基于8.8级螺栓疲劳性能的预紧力优化

测量了8.8级螺栓的拉伸性能,根据螺栓材料的强度极限和屈强比研究了预紧力分别为强度的10%、30%和50%的极限条件下材料的疲劳性能。结果表明,当8.8级螺栓的预紧应力从10%强度极限提高到50%强度极限时,其疲劳极限由370 MPa降低到263 MPa。根据有效应力(σˉσˉ)参数法处理预紧应力对8.8级螺栓疲劳曲线的影响,得到了疲劳极限处的有效应力(σˉ10^7=562.75MPaσˉ10^7=562.75MPa)。当有效应力σˉ<σˉ10^7σˉ<σˉ107时预紧的8.8级螺栓不会发生疲劳失效,由此得到了8.8级M6和M27两种螺栓在不同应力比下所对应的最大预紧力和预紧扭矩曲线。     

精密机床主轴轴承的预紧力控制

 以FL-1000型精密磨床主轴系统为对象,设计了一种精密机床主轴轴承预紧力实时控制系统.根据实际工况,确定该机床的最佳预紧力,对其控制原理和控制算法的设计进行了分析,并以FL-1000型精密磨床主轴系统为例验证了预紧力实时控制的可行性.     

考虑预紧力与阀杆力的电动截止阀体应力分析

建立了有预紧力的截止阀有限元计算模型，阐述了预紧力单元的原理及分析方法，利用ANSYS程序对截止阀在考虑和不考虑螺栓预紧力及阀杆闭合力作用下的应力进行了计算。结果表明，法兰螺栓预紧力及阀杆闭合力对阀体应力的影响不可忽略。     

惯性载荷对高速角接触球轴承最优预紧力的影响分析

高速角接触球轴承拟静力学模型是轴承内部载荷分布的有效分析手段,是动力学分析的基础.对受轴向载荷的高速角接触球轴承的具体算例进行了求解计算,得出了不同转速下钢球与沟道接触力随预紧力的变化规律.计算结果表明:在低转速范围内,钢球与外沟道接触力随着轴向预紧力的增大而线性增大;随着转速的升高,该接触力会呈现非线性变化,表现出先减小后增大的变化趋势.对这一变化规律进行了详细的分析,并从接触疲劳寿命和陀螺转动摩擦生热的角度,提出了确定高速角接触球轴承最佳预紧力的双重约束条件,为高速角接触球轴承的设计与使用提供参考依据.     

微动损伤对复合材料螺栓连接预紧力松弛的影响

开展了横向循环载荷下复合材料螺栓连接件预紧力松弛试验,探究了材料疲劳损伤与接触面微动磨损联合作用下螺栓连接预紧力松弛过程。基于有限元软件ABAQUS,采用Archard磨损模型和ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）自适应网格技术,编制了适用于连接结构微动磨损的UMESHMOTION子程序,建立了分析连接支承面微动磨损的计算模型;利用子程序UMAT编制了Shokrieh和Lessard提出的疲劳累积损伤定量分析程序。在此基础上分析了复合材料疲劳损伤、螺孔伸长及接触磨损的耦合作用下预紧力随循环周次变化的机制,与实验结果进行对比,验证了所提出的预测方法的合理性、有效性。      

八角垫高压密封结构预紧力分析和试验研究

石油、化工、核电行业法兰螺柱预紧过程中, 螺柱预紧应力计算与保证垫片应力均匀分布的预紧方法是工程实际中值得研究的问题. 该文通过对螺柱垫片系统进行物理结构分析, 受力过程分析, 提出了一种基于垫片线性变形的螺柱应力分布数学模型及预紧方法. 研究表明模型计算结果与试验结果相符合, 满足实际规律. 因此, 该数学模型能用于分析预紧过程中螺柱应力变化情况;计算出螺柱具有相同密封应力的初始载荷及只需一次加载就可以达到理论密封应力的预紧优化方法. 这使得在预紧过程中不必采用边预紧边测试应变的方法来进行指导, 更有效保证密封性能.     

预紧力对变压器绕组固有频率的影响

绕组松动是造成变压器故障的主要原因之一。通过对大型变压器绕组进行振动实验和根据建立的变压器绕组轴向振动数学模型的理论推导，阐明了变压器绕组预紧力的变化与其固有频率变化之间的关系，这为大型变压器的故障诊断提供了理论与实践依据。     

一种基于TC-CAE的轴承寿命预测方法EI北大核心CSCD

在预测轴承的剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)时,能否有效提取退化特征是实现准确预测的关键之一。轴承的个体异质性和工况差异性导致退化特征曲线不同,同一特征的变化趋势在不同轴承上是具有差异的,从而导致训练轴承建立的RUL预测模型与测试轴承不匹配。在提取特征时应当考虑轴承的个体差异性,减少轴承特征的个体差异性有利于提升预测精度。为了促进同一特征在不同轴承上的趋势一致性,减少退化特征的轴承个体差异性,提出了一种基于趋势一致性约束卷积编码(trend consistency convolutional auto-encoder,TC-CAE)的轴承寿命预测方法。通过构造趋势一致性约束,并和卷积自编码相结合,形成了TC-CAE特征提取模型。预测流程为先用TC-CAE模型在频域信号内提取特征,再用长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)预测。在一个轴承公开数据集上进行试验,试验结果表明,相比于普通卷积自编码方法的预测结果,该方法的综合平均误差降低了21.1%,相比于特征评价方法和卷积神经网络方法分别降低了35.6%和25.9%。     

预紧力作用下的薄壁结构屈曲稳定性分析

本文以某弹性加载系统中的薄壁结构为分析对象,通过理论分析及有限元仿真相结合的方式计算薄壁结构受压状态下的屈曲失稳临界载荷,有限元仿真结果与理论解析计算基本一致。在屈曲分析的基础上计算薄壁结构两侧的最小预紧力,通过有限元仿真进一步验证了预紧力对屈曲稳定性的影响。仿真结果表明,预紧后的薄壁结构承载能力明显提高,证明了预紧方案及最小预紧力计算方法的正确性,屈曲分析计算及预紧方案在工程应用上具有实用性及借鉴意义。     

轴承套圈开裂原因分析

采用金相检验、断口分析和化学成分分析以及硬度测试等试验方法对某大型设备上的轴承套圈的开裂原因进行了分析。结果表明：该轴承套圈材料100CrMo7-3成分符合标准要求,基体硬度约60HRC,在使用过程中由于接触应力和循环应力场的共同作用,导致该轴承套圈发生接触疲劳开裂。     

冷弯薄壁型钢受弯构件承载力与延性优化研究

该文旨在通过改变冷弯型钢的截面尺寸来提高其承载力和延性.基于ABAQUS有限元软件建立已有试验模型,计算了不同尺寸下的腹板翼缘加劲截面和腹板加劲的折叠翼缘截面的抗弯承载力及延性,分析了上述2种截面的几何尺寸与抗弯承载力及延性的关系,并采用人工神经网络(ANNs)和遗传算法(GA)对截面尺寸进行优化;采用逼近理想解排序法...     

基于索力优化的FAST柔索牵引并联机构的静力学分析

FAST望远镜的馈源支撑是一个跨度巨大的柔索牵引并联机构,其中可承载用于收集射电波信号的馈源接收机的馈源舱由六根并联的支撑钢索悬挂于空中,并随着6索的协调收/放可在空中大范围缓慢运动。由于支撑钢索的截面尺寸较大,在机构平衡状态下其自重不能忽略。其中一部分钢索还需要悬挂入舱的动力电缆和通讯光缆,因此馈源舱运动范围、馈源舱姿态、各索的张力和索的几何构形均存在着复杂的耦合关系。该文建立了支撑钢索和馈源舱的静力平衡方程,通过引入各索张力均衡分配的优化原则,对舱静力平衡方程进行了优化求解,并获得了各索张力和馈源舱姿态角在轨迹球冠面内的优化计算结果。从各索张力的优化计算结果可推导出各索张力的最大值、最小值和变化趋势。基于馈源舱姿态角的优化计算结果,并结合馈源接收机在焦点位置所必须达到的姿态角控制要求,估算了舱内的AB转轴机构所需要的最小姿态角补偿范围。该文最后分析了支撑塔高度和馈源舱的重心位置对于索张力和馈源舱姿态角在轨迹球冠面内的优化分布计算结果的影响。分析结果表明最大索张力对于支撑塔高度较为敏感且成反比,而舱姿态角对馈源舱的重心位置较为敏感。这两项重要参数均应在未来FAST的设计中进行优化。     

基于构件冗余度均衡化的单层网壳结构优化研究

为实现单层网壳结构构件冗余度的均衡分布,减小构件间的重要性差异,提高结构抵抗荷载作用的能力。将基于灵敏度分析的构件冗余度评价方法应用到单层网壳结构中,以衡量构件在结构中的重要性;而后根据构件冗余度系数值的大小,将结构构件划分为重要构件、一般构件和次要构件三个不同层次的构件集合,实现结构构件的分类控制;在此基础上以构件的截面参数为优化变量,将结构构件的冗余度标准差与各层次构件的冗余度标准差之和最小化定义为目标函数,基于粒子群算法优化结构构件的截面参数。结果表明:构件的冗余度系数可以准确地反映构件在结构中的重要性及其破坏后对结构的影响程度,减小构件间的冗余度差异,可以实现结构构件截面尺寸的合理分布,有效提升结构的整体性能和极限承载力。     

基于模型局部修正的井架钢结构极限承载力分析

提出以井架钢结构主要承载杆件测试应力为指标、与应力有关设计参数作为修正对象的模型局部修正理论进行井架钢结构极限承载力分析的新方法。对实验室井架钢结构模型进行多级动载再现实验,通过仿真模拟实现了多级动载应力的拟合,误差在5%以内,验证了模型局部修正理论的正确可行性;以该理论为基础,现场逐级载荷实验数据为依据,建立了真实体现实际井架钢结构力学行为的仿真计算模型,运用线性屈曲法、几何非线性法和双重非线性法,对现场某型号在用井架钢结构进行了实际极限承载力预测,得出了该井架钢结构的极限承载力、破坏形式及危险部位。     

基于敏感性分析的协方差随机子空间方法参数优化

在工作模态分析中,结构模态的准确识别在包括结构健康监测在内的许多应用中至关重要.该文基于敏感性分析,研究了模型系统阶数N和Toeplitz矩阵行块数i在协方差驱动随机子空间法(covariance-driven stochastic subspace identification,SSI-Cov)中对模态识别结果的影响...     

LIFE PREDICTION FOR CREEP-FATIGUE BASED ON THE GROWTH OF SHORT CRACKS

Abstract— For two types of steels (comparable to the 304-type and 347-type of steels) the nucleation and growth of short surface cracks was examined as a function of hold-time, strain rate, and temperature. In addition, for the same range of parameters, damage parameter vs cycles to failure curves were calculated from measured lifetimes. The measured rates, dα/d N , were compared with a model for the growth of creep-fatigue cracks. At large strains, life was found to be dominated by the growth of short cracks. The life data were compared with the life calculated from the crack growth data. The results showed that except for cases in which crack growth is controlled by the coalescence of cavities, the specimen life can be predicted correctly by integrating the growth rate of microcracks.     

PREDICTION OF FATIGUE LIFE BASED ON LEVEL CROSSINGS AND A STATE VARIABLE

Abstract The differences between the cycle count approach and the level crossing approach are discussed from the general fatigue life estimation assumptions as formulated by Holm and de Maré. It is concluded that the differences are related to the interpretation of the assumption of order independence, i.e. the neglecting of sequential effects. A revised level crossing model is proposed where damage accumulation depends on the level crossing and the stress history condensed in a state variable. In order to formulate a mean fatigue life the stationarity and ergodicity conditions on the involved processes are outlined. In this revised model sequential effects can be taken into account and in an example the state variable is chosen as the opening stress of a fatigue loaded crack. The dynamics of the opening stress is described by a simple two parameter auto-regressive model. The entering parameters are estimated from published experimental results and the model is applied to different variable amplitude results from the literature. Calculated results for fatigue life are promising compared to experimental results.     

基于人工材料的结构拓扑渐进优化设计

首先,提出了一种在结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路。在此基础上,结合ESO方法和应力灵敏度,建立了结构有限单元增、删的准则, 给出了一种新的拓扑优化算法。算例表明该方法能采用固定有限元网格中不同的初始优化结构就可获得优化拓扑。由于其概念上的简洁性和应用上的有效性,该方法具有一定的工程应用价值。     

基于交叉过滤的刚架结构拓扑优化

针对目前离散体拓扑优化在大型刚架结构中的广泛应用以及此类方法对制造工艺的忽视,该文给出了交叉准确的数学描述,提出了交叉因子的概念,通过Heavisid函数建立了由截面积设计变量到交叉因子的连续函数。依此在优化模型中加入交叉过滤约束,利用基结构法建立了拓扑优化模型。最后将该方法应用到天线辐射梁的设计中,结果显示该方法能有效地消除不需要的单元交叉。