFSD过程中“工艺条件-微观组织-力学性能”相关性的研究现状,沉积材料力学性能受材料流动状态、界面连接机制、微观组织演变情况的综合影响。列举了AFSD技术在大型构件整体制造、高性能涂层、表面缺陷修复等领域的应用。最后,对AFSD技术进行了展望,指出该技术在工艺与组织变化耦合、原位变形条件模拟、工具头设计和新材料增材等方面需进一步研究和突破。

增压器钛铝涡轮过盈连接结合强度研究

轻质钛铝(TiAl)涡轮能够显著提高涡轮增压发动机的动力性能,而TiAl涡轮与K418过渡体之间的过盈连接失效问题对增压器安全运行有重要影响。考虑了TiAl涡轮和K418过渡体材料非线性、损伤准则,建立了TiAl涡轮过盈连接强度有限元模型,通过拉伸试验验证了该模型的准确性。在此基础上,构建了接触应力与摩擦系数的关系公式,并探索了温度和高温条件下转速对TiAl涡轮过盈连接强度的影响。结果表明:在400~700℃时,随着温度上升,结构过盈界面接触应力衰减呈上升趋势,过盈连接强度下降幅度增加;在高温条件下,转速越大,过盈连接强度下降幅度越大。

喷砂处理钢板高强度螺栓摩擦型连接循环抗剪试验研究

为了解决地震下高强度螺栓抗剪连接承载力性能的问题,对钢板喷砂处理的不同螺栓尺寸和孔型的36个高强度螺栓抗剪连接件进行了双剪、单剪和夹紫铜片双剪的循环加载试验,获得了连接件抗剪承载力、抗滑移系数、滑移前变形、刚度、滑移后的滑动承载力、实测摩擦因数、名义摩擦因数和螺栓拉力。结果表明:双剪连接刚度大,单剪连接滑移前变形是双剪连接的1.8倍;在喷砂钢板间夹紫铜片后抗滑移系数提高约16.1%并可减小摩擦力离散性和滑移噪声;螺栓垫圈与喷砂钢板间的摩擦力对单剪抗剪承载力有提高作用;提出修正的单剪连接抗滑移承载力公式;给出双剪、单剪和夹紫铜片双剪连接的滑移前变形建议取值,提出3类连接的滑动承载力公式。

微造型形状对滑动轴承摩擦特性的影响

利用激光微造型技术在滑动轴承轴颈表面加工出三角形、圆形和正方形微造型,分析不同形状微造型化滑动轴承的摩擦特性,并表征表面形貌,研究表征参数和摩擦特性的关系。结果表明:与未造型的滑动轴承相比,随着载荷增加,微造型后滑动轴承的摩擦系数逐渐减小,三角形微造型的滑动轴承摩擦系数最小,其次是圆形,最后是正方形。当表面偏态增加,摩擦系数升高,而表面峰态增加时,摩擦系数变化正好相反;当表面谷处和中心处平均空体体积增加时,摩擦系数先降低后升高,表面谷处及中心处平均空体体积分别为6.148×10^(-4)mm^(3)和5.418×10^(-3)mm^(3)时,摩擦系数最低;当表面峰和谷平均体积增加时,摩擦系数降低。在载荷3200 N及600 r/min时,微造型后滑动轴承的摩擦系数随着连通性系数的增加而降低。

Ⅱ型截面双层组合梁摩擦型螺栓连接节点弯矩分配系数

为探究Ⅱ型截面双层组合梁摩擦型螺栓连接节点翼缘和腹板的弯矩比,通过对3种腹板螺栓布置形式的Ⅱ型截面双层组合梁连接节点接触面滑移特征和力学传递机理的分析,进行Ⅱ型截面组合梁螺栓连接节点弯矩分配系数研究。结果表明:组合梁摩擦型螺栓连接节点滑移和力学传力过程可分为翼缘外接触面未完全滑移和完全滑移以及翼缘内接触面完全滑移3个阶段;组合梁摩擦型螺栓连接节点接触面承担弯矩与无连接板截面弯矩之和等于该梁截面处的理论弯矩,腹板接触面承担的弯矩主要由其上的水平摩擦力承担;摩擦型螺栓连接节点接触面上的摩擦力随节点滑移而重新分配,腹板螺栓布置形式对连接节点弯矩分配系数影响明显;根据推出的组合梁摩擦型螺栓连接节点的弯矩分配系数计算式所得结果与数值模拟结果吻合良好,最大误差为7.13%,该计算可用于优化螺栓连接设计。

自复位支撑钢框架摩擦装配式节点性能研究

自复位支撑在激活后具有较大的刚度和承载力,支撑连接节点及梁柱受力复杂,损伤风险高。提出了一种基于摩擦连接的自复位支撑钢框架装配式节点,利用摩擦滑移连接实现自复位支撑极限轴力可控,并为整体结构提供附加耗能。阐述了该摩擦装配式节点的构造、组装和工作原理,通过数值模拟对其抗震性能进行研究,并分析了该节点设计参数对其性能的影响。结果表明:采用该节点的自复位支撑钢框架滞回响应更为饱满,整体结构耗能能力提升了20.81%,节点对总水平剪力的实际限制作用达17.56%,有效减缓了节点区塑性发展。通过改变支撑连接节点的摩擦片摩擦系数和高强螺栓预紧力,能够实现起滑位移与起滑力可调。

带非对称摩擦连接的RCS梁柱节点抗震性能与构造参数研究

基于非对称摩擦连接(AFC)的耗能特点,提出了一种新型的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)梁柱节点,对3组采用AFC连接的RCS梁柱节点进行往复加载试验,考虑了螺栓预紧力、摩擦垫片材料等构造因素对节点抗震性能的影响.结果表明:3组带摩擦连接RCS试件均为梁铰机制破坏,满足“强节点,弱构件”的抗震设计要求;3组试件的滞回曲线具有明显的双平台耗能,滞回曲线饱满稳定,有利于实现两阶抗震设防目标;耐磨钢材料与黄铜材料的两组试件的承载力相近,滞回曲线特征相似,都具有良好的耗能能力;随着螺栓预紧力的增加,试件获得的承载力、刚度也随之大,耗能能力得到了提升,在实际应用中,可通过合理控制预紧力来满足预期所需的滑移荷载与耗能能力.

接触面积对H62/T2弹性接触载流摩擦副性能的影响

针对接触条件对电连接器热插拔条件下性能影响不明的问题,采用H62/T2弹性接触摩擦副,在微-滑动摩擦试验机上,对其进行往复滑动载流摩擦实验,研究了接触面积对H62/T2载流摩擦磨损性能的影响。结果表明:在给定电流为2 A、4 A、6 A条件下,随接触面积的增加,摩擦系数波动性降低,即摩擦过程的稳定性提高,平均摩擦系数和总磨损体积均呈现增大趋势;在电流为2 A条件下,当圆弧半径从1.5 mm增加至5.5 mm时,电流波动性减小,载流稳定性提高,载流效率η从98.26%提高至99.73%。摩擦副的摩擦磨损机制包括磨粒磨损、粘着磨损、电弧侵蚀且多机制耦合作用,随接触面积的增加,以熔融和喷溅为主的电弧侵蚀减少,以犁沟和粘着为主的机械磨损加剧。

双阶受力干式装配梁-柱节点抗震性能试验研究

研究提出了一种双阶受力干式装配梁-柱节点(DADBJ)。该节点的关键组件是摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板(SBRSP),具备2个受力工作阶段和损伤集中易修复的特性。为了验证DADBJ构造的合理性,揭示其双阶段受力工作机理,设计加工了DADBJ试件,以SBRSP的预设缝隙宽度作为试验变量,进行了2个工况的低周往复拟静力试验。结果表明:提出的DADBJ构造实现了预期的双阶段受力特性,第一阶段由RFH提供节点的力学性能,第二阶段由RFH和SBRSP共同提供节点的力学性能;DADBJ的损伤集中于芯板,通过更换SBRSP芯板对节点快速修复,节点的性能可恢复到初始状态;SBRSP的预设缝隙宽度可直接决定DADBJ第二阶段的启动位移;提出的DADBJ双阶屈服荷载理论公式和二阶启动位移理论公式精确度好。该研究可为装配式框架结构和多阶受力型结构的设计和研究提供参考。

PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震试验研究

为系统研究梁柱采用自复位连接组合框架的抗震机理,选取预拉杆长度设置、PEC柱截面强弱轴布置和柱脚连接方式3个设计参数,设计制作了4榀PEC柱-钢梁梁柱摩擦耗能部分自复位连接组合框架1∶2缩尺试件并进行拟静力抗震试验。通过试验现象观察和数据分析,对试件的滞回特性、抗侧刚度退化、复位能力、滞回耗能等抗震性能进行研究。结果表明:摩擦耗能部分自复位连接通过T形件长圆孔合理设置实现了“设计地震水平阶段实现复位,大震设计水平阶段自复位连接连接转化为伴随出现螺栓承压型受力实现部分自复位”的性能化设计目标;设计地震阶段,试件主要通过辅助摩擦耗能件耗能,且卸载残余侧移小于自复位结构侧移限值(0.3%),在大震作用阶段,试件通过辅助摩擦耗能件与结构构件损伤联合耗能,承载能力仍继续增大,且仍具有部分自复位能力;预拉杆设置有限长度可显著增强结构整体性,PEC柱弱轴布置一定程度上降低了结构整体性,而PEC柱脚采用铰接可显著削弱结构整体性。

新型双主轴搅拌摩擦焊设备结构可靠性研究

为了实现厚板铝合金等轻量化板材的高效高可靠连接,双主轴搅拌摩擦焊技术应运而生,但是目前适用于双主轴搅拌摩擦焊接的设备并不成熟。针对双主轴搅拌摩擦焊技术,设计了一种新型双主轴搅拌摩擦焊设备,利用ANSYS Workbench软件对所设计设备的机身和主轴进行了静力学分析,校核了机身和主轴的刚度与强度,并通过模态分析研究了设备的振动响应特性,验证了设备的结构可靠性。结果表明:在额定工况下,机身最大形变量0.55 mm,主轴安装位置形变量约0.20 mm;主轴最大形变量1.73μm,最大应变1.97×10^(-4),最大应力20.64 MPa。机身以及主轴的强度与刚度均满足双主轴搅拌摩擦焊连接工艺需求。主轴安装位置和丝杠等重要位置最大应力约20 MPa,远小于机身材料的许用应力。机身的1阶固有频率为53.58 Hz,主轴的1阶固有频率为3 387.0 Hz,避开了电机的工作频率,设备工作过程中振动稳定,不会发生共振现象。

汽车底盘系统螺纹联接防松策略探究

螺纹联接是汽车底盘系统最广泛的联接方式,螺纹联接技术是确保联底盘联接可靠性的最重要技术之一;紧固联接松动是螺纹联接最常见的失效问题,如何有效解决螺纹防松问题一直是确保汽车底盘联接设计的关键环节;通过对螺纹联接系统原理及敏感因素DOE分析,TOP3影响因素为摩擦系数(端面摩擦系数及螺纹摩擦系数)、螺栓伸长量;对TOP3因素的防松策略进行探究,提出汽车底盘系统螺纹联接防松策略,以供行业参考。

轴承副接触对立式转子系统动力学行为的影响研究

考虑轴尖-宝石轴承副的接触力,建立立式转子系统非线性动力学模型,分析轴承副接触参数对转子系统固有特性的影响,讨论横向连接刚度、滑动摩擦系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明,引入轴承力模型将导致在轴尖模态频率附近出现共振峰值,轴承副接触区变化将触发低频进动;随着连接刚度增大,轴尖磨损状态将发生从圆环接触逐渐向偏磨接触最终向大范围圆环接触的转变;当处于边界润滑时,滑动摩擦系数不会对转子系统产生影响,处于干摩擦状态时,滑动摩擦系数增加将加速系统产生偏磨;研究结果对立式转子系统动力学优化设计具有重要意义。

弱连接体支座形式对非对称双塔结构的影响分析

非对称双塔连体结构在连接体位置不高时常采用弱连接形式,连接体支座的选择对两侧结构受力影响很大。对比分析连接体在不同的弱连接方式下塔楼主体结构动力特性及主体结构关键构件在罕遇地震下的抗震性能,对连接体楼板进行了舒适度分析。结果表明,即使采用弱连接方式,连接体的体量及高度与塔楼单体越接近,连接体对塔楼的约束作用越明显;连接体两侧采用双向摩擦摆支座方案优于采用一端固接铰支座、一端双向摩擦摆支座方案;在罕遇地震下,采用双向摩擦摆支座方案的塔楼在连接体及以下楼层层间位移角为不同方案中的最小值,关键构件能达到更高的性能水准;双向采用摩擦摆支座方案会带来较大的支座水平位移,需要在设计中采取措施以确保连接体在罕遇地震下不致脱落;对于具有不同建筑功能的多层连体结构,可通过增加楼板厚度更有效地降低各层楼板竖向加速度峰值,以满足楼板舒适度的要求。

北京未来城学校教学楼钢结构设计与分析

北京未来城学校教学楼的地上部分采用钢框架结构,并设置2道结构缝将造型奇特的教学楼分为3个部分。教学楼地下部分不设缝连为整体,采用钢筋混凝土框架结构。钢连廊跨度为33 m,采用2层通高桁架结构。钢连廊与两侧主体结构采用弱连接,通过对比3种支座方案,选用布置金属摩擦摆隔震支座+黏滞阻尼器的方案。对钢连廊与两侧主体结构整体模型进行动力弹塑性时程分析,连廊整体作为刚体随3层主楼楼面发生地震响应,隔震支座的隔震效果显著。此外,介绍了本项目中钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱连接节点及梁配筋的注意事项,为后续相关工程设计提供参考。

基于内聚力模型的无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接接头拉剪性能研究

针对铝合金薄板的连接,提出了一种无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接工艺。基于内聚力模型,利用有限元软件ABAQUS模拟无针搅拌摩擦点焊-胶接混合接头的拉剪失效过程,研究了不同焊点排布方式及胶粘剂种类对混合接头力学性能的影响。结果表明,焊点排布方式对混合接头的拉剪载荷没有明显影响,但会影响混合接头内的裂纹扩展行为;使用柔性胶2015混合接头的拉剪峰值载荷和破坏位移均大于脆性胶AV138混合接头。该混合连接工艺为铝合金薄板提供了一种高强度、低变形的连接方案,在汽车轻量化领域具有应用前景。

海上超高温高压井取心工具关键性能评价及应用研究

海上油田部分深井和超深井储层存在超高温、超高压、安全压力窗口窄以及地质条件复杂的情况,钻井取心作业过程中易发生井漏以及卡钻等复杂情况,使用常规的钻井取心工具取心效率低,无法满足取心作业要求。因此,在分析了海上超高温高压井取心技术难点的基础上,设计了一套适合海上超高温高压井的免投球钻井取心工具,并对螺纹连接强度、分水接头和取心钻头水动力学以及悬挂总成摩阻3个关键性能参数进行了评价。结果表明:取心工具在室温和超高温(250℃)条件下的螺纹强度均能满足行业标准要求,分水接头及取心钻头结构设计合理,产生的压降较小,悬挂总成的摩擦阻力较小,内筒工作比较稳定。海上超高温高压井钻井取心工具在乐东区块2口超高温高压井取心作业过程中进行了成功应用,WC-9井和LS-2井的井底温度分别为205.2℃和212.3℃,压力系数分别为2.29和2.31,2口井的取心收获率均达到了100%,岩心成柱性能好,取心钻头未明显磨损,应用效果较好,适合在海上类似超高温高压井进行推广应用。

既有砌体结构摩擦滑移隔震加固工程有限元分析

摩擦滑移隔震技术具有成本经济、设计简洁等优点,广泛应用于各类隔震建筑中。基于摩擦滑移的隔震原理,结合既有砌体结构的特征,设计出新型摩擦滑移装置,并将其应用于既有结构加固设计中。结合工程实例,通过建立3组不同连接方式的多层砌体结构模型,对比基础不同连接形式在罕遇地震下的加速度、基底剪力及位移反应。试验结果表明:摩擦滑移隔震装置的设置能够大大降低结构的地震响应。设置限位型的摩擦滑移连接也能起良好的隔震效果,限位装置的增加能够有效地减小底部滑移量,满足工程使用的要求。根据工程实例,对摩擦滑移隔震的“双基础圈梁”装置的具体构造,以及在加固设计中的平面布置及关键部位的构造等进行说明,为摩擦滑移技术在加固设计中的应用与进一步优化提供思路。

7075铝合金搅拌摩擦连接性能分析

采用单道对接连接的形式对7075铝合金进行搅拌摩擦连接试验,研究了不同参数下的微观组织和性能。结果表明:连接区中心与前进侧热机影响区分界线较为明显,与后退侧的分界线不明显。固定旋转速度为1000 r/min,随着进给速度从100 mm/min增大到300 mm/min,连接区抗拉强度先增大后减小,当进给速度为200 mm/min时,抗拉强度最高,达到了487.3 MPa,是母材的89.4%,当进给速度为300 mm/min时,抗拉强度较低,但也达到了母材的78.8%。连接区横截面维氏硬度呈“W”形分布,连接区中心硬度高于热影响区硬度,但低于母材硬度。各试样的磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损,其中试样2的摩擦系数与磨损量均为最小,耐磨性最高。