含横向裂纹的Jeffcott转子刚度分析

根据断裂力学理论和转子动力学理论,考虑沿3个坐标轴方向6个载荷的作用,推导出了含裂纹的转轴刚度。裂纹的开闭状态由裂纹面的应力决定。通过数值仿真计算发现:刚度在3个坐标轴方向上随着裂纹深度的变化幅度有很大差异,轴向刚度变化以及小裂纹情况下垂直于裂纹方向的刚度变化可以不考虑;随着细长比的增大,裂纹轴的刚度减小。     

含横向裂纹简单转子刚度的计算

以两端简支的 Ｊｅｆｆｃｏｔ 转子为对象,运用断裂力学和材料力学理论推导出含横向弓形裂纹的转子刚度计算公式,并在此基础上研究裂纹位置、裂纹深度和轴细长比 Ｒ／ Ｌ等参数对转子刚度的影响。计算结果表明,裂纹位置距转子中心越近、裂纹深度越深,转子的刚度就越小;转轴细长比越大,裂纹对转子刚度的影响就越大;当裂纹较浅时,可忽略平行于裂纹方向的刚度变化,而当裂纹较深时,应同时考虑与裂纹平行和垂直方向上的刚度变化。     

具有横向裂纹转轴耦合刚度的数值模拟和实验研究

采用有限元和实验分析研究轴向、剪切、弯曲及扭转载荷耦合作用下,含裂纹转轴刚度随各种影响因素的变化规律.采用Dimarogonas法推导6×6维裂纹转轴有限元刚度矩阵.确定网格划分方案,同时考虑d/l、a/R以及加载点与裂纹的位置关系.模拟计算结果表明,随着裂纹深度的增大,ξ向无量纲刚度的变化最快;裂纹深度在3 mm～4 mm时,ξ向、η向的弯曲无量纲刚度差有峰值.随着裂纹细长比的增大,弯曲和轴向的耦合刚度降低.随着裂纹深度比增大,弯曲和轴向的耦合刚度增大.结果与实验结果比较表明,文中方法是正确有效的,且接近实验结果.     

拉扭加载下缺口参数对轴疲劳寿命的影响

讨论了缺口几何参数对缺口轴疲劳寿命的影响。建立缺口轴在拉扭载荷作用下的力学模型,运用有限元软件计算缺口根部的局部应力应变,根据VonMises等效应变法计算缺口轴在不同半径、深度、张开角下的寿命。结果表明,缺口轴疲劳寿命随缺口半径r的增加而增加,随缺口深度t的增加而降低;当r和t一定时,缺口张开角α对圆轴疲劳寿命的影响程度较小。     

含椭圆表面裂纹橡胶-钢球支座在扭转载荷下的断裂分析

通过非线性有限元方法对橡胶-钢球支座在扭转载荷作用下存在的椭圆表面裂纹情况进行了数值模拟,给出撕裂能与裂纹尺寸、载荷和橡胶层厚度的关系曲线．结果表明,对界面椭圆表面裂纹,同一裂纹深度,撕裂能随载荷的增加而增加,随橡胶层厚度的增加而减小．对橡胶层中间含椭圆表面裂纹,撕裂能随裂纹深度的增加而增加．最后,利用非线性回归工具得到撕裂能的经验计算式．     

齿根裂纹对直齿轮啮合刚度的影响研究

以渐开线直齿圆柱齿轮啮合副为研究对象,采用有限元法计算了含齿根裂纹的故障齿的啮合刚度,分析了齿面接触应力分布特性,载荷的齿向分配特征以及载荷在齿面上随裂纹深度与裂纹角度变化时的分配比例关系,对比研究了齿根裂纹深度和裂纹角度变化对齿轮啮合刚度的影响。计算结果表明:裂纹深度引起的啮合刚度变化相比裂纹角度引起的刚度变化明显,单齿啮合状态下刚度的变化更为突出;裂纹深度相比裂纹角度载荷分配系数变化剧烈;裂纹深度与裂纹角度引起的齿面应力变化相比正常齿显著;齿面间载荷分配呈非线性变化。     

热和离心位移对球轴承刚度影响的数值分析

针对高速角接触球轴承刚度影响因素多、精确预测困难的特点,基于拟静力学模型考虑了离心力、陀螺力矩、轴承套圈热变形和内套圈离心膨胀等多种因素影响,计算了轴承动态刚度,分析了工况和结构参数对轴承动态刚度的影响。分析结果表明:热和离心效应使轴承轴向刚减小,径向刚度增加,对轴承动刚度影响不容忽视;轴向和径向刚度随轴向载荷增加而增大,随径向载荷增加而减小;不考虑热和离心效应时轴向刚度随内沟曲率系数增加而明显减小,考虑热和离心效应时轴向刚度略有增加;轴向和径向刚度随外沟曲率系数增加而减小;转速和球径对轴承刚度影响较复杂,是转速和球径综合作用结果。     

线接触弹流摩擦副的动特性研究

基于机械振动学和弹流润滑理论,将弹流油膜简化为弹簧阻尼,建立了线接触摩擦副的摩擦学、动力学耦合模型,用数值方法求解了摩擦副的振动响应,通过简谐激励下系统的阻尼环求得摩擦副的刚度和阻尼,分析了载荷、速度对摩擦副动力学特性的影响.结果 表明:弹流油膜具有显著的刚度、阻尼特征;弹流状态下,当速度一定时,摩擦副的刚度、阻尼随载荷增加而几乎线性地增加;而当载荷一定时,摩擦副的刚度、阻尼随速度的增加而指数般减小.     

正交车铣细长轴的切削稳定性研究

为解决传统车削细长轴类工件时易出现振动、变形、加工质量不易控制等难题,应用正交车铣加工技术,由于其独特的切削运动,使其成为了细长轴等弱刚度工件切削加工的良好解决方案。建立了考虑刀具-刀柄-主轴结合面的电主轴以及不同装夹下的工件的有限元模型,并对其进行了频率响应分析。运用半功率点法对动力学参数拾取并进行计算,对不同装夹方式以及切削参数下的极限切削深度进行了分析。以车铣切削振动系统传递函数为基础,建立了正交车铣细长轴的切削深度计算模型。研究表明,正交车铣细长轴的极限切削深度随进给量的增大而减小,随铣刀半径的增大而增大,为实现细长轴类工件的车铣加工应用打下理论基础。     

金属材料表面裂纹疲劳扩展形状演变规律

基于裂纹扩展过程中的能量释放率理论提出一种表面裂纹疲劳扩展形状的计算方法,研究了在拉伸和弯曲疲劳载荷作用下金属板材中表面裂纹扩展形状演变规律,并进行了试验验证。结果表明:计算得到在拉伸载荷作用下的裂纹扩展初始阶段,表面裂纹呈半圆形,随着裂纹深度的增加,表面裂纹形状逐渐变为扁长型半椭圆形;在弯曲载荷作用下的裂纹扩展初始阶段,表面裂纹呈半圆形,随着裂纹深度的增加,表面裂纹形状逐渐变为细长型半椭圆形;试验得到表面裂纹在疲劳扩展过程中的形状逐渐靠近计算得到的形状;在表面裂纹长度相等的条件下,试验与计算得到的裂纹深度的相对误差小于4.5%,说明采用基于能量释放率理论的表面裂纹扩展形状计算方法来预测表面裂纹疲劳扩展的形状演变是可行的。