高温带钢的局部宽度内压屈曲及后屈曲分析

根据工业生产中最主要8种带钢浪形(即板形缺陷)的浪形函数和其对应的带钢纵向不均匀伸长率的横向分布,抽象出产生此浪形的局部内压屈曲过程的位移函数和端边界外力条件,然后分别运用弹性薄板小位移理论和大位移理论建立了屈曲和后屈曲变形模型,并使用能量法进行了求解。在过去对常温态带钢此类问题研究的基础上,对高温态带钢的此类屈曲变形进行理论分析和数值计算,获得了各种工况下的屈曲条件和瓢曲生成路径。     

涡轮增压器转子涡轮级气动轴向力数值计算

应用计算流体动力学软件CFX,以某柴油发动机的涡轮增压器涡轮级为研究对象,对其进行了轴向力传统理论计算与数值模拟计算。计算出不同发动机折合转速下涡轮端轴向力的大小,并与传统计算方法进行对比,通过对窄缝间隙的流场分析,找出两者之间差异的原因。研究结果表明,随着增压器转子转速增加,涡轮端轴向力合力越来越大,且两种计算方法结果差异随之减小,由最大值146.314N减至125.4N,减小了14.3%;研究密封环间隙、叶顶间隙对轴向力的影响,发现叶顶间隙对轴向力影响比密封环间隙小0.155～2.955N,并且发现在整个计算的过程中,传统计算给予的假设近乎理想状态,并非实际情况。     

气浮空气循环机密封轴向气动力研究

针对传统空气循环机双侧高速转子端的轴向力理论经验公式精度偏低,数值计算耗时长的问题,建立包含双侧高速转子的窄缝间隙计算域几何模型,并通过试验校核了模型的准确性。对含双侧高速转子的窄缝间隙内部流场进行数值计算,探讨窄缝间隙对轴向气动力的作用规律,并对传统机械轴向气动力的计算公式进行修正,提出适用于气浮ACM轴向气动力计算公式。结果表明：提出的公式在压气机端的最小误差由原来的59%降低到13%,最大误差由原来的261%降低到75%,在涡轮端最小误差由原来的63%降低到2%,最大误差由原来的98%降低到8%,表明修正后轴向气动力公式减小了轴向力的计算误差,因此提出的公式更加适用于气浮空气循环机的轴向气动力计算。     

非定常大涡模拟下混流泵叶轮的轴向力研究

为研究导叶式混流泵的轴向力,建立了导叶式混流泵内全三维流道模型,基于非定常大涡模拟亚格子尺度模型与滑移网格技术,对不同工况下的混流泵进行了数值模拟和性能预测,并将非定常方法计算值、定常方法计算值、经验公式估计值与试验值进行比较分析。结果表明:非定常方法计算得到的叶轮轴向力变化规律与试验和经验公式计算得到的轴向力变化规律更接近;在设计工况附近,定常和非定常方法计算得到的混流泵叶轮轴向力的数值与试验值的相对误差均约为10%;在小流量及大流量工况下,定常方法的计算值与试验值的相对误差约为30%,非定常方法的计算值与试验值的相对误差在10%之内。因此,非定常模拟方法可以更准确地预测混流泵的轴向力。     

海水淡化用高压泵轴向力数值模拟计算与试验对比

为提高反渗透海水淡化高压泵轴向力计算的准确性,应用CFD技术对模型泵内部的流动进行数值模拟,得到不同流量下前后泵腔的静压分布.并对模型泵样机进行试验研究,实测出不同流量下前后泵腔在不同半径处的静压值.应用多项式拟合分别绘制出两种方法下的压力分布曲线,对盖板进行面积分,计算轴向力大小.与通过试验数据计算出的结果相比,数值模拟计算出来的轴向力相对误差在9%以内,而经验公式计算的轴向力相对误差为14%,采用数值模拟方法计算轴向力具有更高的精度,对多级离心泵轴向力平衡的研究具有指导意义.     

铝合金单点增量成形轴向成形力实验与仿真

开展十字锥台零件单点增量成形实验,并测量了成形过程中的轴向成形力,研究轴向成形力变化规律。其次应用Abaqus有限元分析软件,分别选择不同的硬化准则和网格模型对零件外侧壁的成形进行仿真,结果显示,使用voce硬化准则和实体网格的局部有限元模型能够更准确的预测轴向成形力,在成形进入稳定后,仿真得到的轴向成形力与实验值的误差约为12.3%。基于此仿真模型研究了不同工具头半径,层间距和板厚对轴向成形力的影响,通过3参数3因素正交分析表明,板厚因素对成形力对轴向成形力影响最大。为了预测加工不同厚度板料时的轴向成形力,拟合得到板厚与轴向力的指数关系,具有较高的预测精度。     

液力变矩器轴向力研究

在液力变矩器变矩工况下优化了一元流理论中的循环流量参数,并应用一元流理论进行了液力变矩器轴向力计算.建立了液力变矩器全流道模型,进行了CFD计算,并得到了液力变矩器轴向力.流量优化后的计算结果与CFD轴向力计算结果误差在10％以内.在液力变矩器闭锁工况下应用一元流计算液力变矩器轴向力,通过动态膨胀试验方法和压力试验机测得盖轴向力,并与一元流计算结果做对比分析误差在7％以内.研究表明一元流理论可以满足液力变矩器轴向力设计需要.     

平衡孔位置对离心泵轴向力影响的数值模拟研究

为了减小离心泵叶轮的轴向力,在全计算域的基础上,基于RNG k-ε湍流模型和定常计算,系统地研究了平衡孔的径向位置和周向位置对轴向力的影响。结果表明:在保持平衡孔直径不变的情况下,平衡孔径向和周向位置的变化对泵性能的影响非常小;当平衡孔到离心泵转轴的径向距离减小时,轴向力减小;平衡孔开孔位置越靠近叶片背面,平衡孔泄漏量越大,轴向力越小;减小平衡孔到转轴的径向距离并使平衡孔开孔位置尽量靠近叶片背面,能够最大幅度地减小离心泵的轴向力,计算得到的轴向力最小值比最大值减小14.99%。     

离心泵叶轮背叶片宽度对平衡轴向力影响的探讨

本文探讨轴向力与背叶片宽度大小之间的关系。本文将带有背叶片结构的IH100—65-250化工离心泵作为研究对象，利用Solid Works软件对5种不同背叶片宽度大小的三维实体进行分组建模，对网格采用局部网格加密技术和分区计算技术，以Fluent为计算软件，选用RNG七叼湍流模型，探讨了在改变背叶片外径大小情况下轴向力...     

双半外圈调心球轴承预紧分析及在工程中的应用

为了保证双半外圈双列调心球轴承的预紧效果,对其预紧力的确定和预紧量的大小进行了分析计算。这种轴承结合了成对双联向心推力球轴承和双列向心调心球轴承的优点,既能实现大角度调心,调心角度达3°,又能进行轴向预紧。通过对这类轴承的力学分析,推导了轴向预紧力与轴承支撑负载的关系公式,而预紧量是通过控制两个半外圈之间的隔圈厚度进行调节的。基于弹性接触理论,推导了轴承定位隔圈磨削量大小的公式。将轴承用于LAMOST天文望远镜像场旋转轴中,对内径1100mm的轴承现场安装预紧调整后进行实测。测量结果表明,在任意50°范围内(旋转轴工作范围),轴系径向跳动0.02mm,端面跳动0.03mm,满足了LAMOST对像场旋转轴系刚度和旋转精度的要求。跟星实测像场旋转精度RMS值优于0.3″。     

永磁磁轴承数学模型的研究

对永磁磁轴承的5种建模方法及所建立的数学模型进行了比较,并以径向磁轴承为例进行了计算。发现在形状、尺寸和磁化强度相同的情况下,磁环轴向磁化与径向磁化所得的径向刚度及轴向力均存在差异;将环形磁体作为无限长条形磁体处理,忽略磁环曲率影响,建立的通用模型仅适用于磁环直径相比磁环截面而言非常大,且磁环截面尺寸比气隙小或相等的情况:采用等效磁荷法,按磁化方向不同建立的数值积分模型,能够较好地描述磁轴承径向力及轴向力随动、静磁环相对位置变化而变化的特性。     

极薄带钢平整轧制过程辊端压靠问题

针对薄窄料平整轧制过程中容易出现的辊端压靠现象,改变以往采用压靠试纸通过静压试验来进行压靠研究的传统方法,以印油为试验材料,探索出了一套简单、实用、反映真实轧制状态的压靠测量技术。该技术不但可以直观地证明轧制过程中辊端压靠现象的存在,而且能够定量测量出压靠宽度的数值。在此基础上,与生产实际相结合,建立了一套极薄带钢平整轧制时压靠量、压靠宽度、轧制压力以及板形定量计算数学模型,给出了相应的计算框图,并以现场典型规格产品为例,计算出了不同轧制状态下的压靠宽度、轧制压力以及板形。给出了相应的现场实验结果,从而通过现场试验验证了模型的准确性。该模型已经投入到现场弯辊力与轧制压力的实际设定,取得了良好的使用效果,为现场创造了较大的经济效益。     

基于深度学习的导波特征提取及其激光超声检测

针对激光超声检测中波场的三维数据处理计算量大且损伤特征提取难的问题,提出了一种基于深度学习模型的导波波场分析方法.首先,以VGG-Net网络为框架,建立了基于VGG11(A-LRN)的残差网络模型,用于挖掘时间-空间波场数据中的导波特征;其次,以局部波数特征为物理机理,采用导波传播的解析式生成训练样本,解决了深度学习大数据获取的问题,获得了波场特征提取的神经网络模型;最后,以激光超声系统在含损伤结构中的实验数据作为测试样本,验证了所提出的网络模型能够提取表征损伤的导波特征,实现了结构的损伤成像,其损伤成像精度均在67%以上,损伤形貌的可视化效果好。     

高精度电磁标定力的产生及其特性分析

高精度标定力的产生是微推力高精度测量的关键之一。电磁力具有非接触、结构简单、容易控制等优势,成为微推力测量系统有效的标定力产生方法。针对微推力测量对于电磁标定力的性能要求,研究了磁铁与线圈之间相对位置变化对电磁力大小的影响关系,通过仿真计算得到了轴向距离、径向偏差、相对倾角变化下的电磁力输出特性:相对倾角、径向偏差不为0时,电磁力均会变大,且关于磁铁中心轴线具有对称性,沿轴向距离,电磁力先增大后减小。基于天平称重法,设计了可三维调节的电磁力测量装置,提出了轴向距离、径向偏差、相对倾角的归零调节方法;获得了电磁力较为完备的力学特性,通过分段拟合方法,解决了在较小标定力时相对误差较大的问题,确定了电磁力及电流的控制关系及相对位置变化范围;提出了不敏感角、不敏感径向偏差、不敏感轴向距离区间等新概念,为电磁力产生装置的性能表征提供了具体参数。     

一类金属橡胶阻尼器的建模与参数识别

研究了一类金属橡胶阻尼器的非线性特性,根据实验数据建立了具有迟滞非线性特性的阻尼器力学模型,通过实验获得了金属橡胶阻尼器特性数据,并提出了两种识别阻尼器迟滞恢复力参数的方法:二维拉格朗日插值法和人工神经网络方法。研究结果表明:拉格朗日插值法可以保证实验值与理论值在插值结点完全重合,具有较高的精度;人工神经网络具有较快的训练速度和很强的学习功能。通过将实验数据与理论计算数据进行对比表明,本文提出的两种方法都可以取得较好的识别效果,曲线拟合的均方差较小,在提高识别效率的同时保证了计算精度。     

板形信号模式识别方法的研究

通过对板带板形信号的分析,针对传统板形信号模式识别方法抗干扰能力差、逼近阶n难以确定和逼近精度有限的缺点,应用模糊分类理论和最优化方法,构建了一种新的板形信号模式识别方法,有效提高了识别的精度和速度,可以满足板带轧机高精度板形控制的要求。     

轻气炮身管深孔加工工艺研究

针对某轻气炮身管的零件结构和材料特性,分析难加工深孔零件的加工难点,确定合理的加工工艺。通过试验,优选刀具材料和切削参数。从工装设计方面,采用保护架和弹性厚壁套等措施解决难加工深孔零件的加工变形。根据孔轴线偏斜影响因素分析,提出通过附加外力控制孔轴线偏斜量的方法。结果表明:采用该工艺加工身管,内径尺寸精度和表面粗糙度均达到相应技术要求,孔轴线偏斜量为0.9mm/m,解决了难加工深孔零件的加工变形和孔轴线偏斜问题。     

径向磁化的双筒永磁轴承轴向磁力研究

为了解决径向磁化的双筒永磁轴承轴向磁力数值计算复杂及缺乏计算轴向磁力的工程化解析模型等问题,该文在分析磁筒气隙磁导的基础上,结合磁通连续性原理和稀土永磁材料特性,通过电磁场理论中的虚位移法得到了该型轴承工程化轴向磁力解析数学模型。模型表明:该型轴承轴向磁力与磁筒剩磁的平方成正比;轴向磁力随磁筒间隙半径、轴向长度及磁路总磁导的增大而增大,随磁筒间隙的增大而减小。在轴承正常轴向工作范围内,该模型计算值与实验值相当吻合。     

Indentation of tubes under combined loading

A theoretical analysis is presented of the problem of large plastic deformations of tubes subjected to combined loading in the form of lateral indentation, bending moment and axial force. A model of the shell is proposed, describing local damage of tubes subjected to large strain, rotation and shape distortion. The model is effectively decoupling the 2-D problem into a set of 1-D problems. The force-deflection characteristics of tubes were shown to depend strongly on the magnitude of the bending moment and/or axial force applied to the tube ends. The calculations revealed that the resistance of the tube to lateral indentation and thereby the energy that the tube can absorb sharply diminishes as the direction of axial force changes from pre-tension to pre-compression. The present results were shown to give good correlation with existing experimental data.