多层外压圆筒的稳定性试验研究

为探讨壁厚由两层和两层以上构成的多层圆筒的径向外压作用下，其失稳时的临界压力大小和变形规律。我们对1～6层的多层圆筒进行了外压稳定性试验研究。     

大型35CrMo圆筒的制作新工艺

升降设备的立柱通常选用低合金高强度钢板，制作时将钢板焊接成箱形梁或卷制成圆筒，以满足承载需要。该方法工艺简单，成本较低。特殊用途的升降设备需选用35CrMo材质，该材质常用的方式为锻件，对于大直径大长度大壁厚的圆筒采用整体锻造加工难度大，调质调不透，成本也非常高。为了降低设备制作成本，文中采用薄钢板卷制成一个圆筒，再将若干个不同直径的薄圆筒套组成厚一个圆筒，最后将多段短圆筒用法兰连接成一个长圆筒。这种制作工艺既可满足设备的特殊使用需要，又可大大降低制作成本，是35CrMo板材使用的新工艺。     

高速复合材料旋转圆筒结构设计

设计了工作转速1200 r/s的旋转圆筒。圆筒由玻璃纤维复合材料转筒与上、下铝合金端盖过盈装配而成。采用有限元方法计算出旋转圆筒不同转速时的结构应力场,对端盖-转筒的接触分析确定过盈量以及端盖相应的安全系数;对圆筒-支承系统进行动力学建模与仿真,计算出轴系模态振型、模态频率以及临界转速。结果表明端盖-转筒在工作转速时不会发生松脱、应力状态安全;圆筒升速至1200 r/s的过程中,只需经过两个极低的临界转速(6 r/s和9 r/s)。旋转圆筒结构力学与动力学设计合理。     

单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒件模态测试

针对薄壁圆筒构件模态测试的需求,提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论,在研究两端固定细弦自由振动的基础上,理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动信号和弦的模态振型之间的关系,研究了并提出了激光测振仪输出信号的处理方法。搭建了单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试平台,对薄壁圆筒构件进行了模态实测,获得了薄壁圆筒构件前五阶固有频率和相应的模态振型,并对测试结果进行了有限元模态分析验证。结果表明,模态振型一致,固有频率误差在5%以内,证明了提出方法的正确性和有效性。     

外压模拟计算中圆筒初始几何偏差描述方法的研究

在圆筒外压模拟计算中,初始几何偏差施加方式的不同对模拟计算结果影响较大。就"一致缺陷模态法"和傅里叶级数两种初始几何偏差的描述方法进行简述。根据5组初始几何偏差实测数据,取周向波数l=2~8和初始相位角ф12~ф18,提出一种描述卷焊圆筒初始几何偏差的傅里叶级数简化方法。根据文献提供的42组圆筒基本尺寸、最大初始几何偏差值、材料的弹性模量和屈服强度,分别采用"简化傅里叶级数法"和"一致缺陷模态法"施加初始几何偏差,并进行双非线性屈曲模拟分析,模拟中材料本构关系为双线性材料模型。将两种初始几何偏差施加方法模拟所得的临界失稳压力值与文献中的试验值进行对比讨论,结果表明,按"一致缺陷模态法"模拟所得结果普遍小于文献中的试验值,而按"简化傅里叶级数法"模拟所得结果则与文献中的试验值吻合较好。由此表明简化傅里叶级数能够较为合适地描述卷焊圆筒的初始几何偏差分布。     

测定厚壁圆筒弹性失效压力的液压方法

基于厚壁圆筒的弹性失效准则所确定的圆筒的弹性失效压力与材料的屈服极限的关系，设计了一套测定厚壁圆筒弹性失效压力的液压系统，并测得了一组实验数据。通过对该实验数据的分析得到了圆筒的弹性失效压力。由于该实验值与理论值误差较小，表明了该方法具有较好的可靠性。     

高压厚壁圆筒的动态承载能力

本文基于对厚壁圆筒形构件动态自增强的研究成果，提出了高压厚壁圆筒的屈服点疲劳设计准则，确定了高压厚壁圆筒的动态承载能力，分析比较了按不同静态强度设计准则设计的高压厚壁圆筒的动态强度，指出了高压厚壁圆筒的动态承载极限。     

动载荷作用下区分厚壁圆筒和薄壁圆筒的一个准则

从厚壁圆筒弹性动应力解出发,给出了厚壁圆筒内外径处的环向应力的简化计算公式,并提出了在动载荷作用下区分厚壁圆筒和薄壁圆筒的一个准则,认为当K≤1.14时,可以将圆筒视作薄壁圆筒。     

筋肋增强薄壁圆筒有限元分析

镁合金薄壁结构在飞行器和航海器工程领域应用范围逐步扩展。针对一种筋肋增强镁合金薄壁圆筒结构试件,采用Solid Works Simulation有限元分析软件,数值模拟圆筒结构应力和变形分布及结构固有模态特性。结果表明在1~1.75 MPa外压载荷下,圆筒壳板最大等效应力和变形都发生在外止口临域单元框壳板中心部位,其值随外压载荷的变化与筒体试验有关结果符合较好,筋和肋对增强薄壁结构壳体刚性起主要作用。圆筒前十阶固有频率从683 Hz依次增加至1147 Hz。Simulation软件能够用于筒体结构的后续改进设计和深化研究使用。     

预应力薄壁圆筒的力学特性研究

薄片在仅受弯矩作用下被弯曲成360°时,所得到的薄壁圆筒为受预应力的薄壁圆筒。在研究平面细长梁大扰度情况下通用表达式的基础上,对预应力薄壁圆筒的力学特性进行分析,通过建模,以及微分法、求导法计算与编程,得到预应力薄壁圆筒刚度特性曲线。最后通过试验验证了预应力薄壁圆筒理论刚度特性曲线的正确性。     

柴油机缸盖结构有限元模态分析和模态测试

利用有限元分析软件ANSYS对造型十分复杂的某发动机缸盖结构建立了有限元模型,而后进行了自由模态分析计算,得到了该缸盖结构的低阶振动模态频率与模态振型.为验证模态分析模型的正确性,对该缸盖结构进行了模态试验测试,用锤击法对缸盖结构进行振动激励,利用测试软件获取缸盖结构的低阶振动模态频率与振型.通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性,为该类型发动机缸盖结构设计与优化提供了参考依据.     

爆炸容器法兰结构的有限元计算分析

利用ANSYS有限元分析软件,对法兰结构进行三维有限元计算,并采用对比试验验证了数值模拟的可靠性。数值计算给出了容器筒体发生塑性变形时法兰连接结构的详细的应力情况,得到以下结论：法兰张角是法兰系统整体强度和刚度的直观反映,可作为表示法兰失效的量化参数;法兰连接结构的最大应力出现在螺栓内侧及螺栓孔外侧靠筒体处;法兰环厚度是引起法兰结构受力变化最敏感的法兰尺寸,锥颈的宽度和法兰外径相对于法兰环厚度的变化对法兰强度的影响要小得多;螺栓孔中螺栓的位置和螺栓预紧力对孔周围的受力情况影响很大。这些结论为后续爆炸容器法兰结构设计及开展相关试验提供了可靠依据。     

柴油机缸盖罩动态特性分析与改进

以某四缸柴油机铸铝缸盖罩为研究对象,融合频谱分析法、近场声压法及模态分析法的识别优势,分析缸盖罩的动态特性.首先在标定工况下采用时频谱结合频响函数分析了缸盖罩的振动响应特性,然后基于近场声压法定位分析了缸盖罩结构噪声的辐射特性,在建立缸盖罩有限元仿真模型基础上,再结合试验模态法与计算模态法获取了缸盖罩在柴油机约束状态下...     

空调转子压缩机摩擦噪声的有限元分析

为探讨空调转子压缩机摩擦噪声的产生机制,提出一种利用有限元软件对空调压缩机相关摩擦副进行摩擦噪声预测的方法.利用复特征值分析法对空调转子压缩机摩擦系统的有限元模型进行模态分析,获得摩擦系统的固有频率以及相应振型的变化特性,据此推断可能导致摩擦噪声的频率.有限元模型计算结果与实测数据具有很好的一致性,验证了该预测方法的有...     

高温下法兰系统温度分布及螺栓载荷变化

建立了高温下法兰-螺栓-垫片实验装置,采用热电偶测量温度,并采用中温应变片测量螺栓载荷,试验研究不同法兰内壁温度下,各组件的温度分布以及螺栓载荷的变化规律;同时,建立了与试验工况相同的高温法兰稳态热-结构耦合有限元模拟模型,利用试验数据对模拟结果进行了验证。结果表明,高温下沿法兰内壁至法兰外沿会形成明显的温度梯度。法兰内壁、法兰外壁、螺栓、法兰外沿4个位置的温度依次降低。在本试验的法兰、螺栓及垫片属性下,随着法兰内壁温度升高,螺栓载荷降低,且载荷的均匀程度也降低。试验结果与数值模拟结果表明,采用有限元模型研究高温下法兰密封性能是可行的。     

复合形法在法兰支承液压缸优化设计中的应用

针对目前液压缸结构设计中主要结构参数依据经验方法确定的不足,基于复合形法编制了结构优化设计软件,并用此软件对某型号法兰支承液压缸进行了优化设计。结果表明,采用该结构优化设计软件优化后的液压缸重量相对减少了很多,优化效果明显。     

步兵战车车体结构有限元模型修正

针对某型步兵战车整车刚柔耦合发射动力学中柔性车体有限元模型精度低的问题,基于模态试验数据,应用支持向量机响应面模型修正理论对车体结构有限元模型进行了修正。应用ANSYS有限元分析软件对车体结构进行模态分析,提取前6阶模态的固有频率和振型。为验证模型,设计了模态试验方案,实测了车体结构的模态信息。基于有限元模型数据与实测数据的相对误差,采用支持向量机响应面模型修正方法对车体结构弹性模量和密度进行修正。模型确认结果和动力学模型应用结果表明,修正后的车体有限元模型精度有了大幅度提高,能更加真实地反映车体的结构特征,为射击精度分析提供了准确的模型基础。     

Identification of modal parameters from ambient vibration data using eigensystem realization algorithm with correlation technique

An effective identification method is developed for the determination of modal parameters of a structure based on the measured ambient response data. In this study, modification to Eigensystem Realization Algorithm with Data Correlation is proposed for modalparameter identification of structural systems subjected to stationary white-noise ambient vibration. By setting up a correlation -function matrix of stationary responses, as well as by introducing an appropriate matrix factorization, modal parameters of a system can be identified effectively through singular -value decomposition and eigenvalue analysis. Numerical simulations using practical excitation data confirm the validity and robustness of the proposed method in identifying modal parameters from stationary ambient vibration data under noisy conditions.     

基于有限元法的螺栓连接结构模态参数识别

通过有限元预紧力单元模拟螺栓预紧力的方法计算量较大,不太适合大型螺栓连接结构的工程计算。基于有限元软件MSC./Patran,将螺栓连接结构视为层单元,应用层单元法和多点约束技术对典型的L形螺栓连接结构建立了有限元模型,并完成了模态分析,将模态计算结果与完全刚性连接的一体化简化模型的模态分析结果及实际结构的模态实验结果进行了比较。研究表明,该方法的计算结果与实验结果较一致,且计算量小,为有预紧力作用下螺栓连接结构的有限元计算提供了准确可靠的计算方法。