基于模式转换的电磁超声螺栓轴力测量

针对传统的螺栓轴向应力测量的不足和压电超声在无损检测的缺陷,提出一种利用电磁超声换能器(EMAT)测量紧固螺栓轴向应力的方法,通过EMAT在螺栓趋肤层产生横波,由于波形转换在螺栓端面的反射而产生纵波,分析纵波和横波的射线路径,得出螺栓轴向应力与两种模态波飞行时间的比值关系.实验结果表明:所提方法可以成功地接收模态转换纵...     

风力发电机组高强度螺栓的疲劳预测

风力发电机组法兰盘和叶根轮毂处通过高强度螺栓进行连接,大多数风力发电机塔筒发生倒塌就是连接螺栓疲劳所导致的。为了减少此类塔筒倒塌事故的发生,提出了一种新的螺栓疲劳损伤分析和预测方法。针对2.0 MW风力发电机组的高强度连接螺栓,采用超声探头和温度传感器采集螺栓数据,获得螺栓随机应力谱;然后基于雨流计数法和Goodman公式修正应力谱,提取应力循环数据;最后基于螺栓材料S-N曲线和Miner线性累计损伤理论,构建螺栓疲劳预测模型。实验结果表明,所估算的螺栓疲劳损伤远小于螺栓疲劳极限,满足风力发电机组的设计寿命要求。     

预紧力和螺栓位置对螺栓群连接构件的影响

为研究螺栓群连接构件的力学性能,以某高速列车中较具代表性的螺栓群连接构件为研究对象,利用非线性有限元接触算法和等效外载法施加预紧力,分别对不同螺栓预紧力和不同螺栓布置位置情形下的连接构件进行仿真.通过对孔周应力的比较,得出最佳螺栓布置位置和螺栓预紧力.     

基于螺栓头部端面应变状态的螺栓松动检测研究

针对螺栓联接结构中的松动问题,提出了一种通过测量螺栓头部径向应变进而确定螺栓预紧力的方法。采用有限单元法分析了受不同预紧力作用下螺栓头部端面的应变状态,发现端面径向应变与所受预紧力之间存在较好的线性关系;并进一步对不同工况下的预紧力检测效果进行分析,发现螺栓在受到四种不同因素的影响下两者仍具有很好的线性关系。因此,可通过检测螺栓头部端面的径向应变,实现螺栓联接状态(表现为预紧力大小)的检测。设计了径向应变片,并制作了集成应变片的螺栓传感器,进行了实验研究。实验结果表明,螺栓头部端面径向应变与预紧力变化的线性关系明显,与有限元分析结果一致,说明所提出的方法和所设计的传感器能有效检测螺栓预紧力大小,进而实现对螺栓联接状态的检测,可作为螺栓联接结构健康检测的一种新途径。     

大直径高位钻孔代替高抽巷治理采空区瓦斯研究

煤矿井筒结构复杂、地质条件恶劣,矿井内存在大量的瓦斯和煤尘,这些气体和粉尘不仅会威胁工人的生命安全,还会影响生产效率和环境质量。因此,如何有效处理采空区的瓦斯问题已成为煤矿安全生产的重要任务之一。传统的高抽巷技术已无法满足采空区瓦斯治理的要求。本文应用大直径高位钻孔技术对采空区瓦斯进行理论分析和数值模拟,以期取代传统的高抽巷治理方法,为采空区瓦斯的治理提供了有效的解决方案,更好地保护矿工的身体健康和环境安全。     

高精度标准单晶硅球直径测量系统的研究

为建立我国高准确度固体密度基准和质量自然基准,对高精度标准单晶硅球直径测量系统进行了研究.论述了平面波前激光干涉法测量直径的原理和方法,分析了相移扫描、温度测量控制、以及硅球体积计算等系统的关键组成部分,并给出了各部分的实验结果.理论分析和实验结果表明,整个直径测量系统目前的不确定度为3 nm.     

羽状钻孔预抽矿井瓦斯过程的数值模拟研究

合理抽放瓦斯是解决煤矿瓦斯灾害的重要方法之一。文章在分析煤层瓦斯抽放过程机理的基础上,建立了羽状钻孔预抽瓦斯过程的数学模型,并对该模型进行了数值离散,同时采用牛顿-拉夫逊数值方法,将非线性方程组转化为线性方程组最终得以求解。数值模拟程序采用VB6.0编写,模拟了矿井瓦斯羽状钻孔预抽过程。通过矿山瓦斯抽放实际数据验证,羽状钻孔预抽矿井瓦斯过程的数值模拟结果基本反映了真实的瓦斯抽放情况,为进一步研究瓦斯抽放过程的参数优化奠定了基础。     

高瓦斯工作面预抽分区钻孔精细化设计方法研究

现有高瓦斯工作面一般采用单一钻孔间距预抽瓦斯,在预抽钻孔设计时未考虑地质构造等因素对设计抽采区域的影响,且未精确分析抽采达标条件下抽采时间与钻孔间距的相互关系,对工作面回采区域预抽设计没有实现分级、分区的精细化设计。针对以上问题,以霍尔辛赫煤矿3603工作面为研究对象,提出了一种高瓦斯工作面预抽分区钻孔精细化设计方法,改变了以往工作面从终采线到开切眼单一钻孔间距的粗放设计模式。首先根据工作面地质条件对其进行预抽区域划分,由回采计划确定各分区的抽采时间,然后根据不同抽采率条件下抽采时间与钻孔间距之间的数值关系确定各分区的预抽钻孔间距,实现预抽区域精细化设计。现场试验结果表明,相比原设计,钻孔抽采时间由原来的8个月降低至6个月,钻孔工程量由319 440m缩减为154 960m;观测期间整个工作面瓦斯体积分数未超过0.58%,且无超限现象。     

基于平晶的非线性激光扫描直径测量系统

设计了一种基于平晶扫描的轴类零件直径测量系统。激光透射旋转的平晶产生扫描平行光,扫描光偏移光轴的距离是入射角及平晶自身参数的非线性函数,光电检测及计时电路获得测量周期和对应被测工件边缘的信号跳变时间,根据时间与转动角度的比例关系将所得时间量换算成入射角度,最终实现直径测量。利用刀口法进行标定实验,分别采用参数拟合法和RBF神经网络法确定实际非线性测量方程,完成了各测头的标定,进一步实现多测头系统标定,在100 mm的测量范围内,3σ重复性误差为0.006 mm,测量误差为±0.010 mm。     

圆柱体直径测量与评定中的相关问题研究

ISO/CD 14405:2001规定了圆柱体的计算尺寸和全局尺寸,其测量与评定将面临一些亟待解决的问题.基于圆柱度误差的截面测量法,分别建立了周长直径、面积直径、最小二乘尺寸、最大内接尺寸和最小外接尺寸的评定模型.介绍了用于测量圆柱体直径的柱坐标测量机的基本结构和测控系统.以径向尺寸测量机构的标定方法为基础,给出了由电感传感器和光栅传感器测得的各采样点的径向位移转换为由这些采样点到回转工作台回转轴线的径向距离的计算公式.     

串联结构的电阻应变式测力传感器

研制的串联结构应变式测力传感器是一种新型的复合结构传感器,适用于测量幅度变化大的力值。介绍其工作原理和测量系统,分析了其复合弹性体的特性并建立其动态数学模型。     

航空发动机高温应变测量系统

航空发动机燃烧室出口温度的高低及出口温度场的均匀程度,直接影响到发动机的工作寿命和输出功率的大小;针对航空发动机燃烧室的出口温度较高,应变测量极为困难的特点,首先对高温应变计及应变计的改进方法进行了研究;通过对几类应变测量方法的研究和对比,分析了各自的优缺点并给出了具体的测量方法及相应的应变计改进措施;最后,给出FeCrAl应变片的试验结果,对比了Kanthal A-1应变片和中国应变片的表面应变随温度的变化曲线。     

溅射型应变计及其检测压力的应用

本文介绍了溅射型应变计的特点、结构与制造工艺及其在检测压力上的应用。     

电阻应变计在机械振动测量中的应用

本文采用金属电阻应变片作为传感器,研究了悬臂梁在动荷载的作用下的若干动态参数的测量,包括固有频率、阻尼系数等。详细叙述了用电阻应变计测试技术测定悬臂梁在动荷载的作用下的若干动态参数的过程以及数据处理的方法;并对所测定悬臂梁的动态参数的准确性进行讨论,指出方案中的优点和不足。     

光纤光栅与电阻应变片磁场环境下应变测量的试验研究

针对磁场对传感器工作性能的影响,借助等强度标准悬臂梁,研究光纤光栅和电阻应变片在磁场环境下的应变测量特性。给出2种传感器的应变传感方程,搭建磁场工作环境,分别采用电阻应变片和光纤光栅对磁场下悬臂梁的应变进行测量。结果表明:在有周期变化磁场工况下,电阻应变片的时域波形产生周期性的脉冲,脉冲大小与变化磁场的强度成正相关关系;光纤光栅传感器的测量结果则始终维持在理论计算值左右,不随磁场的变化而产生较大波动,证明了光纤光栅的抗电磁干扰特性。     

一种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究

维间耦合一直是制约多维力传感器精度提高的重要因素,结构解耦也一直是多维力传感器追求的目标。提出了一种新型三维力传感器,可用于Fx、Fz、My3个维度广义力的测量,其敏感原理是结构解耦的,因此可具有更高的精度。介绍了这种新型三维力传感器的结构并分析其敏感原理。采用有限单元法对应变式三维力传感器进行结构静力仿真,利用ANSYS后处理器提供的路径映射技术,精确地获得了应变片的贴片区域。仿真结果表明,该新型传感器与目前的应变式多维力传感器相比,维间耦合误差有明显改善,维间干扰由传统结构的3.56%降低至0.40%。     

一种用于微型六维力传感器的集成式应变计设计

为实现六维力传感器的微型化与集成化,提出了一种新型的集成式应变计．该应变计由6组敏感栅组成,可与薄壁圆筒型弹性体组成微型六维力传感器．文中介绍了信号调理电路和数字化电路的组成．采用微型数字信号处理器和刚柔结合的电路板实现了传感器的电路集成．对传感器进行了静动态标定并分析了实验结果．     

一种高精度玻璃丝径测量算法

在自聚焦透镜生产中涉及到一个重要的质量检测问题：毛坯玻璃丝的在线直径测量。针对这项检测要求非接触、高精度特点,该文提出了一种基于高精度图像测量技术的亚像素插值算法,动态测控毛坯玻璃丝的直径,解决了毛坯生产的批量化问题。实践证明,这个算法具有精度高、速度快、稳定性好的特点。     

基于误差分离法的刀口直角尺高准确度测量

刀口直角尺用于校准平面坐标类光学仪器的坐标轴垂直度,是最常用的几何量计量器具之一,但是由于缺乏相应校准规范,影响了刀口直角尺的量值准确统一。应用封闭原则,对校准用仪器误差进行分离处理,实现刀口直角尺的高准确度测量。该方法测量流程合理,测量点明确,计算公式简单,通过测量不确定度评定和实验验证,证明了该方法的正确性和可行性。解决了刀口直角尺的量值溯源问题,为影像式几何仪器的校准提供了一种精确的方法。     

实验室应变测量系统的设计

系统是基于材料力学实验室环境,针对材料应变实验设备开发的实验数据采集与处理系统。系统的开发旨在提高实验过程的自动化水平。系统实现了对多路并行数据的精确检测和处理,支持键盘和鼠标操作,界面友好,并实现了实验数据管理、实验报告等功能。