压力容器与管道安定/棘轮评估方法研究进展

介绍了压力容器与管道安定/棘轮评估方法的研究进展,重点总结了考虑蠕变和不考虑蠕变两种条件下结构的棘轮极限评估方法。结果表明,与直接法相比,Adibi-Asl和Reinhardt等提出的弹性模量修正法、Martin等提出的混合方法及Abou-Hanna等提出的修正屈服面法均可更高效地评估棘轮极限载荷,适于工程计算。该研究对压力容器与管道及其他结构的安定性评估有一定指导意义。     

基于线性匹配方法的核电站弯管在循环载荷下的安定性分析

进行了核电站90°弯管在内压和面内弯曲载荷作用下的棘轮效应试验,并采用数值方法研究了90°弯管的极限载荷、安定载荷和棘轮边界。利用理想弹塑性有限元分析,基于两倍弹性斜率准则和切线相交准则分别确定了90°弯管单独承受内压和弯曲载荷的极限载荷;利用线性匹配方法确定了90°弯管在单独内压和弯曲载荷以及两者共同作用下的极限载荷和安定载荷;利用Ohno-Wang模型,结合C-TDF弹塑性有限元分析方法和线性匹配方法分别确定了90°弯管的棘轮边界;最后,对弹塑性有限元方法和线性匹配法确定的棘轮边界进行了比较。结果表明：两倍弹性斜率准则、切线相交准则和线性匹配方法确定的极限载荷误差为10.78%,其中弹性迭代的线性匹配法能高效、快速地进行计算。比较C-TDF法和线性匹配法确定的棘轮边界,结果发现：当内压在20~35 MPa之间时,两种方法确定的棘轮边界吻合很好;当内压小于20 MPa时,两种方法的预测结果呈现不同的趋势。     

内齿棘轮月形棘爪型棘轮扳手的设计计算

１．引言棘轮扳手因其工作摆角小,使用方便,效率高而被广泛应用。在机电产品装配及维修工作中,在汽车、机床等机械产品的随机工具箱内它都是必备工具之一。目前市场上棘轮扳手品种繁多,按棘轮形状可分为外齿棘轮扳手、内齿棘轮扳手和端齿棘轮扳手。每一类因棘爪形状不同又可分为片形棘爪、月形棘爪、弧形棘爪等几种结构形式。本文以内齿棘轮月形棘爪型棘轮扳手为例说明棘轮扳手设计计算的思路。２．典型结构及工作原理棘轮扳手的典型结构见图１。棘爪３的左侧齿与手柄１上的内齿棘轮相啮合。手柄顺时１手柄　２销轴　３棘爪　４…     

面内循环弯矩作用下内压筒体斜接管结构棘轮边界的确定

利用正交设计方法,确定了16个内压筒体斜接管结构的尺寸参数,采用MJS模型按照等效塑性应变增量控制法对这些结构在面内循环弯矩作用下的棘轮边界进行了计算,并采用最小二乘法对无量纲化的棘轮边界进行了拟合。利用多元回归分析法找到了拟合公式中各系数与结构参数的关系,从而确定了内压斜接管结构棘轮边界的经验公式。根据此式,讨论了不同的结构参数对棘轮边界的影响。     

轴向移动温差作用下焦炭塔筒体循环塑性分析

对焦炭塔材料15Cr Mo R在20℃、200℃、300℃及400℃下进行单轴拉伸试验与单轴棘轮效应试验,利用OW-II随动强化模型对材料的棘轮应变进行预测,模型能较好地预测材料稳定段的棘轮应变率。运用动态坐标系法对焦炭塔进油及进水两种工况进行瞬态温度场分析,确定轴向移动温差及其特征量,为焦炭塔循环塑性分析确定简化的温差特征载荷。对焦炭塔筒体进油生焦及进水冷焦两种工况进行循环塑性分析,发现进油及进水轴向温差渐变范围下对齐时结构具有更大的棘轮应变率,内压循环的同时作用会增大结构的棘轮应变。通过参数化计算,确定焦炭塔结构的棘轮边界,当进水轴向温差高度较小时棘轮边界受内压循环的影响较大。     

不完全齿轮和棘轮棘爪机构的造型及运动分析和仿真

对不完全齿轮和棘轮棘爪机构的结构进行了分析，运用VisualBasic软件，完成了不完全齿轮和棘轮棘爪机构的参数化造型；并在此基础上，把不完全齿轮和棘轮棘爪的结构数据放在Timer控件中，计算不完全齿轮从动轮和棘轮每一时刻的角速度、角加速度以及位置角度，从而完成了不完全齿轮和棘轮棘爪机构的运动分析和运动仿真。     

反向锁紧扳手

为了降低劳动强度,提高工作效率,我们改进了一种反向锁紧扳手,如图所示。这种扳手结构简单,不易因铁屑掉入而影响工作,其中锁轮3还可以针对螺栓或螺母六方体的不同尺寸更换,在使用中能根据需要任意调整角度。当拆卸螺栓或螺母时,只需把扳手翻转180°即可使用。滚柱4比一般棘轮扳手中棘爪的承受力大。使用实践证明该扳     

气动可调分度机构

在机械设备中,转位分度机构的设计通常采用棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构和不完全齿的齿输机构等。这类机构的共同特点是：分度数单一,不可变;间隙时间固定,不可调,在实际使用中,主要对某种产品的加工进行分度。现介绍一种气动可调分度机构,其分度数在 24、 12、 8、 6、 4、 3、 2这 7种等分间任意可调,其间隙时间无级可调。该装置定位准确,自动化程度高,使用方便可靠。 [1]气动可调分度机构的结构 　　附图所示为气动可调分度机构简图。 　　该分度机构是由棘轮机构、齿轮齿条传动装置和气动元件组合而成的。其分度精度主要取决…     

内压圆筒斜接管在面内循环弯曲载荷作用下的棘轮效应研究

利用自行设计的圆筒斜接管面内弯曲加载装置,采用电阻应变法,在多轴疲劳实验机上对面内循环弯曲载荷作用下的20#钢内压圆筒斜接管进行了棘轮效应试验研究,发现斜接管结构的锐角区存在棘轮应变,且主要发生在第一主应变方向即指向焊缝的方向。对于所研究的结构,最大棘轮应变点出现在对称面锐角区的接管侧。采用阶梯加载的方法获得了结构的棘轮边界点。利用修正的Jiang-Sehitoglu随动强化模型(MJS)对结构进行了循环塑性分析,并按日本三维有限元应力评价委员会(C-TDF)提出的等效塑性应变增量控制法确定了结构棘轮边界线,可用于评价结构的塑性安定性。     

热处理U71Mn钢轨钢的棘轮行为及其本构模型

通过单轴拉伸试验、对称应变循环疲劳试验和非对称应力循环疲劳试验,研究了热处理U71Mn钢轨钢的循环特征和棘轮行为;基于试验结果,对Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型进行修正,并将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:试验钢表现出初始循环软化特性;在非对称应力循环载荷下,试验钢产生了明显的棘轮行为,棘轮应变随应力幅、平均应力和峰值应力的增加而增加,棘轮应变率随峰值应力的增加而增加,当峰值应力不超过950MPa时,棘轮应变率随循环周次的增加快速减小至稳定值,当峰值应力超过950MPa时,棘轮应变率先减小后增大;大多数工况下采用所建立的修正Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型得到的棘轮应变与试验值的平均相对误差约为9.8%,说明该模型能够较好地预测热处理U71Mn钢轨钢在应力循环工况下的棘轮行为。     

外齿棘轮片形棘爪型棘轮扳手设计计算

在棘轮扳手的计算方法中引入了模数的概念，并且建立了棘轮扳手各几何参数与模数之间的数学关系，为棘轮扳手的设计计算提供了基本方法和思路。     

基于弹性空间的304不锈钢单轴棘轮的数值模拟

通过室温下单轴棘轮试验研究了304不锈钢的单轴棘轮机理,并建立了相应的迭代方程来模拟材料的单轴棘轮应变。结果表明:304不锈钢的弹性空间-塑性应变关系曲线和背应力-塑性应变曲线同时存在,并都能表明其循环应变强化特性;模拟结果和试验结果吻合较好,证明了从弹性空间-塑性应变关系角度能够合理解释单轴棘轮机理。     

热-机循环载荷作用下裙座结构的棘轮和疲劳评定

基于给定的热-机循环载荷,对裙座结构进行了热应力分析。采用弹性核判据和弹-塑性应力分析对结构进行了棘轮评定,采用最大-最小循环计数法和弹性应力分析对结构进行了疲劳评定。为裙座结构防止复杂循环载荷引起的失效提供一定参考。     

一种新颖的双速变速机构

双速变速机构是一种仅利用倒顺开关控制电机正反转,就能输出两种不同转速的机构。它具有变速控制方便及输出功率不变的优点。这一机构通过我厂设计的新产品SDM68型地面抹光机中的实际应用,证明其性能比较可靠,工作稳定。现简介以下。一、结构与原理双速变速机构由电机1、电机齿轮2、中间齿轮4、外棘轮齿轮6、内棘轮齿轮8、外棘轮12和棘爪支持架9等组成,见附图。电机齿轮2能同时带动内棘轮齿轮8及中间齿轮4转动,而中间齿轮4又带动外棘轮齿轮6转动。这样内棘轮齿轮8和外棘轮齿轮6始终保持反向转动。借棘爪机构的作用,我们将这两只棘轮齿轮分别与输出轴5处于单向离合状态,并使它     

循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒的热棘轮极限

热棘轮失效是薄壁圆筒的主要失效模式之一,现有ASME锅炉及压力容器规范和EN13445等设计标准主要考虑环向应力,而未考虑轴向应力条件,使得设计结果可能偏于不安全。针对循环热-机械双轴载荷下薄壁圆筒热棘轮设计理论的不足,采用非循环分析方法系统研究双轴应力状态下薄壁圆筒热棘轮极限的解析解,重点考虑轴向压缩应力对循环温度梯度和稳定内压组合载荷下薄壁圆筒热棘轮极限的影响,并提出相应的设计方法,并采用有限元法对理论结果进行验证。结果表明,循环热-机械载荷下轴向压缩应力会显著降低薄壁圆筒的热棘轮极限,且理论解与有限元分析结果吻合良好,这说明此方法可用于循环热-机械双轴载荷及类似工况下薄壁圆筒的热棘轮设计限,具有良好的工程价值。     

棘轮拉刀齿形计算的公式推导

本文运用数学方法,推导出棘轮拉刀齿形加工测量时的量棒直径、理论小径、量棒轴心所在位置的计算公式,量棒跨距和拉刀任意切削直径上的刀刃弧长的计算公式,并举例说明使用方法。     

一种双向机械自动同步离合器的结构设计

介绍了一种能实现双向自动同步的机械离合器的结构及原理,该结构利用斜齿轮实现滑动套的轴向滑动,将齿式联轴器和棘轮棘爪机构相结合,从而将齿式联轴器能传递大转矩的特点和棘轮棘爪单向自锁的特点合二为一,来完成大扭矩传动时的自动同步离合功能。同时将棘轮棘爪设计成对称结构,通过外部的调整环可以调整棘爪的啮合方向,进而实现自动同步离合的换向功能,即可选择顺时针同步啮合或逆时针同步啮合。     

偏心圆弧的测量

如图1所示,是一种偏心圆弧滚柱式棘轮机构,常用于凿岩机的转钎机构中,将冲击活塞的往复上下运动转变成间歇旋转运动,从而实现转钎的要求。主要原理：导承4固定在凿岩机中不动,棘轮1的三斜花键与冲击活塞上的三斜花键配合,当冲击活塞下行时（纸面由里向外）,滚柱2锲人导承4与棘轮1偏心圆弧槽中,图1偏心圆弧滚柱式棘轮结构简图使棘轮1不能转动,1棘轮。2滚柱。3弹簧。4导承强迫冲击活塞必须沿棘轮1的斜花键下行,而使自身转一角度,并带动钎构转动;冲击活塞上行回程时,滚柱2自动脱开,棘轮逆时针转动,冲击活塞沿直线上行。这样连续动作,便可完成单方向连续转钎工作。     

线性匹配方法及其用于高温部件安定与棘轮分析的案例研究

以先进汽轮机转子、航空发动机等为代表的高温部件的强度设计是结构完整性研究领域的重要课题。线性匹配方法作为一种先进的直接分析方法,是实现高温部件强度快速、准确设计的重要手段。主要介绍线性匹配方法在安定与棘轮分析方面的理论框架,并基于该方法的理论框架,开展了高温部件强度设计的案例研究。该方法可为新一代高温部件的结构设计提供重要参考。     

基于弹性核评定准则的压力容器弹塑性棘轮分析

ASMEⅧ-2(2007版及之后版本)针对棘轮失效给出了弹塑性分析方法和三个评定准则。其中之一的弹性核准则早已在一维模型下得到了很好的应用。通过实例展示了弹性核准则结合有限元分析在复杂几何结构和加载工况下的应用和评定。在理解弹性核准则的基础上,进一步讨论了三个准则之间的关系。在讨论了这三种校核准则后,提议国内分析设计规范的修订,可在此基础上引入棘轮分析直接法,以满足核电等领域的工业需求。围绕弹塑性棘轮分析这一主题,旨在为读者提供有价值的参考,同时为国内分析设计规范的修订给出建议。