齿向修鼓和轴向错位直齿轮副刚度的计算方法

针对齿向修鼓和轴向错位直齿轮副刚度激励的问题,提出了一种通用的时变啮合直齿轮副刚度的解析方法。首先,建立了直齿轮齿向修鼓与轴向错位模型,导出了轮齿副总误差计算式;然后,结合了弹性力学理论、齿接触分析(TCA)以及加载齿接触分析(LTCA),对齿向修鼓和轴向错位的直齿轮副加载状态下的啮合特征进行了计算;基于势能法以及切片理论,建立了改进的几何刚度、耦合刚度、赫兹接触刚度以及齿基刚度模型,并进一步推导了齿向修鼓和轴向错位的直齿轮副时变啮合刚度改进解析式;最后,将该方法的计算结果与有限元结果进行了对比分析,对该解析模型进行了验证,并分析了不同鼓形量与错位量对直齿轮副刚度激励的影响。研究结果表明:提出的齿向修鼓和轴向错位直齿轮副刚度计算方法的计算误差为3%,能够准确且有效地分析齿向修鼓和轴向错位直齿轮副的啮合刚度,为齿轮副传动系统的修形设计提供了理论基础。

CVC轧机支持辊力学有限元分析及新辊形

现场跟踪实测并分析CVC轧机支持辊综合辊形数据,发现CVC轧机支持辊存在严重且不均匀磨损,并时有严重边部剥落事故发生。建立MSC.Marc二维动态弹塑性有限元模型分析了支持辊辊内应力状态,提出较大的辊间接触压力及支持辊工作层厚度的减小,对辊内应力具有不利影响,指出不均匀的辊间接触压力分布,是支持辊不均匀磨损甚至剥落的主要原因。建立ANSYS静态弹性有限元模型,分析板宽、单位轧制力、弯辊及窜辊对辊间接触压力分布的影响,发现带钢宽度的不断变化有利于改善支持辊的受力状况,而弯辊和负向窜辊均会增大辊间接触压力分布不均匀度系数。基于有限元仿真和现场工业试验,提出了CVC轧机支持辊新辊形,与引进的原常规支持辊相比,新支持辊服役前期的不同窜辊位置辊间接触压力峰值和辊间接触压力分布不均匀度系数分别下降了3.5%～16.0%和3.5%～15.9%,支持辊服役后期的辊间接触压力峰值和不均匀度系数分别下降25.7%和28.3%。1800 mmCVC热连轧机F3～F4机架工业应用实践证明,新辊形自保持性好,性能稳定,已投入工业应用,可推广应用到同类轧机。

首钢3500 mm中板轧机辊型研究与应用

采用影响函数法建立轧辊的弹性变形解析模型,针对首钢3 500 mm中板轧机在轧制过程中,支承辊端部出现剥落或掉肉现象,根据首钢中板厂的轧制工艺,分析了不同板宽、不同轧辊辊型、不同轧辊端部倒角以及直倒角参数对辊间压力分布的影响规律。研究结果表明,在轧制能力范围内,轧件越宽,轧辊采用凹辊型可以使辊身部的辊间压力分布更为均匀;倒角的选择和改变直倒角的参数都会相应地改变端部的应力集中现象。研究结果为该轧机的辊型的改造和配置以及提高轧辊寿命提供了理论依据。

关于Hertz点接触理论适用范围的探讨

通过对ANSYS有限元分析解和Hertz理论解比较,可以确定ANSYS软件对接触问题分析的计算结果是能够满足需要的。通过实例分析求解,指出Hertz点接触理论的适用范围是沟曲率半径系数f≥0.54(或者密合度≤0.925 99)。

聚乙烯与聚丙烯中空间电荷注入特性的比较

为研究聚乙烯与聚丙烯中空间电荷注入特性,比较不同电极材料对空间电荷注入特性的影响,使用激光诱导压力波法研究了不同电极材料下2种试样中空间电荷注入及迁移情况,电极选取的是掺有碳黑的乙烯与乙酸乙烯共聚物半导电电极和铝电极。试验结果表明:在使用半导电电极的情况下聚乙烯及聚丙烯试样均有空间电荷的注入与迁移,其中聚乙烯试样中载流子的迁移率要明显高于聚丙烯试样;对于蒸镀有铝电极的2种试样则空间电荷注入明显减少;2种试样在不同电极情况下载流子在阴极的注入量均要大于阳极处的注入量。针对上述现象该研究从能带理论出发给出了相应解释:试样材料电子亲和力越高越容易注入电子;电场作用下材料能带的倾斜造成了载流子注入量在阴极和阳极处的差异;试样中载流子迁移率的差别则是因为材料内部陷阱数与深度的不同造成的。

箔带轧制的三维接触有限元分析

基于对三维多体接触问题有限元混合法基本原理及接触面的定解条件和判定条件的分析 ,本文将箔带轧机辊系及轧件组成的辊带系统视为三维多体接触问题 ,建立了接触有限元分析模型。对某厂四辊铝箔轧机初轧工况进行了数值计算 ,求得了辊缝内轧制压力的真实分布规律 ,充分揭示了箔带轧制过程中非轧制辊面存在压靠的事实。最后 ,针对来料板凸度对轧件板形的影响进行了有限元仿真分析 。

基于能量理论的土钉支护结构地震主动土压力计算方法研究

地震作用下柔性支挡结构土压力的计算是个比较复杂的问题,其方法还不成熟且比较保守,为了能够比较准确合理地计算地震作用下土钉支护结构的主动土压力,以能量法和极限平衡法为基础,考虑土钉支护结构对地震土压力的影响,建立了滑动面为平面的地震主动土压力模型,推导了地震主动土压力的计算公式。结合工程实例,把公式与现有规范和方法的计算结果作比较,并进行参数分析,得到一些具有参考价值的结果。分析表明,公式计算的土压力值均比其它方法小,土钉的存在能够有效地减小地震作用下土体对支护结构的侧向压力,并使滑移面慢慢向墙后移动。通过算例验证,说明这种考虑土钉支护作用的计算方法更加合理,比较符合工程实际,为以后土钉支护结构的施工、优化和抗震设计提供参考。

直缝焊管成型机接触压力研究

根据全息光弹实验结果得出的轧辊接触压力的分布规律,进而利用能量方法、轧压理论及厚壁筒理论对开口孔型、闭口孔型的轧辊接触压力进行计算。结果表明理论计算与实测值比较接近,有一定的应用前景。

减小刚性挡土墙重度以计算主动土压力的有限元法

利用著名非线性有限元分析软件ABAQUS进行了算例模拟计算,揭示了达到主动土压力状态时,刚性挡土墙的实际位移方式,并与经典的朗肯和库仑主动土压力进行了对比与分析,说明了该方法较朗肯和库仑理论更加可靠,适用性更广,同时可方便地实现刚性挡土墙的设计,提高设计计算效率,因而具有工程应用价值。

直缝焊管成型机组接触压力研究

根据全息光弹实验结果得出的轧辊接触压力的分布规律 ,进而利用能量原理、轧压理论及厚壁筒理论对开口孔型、闭口孔型的轧辊接触压力进行了计算。理论计算和实验对比表明 ,水平辊的负荷在开口区比较小 ,而在闭口区、定径区则比较大。立辊的负荷与水平辊负荷分布相似 ,挤压辊受到的压力最大。

朗肯土压力局限性的有限元法分析

针对挡土墙上主动土压力计算方法中朗肯理论的局限性,运用有限元法对其进行了分析,以Mohr-Coulomb准则作为屈服准则进行计算,得出设计时如无实测资料,用有限元计算的土压力比用朗肯理论计算出的土压力更安全。

基于区段磨耗钢轨典型廓形的打磨设计方法

铁路货运线路运量大、运行密度高等因素导致钢轨病害问题频繁发生,需要及时对钢轨进行打磨,改善轮轨关系。采用弗雷歇距离方法,基于区段内不同截面钢轨磨耗型面数据,构建磨耗代表廓形选取模型,结合NURBS曲线理论构建钢轨廓形的描述方法,采用基于钢轨廓形少量离散点的差值拟合算法进行打磨廓形设计;以减少钢轨打磨材料去除量及减小脱轨系数为目标函数,以轮轨匹配特性和降低钢轨磨耗为约束条件,建立钢轨打磨廓形计算模型。结果表明,与标准廓形CN75相比,打磨廓形OP75的材料去除量减少44.7%,轨顶下降高度减少0.39 mm,脱轨系数最大值减少5.4%,轮重减载率均方根值减少2.7%,车体横向振动加速度均方根值减少2.3%,轮轨横向力最大值减少4.4%;列车运行3万公里后,在60 km/h~120 km/h速度工况下,OP75的节点位移总量比CN75减少17.2%~19.1%。与打磨恢复成标准廓形相比,所设计的钢轨打磨目标廓形具有更好的动态特性,可以提高列车运行安全性和平稳性,减缓钢轨磨耗。

顺倾层状岩质边坡滑移-溃屈破坏力学分析

顺倾层状岩质边坡是工程建设中经常遇到的一种边坡类型,在岩层自重、地震力及静水压力作用下常常发生滑移-溃屈破坏.基于弹性压杆理论和能量法建立了顺倾层状岩质边坡的滑移-溃屈破坏力学模型并进行了力学分析,推导出在由岩层自重、地震力及静水压力联合作用下顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度条件方程.以霸王山滑坡为实例对该条件方程的合理性进行了验证,结果显示所计算的结果与实际情况较为一致,证明了该条件方程的合理性.通过参数敏感性分析发现:随着静水水头高度、岩层厚度、岩石弹性模量及层间摩擦强度的增加,顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度随之增加;随着岩石重度、岩层倾角及水平地震系数的增加,顺倾层状岩质边坡发生滑移-溃屈破坏时的弯曲段长度随之减小.

挡土墙主动土压力极限分析法理论研究及应用

以挡土墙中最为重要的重力式挡土墙为例,分别用库仑理论和能量理论对挡土墙进行土压力计算,并进行稳定性验算,比较分析计算结果,表明能量理论比库仑理论更具有广泛性、有效性和准确性。

四辊轧机接触压力计算的有限元方法及最小磨辊量的确定

采用有限元方法研究在任意工况下四辊轧机工作辊／支承辊间接触压力沿横向分布的计算原理，并对冷轧工作辊最小磨辊量进行定量分析．与其它方法相比本方法具有应用方便、精度高的特点，可适用于不同的轧制工况．

万能式断路器触头压力的新型检测方法及其应用

在提高短耐指标时,为了准确检测万能式断路器触头压力,而不盲目增加触头压力,增大机构储能弹簧的负担。通过建立三维模型,具体参数计算,给出了一种较为准确的测量方法,来快速判定实际断路器中触头压力是否达到设计值,为断路器结构突破改进提供参考。

轿车轮胎耐撞击性能试验影响因素研究

基于现行双胎法轮胎耐撞击性能标准试验方法,研究轿车轮胎摆锤法耐撞击性能试验影响因素。结果表明:轮胎个体的耐撞击性能测试结果存在一定的差异,鼓包破坏能平均差为62.9 J;轮胎不同位置及累积撞击造成的鼓包破坏能测试结果平均差为37.1 J;轮胎充气压力越大,耐撞击性能越好,但不同轮胎的耐撞击性能随充气压力变化的趋势不同;轮胎与摆锤的撞击外倾角越大,轮胎越容易鼓包;悬挂摆锤接触轮胎与接触轮辋的耐撞击性能测试结果没有显著差异,但摆锤中心对胎肩与对胎面中心测试结果差异显著。

基于影响函数法的20辊森吉米尔轧机辊系变形解析

为了实现轧辊-轧件一体化的辊系弹性变形计算,提出简支梁和悬臂梁相结合的模型,计算支撑辊弹性弯曲影响函数,采用影响函数法建立了20辊森吉米尔轧机的辊系变形计算模型。计算过程中,针对每个单元压下量的微小差距,选用Bland-Hill模型逐单元计算轧制力后合成为总轧制力,将轧件变形考虑进来,实现轧辊-轧件一体化辊系变形计算。以鞍钢SENDZIMIR MILL ZR22B54"为研究对象进行实例验证,计算了轧制力及其横向分布、辊间压力分布以及出口轧件横向厚度分布,计算结果与现场设定值偏差在3%以内,验证了计算模型的有效性。研究结果为分析20辊森吉米尔板形控制规律提供了一种有效手段。

两种轮轨接触应力算法对比分析

选择我国高速车轮LMa踏面及其运营磨耗后实测得到的踏面外形与我国标准CN60钢轨匹配,分别采用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及其数值程序CONTACT和三维轮轨接触有限元模型,计算了轮轨接触斑面积、接触压力和接触应力等,并对两种算法所计算的结果进行了对比分析。计算结果表明:CONTACT程序计算得到的轮轨接触斑面积小于有限元计算结果,但CONTACT计算得到的轮轨间最大接触压力和最大等效应力大于有限元结果,尤其在车轮轮缘贴靠钢轨时两者差异更为明显。而当车轮与钢轨在接触点处的曲率半径远大于接触斑的几何尺寸时,CONTACT和有限元法得到的结果差异较小。车轮磨耗后轮轨接触容易发生多点接触,CONTACT和有限元法计算轮轨多点接触得到的结果相差非常大,CONTACT程序不宜用来解决此类接触问题。

极薄带轧制变形区接触轮廓及接触压力分析

轧制力模型的准确性对轧制过程中轧件厚度的控制起着决定性的作用。传统的轧制力模型假设轧辊为圆弧形,但是随着极薄带厚度的减小,变形区接触弧长远远大于轧件厚度,此时轧件已被压扁为非圆弧形轮廓。针对上述问题,Fleck基于赫兹接触理论准确求解了变形区轧辊轮廓,从而建立了新的轧制力模型,但是,Fleck解析方法比较复杂,针对不同的轧制工况建立了不同的计算方法。为了建立简化的解析方法,不仅统一了整个变形区轧制压力与摩擦力的表达式形式,而且忽略了中性区弹性卸载现象。通过对比简化模型计算结果与Fleck模型计算结果、实测的变形区轮廓,验证了简化解析模型的准确性。利用该简化模型分析了不同因素对变形区接触弧轮廓及接触压力分布的影响。结果表明,随着来料厚度减小、工作辊弹性模量减小、压下量增大,变形区轧辊弹性压扁越来越严重。