空心圆柱试样试验仪主应力轴旋转加载原理及试样形变检测…

介绍了新研制的空心圆柱试样试验仪的整体结构及加载原理，为了使整个连续试验过程遵循设定的应力路径，采用Ｋａｌｍａｎ滤波梯推预报及Ｗｉｔｔｅｎｍａｒｋ自校正递推预报来克服四个加载通道间响应速度的不一致。     

高速空心滚子轴承的性能研究

根据接触力学理论,利用有限元软件ABAQUS,合理建立了空心圆柱滚子轴承的分析模型,研究了某高速空心滚子轴承的应力分布情况,并对滚子的空心度进行了优化设计.结果表明:在一定工况条件下,只要空心度合适,空心圆柱滚子轴承的应力分布情况要远好于实心滚子轴承.研究结果为高速空心圆柱滚子轴承的设计提供了指导.     

新型空心圆柱滚子的承载性能研究

设计合理的普通空心圆柱滚子,虽然可以大幅度降低轴承的接触应力,改善或消除接触应力的"边缘效应",但对于降低等效应力意义不大。为了解决这一问题,提出了一种新型空心圆柱滚子,根据接触力学理论,利用有限元软件ABAQUS,合理建立了新型空心圆柱滚子轴承的有限元分析模型。结果表明:设计合理的新型空心圆柱滚子可以很好的解决滚动体与滚道接触时的等效应力"边缘效应"问题。研究结果为新型空心圆柱滚子轴承的设计开发提供了理论依据。     

新型滚动体轴承-深穴空心圆柱滚子轴承承载性能的理论研究

突破了用表面修形来降低或避免滚子轴承边界应力集中的传统理论和方法,通过设计创新来降低或避免轴承 滚子边界应力集中,提出了一种新型滚动体轴承--深穴空心滚子轴承。新型圆柱滚子轴承兼备了对数滚子轴承和 空心滚子轴承的优点,又克服了它们各自的缺点。理论研究表明这种新型滚动体轴承具有突出的优点:①解决实心 和空心直母线滚子轴承的接触应力和等效应力的边界应力集中的问题。②使轴承在具有对数滚子轴承可克服边界应 力集中的优点的同时,避免了在加工工艺上的超精加工的要求。③保持了空心滚子轴承的优点,如:适应振动冲击 性载荷,改善轴承系统的润滑冷却条件,重量轻,减少了外圈所受的离心力,具有较好的高速运转性能等等。     

圆柱分度凸轮单侧面加工原理及刀位控制方法研究

提出了在不增加机床控制轴数的情况下 ,实现圆柱分度凸轮单侧面加工的刀位控制原理。给出了刀位控制数学模型 ,该方法可克服等径范成法的加工缺陷 ,提高加工精度和表面质量 ,延长刀具使用寿命 ,扩大刀具使用范围 ,很经济地实现廓面的磨削加工。本研究对于提高圆柱分度凸轮机构的传动精度、扩大其使用范围 ,有重要的理论意义和实际应用价值。     

改扩建公路工程空心板桥的检测评估试验技术研究

虽然公路工程技术标准中增加了车道活载值,但由于在公路改扩建中使用空心板桥时,材料设计强度和汽车材料设计强度明显降低,一般不能满足现行规范和技术标准的规定。本文在《公路桥梁承载力检测与评价规范》中引入了验证系数,定性描述了桥梁结构的潜在承载力。公路改扩建工程主梁、板技术条件评价等级是该构件使用的主要依据。本文将利用现场负荷测试、无损材料和检测实验、室内负荷能力检测与研究、负荷能力等系统评价方法,对公路改扩建工程中的空心板进行了研究与分析,以便准确、合理测试和评估空心板桥的技术条件和承载力。     

大型四轴金相试样切割机的设计与研究

针对金相试样的特殊要求,对金相试样的切割技术和磨削过程进行了研究,采用机电一体化系统设计思想,对其整体造型、机械结构和控制系统进行了设计,保证了金相试样的切割质量,提高了切割机的切割能力。控制系统的核心采用PLC,采用变频调速器实现了砂轮片转速的无级可调和自动控制,提高了切割机的控制精度,增强了切割不同材料的适应性。     

基于圆柱弹簧的试验止扭技术研究及试验验证

针对现有航空发动机轴类零件扭转疲劳试验运用止扭技术的不足,提出了基于圆柱弹簧的试验止扭方案。以目前采用止扭液压缸的相关参数为设计输入条件,进行了基于圆柱弹簧止扭装置（elastic anti-twist device,简称EATD）的工程设计和计算分析,并开展了基于圆柱弹簧的试验止扭装置的标定试验、工程验证试验。研究结果表明,该试验止扭装置较传统装置采用单元体设计简化了结构,止扭精度提高了数倍,安装时间节约了近12 h/人以上。因此,基于圆柱弹簧的试验止扭技术具有显著工程应用价值。     

圆柱壳结构外压弹塑性稳定性问题的半解析有限元法

综合考虑几何、物理双重非线性因素的影响,对圆柱壳结构在外压作用下发生承受外压失稳屈曲进行研究.几何方程采用大位移的应变位移关系,物理方程采用弹塑性分析的应力应变关系,导出圆柱壳单元弹塑性分析的切线刚度矩阵.计算中,为追踪失稳屈曲完整的平衡路径,在位于极值点邻域内的每一增量步中,采用控制弧长约束下的增量-迭代法进行计算,使计算效率大大提高.     

滚弯成型及在线检测系统的研究

根据现场需要,在调研的基础上,依据塑性变形理论,提出了利用滚弯加工使板料成型,并通过数控实现曲率在线测量和控制的新方法。具有结构简单,通用性好,实用性强等优点     

射流切割中高压缸的壁厚设计研究

分析了高压缸的应力分布特点,推导了确定缸筒内压的公式,通过对该公式的分析,得出缸筒径比大于5时高压缸所能承受的最大工作内压趋于定值的结论。由第四强度理论推导出了高压缸危险位置处(缸筒内壁)的当量应力的计算公式,并进一步建立了缸筒内压与缸筒径比及持久极限的量化关系。根据这些关系提出了在设计厚壁高压缸(主要指超高压缸)时,为了提高工作内压而应采取适当结构形式的建议,这些建议对于如何有效设计使用缸筒具有一定的指导意义。     

体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵原理及关键技术研究

在中国国家自然科学基金资助项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵的研究》,河北省回国留学人员择优资助经费项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋轴流血泵研究》,以及流体传动及控制国家重点实验室(浙江大学)开放基金资助项目《磁悬浮外磁场驱动轴流血泵的研究》的共同资助下,开展体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵(TMSCSI-BP-DOD)工作原理及关键技术研究,制造出物理原型样机,对研究取得的成果进行学术总结报告.为减少和消除血泵流道结构不合理引发的溶血和血栓问题,以减小血液流动剪切速度为目标,基于“静止进口导叶导轮+锥形螺旋叶轮转子+静止出口导叶导轮”的结构,提出一种体外驱动、在轴向和径向完全实现磁悬浮的新式血泵——TMSCSI-BP-DOD,建立起锥形螺旋叶轮转子及其流道内的血液学和流体动力学模型,模拟分析血液流场和流动规律.运用计算流体动力学(CFD)方法考察一定转动速度下,锥形螺旋叶轮转子叶片数、叶片螺距、转子锥度、进出口导轮叶片形状和导轮叶片数等参量对血泵流场、输出流量和压力的影响规律,模拟血泵结构参数变化对血泵性能的影响.通过仿真计算得到21条研究推论,归纳出5条研究结论.提出了TMSCSI-BP-DOD转子、叶片、导轮设计应遵循的7条设计准则:血泵进口端壳体和出口端壳体内表面应该设计成流线形状;进出口导轮应该设计成锥弧形曲面,并能与血泵进口端壳体和出口端壳体内表面相匹配;转子应该设计成锥形,转子锥度应该选取为9.46°;与转子对应的血泵壳体部分内表面应该设计成锥形,并与转子的锥度相同;锥形转子上的叶片应为螺旋状,且选取螺旋头数为3,即螺旋叶片数为3;锥形转子上螺旋叶片的螺距应该选取为35 mm;进出口导轮上的导叶片形状应设计成圆弧状,进出口导轮上的叶片数分别为8.为了解决血泵机械轴承在运转过程中由于磨损而引发血泵的失效,以及轴承摩擦热对血液可能产生的破坏作用,提出采用磁悬浮轴承(MSB)替代机械轴承的锥形螺旋叶轮血泵转子(RCSIP)径向和轴向混合被动式磁悬浮结构,构成了血泵锥形螺旋转子的轴向和径向磁悬浮轴承;建立了径向永磁轴承内磁环径向有偏移、轴向有偏移情况下轴向悬浮力、径向悬浮力的数学模型;建立了轴向永磁轴承动环轴向有偏移情况下轴向悬浮力的数学模型.采用ANSYS/Emag中的电磁场模块,仿真分析了不同气隙及径向偏移量下永磁轴承的磁力线分布,内磁环所受径向悬浮力与径向偏移量之间的关系,不同轴向偏移量时径向永磁轴承磁感应强度矢量分布,径向永磁轴承轴向悬浮力与轴向偏移量之间的关系.通过上述数值计算分析数据,得到了14条研究推论,归纳出10条研究结论.根据上述推论和结论,提出了关于TMSCSI-BP-DOD轴向和径向永磁轴承设计所应遵循的5条设计准则:径向永磁轴承应该由轴向充磁的两个磁环组成;为保证产生足够的径向悬浮力,径向气隙g0应取值0.2 mm;轴向永磁轴承应该由轴向充磁的两个永磁环组成;为保证产生足够的轴向悬浮力,轴向间隙应控制在0.2 mm附近;为保证对血泵转子磁悬浮的稳定性,轴向和径向永磁轴承应该成对出现.针对血泵动力导线与控制导线穿越皮肤引起人体感染等问题,构思出体外磁场驱动方案——血泵转子驱动永磁铁采用高磁性永磁体NdFeB制成,运用永磁电机驱动原理,对线圈组加载交变电流来产生旋转磁场,对永磁转子产生旋转力矩,从而驱动转子持续转动.提出呈120°均匀周向排列的三线圈驱动系统和呈60°均匀周向排列的六线圈驱动系统等两种设计方案.针对旋转磁场的构建,以三线圈驱动方案和六线圈驱动方案为研究对象,应用ANSYS/Emag的电磁场模块通过剩磁、内禀矫顽力、转子内径、转子外径、转子与线圈中心距等参量仿真模拟了加载电流与永磁转子上产生的驱动力矩之间的关系,以及线圈与永磁转子之间的距离与永磁转子上产生的驱动力矩之间的关系,得到了14条研究推论,归纳出5条研究结论.根据上述研究推论和结论,提出了关于TMSCSI-BP-DOD血泵转子外磁场驱动设计所应遵循的3条设计准则:转子上必须有4个径向充磁的永磁磁条;驱动线圈取为6个,且沿转子周向均匀布置;驱动线圈与转子之间的中心距应控制在40～60 mm之间,以保证永磁转子上产生足够的驱动力矩.为验证六线圈驱动方案正确性,分析驱动距离、驱动电流对永磁转子转速的影响规律,构建起TMSCSI-BP-DOD转子外磁场驱动实验装置,通过改变线圈组与转子中心距离,获得其在定值输入电流下永磁转子所能达到的最高转速与距离关系曲线;保持线圈绕组与永磁转子中心距一定,获得测量输入驱动线圈电流变化的情况下永磁转子最大转速与驱动电流的关系曲线.据此得到了2个推论,实现了距转子40～60 mm范围内无机械连接磁场驱动.为了验证所构思的新型血泵工作结构的可实现性,制造出TMSCSI-BP-DOD物理原型样机.以锥形螺旋转子、导轮及外壳等3个关键零件为对象,规划了TMSCSI-BP-DOD物理原型样机零件的制造过程和制造工艺,编制数控加工程序,建立了血泵总装配流程图和装配步骤,得到了血泵物理原型样机的总装配图.通过机械制造,得到了锥形螺旋转子、导轮及外壳等实际加工体,通过测量,得到实际加工公差,证明上述3个关键零件的加工步骤、加工工艺流程正确.搭建了TMSCSI-BP-DOD物理原型样机实验测试系统,测试了血泵扬程与转速、流量之间的关系,血泵转速与控制器电流、电压和输出功率之间的关系,血泵扬程与功率和效率之间的关系,得到了5条研究推论,证明TMSCSI-BP-DOD的工作原理是正确的,其最高驱动转速可达5 750 r/min,对应的流量达2 L/min,压力达18.49 kPa,输出流量和压力可以满足人体辅助血液循环的要求,但尚不能满足完全代替人体心脏的要求.     

架空索道新型脱挂抱索器的结构原理及试验装置研究

利用CAD技术及有限元法开发出国产脱挂抱索器,并设计,制造了一整套试验装置,这些试验装置符合我国索道载荷工况条件,可应用于架空索道实际,并推动脱挂索道国产化进程。     

对液压缸中活塞O形密封圈及活塞杆O形密封圈共同产生总摩擦阻力的分析和研究

现有的资料及文献对O形密封圈产生摩擦阻力的理论计算方法介绍甚少。这里向读者推荐一组活塞O形密封圈及活塞杆O形密封圈共同产生总摩擦阻力的理论计算公式。该组公式是以弹性力学理论为基础,通过对预压缩状态下及液压油压力作用下O形密封圈的受载和变形作详细的研究及计算而导出的。运用本文提供的总摩擦力公式计算可分别求得活塞启动,进程、反向启动及回程时由活塞O形密封圈及活塞杆O形密封圈共同产生的总摩擦阻力。