含凹坑圆柱壳的剩余强度系数

应用API579局部减薄2级评定方法的原理，研究了含椭球面和球面凹坑圆柱壳剩余强度系数（RSF）的计算方法，建立了简便的计算公式；系统地计算了轴向含椭球面和球面凹坑圆柱壳的RSF值，并用表格按圆柱壳椭球面凹坑的两个参量a和g列出了能直接用于工程评定的RSF值。对GB／T19624中圆筒形容器的凹坑评定方法进行了讨论。     

评定含局部减薄缺陷圆柱壳的新公式及其应用

应用实验数据,选用能自动识别区域的简单函数,分区域拟合含缺陷圆柱壳的鼓胀系数M1,建立了计算含矩形缺陷圆柱壳剩余强度系数(RSF)的新公式,其计算精度高于或相当于API 579 1级评定和BS 7910中相应的计算公式；采用鼓胀系数M1,给出了2级评定相应的计算公式；应用20段评定法分别建立了轴向含三角形、椭圆形和圆弧形凹坑圆柱壳的剩余强度系数计算公式,计算了含三角形和椭圆形凹坑圆柱壳的RSF1值,并用表格列出了能直接用于工程评定的RSF1值.     

SAPV及API579凹坑评定标准用于尿素合成塔的保守度评价

分别运用SAPV和API579规范对某化肥厂含腐蚀凹坑尿素合成塔上封头进行安全评定，并与有限元极限分析结果和分析设计规范强度校核的结果进行了比较，对SAPV和API579两种凹坑安全评定方法的保守度进行了讨论，作者认为：API579及SAPV的球形封头凹坑安全评定方法均足够保守，SAPV球形封头凹坑评定规程用于外壁凹坑时安全裕度是恰当的，但用于内壁凹坑时显得过分保守，提出了球壳内壁凹坑安全评定时可适当降低安全系数的建议。     

含局部减薄缺陷圆柱壳的评定方法

在含局部减薄缺陷圆柱壳承压构件的完整性评定中,BS 7910,API 579和Janelle评定方法备受关注。采用100多个纵向含矩形面积缺陷承压管爆破失效的试验剩余强度系数RSFb,检验和评价了三种评定方法中剩余强度系数RSF计算式的精度,当α=a/t≥0.7时,三种方法都可能不安全;对BS 7910单个矩形缺陷计算式RSFB的鼓胀系数作了重要修正,建立了改进的1级评定方法的计算式RSFL;并提出了类似于API 579 2级评定的评定方法。     

球形机器人动力学建模及运动特性分析

利用凯恩方法建立了非理想条件下球形机器人的动力学模型。分析了关节摩擦、滚动摩阻力矩、球壳不圆对球形机器人运动特性的影响,给出了球形机器人运动过程中球壳打滑问题产生的原因,仿真结果为球形机器人控制策略和机械设计提供了理论依据。     

含缺陷自增强厚壁圆筒塑性极限载荷分析

基于有限元理论,建立内壁含椭球形凹坑的厚壁圆筒有限元模型,模拟厚壁圆筒自增强过程的应力应变。采用三种不同的方法计算含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒的结构极限载荷,给出不同尺寸缺陷对极限载荷的影响规律。通过对比自增强与非增强条件下的极限载荷,表明自增强技术不能有效提高厚壁圆筒的极限承载能力,但在结构极限载荷下,含凹坑缺陷的自增强厚壁圆筒存在一个缺陷尺寸相对不敏感区,对提高结构的安全性是有利的。     

内拱内壁含球形凹坑缺陷弯管的塑性极限内压研究

运用有限元分析软件ANSYS10·0对内拱内壁含球形凹坑缺陷弯管的塑性极限载荷进行了分析,得出了比较理想的结果。与相关研究成果做了对比,得出了缺陷尺寸一样时,缺陷所处位置的不同会导致弯管的塑性极限载荷不同的结论。     

球形机械陀螺全向进动的运动学原理分析

针对现有机械陀螺结构复杂或通常只能单方向进动的不足问题,提出一种自转轴能够按任意方向进动的新型球形陀螺机构,重点对系统运动学原理进行分析和试验。采用球形外壳作为机械陀螺的浮动支撑,以三对全向轮为系统的驱动输入,通过全向轮带动球壳运动设计出球形陀螺机构;根据全向轮与球壳接触的纯滚动假设以及相对运动原理分析系统的运动学特性,建立系统的运动学耦合数学模型;采用物理样机试验对建立的运动学模型进行试验验证,结果表明,无论是在电机驱动下还是人工手拨动球壳,数学模型计算值均能够对实测值进行较好地跟踪。本文研究可为球形机械陀螺的陀螺力矩控制提供理论依据。     

BYQ-3球形机器人的动力学模型

在运动分析的基础上,基于矢量运算的Kane方程建模方法,建立BYQ-3球形机器人的完整动力学模型,并进行仿真和试验研究。分别确定球壳、框架和配重块的角速度和角加速度,以及球壳质心、框架质心和配重块质心的速度和角速度,推导球壳、框架和配重块的广义速率、偏速度、偏加速度、广义惯性力以及广义主动力,在此基础上建立BYQ-3球形机器人的完整动力学模型。通过建立转动关节的转动摩擦力矩和地面对球壳的滚动摩擦力偶矩模型对完整动力学模型进行修正。针对“长轴水平”条件下的直线运动,基于修正后的完整动力学模型进行仿真研究,同时利用BYQ-3球形机器人平台进行开环运动控制试验研究。仿真和试验结果表明：在考虑了摩擦因素后所建立的BYQ-3球形机器人的完整动力学模型是有效的。     

一种带有可伸缩臂的球形机器人建模及分析

带有可伸缩臂的球形机器人不仅能实现全方位行走,又具有对外界环境的操作能力,是一个新颖的课题。对球形机器人力学建模是运动状态分析和控制系统设计的基础。笔者针对一种新颖的带有可伸缩臂的球形机器人结构,采用Kane方法,考虑非完整约束条件建立了该系统的动力学模型。对球直线行走与S曲线行走时各关节力/力矩以及球壳欧拉角进行了仿真分析,分析结果表明合理规划球的行走轨迹,将极大地削弱球壳运动对两侧球冠与臂杆的各关节力/力矩扰动。     

16MnR球壳板品质分析及评估

阐述了16MnR球壳板缺陷检测的全过程,通过缺陷检测分析,对16MnR球壳板品质做出了详细的评估。     

直线电机驱动的全向滚动球形机器人的设计与分析

提出了一种内置稳定平台的新型全向滚动球形机器人装置，由外球壳、内球壳、位于内球壳中的稳定平台、位于内外球壳之间的驱动机构组成。驱动机构为四台直线电机分别在四个空间对称的轮辐上径向移动，改变系统重心位置，驱动球形机器人在平面上全向滚动。内置平台在机器人全向滚动过程中始终保持稳定的姿态，可作为仪器、设备的搭载平台。基于非完整约束和动量矩定理，考虑摩擦力的影响，利用广义欧拉角给出了其二阶控制微分方程组，建立了该球形机器人的运动学和动力学模型，最后结合实例进行了分析和仿真。     

热-机荷载作用的P-FGM扁球壳跳跃屈曲分析

基于经典壳体理论和Sanders非线性应变-位移关系,导出了幂律型功能梯度材料(P-FGM)扁球壳在热-机械荷载作用下的几何非线性常微分控制方程。推导过程考虑了沿厚度存在一维热传导温度场和法向均布荷载作用。采用打靶法求解了由控制方程和固定夹紧边界条件构成的两点边值问题。得到了FGM扁球壳的一些典型的屈曲平衡路径和双稳态构形。对热-机械荷载作用的FGM扁球壳的跳跃屈曲行为进行了参数影响分析。结果表明：温度上升时,球壳上临界荷载显著增加、下临界荷载变化不明显。梯度指数增加时,球壳上、下临界荷载均显著减小。组分材料模量增加时,球壳上、下临界荷载均显著增加。当底圆半径和厚度给定时,随壳体中面曲率半径增加,球壳上、下临界荷载均显著增加。当中面曲率半径和厚度给定时,随底圆半径增加,球壳下临界荷载显著减小,上临界荷载几乎不变。     

基于三坐标测量机的大口径球面拟合测量方法

在球面检测中,对大口径球面的测量和评价缺乏有效的手段。本文提出利用三坐标测量机获得被测球面面型的坐标数据,用最小二乘法对这些数据进行拟合,得到被测球面的几何参数。在最小二乘法的拟合过程中,提出通过改变目标函数将拟合计算转化为求解广义特征向量以获得较好的拟合效果并简化计算过程,客观地反映大口径球面的实际参数。借鉴圆度、圆柱度误差的评定建立球度误差以反映被测球面的形状误差。     

新型球式稳定平台内框架的模态分析与优化

针对新型球式稳定平台光电设备视轴稳定的问题和其内框架动态性能的研究,通过Pro/E软件建立了内框架与光电设备的装配三维模型,利用ANSYS Workbench软件,对新型球式稳定平台内框架进行了有限元分析。通过对内框架和光电设备进行有限元网格划分、设置各项材料参数、添加边界条件等一系列步骤,计算出了内框架的前五阶固有频率和振型,在前五阶模态振型云图中找出了内框架最薄弱的部分,从而检查出所设计的新型球式稳定平台不在关心的频率范围内发生共振,符合设计要求。研究结果表明,有限元模态分析对于优化系统的动态性能是十分有效的,它能够确保新型球式跟踪平台远离共振失效。根据计算结果提出修改意见,可以为以后新型球式稳定平台的整体动态性能的优化改善提供理论基础。     

精铁粉冷压球团成形机轧辊球坑铣刀

精铁粉冷压球团成形机是生铁冶炼炉料生产线的关键设备，其轧辊球坑的脱模性能直接影响生产线的正常工作及效率.本文用优化原理，研制了轧辊球坑加工铣刀．该铣刀加工的球坑，很好地解决了球团脱模问题，使冷压球团得以高效连续生产。     

一种球面冗余并联机器人机构设计的基础研究

提出了一种基于球面机构的二自由度驱动冗余并联机器人。建立了该球面并联机器人机构的约束方程，进行了运动学分析；建立了该球面并联机器人的设计空间，探讨了其机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系，并绘制了相应的性能图谱。这些图谱是该并联机器人机构设计的重要参考依据。     

渐开线环形齿球齿轮副接触点共轭曲率半径及接触强度计算研究

从渐开线环形齿球齿轮齿廓曲面基本方程出发,根据理论论证和工程计算的不同需要,首先采用两种不同方法推导得出了其齿廓曲面上任意接触点处的主曲率计算公式,然后在此基础上进一步分析研究,完整地提出了渐开线环形齿球齿轮副接触承载能力计算方法,并进一步给出了有限元对比实例计算分析验证结果,解决了渐开线环形齿球齿轮自发明以来长期缺乏轮齿接触强度计算方法的问题。