Application of Elastic Stiffness Damper with Disc Spring to Numerical Control Punch

The paper aims to analyze the impacts of punch damper stiffness on equipment base and vibration, andintroduce the development and application of a disc spring damper featured hard-soft-hard variable stiffness. Adamper has four damping columns with C-type disc springs whose laminates plate number gradually increases setby set. Compared with its counterparts, this kind of dampers has the advantages of high energy absorption andvibration damping effect, which not only can effectively reduce the vibration of the foundation of punch press,but also prevents the vibration range from increasing. Also, this kind of dampers is of low cost and convenient touse.

碟簧支承高速圆瓦推力轴承性能分析及标高误差影响研究

针对立式干气密封氦气压缩机轴系用高速圆瓦推力轴承承载性能问题,建立碟形弹簧支承推力轴承的润滑性能计算模型和搅拌功耗计算公式,分析圆形瓦推力轴承随转速、载荷的性能变化规律及标高误差对轴承润滑性能和支承碟形弹簧性能的影响。研究表明:轴承搅拌功耗与摩擦功耗的比值随转速和载荷的增大分别增大和减小,最高转速下搅拌功耗是摩擦功耗的两倍以上;弹性自适应调节技术可以有效改善瓦块标高误差对轴承承载平面度的影响,但各瓦标高误差越大,各瓦润滑性能及碟形弹簧积累的变形能差异也越大。因此,对于高速立式转子系统,推力轴承设计必须考虑搅拌功耗对轴承温升的影响,同时需要进一步研究标高误差对转子高速稳定性的影响。

航空发动机用滑油泵组碟簧压紧有限元分析

为保证滑油泵组关键部件配流盘与偏心泵体的稳定压紧及泵盖的安全性,依据GB/T 1972—2005标准,选用2只单片碟簧以精准对合方式安装于滑油泵组上.在考虑潜在温度场热变形的影响下,采用热固耦合方法,基于Workbench平台对滑油泵组在不同碟簧初始压缩量(0.6,0.7,0.8,0.9 mm)下进行有限元分析.研究结果表明:当初始压缩量小于0.7 mm时,滑油泵的主要部件受到的压紧力较小,主要受油液周向推力的影响;随着初始压缩量从0.7 mm增至0.9 mm,预压缩端的变形量呈现相应的增长趋势,同时滑油泵体挡板所承受的轴向力也随着初始压缩量的递增而呈现线性增长的规律;在此过程中,配流盘与偏心泵体所受到的轴向推力随着初始压缩量的增大而逐渐增大,确保其能够有效地被压紧且泵盖保持完好无损.研究结果不仅为滑油泵组的初始安装提供了理论依据,而且有助于指导实际工程应用中的安装操作,从而确保滑油泵组的正常运行与使用寿命.

自复位复合阻尼耗能支撑滞回性能研究

为解决自复位支撑耗能能力不足且来源单一、耗能材料成本高昂的问题,提出了一种新型自复位复合阻尼耗能支撑。支撑由金属屈服阻尼装置、黏弹阻尼装置并联预压碟簧自复位装置组成。对其基本构造和工作原理进行阐述,通过精细化模拟研究了支撑的耗能、复位、承载和变形能力。结果表明,在往复荷载作用下,支撑的滞回响应具有稳定饱满的旗形特征,拉压对称、无残余变形,能够兼顾不同加载频率下的性能需求。揭示了支撑加载制度和设计参数对其滞回性能的影响规律,结果表明:加载频率从0.3 Hz增加到2.0 Hz,黏弹阻尼装置提供的阻尼力增大,支撑耗能量由8.32 kJ增加到11.93 kJ;随着碟簧预压力的增加,支撑激活力从378.98 kN增加到562.67 kN,复位性能始终得到充分发挥;支撑耗能能力主要受三角形钢板个数和黏弹材料剪切面面积影响,增加4个三角形钢板或将黏弹材料剪切面面积从140 mm×140 mm增加到300 mm×140 mm,支撑的等效黏滞阻尼比分别同比增长39.93%和16.09%。

SMA碟簧群的循环受压性能及简化模型

该研究提出将多个形状记忆合金(SMA)碟簧片并联排列形成碟簧组,然后在碟簧组间加入垫片分隔、串联排列形成碟簧群,以提供更高的承载力及变形能力。采用有限元软件ABAQUS建立了一系列SMA碟簧群的三维精细化有限元模型,并进行非线性循环受压分析。结果表明:与钢碟簧的“三角形”荷载-位移曲线相比,SMA碟簧群的荷载-位移曲线呈现鲜明的“旗帜形”特性,具有明显的正向及反向转变平台。随着碟簧片数的增加,碟簧组的总可恢复变形量基本不变,极限承载力及割线刚度近似成比例增加,而随着碟簧组数的增加,碟簧群的总可恢复变形量增加,极限承载力不变,割线刚度近似成比例降低。因此,可根据碟簧群总极限承载力及变形能力的需要,灵活调整碟簧片及碟簧组的数量及布置方式。碟簧组的各层碟簧片由于边界条件不同,应力分布存在明显差异,而变形量亦呈现两端大中间小的哑铃形分布模式,其中加载端碟簧片变形量最大,若超过极限变形量可能发生翻转失效,值得注意。提出了SMA碟簧群的简化模型,通过简化及精细模型的非线性循环受压分析,发现该简化模型的循环受压荷载-位移曲线与精细模型吻合良好,而计算效率提高约38倍。将SMA碟簧群应用于自复位NZ梁柱节点中,并对自复位钢框架进行了验证性的滞回分析。结果表明:采用SMA碟簧群的自复位钢框架最大侧移为4%时可完全复位,且二次刚度相比采用预应力钢绞线的传统自复位钢框架提高近100%,极限承载力提高70%。

新型准零刚度空气悬架系统的设计与分析

为提高商用汽车在低频外部激励环境下的隔振性能以及行驶平顺性,基于准零刚度理论,采用正负刚度并联的方式,将负刚度碟形弹簧组与正刚度空气弹簧相结合,设计一种新型准零刚度悬架系统。通过静力学特性分析,建立力位移和刚度位移表达式,得到系统达到准零刚度的参数条件;通过动力学特性分析,建立系统的二自由度模型和简谐力作用下的非线性运动微分方程,得到力传递率特性曲线并对其进行分析。结果表明新结构的低频隔振性能显著提升。基于刚度位移表达式建立2自由度1/4悬架模型,分别对准零刚度系统与传统系统的垂向加速度、悬架动行程和轮胎动载荷等平顺性指标的差异性进行分析,仿真结果表明,该准零刚度系统的平顺性改善效果亦优于传统结构。

预压碟簧自复位钢筋混凝土桥墩恢复力模型与滞回性能研究

为减小钢筋混凝土桥墩在地震中的损伤并且实现经济快速的震后恢复,提出一种新型预压碟簧自复位钢筋混凝土桥墩(PDS-SCCP)。文中对PDS-SCCP的整体构造和工作原理进行了详细介绍,并建立了反映其滞回特性的恢复力模型。采用ABAQUS建立PDS-SCCP的数值模型,并将ABAQUS计算结果与恢复力模型进行对比分析。结果表明:文中建立的恢复力模型能够较准确地描述PDS-SCCP的滞回特征;在往复荷载作用下,PDS-SCCP可以实现预期的工作机制,其塑性损伤集中于可更换耗能装置,混凝土墩身基本保持弹性,复位装置能够稳定地为桥墩提供恢复力。

碟簧螺栓连接柱脚节点滞回模型与性能研究

框架结构在地震作用下易在柱脚处形成塑性铰,设计损伤可控且具有复位能力的柱脚节点可有效提高框架结构的抗震性能和韧性。基于实际工程应用的螺栓和盖板连接,提出了将碟簧螺栓和屈曲约束翼缘盖板分别作为恢复和耗能元件的一种碟簧螺栓连接柱脚节点。推导了节点的理论滞回模型以及部分构件的内力计算式,采用ABAQUS软件建立了节点有限元模型并进行了滞回分析。结果表明,提出节点的滞回曲线呈典型的旗帜形,损伤集中于屈曲约束翼缘盖板的核心板,碟簧螺栓有效地减小了节点残余变形;有限元模型与理论滞回模型的结果吻合较好。最后,依据理论滞回模型,通过改变核心板厚度、钢柱轴压力、碟簧螺栓预紧力和组合碟簧刚度,分别研究了翼缘盖板-钢柱刚度比Rec、轴压比Ra、复位比Rr和碟簧螺栓-钢柱刚度比Rsr共4种无量纲参数对节点滞回性能的影响。结果表明,Rec、Ra和Rr影响节点承载力、耗能能力和残余变形;当通过改变碟簧螺栓预紧力来增加Rr时,碟簧可能在推覆过程中被压平;Rsr对节点的承载力和耗能能力影响较小,但对组合碟簧的压缩变形能力影响较大。

大跨连续梁桥竖向抗震性能研究

随着监测手段的不断进步,地震动的记录越来越完善,很多地震动的竖向分量被检测到并引起了专家学者的重视,尤其是高烈度区和震中区,地震动竖向分量甚至比水平分量还要显著。文章在综合分析国内外对多向地震以及多维隔震技术研究现状的基础上,研究了一种新型三维隔震装置(高阻尼橡胶碟簧三维隔震装置)在大跨度桥梁竖向抗震设计中的应用。结果表明:仅在桥墩安装三维隔震装置是最有效、经济的安装位置;竖向地震动分量对主梁纵向加速度有着放大作用,考虑竖向地震作用时,跨中竖向加速度不容忽视;三维减隔震装置较水平隔震支座有着更好的减隔震效果。

碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑滞回性能

为解决传统自复位防屈曲支撑变形能力不足的问题,提出一种碟簧-钢绞线组合自复位防屈曲支撑(Disc Spring-Steel Tendon Self-centering Buckling-restrained Brace,DT-SCB).DT-SCB采用串联的钢绞线及碟簧组成的复位系统提供复位能力,通过两个并联的一字型内芯耗散地震能量.介绍了DT-SCB构造、各阶段工作机理及恢复力模型.建立有限元模型,研究复位比率αsc、钢绞线与碟簧组刚度比K1、复位元件与耗能系统刚度比K2等参数对支撑滞回性能、自复位效果及耗能能力的影响.研究结果表明:提出的DT-SCB恢复力模型与模拟结果吻合较好,所有DT-SCB支撑在最大加载位移(2.5%轴向应变)内未发生明显破坏,支撑滞回曲线呈旗帜型特征,且具有稳定的耗能能力.相比于传统基于钢绞线的自复位防屈曲支撑,DT-SCB具有更强的变形能力.DT-SCB最大残余变形随复位比率αsc提高显著减小,而刚度比K1的增加会削弱复位比率对支撑残余变形的控制效果.钢绞线与碟簧组刚度比过大(K1≥2.0)会导致碟簧组提前被压平,进而降低支撑的变形能力.DT-SCB耗能能力受刚度比K2影响较大,其等效黏滞阻尼比随刚度比K2的增大而降低.罕遇地震下支撑-框架结构非线性时程分析结果表明,DT-SCB可以有效减少结构的最大层间位移角及残余层间位移角,提高结构抗震性能.

基于负刚度碟簧装置的竖向隔震支座力学性能研究

在竖向隔震中,为同时满足高静态刚度和低动态刚度的需求,提出一种基于预压碟簧的负刚度装置(disc spring negative stiffness device,DSNSD),利用其与已有的预压弹簧装置(prepressed spring device,PSD)集成为拥有高静低动刚度的竖向隔震支座(PSD-DSNSD隔震支座)。首先对DSNSD的构造与工作原理进行详述,建立相应的力学模型,再通过Python进行数值模拟,考察上述碟簧装置的力学性能,最后利用Abaqus建立PSD-DSNSD竖向隔震支座的有限元模型进行模拟。结果表明:加入DSNSD后竖向隔震支座的隔震刚度显著降低,验证了将DSNSD用于竖向隔震增效的可行性。说明DSNSD在启动后可提供负刚度,从而有效减小整体装置的竖向刚度。

组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验

为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%~36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7~0.9。

三维振震双控支座在地铁上盖结构中的减振效果研究

地铁振动带来的舒适度问题已经成为地铁上盖开发的重要制约因素,对地铁上盖结构设计提出了更高的要求。三维振震双控支座可以兼顾对水平向地震和竖向地铁振动响应进行控制,在地铁上盖开发中具有重要的研究和应用价值。提出了一种基于橡胶隔震支座和碟形弹簧的三维振震双控支座,并通过原型支座试验对其竖向刚度和解耦效果进行了验证。在此基础上,以某地铁上盖结构工程项目为背景,采用现场振动测试获得的地铁振动时程作为激励,建立了三维振震双控结构模型并进行了时程分析。计算结果表明,设置三维振震双控支座后,该结构水平向隔震效果显著;竖向Z振级减小,有效提高了地铁上盖结构的舒适度。

新型装配式自复位RC剪力墙设计与性能研究

为满足结构施工效率高、震后功能可恢复的多重目标,提出了一种新型装配式自复位RC剪力墙。该新型剪力墙主要包含RC墙板、碟簧复位装置和摩擦耗能装置,三者仅通过高强螺栓组装而成,施工方便且效率高;在地震作用下,主要由碟簧复位装置和摩擦耗能装置提供抵抗弯矩和恢复力,能减小整体剪力墙构件的震后残余变形和损伤,有效提高其震后功能可恢复性。该文分析了新型装配式自复位RC剪力墙的截面受力形式,提出了其截面承载力计算公式;设计了一新型装配式自复位RC剪力墙构件进行数值模拟,获得了其滞回性能,对比分析了其与普通剪力墙的承载力、耗能能力、自复位性能。结果表明:在相同位移角下,新型装配式自复位RC剪力墙的承载力小于普通剪力墙,但其极限承载力与普通剪力墙的峰值承载力相当,且其在超大震(2.0%位移角)下的残余位移角仅为0.31%,具有优异的自复位能力,能使结构在震后具有低损伤、功能可恢复的特点。增大碟簧复位装置的预压力,可有效提高新型剪力墙构件的承载力和累积耗能,但残余变形也相应增大。

碟簧-钢绞线自复位防屈曲支撑力学性能分析与数值模拟

介绍了碟簧-钢绞线自复位防屈曲支撑及其受力特性,通过有限元软件Abaqus建立数值模型,研究支撑滞回性能、自复位特性以及耗能能力。研究结果表明:碟簧-钢绞线自复位防屈曲支撑具有较好的滞回性能、耗能能力及自复位特性,该支撑的自复位性能随着复位比及刚度比的增加而提高,耗能能力随复位比及刚度比的增加而减少。

脉冲注水工具设计及冲蚀特性仿真研究

为提高脉冲注水工具抗冲蚀能力,设计了一套实用可靠的脉冲注水工具。采用内部中空、无转动部件、不易藏垢的结构,应用CFD-DPM方法研究了不同开度和颗粒直径时两相流对导流孔-注水孔的冲蚀特性,分析了导流孔-注水孔的两相流和颗粒分布,明确了壁面的冲蚀分布规律和粒子数随冲蚀率的变化规律。当粒径增大时,沉淀效果显著,导流孔-注水孔内壁都发生了严重的冲蚀;导流孔-注水孔的最大冲蚀值随着颗粒大小的增加而呈指数级下降;粒子数对冲蚀程度起着主导作用。研究结果表明:在小开度的情况下冲蚀程度随着颗粒直径的增加而降低;当开度较大时,冲蚀程度先降低后增加。研究结果可为低渗油藏高效注水开发提供技术支撑。

一种临时紧固件及其预紧力测量方法

薄壁件在正式装配前一般需要通过临时紧固件进行定位和夹紧,定位和夹紧的质量直接影响薄壁件的后续工艺质量,乃至最终的薄壁件产品质量,而临时紧固件的夹紧力和预紧力又是影响装配质量关键之中的关键。文中提出了一种能够测量临时紧固件预紧力的方法,该方法通过在临时紧固件内设置成组碟形弹簧片,来扩大临时紧固件在受力时产生的变形量,该变形量将被倚靠在内六角扳手上的压缩弹簧感知,进而被紧邻压缩弹簧的力传感器感知,所以,临时紧固件所受预紧力最后通过碟形弹簧片受力与变形之间的关系反推。内六角扳手的另一端通过套筒联轴器与电机连接,内六角扳手的轴向位移量在套筒联轴器内部补偿,从而实现了临时紧固件的自动化装配与同步预紧力的测量,最终得出了配合M4临时紧固件使用的碟形弹簧片的参数、组合方式,以及监控预紧力时的变形范围。

碟簧定力矩紧固组合技术的应用

碟簧密封和定力矩紧固在机械密封中应用较为广泛,随着管道密封要求越来越高,单独的碟簧密封或者定力矩紧固已经难以满足密封要求,将二者进行组合使用可以大幅度增强密封效果。目前,针对碟簧定力矩组合密封技术在施工中的应用研究较少,碟簧和定力矩的相互作用和相互影响规律需要进一步进行研究。文章通过碟簧定力矩组合技术在煤化工、石油化工领域的应用,对碟簧定力矩组合技术进行了系统的应用研究,为碟簧定力矩组合密封技术的应用提供理论支撑。

蝶形减震龙骨吊顶装配式安装施工技术研究与应用

蝶形减震龙骨吊顶装配式安装施工技术是一种创新的建筑装修技术,通过预制装配的方式,将吊顶的龙骨与减震装置集成在一起,形成一种具有优异抗震性能的吊顶系统。该技术能够显著提高吊顶的稳定性和安全性,减少因地震等外力因素导致的损坏。与传统施工方法相比,其装配式安装方式大大缩短了施工周期,提高了施工效率。研究显示,其优良的抗震性能能够有效降低地震等外力因素对吊顶的破坏风险,增强建筑物的安全性,具有很好的经济效益和社会效益。

50CrVA碟形弹簧开裂原因分析

某平台压载系统使用的50CrVA碟形弹簧在服役过程中开裂。为查明原因,对开裂及未开裂的碟形弹簧分别进行宏观检验、化学成分分析、显微组织检验、力学性能检测和断口形貌观察。结果表明,开裂及未开裂碟形弹簧的化学成分、表面质量和力学性能均符合标准要求,显微组织均为回火屈氏体;开裂碟形弹簧内锥面与内圆面交界处存在部分脱碳层,未开裂碟形弹簧无脱碳现象;开裂碟形弹簧断口表面具有典型疲劳开裂特征。