活节螺栓法兰垫片连接系统有限元分析与结构改进

应用ABAQUS软件,在考虑预紧力和内压作用的工况下,对某厂所设计的压力容器非标活节螺栓法兰垫片连接系统进行三维有限元应力分析。根据应力分析结果进行线性化处理,按照JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》对其进行应力强度评定。结果表明,由于结构的复杂性,原设计结构的耳板、上法兰和筒体的应力强度不满足要求,需加厚上法兰并在筒体上安装加强板以减小其应力强度值。对具有不同厚度上法兰和不同长度加强板的该结构进行应力分析,得到既满足强度要求和密封要求,又节省材料的设计参数,同时总结了上法兰厚度和加强板长度对连接系统上法兰和筒体应力的影响规律。这对类似结构的设计具有一定的指导意义。     

加氢反应塔非标准双锥密封结构有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150 2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

带纵横向肋板的圆管结构强度分析

在工程应用或模型试验中,常有承受均匀径向内压及轴向拉应力的各种圆管结构或压力容器。为降低成本,减少零部件的厚度,设计中常采用相应的肋板结构来提高筒体强度和刚度。而带有纵横向肋板的圆管结构,其力学模型的合理简化对强度分析十分必要。在大型井壁受力模拟试验装置中使用带有纵横向肋板的圆管结构零件——承载筒体,该结构的每一个单元肋格简化为四边固定的矩形平面弹性薄板,并对其进行计算,导出肋板单元的挠度公式,运用弹性薄板小挠度理论导出弹性曲面上各应力分量的表达式。为该结构筒体厚度的确定提供理论依据,也为带肋板结构的零件模型简化提供新的思路。     

加氢反应塔非标准双锥密封性能的有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150-2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

基于微分平坦的旋转倒立摆双闭环抗扰 PID 控制

针对一类不稳定、欠驱动二自由度旋转倒立摆系统, 提出一种基于微分平坦的双闭环抗扰 PID 控制方法。 首先, 建立倒 立摆的非线性动力学模型, 利用近似线性化分析系统的不稳定零动态与非最小相位特性; 然后, 结合微分平坦理论, 设计倒立摆 平坦输出,重构系统平坦状态, 并建立平坦状态与角度输出之间的转化关系,克服倒立摆的非最小相位影响; 进一步, 针对微分 平坦系统, 设计抗扰 PID 双闭环控制结构和带宽化调节方法, 在主动抗扰机制下实现对摆杆角度与悬臂角度的精准控制; 最后, 通过仿真与实验, 验证所提方法的有效性和实用性。 所提方法为欠驱动系统提供了一种结构简单、抗扰能力强的控制方案。     

支点弹性、阻尼可倾瓦轴承动力特性数值仿真及试验研究

依据考虑瓦块摆动和沿几何预载荷方向微幅振动的可倾瓦轴承完全动力特性的解析模型及其对应的八参数简化动力模型,设计制备了支点弹性、阻尼特性可倾瓦轴承。该轴承通过在瓦块支点与轴承体之间设置弹性垫片,使瓦块支点支撑在弹性垫片上,弹性垫片与轴承体之间存在微小间隙并与轴颈润滑系统共享油路以实现局部挤压油膜效应。根据不同加工工艺,制备了两种形式的新型支点弹性、阻尼轴承,并通过理论计算模拟与试验分析对两种新型轴承的动力特性进行研究。结果表明,支点弹性、阻尼可倾瓦轴承能够增大转子的一临界阻尼,有效提高转子系统稳定性。     

三级气缸悬臂挠度补偿机构的设计

针对现有的三级气缸悬臂机构由于刚度不够引起的挠度较大的问题,提出了一种全新的设计方案,通过在多级气缸的第一级气缸前端安装升降液压缸,在第一级气缸后端加装铰接结构的设计,改变整条悬臂的俯仰角,对悬臂的挠度进行补偿。利用ANSYS和MATLAB软件进行了仿真和数据拟合,并对现有的激光测距仪的测量方式进行了改进,优化了该装置的电气控制系统。最终通过结构上和控制系统的优化,进一步缩小了该装置的挠度。     

回转窑筒体故障检测方法研究

回转窑筒体的弯曲变形和中心点在水平面偏移都会造成同档支承处两个托轮的受力不均,定性分析了支承处筒体截面的不同故障对托轮挠度的影响,以某水泥回转窑为对象,测得各个托轮的挠度变化信号,根据其频谱,分析出回转窑支承处筒体的弯曲变形和中心点在水平面的偏移情况,并通过与其他两种测量方法所测结果对比,验证了以托轮挠度变化为参数的回转窑筒体故障识别方法简单而有效,为回转窑故障早期预测及托轮调整提供了参考依据。     

隔膜抽气泵用三明治约束阻尼垫片减振特性分析

隔膜抽气泵在运转过程中会产生振动，使用阻尼垫片可以有效减小其振动。设计并制备了一种三明治约束阻尼垫片，其约束层使用铝合金，阻尼层采用黏弹性材料。通过时域和频域响应分析对比了三明治约束阻尼垫片安装前后隔膜泵的振动响应，发现该垫片能够以4 mm（或传统的1/10）厚度实现良好的减振效果，提高了系统的稳定性。与此同时，本文还从材料和结构的角度分析了三明治约束阻尼垫片的减振机理。     

悬臂式掘进机截割伸缩臂抱闸装置的设计探析

悬臂式掘进机伸缩臂与固定筒体间存在间隙,当掘进机截割臂进行上下、左右截割作业时易出现冲击固定筒体的问题.针对这个问题,设计了一种掘进机截割伸缩臂抱闸装置.应用结果表明,该装置不仅体积小、结构简单,而且无须附带电动机等动力装置,节能、灵敏度高、动作稳定可靠,可达到有效预防掘进机截割伸缩臂对筒体冲击的目的.     

大口径空间光学遥感器的碳纤维复合材料精密支撑构件的结构稳定性研究

摘要：为了研究应用于大口径空间光学遥感器中由碳纤维复合材料（CFRP）制成的精密支撑构件的结构稳定性,设计并研制了连接在主、次镜间的CFRP连接筒。对该连接筒建立等效力学模型、计算相关参数和确定铺层的合理形式,运用有限元法对连接筒进行分析计算,通过试验验证连接筒的结构稳定性。首先,由给定的主、次镜间角度变化量计算出连接筒前端面的最大挠度,根据实际载荷情况建立等效力学模型,计算连接筒轴向弹性模量,结合复合材料层压板理论,确定碳纤维铺层的合理形式。然后,运用ANSYS软件对有限元模型进行分析,计算主、次镜间的角度变化量和支撑结构的模态分布。最后,通过量级逐增的力学试验,采用光学测量的方法测量主、次镜间角度变化量,验证CFRP连接筒的结构稳定性。试验结果表明：主、次镜间角度变化量小于10″,CFRP支撑构件一阶基频大于75Hz。CFRP支撑构件满足主、次镜间角度变化量要求,具有较好的结构稳定性。     

煤矿悬臂式掘进机伸缩结构的设计

总结分析了现有悬臂伸缩结构形式在用于大功率重型岩巷掘进机时存在的问题及缺陷,并设计了一种新型伸缩结构,在改善伸缩结构强度、刚度的基础上,通过特殊的设计解决了方箱式结构加工工艺性差的问题。通过设计分析,确保该结构的可靠性、稳定性,以期为解决岩巷纵轴掘进机长期以来无法实现悬臂伸缩功能的问题提供新的思路。     

大型风机叶片法兰轴孔自动对接系统的研究与分析

该系统采用液压动力原理，实现叶片根部螺栓与轮毂法兰孔对接过程中的法兰周向与径向精定位调节。对精定位调节液压缸的布局设计进行了分析，并对关键部件——精定位调节垫片进行Simulation CAE仿真分析，确保对中精度并不损伤叶片之目的。对系统所实现的对中效果进行数学分析，验证了该系统的设计功能，并给出了分析结论。     

筒体壁板预应力控制焊接变形的数值分析

本文利用ABAQUS有限元软件,结合固有应变法,系统地分析了预应力对筒体壁板上轴向短梁和周向长梁焊接变形的影响规律.基于计算结果,设计预加应力以控制变形,并对其结构进行强度和稳定性分析.     

立式车床双横梁结构改进探索

通过对立式车床通常采用的横梁结构进行分析,发现其横梁结构具有悬臂特征和不对称的热平衡结构,加工中会引起车床的横梁变形,从而造成车床加工精度的降低。针对这两种情况,重新设计了一种双横梁结构,采用热对称设计,并且避免了悬臂情况,提高了车床的加工精度,并对新的双横梁结构进行了有限元分析,基本符合设计要求。     

抗屈曲轻质带筋薄壁筒体结构智能优化设计

提出了一种面向带筋薄壁筒体结构的智能优化设计方法,用于自动化设计满足抗屈曲性能要求的轻量化带筋薄壁筒体结构。基于柱壳曲面几何分割、梁壳单元耦合方法,建立了正置正交、斜置正交及等边三角形三类典型筋条布局的带筋薄壁筒体结构全自动参数化仿真模型,开发了带筋薄壁筒体线性屈曲高效率、自动化仿真流程;基于神经网络代理模型的优化方法,实现了带筋薄壁筒体结构特征参数优化。设计案例表明,该设计方法可在保证筒体抗屈曲性能满足服役要求的前提下,有效减少整体结构质量,为薄壁筒体结构开发提供高效的设计方法。     

高压筒体大直径双开孔补强分析及优化设计

针对工程上高压容器筒体大开孔产生较大应力集中的问题,以某高压容器筒体开大直径双孔结构为研究对象,采用应力集中系数K表征开孔对筒体造成强度削弱的程度,基于有限元方法分析了圆角半径、3个无量纲参数(开孔率d/D、接管与筒体厚度比t/T、筒体径厚比D/T)、接管间角度α和中心距L对应力集中系数K的影响。并按照GB/T 150.3—2011中分析法初步设计厚壁接管补强结构,进行响应面优化分析得到最优方案,在满足强度要求的情况下,实现了设备质量的减轻。结果表明：开孔率d/D>0.6时,需要考虑双开孔对应力集中的叠加作用;接管排布角度在30°～90°之间会在一定程度增大应力集中;厚壁接管结构中,筒体厚度T及接管补强段厚度t对应力集中影响程度较大。本研究得到了各参数对应力集中的定量化影响规律,可为大开孔接管设计与排布提供参考依据。     

直压式筒体密封性能自动化检测装置的设计

为了实现筒体密封性能的安全检测,设计了一款基于直压法原理的自动化筒体密封性能检测装置。该装置主要由气路系统、机械辅助装置及控制交互系统组成,通过实时对比密封筒体内压力变化值,完成承压能力较小的密封筒体自动化检测。同时,基于方便、快捷的设计理念,该装置采用一键式检测思想进行设计,通过机械辅助装置实现待检测筒体的自动化装夹与密封准备,并利用电气比例阀与气体流量控制器的自动控制功能控制充气压力与充气速度,实现充放气过程稳定可控。     

一种联调扭力杆式调节机构装配调试技术研究

航空发动机高压压气机可调叶片调节机构是非常关键的组件,为保证机构调节精度,不仅需要保证设计角度精度,也需保证装配调试实现设计角度精度,对一种联调扭力杆式调节机构装配调试技术进行了探讨,结果表明:通过采用角位移传感器支座工装以及周向四处角位移传感器校准调节机构,可有效减少初始角度带来的偏差及周向角度不均匀带来的偏差,通过调节连杆长度或耳片垫片可修正角度偏差,保证装配的角度调试精度。     

液压式筒体支架的设计

介绍了液压式筒体支架的结构、作用。设计了筒体支架的液压系统,并用CAXA等三维、平面的机械设计软件,来完成该筒体支架的外观造型和机构分析。