弹塑性线弹簧边界元法及其在表面裂纹分析中的应用

利用Rice和Levy提出的线弹簧概念及Parks等人对线弹簧的拓展，建立了弹塑性连续线弹簧模型，此模型可方便地与普通使用的三维有限元、三维边界元等数值计算方法相结合，用于弹塑性三维表面裂纹断裂参量的计算。将三维边界元法与弹塑性连续线弹簧相耦合，给出了弹塑性表面裂纹断裂参量的求解方法，为工程应用提供了一个高效的表面裂纹断裂参量的计算方法。并将计算结果与三维有限元解进行比较，结果吻合良好。     

基于灵敏度分析的离合器膜片弹簧优化设计

利用灵敏度分析的方法，有目的地选择适当的设计变量，对汽车离合器用膜片弹簧进行优化设计，改进了以往只凭经验选取设计变量进行优化，造成变量过多、计算冗长且结果有偏差的问题。通过对膜片弹簧载荷-变形公式的灵敏度计算，找出对目标函数灵敏度较高的膜片弹簧内锥高h、厚度t、碟簧部分内半径r以及工作状态下膜片弹簧大端变形量λb等4个参数作为设计变量，将七维问题简化为四维，减少了运算量，清除了多余变量对优化过程的干扰作用，使结果更准确可靠。     

基于新假设的膜片弹簧碟簧的部分载荷—变形公式的修改

膜片弹簧已广泛应用于汽车离合器。目前工程上对其进行分析时，多使用建立在铁摩幸柯假设基础上的Almen-laszlo公式^[1]。但是因为铁摩幸柯假设过于简化，计算结果不能满足工程需要。本文提出了新的更为接近实际情况的假设，考虑了弹簧变形过程中的径向应变，对A－L公式进行了修正，使计算结果更接近于实际。     

汽车钢板弹簧设计计算分析及软件开发

对汽车钢板弹簧现行的各种计算方法进行了分析和研究．在此基础上，开发了一种汽车钢板弹簧计算与设计软件．并利用该软件与现行钢板弹簧计算方法相比较，充分证明了该软件的可行性与实用性。     

基于有限元的圆锥螺旋MEMS弹簧非线性分析

弹簧作为控制机件运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量的基本机械零件,它的作用在微机电系统（MEMS）中不可替代。设计一种应用于MEMS的圆锥形微弹簧,通过有限元方法对圆锥微弹簧非线性接触状态下,所表现的弹性特性进行了计算,得到微弹簧弹性特性曲线,并对微弹簧的非线性特性进行了分析,结果表明圆锥弹簧的刚度具有明显的非线性。有限元计算结果与理论公式计算结果基本一致,说明了采用有限元方法的可靠性。这种方法的采用对于微弹簧的优化、设计与加工具有实际意义。     

弹簧托辊胶带机运量计算

本文在对预应力弹簧托辊进行挠性变形分析的基础上，通过大量计算，得出弹簧托辊各参数与运量之间的关系，确定了运量计算方法。     

一种新型弹簧试验机的研制

根据弹簧行业的发展需要，在吸取国内外弹簧机优点的同时，利用反求工程设计出一种新型的拉压式弹簧试验机。在设计过程中，对系统的组成及其工作原理作了技术性的２分析，并对核心零件－导柱的变形进行理论分析与计算，得到的实测结果与理论计算值相吻合。     

基于HyperMesh和ANSYS的波形弹簧变形规律及力学性能研究

以波形弹簧为研究对象,采用理论计算与有限元分析相结合的方法,研究波形弹簧的变形规律和力学性能。文章分析了波形弹簧波峰、波谷在压缩过程中的扭转变形情况,得到波形弹簧所受载荷、径向变形量及最大等效应力与压缩量的变化规律。将有限元计算结果与理论计算结果进行对比分析,验证了刚度、径向变形量计算公式的准确性。为解决行业标准中应力计算公式不适用于厚度小于0.2 mm的波形弹簧这一问题,通过有限元分析方法对应力计算公式进行了修正,并通过设置对照组确定了应力修正系数的适用范围,为波形弹簧的设计、计算提供参考。     

地震下高墩刚构桥桥台背土相互作用分析方法对比

针对重力式U型桥台背土相互作用，结合现行抗震规范，提出了4种分析模型及其力学本构关系和计算式。采用非线性时程法对比研究了某在建高墩双薄壁连续刚构桥的桥台背土相互作用效应。结果表明：只有弹簧模型可以求得与精细模型基本一致的高阶弹性模态；在纵桥向，滚轴模型和支座模型的结果都比精细模型小，弹簧模型相对精细模型的计算误差最小，关键内力误差不超过20%；在横桥向，支座模型的内力最接近精细模型，而弹簧模型和滚轴模型的结果都偏保守；桥台刚度对关键地震内力的影响幅度低于10%，而桥台有效参与质量的影响幅度也低于15%。综合考虑分析精度和计算成本，弹簧模型在抗震设计中更值得推荐。     

圆柱螺旋压缩弹簧的简易迭代计算法

论述了在满足强度条件和几何约束条件下，确定弹簧丝直径和旋绕比的一种简易迭代计算方法，使用此种方法，可以利用计算器作简单的迭代即可获得满足实用精度要求的弹簧参数结果。     

弹性支承弯曲振动梁的频率方程及其特征值分析

由等截面直梁弯曲振动微分方程及其通解和弹性支承、中间固定支承与自由端的边界条件,推导出弹性支承弯曲振动梁的频率方程的解析表达式．并利用数值方法（二分法）计算出在不同弹簧弹性系数和梁的弯曲刚度下弯曲振动梁的前两阶特征值,分析了梁的弯曲刚度对特征值的影响．另外,通过给出的在不同中间固定支承位置下特征值随弹簧弹性系数变化的曲线,分析了弹簧弹性系数对特征值的影响．     

扭转缓冲器弹簧的多目标优化设计

以扭转缓冲器弹簧为例,以弹簧自由高度最小、质量最轻为优化目标,建立圆柱螺旋扭转弹簧多目标优化设计的数学模型。采用统一目标法对弹簧进行优化,并借助Matlab优化工具箱进行求解。结果表明：采用该种方法,减小了自由高度,减轻了重量,优化效果显著。     

火车车箱底座减振弹簧的强度破坏分析

通过对大量火车车厢底座减振弹簧的破坏样件分析,发现破坏部位都是从弹簧的根部或接近根部的最后一圈断裂。一般这类弹簧均按密圈圆柱形螺旋弹簧受轴向压力而在簧丝截面产生扭矩的强度条件来设计。中对此设计原理提出疑义,指出应充分考虑火车紧急制动时的巨大负加速度而产生的水平惯性力,该力使簧丝截面产生扭矩和双向弯矩,因此应按弯扭组合变形进行强度计算,并给出了簧丝截面上的内力计算公式和强度条件,且与单纯按轴向压力     

腱驱动假手手指运动及力分析

为优化多自由度假手的机械结构,降低其复杂性以及提高其可靠性,采用腱驱动方法实现假手单手 指的独立运动．腱驱动假手手指由驱动腱、钢丝轮、3个指节、3个关节及关节扭簧等构成,关节扭簧实现关节 的预紧和腱松弛后关节的回复运动．对弹簧刚度进行优化设计,实现腱驱动的手指各关节的顺序弯曲及手指 的大抓握．分析了手指抓取时各指节所受接触力与钢丝轮驱动力矩之间的关系．建立了手指的动力学模型, 得到手指的动力学方程．数值计算与仿真分析比较证明了理论计算的正确性,手指运动及抓握实验证明了该 种结构手指的可行性．腱驱动的假手手指具有零件少、结构简单、可靠性高等优点,为多自由度假手的研制提 供了有利条件     

稳瞄系统中复位膜片弹簧的力学性能

通过对稳瞄装置中复位膜片弹簧力学特性的分析,得出作用在操纵机构手柄上的各种外加力矩,以复位膜片弹簧产生的作用力矩最为显著.仿真结果显示复位膜片弹簧对操纵手柄的力矩与操纵杆的角位移成正比,在由多簧片构成的稳瞄操纵结构中,仅有3个簧片起主导作用,其他簧片的作用较小,对操纵手柄的影响可以忽略.研究结果对于簧片参数的合理取值,改善稳瞄系统的操纵性能提供了指导性依据.     

恒载荷下TiNi和TiNiCu形状记忆合金弹簧的热稳定性

TiNi基形状记忆合金弹簧是一种有广阔应用前景的形状记忆合金驱动元件.研究了在电流加热方式下,不同加热温度,不同恒载荷作用下TiNi和TiNiCu记忆合金弹簧的热稳定性.研究表明,恒定载荷下,最初的几次循环后,弹簧的行程变小,而在循环次数超过一定次数后,弹簧的行程不随着循环次数的增加而发生明显变化.对于TiNi和TiNiCu记忆合金弹簧,过热和过载均会向弹簧中引入不可逆的塑性变形,导致其热稳定性的下降.由于Ti3Ni4相粒子的析出强化了基体,在恒载荷下,TiNi合金弹簧较TiNiCu合金弹簧显示出更加良好的热稳定性.     

钢-混凝土组合梁纯扭及复合受扭性能

为了研究钢-混凝土组合梁的扭转性能,对5根新型外包钢-混凝土组合梁进行了纯扭和复合受扭试验,研究了组合梁在纯扭和复合受扭作用下的破坏形态、工作机理以及裂缝开展分布的情况,比较分析了组合梁扭矩-扭率、荷载-应变、弯矩-挠度、荷载-裂缝开展之间的相互关系。通过对组合梁受扭性能的弹塑性理论分析,提出了在组合梁纯扭及复合受扭作用下的开裂扭矩计算公式;采用变角空间桁架模型,提出了该新型组合梁在纯扭及复合受扭作用下的极限扭矩计算公式。结果表明：理论公式计算结果与试验结果吻合良好,为评估结构的安全性及稳定性提供了依据。     

非线性变参数车-轨-桥耦联系统动力学建模

考虑车辆-轨道-桥梁间的非线性刚度和阻尼特性,建立系统在垂向和横向轨道不平顺条件下的动力学模型。将车辆模拟为质量-弹簧-阻尼多刚体系统,轨道和桥梁则分别为由有限个变参数弹性约束相联系的欧拉梁,利用分段线性化方法描述弹性约束的非线性刚度和阻尼特性,数值求解系统的动力学响应。研究表明:系统间的非线性变参数约束对改善结构的动力性能有着重要的影响,特别是对于拉压不对称的非线性约束情形,系统则表现出良好的综合动力性能。     

双螺旋弹簧质量系统动态响应分析

许多工程结构应用了双螺旋弹簧质量系统(如炮闩的复进簧),这种系统的非线性动态响应分析的解法国内外尚属罕见;本文分析计算了在纵向冲击载荷作用下,双螺旋弹簧质量系统中的动态应力变化规律及其最大值;理论计算结果与实验符合良好.这种方法可用来进行双螺旋弹簧质量系统的动态强度设计计算.     

板弹簧连接的力学参数讨论

板弹簧具有良好的缓冲和吸振性能,广泛应用于机械振动系统中。文中以板弹簧的连接方式为研究对象,通过对其力学参数的讨论,得出了相应的结论。