轧机压下螺母承载特性的有限元计算和分析

压下螺纹副是高负荷中厚板轧机大行程辊缝调节所必需的组成装置之一,其中重量大、造价高且刚度较小的的压下螺母,由于承受大冲击载荷而成为易损零件。基于ANSYS有限元计算平台,建立了轧机压下螺纹副的1/2三维实体模型;对承受轴向载荷的压下螺纹副进行三维有限元数值计算,得到并分析了轧机压下螺母的轴向载荷分布特性。并分别计算得出了轧机压下螺母的牙厚比、基体厚度、螺牙承载面倾斜角及摩擦系数对压下螺母螺牙根部的等效应力分布的影响。为轧机压下螺纹副的优化设计,提高压下螺母的使用寿命提供了参考依据。     

螺栓啮合螺纹段的轴力、等效应力分布及摩擦的影响分析

采用有限元数值模拟方法,考虑螺栓材料的弹塑性性质,计算分析普通三角形螺纹螺栓-螺母副在轴向力作用下的内力、应力和变形规律。给出不同总轴力下螺栓螺纹段中轴向力和螺牙根部最大等效应力沿轴向的非线性分布规律和总轴力在各圈螺纹上的分配关系;对由轴对称二维螺牙模型、三维回转螺牙模型和三维螺旋线型螺牙模型计算得到的对应各圈螺纹上的轴向力和螺牙根部最大等效应力进行比较,指出在工程分析中,对于轴向载荷作用情况,可近似将螺旋线型螺牙简化为三维回转螺牙;给出螺栓绕轴线的转角和各圈螺纹上传递的轴向力随螺牙界面摩擦因数的非线性变化规律,得出轴向外力下螺纹段最大等效应力随摩擦因数增大而减小的规律。     

轧机压下螺纹副回松机理试验和铜螺母螺牙塑扁鼓包分析

为定量解明中厚板轧机压下螺纹副回松机理和铜螺母螺牙顶端塑性压缩变形鼓包现象,制作中厚板轧机螺纹副1/8实物模型,进行螺纹副压下螺钉回松量测试、振动试验和铜螺母螺牙塑性压扁及顶端鼓包的有限元数值分析.轧机压下螺纹副采用大间隙中径定位力学约束.在轧制及间歇振动及咬、甩钢载荷工况下,由于螺纹副力学约束定位而侧隙控制的不可靠性,每当发生压下螺钉与平衡机构之间的不同步运动场合,诱发压下螺钉回松或螺牙顶端产生塑性压扁鼓包现象.提出主/副复合螺母结构,副螺母靠螺牙背面对压下螺钉实现几何约束以取代中径定位力学约束,有效地防止螺纹副动态侧隙的发生而分离,实现压下螺钉自平衡,减小压下螺钉的回松量,防止铜螺母螺牙产生塑扁鼓包.同时,减缓铜螺母的磨损,成倍增加螺纹副工作寿命.     

轧机压下螺纹副承载特性测试研究

依据相似准则，制作3500mm中厚板轧机电动压下传动螺纹副1／3的测试模型，采用电测法获取悬臂螺牙弯曲应变值，模拟实际轧制力和过平衡力作用下螺纹副螺牙各层载荷大小及分布。螺纹副测试结果和边界元、有限元法数值计算结果相比，螺牙层载荷大小和分布规律基本吻合，证明电测法可行、直观且可靠。通过测定数据，证实了轻重两种载荷工况的不同承载特性，还发现螺母与丝杆轴线错移或倾斜的微尺度行为对载荷大小及分布影响极大的重要现象，为提高压下传动螺纹副寿命及可靠性提供了重要思路。     

轧机压下系统螺纹副面力场的有限元分析

为了改善型钢轧机压下系统中螺纹副的应力分布,提出在螺母上下表面车制环形槽的方法,并结合大型有限元软件Marc强大的非线性功能,建立了螺纹副改造前后的有限元模型.计算结果表明:螺母改造后螺纹副内的应力场分布更趋向于均匀,且降低了应力峰值,提高了压下系统的承载能力.研究成果对提高螺纹副的承载能力和材料的利用率有一定的指导意义.     

有限元接形状优化触分配和形状化在提高受压螺纹载荷分配均匀性上的应用

通过对轧钢机压下螺纹副的弹性接触有限元分析计算,得出了载荷沿轴向在各螺牙上的分配。在此基础上为既降低最大螺牙载荷又提高螺牙载荷分配的均匀性,运用有限元形状优化中的变刚度法对螺母结构进行了优化设计。     

弹塑性变形对螺栓应力和轴力分布的影响

为了解决液压机用锯齿形螺纹在啮合螺纹段第一扣牙根处的疲劳断裂问题,采用非线性有限元数值模拟方法,以ANSYS软件为工具,考虑螺栓和螺母材料的弹塑性,研究了不同轴力作用下啮合螺纹段的应力和变形规律.给出不同轴力下螺栓啮合螺纹段中轴力和牙根峰值等效应力沿螺母高度的非线性分布规律,得出螺母螺纹约70%塑性变形可使螺栓牙根峰值等效应力和牙间轴力趋于均匀分布的结论,为大型螺栓连接结构的弹塑性设计提供了有益指导.     

基于有限元方法的传动螺纹螺牙轴向载荷分布规律分析

采用有限元方法,通过改变螺旋副的受力方式、螺母结构、螺杆螺母弹性模量比及螺纹设计参数建模不同的螺旋副,求得不同模型下螺牙轴向载荷对螺旋副总轴向载荷的百分比.在大量模型分析及对计算结果后处理工作的基础上,总结了螺母结构及螺纹设计参数对传动螺纹螺牙轴向载荷分布的影响规律,为螺旋副的结构优化和摩擦学优化设计提供依据.     

2800七辊厚板矫直机压下螺母应力分析及参数确定

压下螺纹副是电动压下装置的核心部件,其规格参数不仅决定螺母自身的大小,更会影响机架的总体尺寸。采用Abaqus有限元模拟的方法对不同规格的压下螺丝螺母模型进行有限元分析。研究螺母在矫直机工作时,各螺牙齿根处应力大小的分布以及螺母的最大应力。发现当螺母高度达到一定值后,增加高度对于减小最大应力影响不大。通过比较不同规格尺寸的螺母应力,选取合适的规格参数,以减小螺母高度,并且进一步修正螺母高度与外径的经验公式。这对降低设备高度和相关设备的压下装置设计具有指导意义。     

预应力机架连接螺纹的不同牙型力学特性分析

预应力压机机架中,拉杆/圆螺母螺纹连接的疲劳断裂是机架的主要失效形式。对连接螺纹的有限元分析是机架设计的重要内容。在考虑了材料的弹塑性特性的基础上,建立了不同牙型螺纹连接的轴对称模型,对不同啮合螺纹对建立摩擦接触关系。研究了不同牙型承载螺纹的应力和变形分布规律,探讨了不同牙型对啮合螺纹牙根部的应力集中、等效应力峰值及轴向载荷分布不均匀性的影响。较大的牙根过渡圆弧半径、良好的牙间载荷分布均匀性和设置合适的螺纹退刀卸荷槽,都能够有效地降低螺纹牙根部的等效应力峰值,进而提高螺纹的疲劳寿命。为大型压机螺纹连接结构设计提供了理论指导。     

基于Bayes方法的小子样可靠性分析

少量数据的可靠性分析与评定一直是工程实践中的技术难题之一。Bayes方法可以融合多种验前信息,并结合现场数据,从而对少量数据作出有效的参数估计。针对多种验前信息的综合应用问题,引入支持向量机(support vectormachine,SVM)理论对不同来源的信息在验前分布中的权重分配策略进行研究,提出一种新的信息融合思路。并在此基础上,提出基于Bayes理论的威布尔分布的小样本参数估计方法。最后,运用实例对Bayes方法和传统的参数估计方法进行对比分析。     

快速气体渗氮机理及应用研究

依据化学热力学和动力学,材料界面科学,内扩散理论以及某些元素促进共渗的机理,我们在不加催渗剂和增添设备的情况下,设计出了循环两段“C-TS”、预强渗脉动“PS-P”及双重量“DB”快速渗氮新工艺。新工艺省时节能,节约原材料,渗氮效果良好,已成功地用于生产并取得了明显的经济效益。新工艺不仅适用于38CrMoAlA渗氮专用钢,还适用于42CrMo、40Cr、30CrMnTi、23Mn3V2Al等材料,应用前景十分广阔。     

有限元的神经网络计算方法研究

根据有限元总刚矩阵经修正后具有正定性的特点以及弹性体位能函数的具体形式，提出一种新的神经网络有限元计算模型，即模型中神经网络的能量函数与有限元的优化目标函数相等，从而避免由于神经网络自身结构的原因而带来的计算误差。同时，避免采用基于模拟退火算法等随机神经网络优化计算方法时求解结果的随机性和设定初始退火温度To、内循环次数判据、最终停止判据等人为因素的影响。理论分析和计算机仿真表明，文中提出的方法可靠、有效。     

组合夹具结构设计自动化系统研究

在广义映射原理指导下,开发了支持“top-down”风范的组合夹具设计自动化软件系统。在对零件夹持特性分析基础上,提取夹具需求信息,建立了组合夹具的功能要求集合,并对组合夹具功－构映射关系进行了全面分析,对组合夹具概念结构实施多方案重构,并进行了实例验证。为夹具结构设计自动化软件系统的开发探索出一条新的途径。     

独立公理在多目标优化设计中的应用研究

将公理设计理论引入优化设计中,阐述基于公理设计的优化设计思想,提出基于独立公理的多目标优化设计方法.通过确定主要的设计参数,将设计参数按无耦合设计的形式分组,生成函数依赖关系表,依照一定的次序对各目标函数进行优化,并给出基于独立公理的优化设计流程.实例结果表明,该方法简便可行,可为圆柱螺旋压缩弹簧以及其他产品的设计提供一种新的方法.     

APPROACH ON INTELLIGENT OPTIMIZATION DESIGN BASED ON COMPOUND KNOWLEDGE

A concept of an intelligent optimal design approach is proposed, which is organized by a kind of compound knowledge model. The compound knowledge consists of modularized quantitative knowledge, inclusive experience knowledge and case-based sample knowledge. By using this compound knowledge model, the abundant quantity information of mathematical programming and the symbolic knowledge of artificial intelligence can be united together in this model. The intelligent optimal design model based on such a compound knowledge and the automatically generated decomposition principles based on it are also presented. Practically, it is applied to the production planning, process schedule and optimization of production process of a refining & chemical work and a great profit is achieved. Specially, the methods and principles are adaptable not only to continuous process industry, but also to discrete manufacturing one.     

负刚度理论及其应用的研究

本文探讨了机械加工中产生负刚度的理论条件。得出了大小不等的双刚度轴的存在是产生负刚度的基本条件。并通过理论计算与实验,提出利用从负刚度到正刚度的变化区来提高机械加工精度的有效措施。     

基于广义特征的零件信息模型研究

针对并行工程的需求,基于广义特征和ＳＴＥＰ标准建立了零件信息模型,并在Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件二次开发的基础上,实现了一个基于特征的ＣＡＤ系统,该系统可实现自动特征识别。基于所建立的零件信息模型,系统可自动生成ＳＴＥＰ文件,为设计的后续过程提供丰富的零件信息,便于实现ＣＡＤ与后续过程的集成和并行。利用建立的零件信息模型,实现了ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＤＦＭ的信息集成。     

含裂纹板断裂韧度厚度效应的理论研究

从理论角度对断裂韧度厚度效应进行研究。在线弹性断裂力学与含裂纹板的二维位移场的基础上，给出分离变量型的具有待定函数的三维位移场的表达式，进而通过几何方程与物理方程获取三维应变场和三维应力场。进一步，通过虚位移原理，使用变分方法建立待定函数所应满足的支配方程与边界条件，从而确定待定函数。基于上述分析，建立一个断裂韧度与试样厚度关系的理论表达式。最后通过两种试验材料LY12CZ（L-T）与TC4（L-T）进行验证。     

基于模态和刚度的车门轻量化研究

以某车型左前车门为对象,将拼焊板与自适应响应面法相结合的方式应用于车门部件厚度优化进行轻量化研究.在Hyperworks中建立车门有限元模型,并对其进行模态、刚度分析.利用Hypermesh共节点模型模拟激光拼焊技术,将原点焊车门内板前、后部采用拼焊板方式连接进行优化设计.通过灵敏度分析,选取部分板件在HyperStu...