新型小径向/轴向刚度比的橡胶节点设计

为满足高速动车组电机悬挂要求,文章设计了一种新型小径向/轴向刚度比(径向刚度与轴向刚度比值)的橡胶节点,并通过有限元仿真分析、静刚度试验、疲劳试验及装车试验进行了验证。结果表明,这种结构的橡胶节点符合技术要求,且其预压缩简单有效,刚度范围可调,抗疲劳性能良好,具有良好的高温耐受性,满足电机运行环境的要求。

机械通风参数对半煤岩巷道掘进面粉尘扩散特性的影响

为解决半煤岩巷道掘进面粉尘污染问题、有效降低掘进面粉尘浓度,以凉水井煤矿半煤岩巷道为研究对象,采用CFD-DPM数值模拟方法,对比研究了不同压抽比与轴径出风比对掘进面粉尘扩散特性的影响。结果表明:当压抽比不大于1且轴径比为1∶3和压抽比大于1且轴径比为1∶4时,工作面距离迎头10 m内会形成朝迎头方向的阻尘气流;当压抽比为0.8且轴径比为1∶3时,控尘效果最佳,粉尘浓度在距离迎头7.9 m范围内得到有效控制。

考虑尺寸误差与径向载荷的双螺母滚珠丝杠静刚度分析

同时考虑尺寸误差和外部径向载荷,改进了一种预紧双螺母滚珠丝杠的轴向静刚度计算模型。首先,基于赫兹理论,考虑制造过程中的尺寸误差和因装配不当等因素引起的径向外部载荷,改进了滚珠载荷分布和轴向静刚度模型。其次,采用Newton-Raphson迭代法计算了双螺母滚珠丝杠的轴向静刚度,并在自行研制的加载试验台上进行了加载变形试验,验证了模型的正确性。最后,通过仿真分析,研究了外部轴向载荷、外部径向载荷和滚珠尺寸误差对双螺母滚珠丝杠轴向静刚度的影响。研究结果表明,所建立的双螺母滚珠丝杠静刚度模型对描述轴向变形位移和轴向静刚度有较好的效果,对指导预紧双螺母滚珠丝杠在静止或低速工况下的承载能力评估和精度设计有一定的参考意义。

不同轴向游隙下涡轮泵球轴承动态特性研究

针对不合理的轴向游隙会恶化轴承的工作环境、降低轴承寿命并影响到涡轮泵球轴承-转子系统的稳定运行的问题,根据轴向游隙与接触角间的数学关系,将轴向游隙引入轴承部件的几何分析中,并基于Hertz接触定理和各部件间的相互作用,建立了考虑轴向游隙的涡轮泵球轴承动态特性计算模型。依据部件间变形几何关系进行变量缩减,简化了解析形式刚度矩阵的建立流程,降低了迭代计算的复杂度。以涡轮泵某型号球轴承为例,对不同载荷工况下轴向游隙对接触载荷、刚度和旋滚比的影响进行计算分析。计算结果表明:当轴向游隙增大,滚球与内、外滚道间的接触载荷均会降低,轴向刚度增大,径向刚度减小,所有滚球旋滚比均会升高,各滚球旋滚比之间的差异也会增大;当轴承所受径向力较大或转速较高时,轴向游隙越大,轴承刚度和旋滚比随外载荷改变而变化的程度越明显。所建立的模型和动力学典型算例的计算结果偏差最大不超过2.02%,整体偏差较低,证明了所建立的模型在轴承动态参数计算上的有效性和稳定性,同时也表明了在数值求解及迭代矩阵建立上采取的简化措施是可行的。

白鹤滩泄洪洞横向三支臂弧门设计关键技术

针对白鹤滩水电站巨型、大宽高比泄洪洞弧门结构,提出了国内首个横向三支臂潜孔弧门型式,采用考虑三支臂布置位置、主梁与支臂单位刚度比等关键设计参数的多因素分析,并结合多载荷工况下的有限元数值验证,确定了悬臂长度和单位刚度比,进而优化了横向三支臂弧门的受力分布,有力保障了巨型泄量下土建结构的承载安全。结果表明:基于多因素参数敏感性分析的横向三支臂悬臂长度和单位刚度比确定准则,白鹤滩最优悬臂长度为2.5 m、最优单位刚度比为10.7。且优化后的弧门结构主要计算应力不超过145 MPa,最大计算合位移小于15 mm,均满足强度和刚度要求。研究建立的横向三支臂弧形闸门关键技术,能够为超宽高比孔口、超大泄量的泄洪洞安全运行提供技术保障。

缩扩比对微型跨音轴流涡轮性能的影响研究

微型涡轮面临高负荷、跨音速流动的技术挑战,为满足高性能微型发动机的发展需要,采用数值仿真方法对缩扩比及其径向分布规律对微型跨音轴流涡轮性能及流动特性的影响规律进行研究,获得了较佳的缩扩比取值范围及合适的径向分布规律。实验结果表明:对二维叶型而言,通过局部调整吸力面喉道后内伸波入射点前的型线曲率,使缩扩比处于1.04~1.08范围内,可使波前马赫数降低3.4%,并有效抑制内伸波反射,转子总压损失系数最大可降低14.1%;对三维叶片而言,选择两端大、中间小的“C型”缩扩比径向分布规律可使所研究的微型涡轮级效率提升0.45%,流量增大0.66%,并在宽落压比范围内仍保持较高的性能。

环件径轴向轧制毛坯尺寸设计方法

毛坯尺寸设计是环件径轴向轧制过程优化设计的前提和基础,合理的毛坯尺寸设计,对于成功建立环件径轴向轧制过程、通过包括毛坯在内的过程优化设计以获得精确的环件尺寸和良好性能,具有十分重要的意义。为此,提出一种基于轧比和径轴向变形量分配比的矩形截面环件径轴向轧制毛坯尺寸设计方法,给出毛坯尺寸的计算公式与确定流程,阐明该毛坯尺寸设计方法的特点及应用范围。该方法基于体积不变原理,针对同一环件的轧制,可以设计不同轧比和变形量分配比的多个环坯,为研究不同环坯下的环件径轴向轧制变形行为、工艺规律以及包括毛坯在内的工艺过程优化设计、成形成性一体化调控提供了重要的方法和基础。

高速电主轴支承刚度计算及模态分析

以某型号数控磨床用高速电主轴为研究对象,基于滚动轴承静力学推导了高速电主轴常用支承—角接触球轴承计及预紧接触角变化的径向刚度和多联组配轴向刚度计算公式,结果显示该计算公式比现有文献中相关计算更准确,讨论了轴向预紧力对支承刚度的影响规律。在得到支承刚度的基础上,在ANSYS中采用弹簧单元COMBIN14模拟主轴轴承支承,基于ANSYS对主轴部件进行了不同轴向预紧力和不同转速下的模态分析,讨论了转速和轴向预紧力对电主轴模态的影响。

扁平型外转子混合磁悬浮飞轮动力学分析

针对扁平型外转子磁悬浮飞轮,考虑轴向被动悬浮刚度影响,采用理论模型与数值模拟相结合的方法,对系统静态悬浮和稳定旋转两种工况下的动力学特性进行了研究。结果表明,静态悬浮时,轴向刚度的变化对径向摆动固有频率影响明显,径向刚度的变化主要影响系统径向刚体平动固有频率,振型交换区内系统振型为转子刚体平动与摆动的叠加;稳定旋转时,轴向刚度的变化主要影响低速圆锥涡动频率,径向刚度的变化主要影响圆柱涡动频率。

基于差异沉降和轴向刚度控制的竖向荷载作用下群桩基础优化分析

目前在群桩设计中仍大多数采用均匀等长布桩的方法,这种方法在基础受力、变形等方面存在较大的缺陷。考虑增大群桩轴向刚度和减小群桩基础差异沉降的条件下,将群桩基础位移函数与桩长优化函数相结合,在对基础采取行变换、平面变换的方式下,通过设置不同的桩长比值ξ、连接曲率值η设定不同布桩方案,分析不同方案下群桩基础轴向刚度比、差异沉降比的变化规律;并利用数值模拟法对所得优化结果的可靠性进行验证。此外,针对不同桩土刚度比、不同桩间距对群桩基础的轴向刚度比和差异沉降比进行了参数分析。研究结果表明:不同群桩基础优化变换方式、不同桩长对群桩基础优化结果会产生不同的影响;当优化目的是为增加群桩基础刚度时,应主要考虑行变换的优化方式,当优化目的是为减小基础差异沉降时,应主要考虑平面变换的优化方式;基础轴向刚度比随着桩土刚度比的增加而增大,随着桩间距的减小而增大;基础差异沉降比随着桩土刚度比的增加而减小,随着桩间距的减小而减小。

轴向组合式小径向/轴向刚度比橡胶球铰结构介绍

以一种地铁车辆用转臂定位节点为例,介绍了一种轴向组合式橡胶-金属球铰结构,此种结构的特点是径向/轴向刚度比小,橡胶预压缩简单可靠,刚度调节范围广,疲劳可靠性好。

多层多跨钢筋混凝土平面框架拟静力倒塌试验研究

建筑结构的破坏具有离散性和系统性的特点,该特性决定结构抗地震倒塌的研究需多参数、多层次考虑问题。文章结合结构地震倒塌破坏模式的研究,完成了三榀钢筋混凝土平面框架的低周反复荷载试验,通过对模型框架破坏过程、破坏形态、滞回耗能及刚度退化的分析,探讨轴压比和梁柱线刚度比对RC框架结构抗震性能的影响,以期为后续结构地震倒塌破坏机理的研究提供参考。分析结果表明:降低结构的竖向荷载和梁柱线刚度比,有利于梁端塑性铰的充分发育,从而更易实现理想的"梁铰"破坏机制;试验框架的最终破坏是由底层柱下端塑性铰充分发育后、混凝土突然压溃所致,底层构件的耗能能力得到充分发挥,而中间层构件和顶层构件所耗散的能量较少;KJ-2的峰值荷载及极限荷载比KJ-1的峰值荷载及极限荷载分别大约9.9%和8.7%、等效黏滞阻尼系数比KJ-1大约16.5%,但位移延性系数比KJ-1小约57.1%,说明增大结构的竖向荷载可以提高其承载能力及耗能能力,但会降低延性及变形能力,同时,一定程度地增大竖向荷载,有利于强化结构的初始抗侧刚度,延缓刚度退化趋势,但在层间位移角较大情况下P-Δ效应的影响凸显;结构梁柱线刚度比的增大可以提高其耗能能力,但会降低结构的承载能力、延性及初始抗侧刚度;对于轴压比及梁柱线刚度比较小的"梁铰"结构,临近倒塌时的层间位移角可达1/25,此时结构仍具有一定的竖向承载能力。

阪神地震中大开地铁车站和区间隧道破坏差异成因研究

在日本阪神地震中遭受地震破坏的地铁地下结构中,仅大开车站中标准段一处区域发生了完全塌毁,其它地铁车站、隧道的震害程度均相对其要轻微。利用能够合理模拟地下框架结构损伤破坏的数值分析模型,对大开车站标准段、中央大厅段以及区间隧道结构的地震破坏反应进行了数值模拟分析,探讨了造成上述现象的原因。结果表明:不同断面宽度以及埋深导致大开车站标准段、中央大厅段以及区间隧道结构所受的上覆土压不同,使三者立柱在地震作用中处于不同的轴压比状态下工作,并使得三者不同刚度的结构框架在地震作用中出现不同程度的损伤与刚度退化,继而导致三者立柱出现了不同程度的水平相对变形。最终大开站标准段立柱由于较高的轴压比下受到过量的水平相对变形而发生破坏,从而导致整体框架结构的严重破坏;其余二者则由于立柱处于较低的轴压比下,所受水平相对变形处于立柱变形能力范围内,而未发生立柱破坏,进而使得整体框架保持了承载能力。

关节叠片联轴器叠片刚度的计算

为研究叠片联轴器挠性元件的刚度性能,利用材料力学和微积分的相关知识推导出叠片的扭转刚度和轴向刚度计算公式。通过简化模型,分析叠片在运转过程中的变形最大和最小两个特殊位置,由这两个位置的刚度计算公式相同可以得到叠片的径向刚度不随叠片的位置变化,并推导出关节联轴器叠片的径向刚度计算公式。根据所推导出的刚度公式,利用Matlab软件编程计算出扭转、轴向和径向刚度值。研究表明,有关节轴承与无关节轴承的叠片联轴器的轴向刚度相同而径向刚度相差较大,由此可见,关节叠片联轴器补偿径向误差的能力更强。

海上风机基础灌浆连接段轴心受压承载力数值分析

采用有限元分析方法,对海上风机基础灌浆连接段进行数值参数分析,主要研究了径向刚度、长径比和剪力键高距比对轴心受压承载力的影响,分析了套管与灌浆料之间接触压力的分布规律。研究结果表明,径向刚度的增加可以增强套管和桩管对灌浆料的约束效应,提升灌浆连接段的轴心受压极限承载力和延性;长径比能够提升灌浆连接段轴心受压承载力,但随着长径比的提高,等效黏结强度不断减小,结构的延性也相应地降低;剪力键高距比主要通过影响灌浆段的有效剪力键对数来影响灌浆连接段的轴心受压极限承载力,因此,提升高距比能够提高灌浆连接段的轴心受压承载力。

双向激振对饱和软黏土应力应变循环刚度软化的影响

地震荷载作用将引起土体孔隙水压力上升,从而使土体的刚度、强度发生软化现象。循环软化是地震荷载作用下土体发生破坏的主要原因。本文利用双向动三轴试验系统,通过双向激振循环荷载试验对地震荷载的作用进行了模拟。并对双向激振循环荷载作用下饱和软黏土每一次循环内刚度软化现象进行了初步的探讨。分析了循环次数、循环偏应力比、径向循环应力比、初始剪应力等因素对双向激振循环作用下软黏土刚度变化规律的影响。研究结果表明:双向激振下,当循环偏应力比小于临界循环偏应力比时,饱和软黏土存在临界屈服应变,当应变幅值小于该值时,割线剪切模量逐渐增加不发生软化现象;只有在应变幅值大于该值的情况下才发生软化。循环偏应力比的增加、径向循环应力的提高都将加快刚度软化。双向激振下,随着初始剪应力的增加,刚度有所提高。并在试验的基础上建立了双向循环荷载作用下饱和软黏土的刚度软化模型。以该软化模型作为Masing准则的放大系数对双向激振下土体的应力-应变关系进行了描述,得到了与实测较吻合的结果,同时也验证了本文软化模型的准确性。

轴心受压约束钢柱的温度应力函数

为在火灾时准确评估轴心受压钢构件的温度应力,利用236根约束钢柱的温度应力试验数据,建立了轴心受压钢构件关于轴向约束刚度、长细比、初应力和温升4个参数的温度应力函数,其计算公式与共计32 997个实测温度应力数值点的平均相对误差为5.6%。如果将该温度应力函数嵌入钢结构分析程序,可以方便、准确地计算受轴向约束轴心受压钢构件的温度应力。

一种高速动车组用新型大径轴刚度比电机悬挂橡胶球铰的设计

详细介绍了一种径轴刚度比大于50的电机悬挂橡胶球铰的结构特点,通过有限元分析、试验和装车验证,此种结构能够满足大径轴刚度比的技术要求,承担电机的重量及电机工作时的反作用力,满足电机悬挂环境的高温耐受性,在球铰类产品中实现5层以上橡胶结构的应用。

声障板对圆柱换能器轴向波束抑制技术研究

文章研究了声障板对圆柱换能器轴向波束抑制特性。利用有限元仿真方法建立了带轴向反声障板的圆柱形换能器的水中模型,通过改变障板距离圆柱形换能器的相对距离、直径等参数,探索了障板对圆柱形换能器轴向波束的抑制效果,并实际制作了带轴向障板的圆柱形换能器。结果表明:有限元仿真计算结果与试验测试结果吻合较好,利用障板技术可以有效地抑制圆柱换能器轴向声压。

悬臂组合梁大挠度弯曲的挠度分析

目前,在两种材料组合梁弯曲变形研究中,通常假设两子梁轴线的挠度相等,然而,实际情况并非如此。基于梁的大挠度弯曲理论,分别研究了悬臂非连接叠梁和悬臂完全连接组合梁在端部力偶作用下的弯曲,考察了两子梁轴线的挠度,揭示了子梁轴线挠度的差异。结果表明:组合梁小挠度弯曲的两子梁挠度相等,而对于组合梁的大挠度弯曲,两子梁挠度并不相等;子梁自由端处的挠度差随着端部弯曲力偶的增加而增加,随着子梁刚度比的增加而减少。并且,对于悬臂非连接叠梁,其下部子梁的挠度大于上部子梁的挠度,而对于悬臂完全连接组合梁,其下部子梁的挠度小于上部子梁的挠度。