多层复合材料缠绕的"单元死活"有限元计算方法

为更准确地应用有限元分析方法解决树脂基复合材料纤维缠绕的小型压力容器的强度问题，文中提出利用“单元死活”模拟纤维缠绕过程的简易有限元数值计算方法，并通过使用这种方法对复合材料等强度缠绕的某型号小型压力容器进行计算模拟，证明方法的正确性。这种计算方法的提出将为压力容器的优化设计、分析等研究提供更为充分、可靠的依据。     

碳纤维复合材料缠绕铝合金管准静态轴向压缩的数值模拟

以多层(10层)和少层(3层)碳纤维复合材料缠绕铝合金管(Al-CFRP混合管)为研究对象,采用ABAQUS/Explicit有限元软件建立单层壳模型、多层常规壳模型和多层连续壳模型3种模型,基于Hashin失效准则对混合管轴向压缩变形过程进行仿真,对比了各模型的仿真准确性;将初始峰值载荷、比吸能、平均压缩载荷仿真相对误差和仿真时间进行无量纲化和权重处理,对各模型进行综合评价.结果表明:多层壳模型可以更好地预测混合管在轴向压缩下的损伤变形和吸能特性;对于多层缠绕混合管,最佳模型为多层连续壳模型,对于少层缠绕混合管,多层常规壳模型具有最小的误差.     

缠绕角组合对多层钢丝增强氟塑料软管组件应力水平的影响

运用有限元方法建立了钢丝增强氟塑料软管组件的参数化有限元模型,并应用该模型计算分析了缠绕角的不同组合对软管组件应力水平的影响,得出了各层增强钢丝的最大应力随内、外层缠绕角的变化规律,为该类软管的工艺参数优化、失效分析与预防提供了参考。     

多层缠绕卷筒结构有限元分析及轻量化设计

卷筒是起重机的重要承载部件,其设计的合理与否对起重机的安全性能至关重要。多层缠绕卷筒是当前卷筒发展的主流趋势,探讨其轻量化设计具有重要意义。以某型号塔机多层缠绕卷筒为例,在大型通用有限元软件Ansys中建立其APDL参数化模型,对其结构进行强度、刚度分析。在此基础上,将卷筒强度、刚度作为约束条件,构建以自重最轻为目标的优化设计模型,在Design Opt模块实现了本次卷筒结构的轻量化设计;为缩短上述Ansys优化方法运算周期、提高效率,在Matlab中利用LM-BP神经网络超强的非线性问题拟合能力与GA优秀的全局搜索能力实现了本次多层缠绕卷筒的快速优化设计。针对多层缠绕卷筒轻量化设计方法所做的两种探讨,对未来起重机多层缠绕卷筒的结构设计和优化具有一定的参考价值。     

复合材料缠绕压力容器冲击损伤分析

基于复合材料经典层合板理论和冲击动力学理论,采用Chang -Chang损伤准则对受低速冲击后的复合材料缠绕层进行损伤判定,并进行相应的刚度折减,分析复合材料纤维缠绕压力容器在冲击载荷作用下的动态响应和损伤状况.结合动力松弛法分析冲击能量对不同工作压力下复合材料缠绕压力容器抗冲击性能的影响,并对压力容器不同部位的抗冲击敏感性进行了相应研究,预测出压力容器的缠绕层损伤特征和最不利的冲击位置.     

含缠绕层缺陷大容积缠绕气瓶安全性能与评定研究

为研究缠绕层体积性缺陷及线性缺陷对大容积缠绕气瓶安全性能影响,通过对带有不同尺寸缠绕缺陷的大容积缠绕气瓶进行疲劳试验、爆破试验,并采用有限元分析等方法研究了不同尺寸的缠绕层缺陷对内胆应力状态、缠绕层应力状态影响。通过有限元分析,对于面积为250 mm×250 mm,深度为3 mm的体积性缺陷,内胆应力几乎未变,缠绕层应力增加38.9%,经历11 000次疲劳试验,未发生变化。在爆破试验中,对于含面积为250 mm×250 mm缠绕层缺陷的大容积缠绕气瓶,当缺陷深度分别为3 mm时,爆破压力下降9.9%,略低于设计爆破压力,仍满足安全使用要求,当缺陷深度为6 mm时,爆破压力大幅下降20.9%。研究结果表明,对于轴向长度不超过250 mm,深度不超过3 mm的缠绕层缺陷,大容积气瓶安全性能仍满足使用要求,如缺陷深度超过3 mm,可评定为Ⅲ级。     

双折线式多层缠绕卷筒参数化建模与仿真分析

以太原重型机械集团有限公司1 300 t桥式起重机中的双折线式多层缠绕卷筒为研究对象,应用三维设计软件NX中草图、特征表达式等功能,实现双折线式多层缠绕卷筒及其螺旋线参数化建模。通过修改不同的参数值,快速实现折双折线式多层缠绕卷筒结构的自动更新。在参数化模型的基础上,结合多体动力学仿真程序Adams,建立起升钢丝绳模型,对双折线式多层缠绕卷筒钢丝绳缠绕过程进行动力学仿真,分析研究缠绕过程中钢丝绳缠绕及受力情况,校核验证双折线式多层缠绕卷筒的设计合理性,确保钢丝绳能够平稳缠绕到卷筒上,且受力均匀,为结构设计提供参考与依据。     

扁平绕带高压容器自增强压力的计算

扁平绕带容器在国内成功地得到应用。为了保证钢带缠绕的质量,使带层贴合紧密,采用超压自增强处理是简单易行的有效方法,本文通过模拟容器的自增强试验和各钢带层的应变测量,分析了绕带容器自增强的应力情况,提出绕带容器自增强压力的计算力法。     

考虑层间摩擦的多层波纹管轴向刚度非线性有限元分析

利用ANSYS程序接触有限元方法对4层U型波纹管轴向刚度的线性和非线性特性进行了研究。首先建立了轴对称弹性单元（solid element）与接触单元组合的有限元模型，然后计算得到了该多层波纹管的刚度特性，尤其是在压缩时的非线性刚度，并且讨论了不同层间接触摩擦状态的影响，分析说明了多层间接触摩擦使波纹管轴向刚度具有非线性特征的机理。     

钢带缠绕预应力模具与制造设备

介绍了一种新型的钢带缠绕预应力模具,由高强度钢带缠绕层、模芯、模具衬套等组成.提出了一种钢带缠绕预应力模具制造设备及其控制方法,由开卷机构、夹紧机构、张力检测机构、缠绕机构、旋转编码器装置和电气控制系统等组成.设备采用双电动机式变张力缠绕系统、模块式组合机身结构和闭环控制技术,可实现预应力模具钢带缠绕制造过程中缠绕张力的自动控制.     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬间把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统（包括机构、结构）的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地说明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公司以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统（包括机构、结构）的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

RV减速器针摆传动啮合特性分析

在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。     

CONSIDERATION OF THE FORM OF THE UNDEFORMED SECTION OF CUT IN THE CALCULATION OF MACHINING FORCES

For the calculation of machining forces in turning processes, the empirical equation of Victor and Kienzle has been established as a common model. However, the model has some constraints. The undeformed chip thickness has to be higher than 0.1 mm and the ratio of undeformed chip width and undeformed chip thickness has to be higher than four. This means that the equation cannot be used for several combinations of process parameters. This paper shows an approach to calculate the machining forces for any form of undeformed sections of cut based on the approach of Victor and Kienzle. In order to achieve this, the undeformed chip thickness and the undeformed chip width are defined in a new way. Furthermore, the direction of chip flow is considered to determine the feed and passive force components.     

技术创新的源泉--知识的条件性

人类文明和科技进步源于创新。创新的内涵源于知识的拓新,而知识拓新又源于知识本身的特征──条件性。自觉地还是自发地运用知识的条件性,具有很大的效果差异。自觉地认识知识的条件性并转化为方法,可加快和顺利地开拓创造性思维,把难题化解,并进行物化,以获得新成果。     

轮轨滚动接触疲劳现象分析

论述轮轨滚动接触疲劳破坏的几种典型现象，定性地分析它们的起因和发展过程。介绍我国部分铁路现场轮轨接触表面的疲劳破坏调查情况，给出由非赫兹滚动接触理论分析计算的我国铁路轮轨接触表面作用力分布情况。计算结果表明我国铁路轮轨接触表面疲劳现象如此严重的主要原因之一是轮轨型面不配匹和轨底坡设置不合理。并论述该领域今后的进一步研究方向。     

五足步行机器人步态研究

将五足步行机规则步态分为奇异和非奇异两大类型,对步态各类数、负荷因子取值范围、稳定行走条件以及稳定裕度求算进行了分析,所得结论对于指导五足机的机构和实用步态设计有重要理论意义。     

车辆主要噪声源识别方法的研究

描述了车辆车外主要噪声源的两种常用识别方法即声强法和声压法,给出了小客车车外噪声源的声强法和声压法的对比识别结果。这两种方法对比识别结果表明：在声源愈单一的情况下,声强法与声压法识别结果的相差愈小;在声源愈复杂的情况下,声强法与声压法识别结果相差愈大。     

球形滚刀的理论研究

对球面螺旋面进行深入的理论研究。给出了球面螺旋线导程、螺旋运动参数、球面螺旋升角的定义及新公式。建立了球形滚刀各螺旋面方程、刃口方程及侧后角计算等一整套新公式,可作为设计制造滚刀时的参考,总结出球形滚刀存在的有理论误差及减少误差的方法。最后给出了设计实例。     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。