柔性板弹簧组件及对间隙密封的影响

直线压缩机在深冷和普冷领域的应用越来越广泛,提高直线压缩机性能和可靠性的研究也日益受到重视。在直线压缩机中,柔性板弹簧往往是以多片组件的形式组装在活塞运动轴上,板弹簧片之间采用薄垫片来隔开,柔性板弹簧技术可与间隙密封技术相结合,实现气缸与活塞间无摩擦的相对运行,同时可避免润滑油带来的污染问题。对柔性板弹簧组件进行了分析,利用ANSYS软件建立了板弹簧组件模型,研究了不同垫片厚度对板弹簧组件应力的影响,板弹簧组件的频率随板弹簧片数的变化规律以及板弹簧组件的不同装配方式对间隙密封的影响。     

基于阿基米德螺线的两臂柔性板弹簧的性能分析及比较

柔性板弹簧作为小型斯特林制冷机动子系统中支撑活塞的关键性部件,对提高制冷机的寿命和性能起到了十分关键的作用。基于阿基米德螺线,设计了一款应用于低温冰箱的自由活塞斯特林制冷机柔性板弹簧。通过改变曲线略角θ、基元半径R以及螺距V,使弹簧提供的机械刚度满足斯特林制冷机的需求,并使其最大应力降低至疲劳极限的70%。利用ANSYS软件将阿基米德螺线、费马型线和Sunpower型线进行有限元分析,并引入新的无量纲参数评价性能,发现在满足刚度需求的情况下,阿基米德螺线弹簧的最大应力最小且动态径向刚度稳定性高。     

微型斯特林制冷机用柔性板弹簧性能分析

基于有限元方法,分别对压缩机和膨胀机用柔性板弹簧进行理论分析,明确了最优网格单元数量和加载边界条件对设计准确度的影响。实验测试的板弹簧刚度与理论分析结果平均误差小于0.5%,而自振频率与理论分析结果平均误差小于2%。同时,分析了制冷机常用的3种不同型线类型的板弹簧,偏心型圆渐开线板弹簧不仅具有较大的径轴向刚度比且可靠性更高,圆渐开线型更利于线性压缩机在较高的频率下工作。综合考虑下,选用偏心型板弹簧作为微型制冷机用板弹簧。     

脉冲管制冷机中板弹簧的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对外径为120 mm的板弹簧进行了应力和轴向刚度分析,得出了弹簧的厚度、涡旋角、涡旋槽个数以及涡旋槽宽度这些几何参数与其应力分布特性和轴向刚度性能的关系.首次提出了一个刚度应力比的概念,用刚度应力比值的大小来评价板弹簧性能的好坏,并将其作为板弹簧的设计依据.     

基于疲劳累积损伤的板弹簧疲劳寿命预测与实验研究

在斯特林发动机板弹簧理论研究模型基础上,建立疲劳强度有限元模型,以位移方式加载模拟其工作过程,研究板弹簧在实际工况下的变形与应力状况,并采用Gerber模型计算板弹簧疲劳强度。然后,基于板弹簧工作疲劳载荷谱,利用疲劳累积损伤理论,建立弹簧疲劳寿命预测模型。研究表明板弹簧疲劳失效发生在涡旋臂根部,选取合适的型线结构以及弹簧材料,可以使得弹簧满足疲劳强度和工作寿命要求。最后,搭建板弹簧疲劳寿命实验台对疲劳寿命仿真预测模型结果进行验证。结果表明,建立的板弹簧疲劳寿命预测模型准确,研究方法有效,结果可信。     

直线压缩机盘簧理论与试验研究EI北大核心CSCD

谐振系统是实现直线压缩机往复运行的关键部件,而用于斯特林制冷机的板弹簧,轴向刚度低、成本高,并且在大振幅运行时易发生疲劳断裂,不适用于大制冷量的民用制冷领域。针对以上问题,设计了一款圆柱臂螺旋盘簧(以下简称盘簧),并基于能量守恒法和莫尔积分法分别建立了盘簧的轴向和径向刚度理论模型,并通过试验验证了理论模型的误差小于6.88%;对装配有盘簧的动磁式直线压缩机进行测试,结果表明,在压缩机动态运行中,所设计盘簧能够保持轴向刚度的恒定,并在一定程度上对活塞起到径向支撑作用,使活塞与气缸之间的阻尼比为0.104 7。最后,对具有相同外径的板弹簧和盘簧进行了相比,得到盘簧的固有频率是板弹簧的1.56倍,最大等效应力可降低41.2%。在达到相同疲劳寿命时,盘簧允许的最大振幅是板弹簧的1.53倍,验证了盘簧在直线压缩机上的应用是可行的。     

CFRP板加固含裂纹受拉钢板的疲劳性能研究

根据线弹性断裂力学理论,采用“三维块体-弹簧-板”有限元模型对裂纹尖端的应力强度因子幅值进行计算,并基于Paris-Erdogan裂纹扩展模型,提出了CFRP板加固含裂纹受拉钢板的疲劳寿命预测方法。然后对4个CFRP板加固含初始疲劳裂纹钢板的受拉疲劳性能进行了试验研究,考察了碳纤维板加固量、单面和双面加固方式对疲劳性能的影响。试验结果表明,CFRP板加固钢板的疲劳寿命比未加固钢板显著提高,疲劳裂纹扩展的试验结果与预测结果符合较好。     

几何参数对线性压缩机板弹簧性能的影响

在设计了11款不同基圆半径、厚度及涡旋槽偏心距的圆渐开线型板弹簧的基础上,利用ANSYS有限元分析软件,对上述板弹簧的刚度及应力特性进行了分析与比较,总结出了主要几何参数对板弹簧性能的影响.     

阻尼钢弹簧浮置板轨道结构隔振性能分析

阻尼钢弹簧浮置板轨道结构已证实是一种有效的减振降噪轨道结构。为分析其隔振性能,通过建立阻尼钢弹簧浮置板轨道结构动力分析模型,对其进行谐响应分析,模拟列车运行时轮轨间实际冲击,研究其在简谐激励下的动力传递特性,并分别考虑浮置板长度、隔振器刚度和阻尼,以及不同载荷作用位置对浮置板隔振性能的影响。计算和分析对于今后轨道结构的进一步改善具有参考的价值。     

低温制冷机用柔性板弹簧优化参数及型线分析

针对低温制冷机用板弹簧,提出同时考虑"径轴向刚度比"和"最大应力与轴向刚度比"为板弹簧的优化参数,在此基础上,基于有限元分析方法,比较分析了常见的3种不同涡旋型线的板弹簧,得到宜采用圆渐开线和阿基米德螺旋线来构造涡旋线且圆渐开线较优的结论;同时也比较了偏心型与同心型板弹簧的性能,结果显示偏心型板弹簧具有较稳定的径向刚度及较大的径轴向刚度比,有利于低温制冷机的稳定运行。最后通过实验测量了板弹簧的刚度,显示有限元计算值与实验结果的平均误差为11.6%,从而证明了有限元方法的可靠性。     

钢弹簧浮置板轨道对箱梁振动声辐射的影响研究

为探讨钢弹簧浮置板轨道对箱梁振动声辐射的影响,建立列车-轨道耦合振动频域模型,采用有限元法进行箱梁振动分析,并结合声学边界元法进行箱梁声辐射分析。以某城市轨道交通30 m简支箱梁的现场试验数据为依据,对所建模型进行了验证;在此基础上,对比了分别采用普通板式轨道和钢弹簧浮置板时的箱梁振动和噪声,并探讨了钢弹簧浮置板参数的影响规律;结果表明:仿真分析与测试结果吻合良好,箱梁振动声辐射主要集中在频率50～125 Hz;相比普通板式轨道,钢弹簧浮置板轨道可使得箱梁底板的总振级减小35.1 dB、底板附近的总声级减小24 dB;钢弹簧刚度是影响箱梁噪声的首要因素,其次是浮置板厚度,而浮置板长度和扣件刚度的影响很小;钢弹簧刚度每减小一倍,底板附近的总声级可降低5～6 dB;浮置板厚度每增加0.1 m,降噪量提高1～3 dB。研究结果可为箱梁桥上钢弹簧浮置板的参数选取提供依据。     

排出器动力学特性对斯特林制冷机性能影响分析

为分析斯特林制冷机排出器动力学特性对整机的性能影响,建立了斯特林制冷机热力学模型,并与排出器动力学模型耦合,通过仿真计算,分析了排出器板弹簧刚度、排出器质量等参数对系统的制冷量、排出器振幅和相位角等参数的影响.结果表明,排出器支撑板弹簧刚度存在一个最佳值,使得整机的制冷量最大,最佳频率比在0.85左右.     

高架钢弹簧浮置板轨道减振特性研究及参数优化

为探讨钢弹簧刚度和浮置板密度对高架钢弹簧浮置板轨道减振特性的影响规律,构建车辆-浮置板轨道-桥梁耦合模型,从时频域的角度对其进行分析,为钢弹簧浮置板轨道的设计参数的合理选择与组合优化提供理论依据。研究结果表明:在2 Hz~20 Hz范围内浮置板的振动水平随钢弹簧刚度的减小而增大。在16 Hz~125 Hz频率范围内,轨道中心线、翼缘、腹板、梁底的振动水平随着钢弹簧刚度的减小而减小,最大减幅达到13 dB。钢弹簧刚度的变化对传递函数的影响比较明显,弹簧刚度越小,浮置板到桥梁结构的竖向传递函数值越小。综合考虑,在设计浮置板轨道结构时建议将钢弹簧的刚度控制在6×106N/m~8×106N/m。浮置板密度的增大会在一定程度上减小系统的振动水平,实际设计中要合理设置浮置板密度,建议控制在2 800 kg/m3~3 200 kg/m3。     

考虑弹性隔板边界条件的柱形封闭腔结构-声耦合分析

通过在柱形腔体内的弹性隔板四周施加假想的弹簧系统,建立了考虑弹性隔板边界条件的圆柱形腔体内的声场模型。该模型利用汉密尔顿函数和声模态理论,充分考虑了弹性隔板与两个柱形腔体内声场之间的耦合以及弹性板的边界条件对腔体内声场的影响。通过算例分析表明在所研究的低频段,支承弹性板的旋转弹簧刚度对腔体内声场与弹性板之间振动耦合的影响弱于线弹簧刚度,由腔体1的内声场引起的弹性隔板的振动速度受线弹簧刚度的影响要甚于旋转弹簧刚度;腔体2内的平均声压随支承弹性隔板的线弹簧刚度的增大而增加,而旋转弹簧刚度的变化对声压的影响较小。本文的研究为工程中柱形腔体内设置有弹性板的结构噪声分析和控制提供了一定的理论依据。     

考虑剪力铰与钢弹簧变刚度下浮置板轨道减振特性研究

针对浮置板轨道中浮置板端部位移偏大的问题,研究剪力铰设置与钢弹簧变刚度两种方式对浮置轨道位移的改善效果。将剪力铰简化为剪切弹簧阻尼单元,根据浮置板挠度分布及钢弹簧间距调整浮置板下钢弹簧刚度,基于振型叠加法和龙格-库塔法数值计算研究不同剪力铰刚度与钢弹簧刚度下浮置板轨道的减振特性。研究表明,设置剪力铰可以有效减少浮置板端部的位移差,但主要对端部3 m左右范围内的浮置板位移改善较为有效,剪力铰刚度并非越大越好,刚度取值应使浮置板和钢轨的位移波动幅度尽可能小。在钢弹簧总刚度不变的前提下,根据浮置板挠度分布调节钢弹簧刚度对浮置板位移和端部位移差的改善效果不大,但可以有效减少钢轨位移及其波动幅度,且长型浮置板轨道下的减振效果更好。适当扩大钢弹簧间距从而增大弹簧刚度可以改善浮置板轨道的位移响应,但间距过大时浮置板位移会出现剧烈波动。研究可为浮置板轨道的减振设计提供一定参考。     

考虑剪力铰作用的预制短型钢弹簧浮置板轨道动力响应研究

为了研究预制短型钢弹簧浮置板轨道的剪力铰力学参数合理设置问题,采用刚体动力学和有限元直接刚度法建立了车辆?轨道垂向耦合动力学模型,其中预制轨道板间的剪力铰力学作用采用抗弯和抗剪弹簧元件模拟.计算分析了剪力铰刚度、预制轨道板长度和钢弹簧刚度对车辆?浮置板轨道耦合系统动力响应的影响规律.结果表明:相较于现浇长板,预制短板在...     

弹簧管压力表有限元仿真分析

在Ansys中建立压力表弹簧管的几何模型,对模型进行受力分析,得到压力表弹簧管在工作状态下的受力云图和位移云图。从云图中可得压力表最大受力处和最大位移处。对弹簧管进行模态分析,得到弹簧管加载前的固有频率,仿真的结果符合实际情况并且为压力表的设计与优化提供了参考。     

弹性边界约束矩形板的振动特性分析：理论、有限元和实验

提出一种有效的理论方法研究弹性边界约束矩形板的振动特性,并设计实验测试不同边界矩形板的固有频率。矩形板的弹性边界约束采用一系列的均布线性弹簧模拟,用特征正交多项式来表示矩形板的位移容许函数,并采用瑞利-里茨法获得弹性边界约束矩形板的固有频率和固有振型。通过改变边界弹簧的刚度即可模拟矩形板不同的边界条件,提高计算效率。基于理论方法计算获得结构固有频率并和有限元及实验结果进行对比,验证所提理论方法的正确性。此外,通过实验测试的方法分析弹性-简支、弹性-固支等不同边界组合条件下矩形板的振动特性,分析调整不同边界弹簧刚度对矩形板振动特性的影响。     

5052铝合金胶接接头静强度及疲劳性能研究

运用实验方法研究了胶接接头的静强度及其疲劳性能。对胶接接头进行静力学实验,并在此基础上选用6种不同载荷水平对胶接接头进行疲劳实验,获得了接头的载荷-寿命(F-N)曲线。试验结果表明:胶接接头静强度为同尺寸铝合金板静强度的77.5%,说明胶接接头有较高的静强度。当疲劳载荷水平大于最大静载荷平均值的50%时,接头F-N曲线呈线性趋势变化;随着疲劳载荷水平的不断提高,接头失效形式更多地表现为混合破坏。通过分析疲劳失效接头刚度变化可知:在各疲劳载荷水平下,接头刚度的线性趋势变化在整个疲劳周期内占很大比例,疲劳载荷水平越低,接头刚度降低越慢;接头刚度的变化表明在接头内产生了裂纹并逐步扩展。     

柱形磁致伸缩换能器辐射板的强迫振动规律

以柱形磁致伸缩换能器为对象,建立了其辐射板在磁致伸缩棒通过弹簧作用下的运动模型,给出了求解方法和级数解并讨论了弹簧刚度对辐射板振幅的影响,对合理确定换能器辐射板结构、尺寸和弹簧刚度以及优化系统工作参数等具有指导意义。