基于螺栓头部端面应变状态的螺栓松动检测研究

针对螺栓联接结构中的松动问题,提出了一种通过测量螺栓头部径向应变进而确定螺栓预紧力的方法。采用有限单元法分析了受不同预紧力作用下螺栓头部端面的应变状态,发现端面径向应变与所受预紧力之间存在较好的线性关系;并进一步对不同工况下的预紧力检测效果进行分析,发现螺栓在受到四种不同因素的影响下两者仍具有很好的线性关系。因此,可通过检测螺栓头部端面的径向应变,实现螺栓联接状态(表现为预紧力大小)的检测。设计了径向应变片,并制作了集成应变片的螺栓传感器,进行了实验研究。实验结果表明,螺栓头部端面径向应变与预紧力变化的线性关系明显,与有限元分析结果一致,说明所提出的方法和所设计的传感器能有效检测螺栓预紧力大小,进而实现对螺栓联接状态的检测,可作为螺栓联接结构健康检测的一种新方法。     

不对中对磁流变液联轴器的影响

从磁流变液的流动特性出发,推导了磁流变液联轴器内外转筒不对中时传递扭矩的理论公式,讨论了磁流变液的工作模式,通过数值模拟的方法研究了不对中对磁流变液压力分布、转筒受力及传递的工作扭矩的影响,得出不对中只会影响磁流变液联轴器的粘性力矩的大小,对磁流变液传递的稳定工作扭矩并没有实质性的影响,但会增加一个周期性变化的压力,在对磁流变液联轴器转筒进行强度设计和密封设计时应计及这一附加压力。     

基于压电阻抗技术的结构初始裂纹监测研究

针对工程结构早期裂纹损伤,提出了利用压电阻抗法检测损伤区域高频局部动力学特性,通过监测局部动力学特性变化实现对早期损伤监测的方法。建立了压电阻抗有限元仿真模型并进行数值分析,结果显示压电导纳信号峰值频率即为结构某阶谐振频率,压电阻抗法能有效检测结构的动力学特性。针对不同大小裂纹的铝梁结构进行压电导纳仿真和试验研究,仿真和试验结果表明:压电材料的导纳峰值频率随着裂纹损伤增大而减小;同样的损伤程度下,高频谐振频率对损伤更为敏感。利用高频谐振频率变化来监测早期裂纹损伤的产生及发展,具有较好的重复性和信噪比,具有重要的应用前景。     

沉没辊湿模态分析与试验研究

准确分析热镀锌线沉没辊的湿模态固有频率对该类部件的设计和振动控制具有重要意义。对沉没辊进行了自由模态、约束模态以及流固耦合下湿模态的计算与试验,较高的一致性表明耦合模型合理。进一步对比试验和仿真结果表明,当沉没辊浸没水中,整体模态频率降低,且不同阶数的固有频率的降幅相差较大;前7阶中3阶模态与轴端约束无关。在此基础上,采用有限元方法分析沉没辊的壁厚、辊身长和外径对固有频率的影响,结果表明:随着的壁厚的增加,固有频率值成线性增长;随着辊身长度和外径的增加,固有频率值均会降低,但不同的振型降幅会不同。     

筒式磁流变液联轴器设计与实验研究

讨论结构设计、外加磁场、输入转速和转矩对MRF联轴器传动扭矩的影响。在Bingham模型基础上,通过理论计算,得出筒式结构扭矩传递值在工作间隙减小过程中趋于某一极限值结论,按此结论设计出传动实验装置,通过实验对筒式磁流变液连轴器的输出性能进行验证,所得实验结果与理论推导结果相吻合。     

工作间隙对磁流变液联轴器的影响

对一种新型磁流变液传动器件——磁流变液联轴器的磁场进行了有限元分析,研究了工作区的间隙对磁流变液联轴器磁感应强度和剪切应力的大小及分布的影响。通过分析表明,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,工作区的磁感应强度逐渐减小,而磁感应强度和剪切应力沿长度方向的分布却逐渐趋于均匀,磁感应强度最大值与最小值之差由0.65T减小到0.35T;无论是当工作区磁流变液的磁场达到饱和时,还是当磁感应强度使剪切应力达到屈服值时,剪切应力都不会再随磁感应强度升高而增大。通过计算可知,对于所研究的直径与长度之比为5/7的磁流变液联轴器,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,它所能传递的工作扭矩仅降低25%。因此在设计其磁场时应综合计及加工、安装精度及生产成本等因素合理选择工作区的间隙,推荐选用1.2mm左右的工作间隙。     

基于BP神经网络的带钢最大卷取力矩预测研究

地下卷取机是热轧带钢生产中的重要设备,在卷取一卷带钢过程中,卷取力矩是不断变化的,其最大卷取力矩与所卷取的带钢材质、规格和卷取温度以及工艺参数等诸多因素有关。只有当其最大卷取力矩小于卷取机的承载能力时,卷取机才能正常生产。利于BP神经网络技术基于某热轧厂卷取各种材质规格的实测最大卷取力矩,建立了带钢最大卷取力矩与卷取带钢的材质、规格和卷取温度等参数之间的拓扑结构关系,给出了卷取高强度厚带钢时的最大卷取力矩的预测计算公式,从而为开发利用该卷取机的最大工作潜能提供了理论依据。     

基于有限元的滑块式万向联轴器系统优化设计

采用有限元法,结合轧机实际工作情况,对轧机滑块式万向联轴器进行整体建模计算,分析出主要零件的危险部位,并找出扁头断裂的原因。在此基础上建立滑块式万向联轴器有限元参数化模型,依据等强度原则并考虑叉头成本高等因素对联轴器进行优化。优化后在叉头有足够疲劳强度前提下,扁头危险部位最大主应力降低了19.21%,疲劳寿命增加了4.3倍。优化结果表明:滑块式万向联轴器的整体承载能力和工作寿命得到了提高,从而实现了对联轴器的结构优化设计。     

基于光纤光栅螺栓松转角测量的螺栓联接状态监测方法

针对大型结构中螺栓联接件用量多、分布跨度大、松动难以监测的问题,提出一种基于光纤光栅传感的螺栓松动监测方法,利用光纤光栅传感器监测螺栓松动过程中松转角的变化,进而实现对螺栓联接状态的监测。设计了一种适用于分布式多螺栓的级联式FBG螺栓联接状态监测传感器装置,采用光纤接头实现分布式多螺栓联接。通过理论计算分析,得到波长偏移与松转角的理论关系,确定最佳角度测量区间,建立进行螺栓松转角监测实验装置。结果表明,传感器在45°~65°范围内存在很好的线性关系和灵敏度,波长偏移与松转角的灵敏度为108.11pm/°,最小能测量0.38°的螺栓松转角度变化。作为螺栓松动监测的新方法,该方法对实现大型结构中螺栓联接件分布式监测具有重大意义。     

基于宾汉模型的磁流变液联轴器工作转矩预测

针对一种旋转圆筒式磁流变液联轴器,提出了用于预测磁流变液联轴器工作转矩的修正宾汉模型。在该宾汉模型中采用磁流变液联轴器主动转筒和从动转筒之间的转速比n作为宾汉模型的输入参数,并采用指数模型描述磁致库仑阻尼力矩。实验结果表明,当线圈电流恒定时,在负载由小-大-小变化过程中,不同初始转速下的转矩-转速比曲线基本重合,且在负载正向增大和反向减小过程中,磁流变液联轴器工作转矩变化曲线基本重合,未形成滞环。当转速比较小(n1.3)时,磁流变液工作转矩随负载增大急剧增大;当转速比较大时(n1.3),工作转矩随负载增大增速减缓,其变化曲线斜率均为0.05,整个转矩-转速比变化曲线与磁流变液联轴器宾汉模型完全吻合,利用磁流变液联轴器力矩宾汉模型可以预测和确定其工作转矩。