提升机新型“S”型卷绳压紧机构的研究

目的设计一种新型提升机＂S＂型卷绳压紧机构,解决传统提升机卷绳压紧机构中弹簧的预紧力难于控制,压盘压紧力分布不均和钢丝绳寿命过短等问题.方法基于摩擦传动理论对提升机卷绳机构的钢丝绳张力和压盘压力进行分析,建立提升机提升力与压盘压力之间的关系;应用赫兹理论获得钢丝绳和压盘接触点的最大接触应力,应用虎克定律获得接触点的最大变形,以此变形为基础设计了＂预变形＂静压盘轮廓曲线.结果获得了钢丝绳和压盘接触点最佳＂预变形＂曲线,设计了一种预变形压盘结构,取消了原提升机卷绳压紧机构的弹簧,零件数目减少了40%左右.结论简化了卷绳压紧机构的结构,大大降低了制造和装配成本,实现了压紧力均匀分布和提高钢丝绳寿命的目的.     

边坡主动防护网力学性能的试验与数值分析

对主动防护网中由钢丝绳网及缝合绳组成的单个防护单元在法向集中荷载作用下的力学性能进行了试验研究,同时采用数值分析方法对防护单元进行了分析,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:当未在角部缝合绳与钢丝绳网连接节点处设置绳卡时,由于防护单元角部缝合绳与钢丝绳网之间相互错动摩擦作用,引起角部钢丝绳网与缝合绳连接节点处最先发生破坏,影响了其整体性能;当在角部缝合绳与钢丝绳网连接节点处设置绳卡时,由于绳卡能在一定程度上限制缝合绳与钢丝绳之间的相互错动,试验得到的最大竖向承载力有一定的提高。此外,在试验开始阶段,防护单元存在一部分弹性变形前的非弹性变形,数值计算结果与试验结果存在一定的偏差,当扣除这部分影响时,数值计算结果与试验结果吻合好,数值分析方法能较好的预测防护单元在法向荷载作用下力学性能。     

基于区域叠合法的钢丝绳索节端部力学特性研究

钢丝绳在工业生产中有着广泛的应用,根据其使用条件,目前已经形成了多种端部固定形式。采用锌或树脂浇铸的索节固定法具有良好的固定性能,且操作简便,因此,在工业生产中得到了越来越多的应用。受制于钢丝和凝固锌体在索节内部的复合材料结构特征,对于钢丝绳索节的力学特性目前研究不多。本文基于有限单元法和独特的区域叠合技术,对锌浇铸钢丝绳索节的力学特性进行分析。结果表明,索节固定具有良好的钢丝绳固定能力,在索节内部,散开的钢丝受力集中在索节的前半段。因此,在实际应用中,在索节前半段的钢丝和锌体缺陷需要特别加以重视,力求保证该部分钢丝与锌体的良好结合。     

捻制方式对钢丝绳绳丝力学性能影响研究

对6×19S＋FC右同向捻及右交互捻钢丝绳绳丝分别进行了静态实验,得到它们的拉伸、弯折及扭转实验数据;对这些数据进行统计分析,分别得到它们的均值与方差,从实验层面探讨捻制方式对钢丝绳绳丝力学性能的影响。另外利用Solidworks软件建立了绳丝计算模型,利用ANSYS软件分析了钢丝绳中绳丝的受力和变形情况,从数值模拟层面探讨钢丝绳捻制方式对绳丝力学性能的影响。研究表明,对于钢丝绳绳丝力学性能而言,右交互捻优于右同向捻。     

反向式行星滚柱丝杠承载分布及寿命分析

反向式行星滚柱丝杠是一种承载能力强,精度高、寿命长的直线传动机构。目前国内外对该机构的研究较少且不能综合分析不同承载条件下各结构参数对载荷分布及疲劳寿命的影响。因此,作者建立了其载荷分布、轴向变形和寿命的计算模型。在柱面坐标系中分别建立丝杠、滚柱和螺母的曲面方程;利用曲面啮合理论求出IPRS一个节距内滚柱分别与丝杠和螺母的啮合点;依据曲面方程和啮合点位置,利用赫兹接触理论建立啮合面接触变形的精确计算方式。根据赫兹变形、组件轴向变形及螺牙变形的几何关系建立载荷分布计算模型,并依据该模型得出特定参数下IPRS承载端的轴向变变形;依据求出的载荷分布、基于Lundberg-Palmgren方程建立寿命评估模型。将承载端轴向变形计算结果与实验数据对比,验证了该模型的准确性。针对关键参数于IPRS性能的影响进行分析,结果表明：载荷分布主要受螺牙数目、滚柱数目和螺旋角的影响,偏载率随着三者增加而增大;轴向刚度受滚柱数目、螺牙数目、螺旋角和螺母外径影响较大,其随滚柱数目和螺母外径的增大而增大,随螺牙数目和螺旋角的增大先增大后减小;接触疲劳寿命受滚柱数目、牙型半径、螺牙数目和接触角影响较大,其随着滚柱数目、牙型半径、螺牙数目的增大而增大,随着接触角的增大而减小。     

爆燃驱动式射钉侵彻Q235靶板数值模拟

为研究爆燃驱动式射钉侵彻靶板深度的影响因素及规律,对直径7 mm的射钉垂直侵彻20 mm厚Q235靶板进行数值模拟.基于LS-DYNA有限元软件,选择Johnson-Cook本构模型和Gruneison状态方程对射钉侵彻靶板过程进行仿真模拟,并通过侵彻试验验证模型的合理性.采用所建立的仿真模型,模拟分析射钉的头部锥角和材料强度、炸药驱动力、射钉与靶板初始间隙等因素对Q235靶板侵彻深度的影响规律.结果表明:随着射钉头部锥角增加,侵彻阻力不断增大,射钉最大速度逐渐减小,侵彻深度及有效侵彻深度不断减小;射钉材料的静屈服强度低于700 MPa时,由于钉体发生明显的墩粗变形,侵彻深度较浅,而高于700 MPa时,射钉材料的静屈服强度对侵彻深度影响较小;炸药爆燃产生的气体压强低于150 MPa时,侵彻深度随气体压强增大近似呈线性增加,而高于150 MPa时,靶板背面变形使应力得到释放,侵彻深度显著提高;随射钉与靶板初始间隙增加,射钉在接触靶板前可获得更高的速度,侵彻深度不断增大,但超过20 mm后,初始间隙对侵彻深度基本没有影响.     

钢-混凝土组合梁疲劳性能的有限元分析

目的为提高组合梁的抗疲劳寿命,研究组合梁疲劳性能．方法采用ANSYS软件包对组合梁的疲劳性能进行数值模拟与研究,通过建模对其施加疲劳荷载,计算具有不同配筋率和混凝土抗压强度的7根组合梁应力幅和疲劳寿命,得到了相应的s—N过程曲线,并与组合梁的试验结果和国际相关规范进行了比较．结果混凝土抗压强度从36．4MPa提高N41．8MPa,疲劳寿命提高了1．48倍;其他条件相同的情况下,应力幅提高9．9／MPa,试验和有限元计算疲劳寿命提高12．8万次和24万次．结论配筋率、混凝土强度和应力幅值是影响组合梁疲劳寿命的主要因素,配筋率比混凝土抗压强度影响更显著．     

钢丝绳的拉伸疲劳性能

介绍了钢丝绳位伸疲劳试验的有关技术问题及研究成果,设计成功的钢丝绳与试验机联接的专用锚具、优化出的一套试验室条件下的绳头浇铸工艺,可应用于相关研究工作;研究得到的Ｓ－Ｎ曲线族及其曲线方程Ｇｏｏｄｍａｎ－Ｓｍｉｔｈ图和疲劳强度计算经验公式、钢丝绳的拉伸疲劳性能和疲劳破坏规律、从宏、微观两个对钢丝绳疲劳进行的初步研究等等,对钢丝绳结构工程设计人员具有一定的参考价值。     

显微组织对制绳钢丝疲劳寿命的影响

通过对国产和日本制绳钢丝的疲劳寿命试验，结果表明影响制绳饮丝疲劳寿命的主要因素是显微组织和表面质量．国产钢丝显微组织存在网状铁素体表面有严重划痕缺陷，而日本生产的钢丝显微组织为均匀铁素体，因此，前者疲劳性能波动较大，疲劳寿命较后者低．     

绳索牵引康复机器人运动误差及仿真分析

绳索牵引康复训练机器人具有柔顺性好的特性,满足人与机器人在同一物理空间时安全性的要求.通过绳索牵引控制骨盆的运动规律,使其与下肢步态运动相协调,同时提高受训者稳定能力.为满足训练效果,需保证骨盆运动精度,由此分析了绳索牵引康复机器人影响骨盆运动精度的因素,即绳索本身的弹性和绳索过轮的半径.依建立的绳索牵引康复机器人模型,得到绳索拉力的表达式,导出系统正逆运动学和动力学方程.分析了在弹性范围内绳索具有的拉伸刚度,明确其对骨盆运动精度的影响;通过不同位置时绳索变化量的方法证明了绳索过轮半径对骨盆运动精度的影响.利用MATLAB的建模仿真,分析了2个因素对骨盆运动精度的不同影响规律,提出了改进方法,得出减重外力对垂直轴加速度误差的影响.该分析为骨盆的控制做准备,同时具有普遍性,可为其他绳索牵引系统提供参考作用.     

9%~12%Cr马氏体钢蠕变疲劳寿命的影响因素研究

根据P92钢在600℃下、X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下以及P91钢在575℃下应力控制加载蠕变-疲劳交互作用试验数据,研究了9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的影响因素。研究发现,当保载时间较短时,保载时间越长,疲劳寿命越短,但当保载时间较长时,保载时间对疲劳寿命的影响可以忽略不计;保载时间较短时,疲劳寿命均与应力比成反比,但应力比对于疲劳寿命所产生的影响不大,且随着保载时间的增加而逐渐减弱。通过对比X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃时的疲劳寿命与P92钢在600℃时的疲劳寿命发现,P92钢的疲劳寿命更长;当温度和应力比相同,最大应力为250MPa的P91钢的疲劳寿命比最大应力为260MPa的P91钢的疲劳寿命相对更短,因此温度和最大应力是影响9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的最主要因素。     

热处理对挤压态6061铝合金低周疲劳行为的影响

为了确定固溶处理、时效处理及固溶+时效处理对挤压变形6061铝合金的疲劳变形行为和疲劳寿命的影响规律,针对不同处理状态的挤压变形6061铝合金进行了低周疲劳实验研究.结果表明,低周疲劳加载条件下,不同处理状态的挤压变形6061铝合金均呈现明显的循环应变硬化,且随着外加总应变幅的增加,循环应变硬化效果愈明显;在较高的外加总应变幅下,固溶态6061铝合金的疲劳寿命最长,而时效态6061铝合金的疲劳寿命最短,当外加总应变幅较低时,挤压态6061铝合金的疲劳寿命高于经过热处理的合金的疲劳寿命;此外,固溶处理可明显降低挤压变形6061铝合金的循环应变硬化指数和循环强度系数.     

喷丸对高强度变形镁合金ZK60-T5高周疲劳性能的影响

为了研究高强度变形镁合金ZK60经喷丸处理后的表面变形层微观组织结构的变化及其对高周疲劳性能的影响,首先对用半连续铸造的方法浇注的圆棒进行热挤压,挤压比为14,并对挤压棒进行T5热处理后加工成漏斗型疲劳试样,标记为ZK60-T5.然后对一部分疲劳试样进行喷丸处理,观察喷丸后试样表面变形层的微观组织变化规律,并研究喷丸处理后表面粗糙度、变形层的显微硬度和残余压应力对ZK60-T5镁合金高周疲劳性能的影响.结果表明:高强度变形镁合金ZK60-T5的最佳喷丸工艺为0.05 mmN,且经喷丸强化后,ZK60-T5镁合金表面变形层的微观组织发生了变化,疲劳强度由150 MPa提高到195 MPa,提高了30%,疲劳寿命得到显著提高,而在表面变形层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下.     

深海热液采样阀PEEK阀芯疲劳寿命研究

通过分析深海热液采样阀PEEK阀芯的实际工作情况,综合考虑几何尺寸、应力集中以及加载方式等因素的影响,研究PEEK阀芯在峰值为70MPa脉动工作压力下的疲劳寿命.运用传统名义应力法,由PEEK材料的应力-疲劳寿命曲线求得PEEK阀芯在工作过程中的应力-疲劳寿命曲线,结合疲劳损伤累积理论估算出阀芯的疲劳寿命.在实验中模拟取出样品过程,对同一批次的多个阀芯进行疲劳寿命试验,试验结果的一致性较好且与理论估算结果相吻合.PEEK阀芯在工作条件下的疲劳寿命为7个工作周期,阀芯的疲劳断裂符合疲劳损伤累积理论.     

基于流固耦合传热的柴油机铝活塞疲劳寿命预测与优化设计

为了准确预测活塞疲劳寿命,提高活塞工作可靠性和使用耐久性,以某型号高强化柴油机为研究对象,结合活塞头部工作温度测试,建立了基于流固耦合传热的活塞疲劳寿命预测有限元仿真模型,计算分析了活塞的疲劳寿命;采用单因素扫值法研究了内冷油腔距活塞顶面距离、销座长度、燃烧室喉口圆角半径以及销孔直径4个主要结构参数对活塞疲劳强度的影响关系和变化规律.以内冷油腔距活塞顶面距离、销孔直径、燃烧室喉口圆角半径为优化变量,以活塞疲劳寿命为优化目标建立了响应面优化设计模型,优化了活塞主要结构参数.研究结果表明：减小内冷油腔距离活塞顶面距离,增加燃烧室喉口圆角半径和销孔直径,能有效改善活塞的热机负荷,提高疲劳寿命;通过优化响应面,在最优方案内冷油腔距活塞顶面距离35 mm、销孔直径54 mm、燃烧室喉口圆角半径2 mm下,活塞疲劳寿命提高18.9%.     

航空发动机叶轮超高周疲劳寿命预测方法

为了预测航空发动机叶轮的超高周疲劳寿命,以某型叶轮为研究对象,研究叶轮叶片在不同载荷状态下的应力和疲劳寿命. 建立叶轮的有限元模型,通过仿真分析叶轮叶片在离心、气动载荷作用下的应力变化情况;考虑叶轮叶片的表面状态,修正应力结果;基于位错偶极子模型及相关理论,建立TC4材料的超高周寿命预测模型;结合修正交变应力和寿命预测模型,实现了航空发动机叶轮的寿命预测. 对比分析现有模型和该模型下的寿命预测结果,结果表明：2种模型在低、高周范围内预测寿命的变化趋势一致;利用该模型有效解决了叶轮疲劳寿命的预测问题,预测值较贴近测试寿命;叶轮表面状态对疲劳寿命的预测结果影响较大,因为考虑了表面状态,寿命预测结果更贴近测试寿命值.     

航空发动机用钛合金TC17疲劳失效研究

为了揭示钛合金TC17疲劳失效机理,本文针对钛合金TC17疲劳研究建立了适用于钛合金TC17的疲劳寿命预测模型。采用超声疲劳试验技术,对钛合金TC17进行不同应力幅值条件下的疲劳试验,并对试件的表面形貌进行定量检测。应用经典的两参数模型(Basquin模型),结合钛合金TC17疲劳试验结果,提出了超高频率载荷作用下的钛合金TC17应力-寿命(S-N)曲线。使用扫描电镜显微镜对试件断口形貌特征进行观察,分析表面粗糙度对钛合金TC17高周及超高周疲劳失效机理的影响及疲劳性能的劣化作用。结果表明:TC17疲劳强度为615 MPa,表面粗糙度是引起TC17疲劳失效的主要因素。研究内容对钛合金TC17零部件维护及寿命预测具有积极意义。     

合页结构形式对平开窗变形及疲劳寿命的影响

合页是平开窗的主要承重部件,研究其结构形式对窗变形的影响并分析其疲劳寿命,将为门窗合页的研发及合理应用提供具有借鉴意义的理论依据。文章对安装平板合页和角部铰链的相同规格尺寸的2类平开窗,利用ANSYS Workbench建立了仿真模型,模拟分析了平板合页和角部铰链安装位置、窗扇开启角度变化时,合页结构形式对窗变形的影响。结果表明:平板合页对降低窗户形变的效果要优于角部铰链,但其布设间距对窗户变形的影响不明显;角部铰链窗型的变形相对均衡,窗户稳定性更高,加入中间铰链可显著降低窗户的形变;角部铰链在零件耐久性方面与平板合页相比仍存在明显差距。     

高延性混凝土单轴受压疲劳性能试验研究

为了更好地了解高延性混凝土(high ductile concrete,HDC)的抗疲劳性能,在3种不同加载频率和4种应力水平下进行了一系列的压缩疲劳试验,研究其受压疲劳寿命、疲劳破坏变形、加载频率影响和疲劳寿命方程.研究发现:HDC在疲劳破坏后仍具有一定的整体性,不同于普通混凝土的塌落破碎;随着加载频率的增大,HDC...     

轮式装载机半轴载荷谱编制及疲劳寿命预测

通过实测装载机半轴典型作业工况的载荷信号,编制了半轴的载荷谱,为预测半轴疲劳寿命提供了载荷条件。根据所编制的载荷谱和半轴有限元分析结果,利用Miner准则对半轴进行了疲劳寿命预测。分析了不同工况对疲劳寿命的影响。结果表明:原生土和半湿土工况造成的疲劳损伤比例达到68.6%,而其他工况造成的损伤较小。考虑到不确定因素对疲劳寿命的影响,对半轴的疲劳寿命进行了灵敏度分析。由灵敏度分析结果可知,当半轴表面有100MPa的残余压应力,可提高寿命3.7倍;载荷幅值增加10%,寿命减少80%。该方法可以为准确预测装载机半轴疲劳寿命,改进半轴结构提供参考。