关于平行弹簧组等效劲度系数的讨论

在通常情况下,针对多个平行弹簧等效劲度系数的研究过程中,存在这样的假设:这些平行弹簧同时被压缩或伸长的量要相等.但是在实际中,更多的情况是:在同时间内,每个平行弹簧被压缩或伸长的长度各有不同.我们以劲度系数不相同的两个平行弹簧为例,将平行弹簧的一端固定,而对另一端压缩,每个弹簧被压缩的量不一致.在这种情况下,得到平行弹簧组的等效劲度系数.     

串并联弹簧等效劲度系数的实验研究

推导出了串联弹簧和并联弹簧的等效劲度系数计算公式,同时从实验的角度利用振动法对串联弹簧和并联弹簧的等效劲度系数计算公式进行了验证。发现实验值与理论计算值的相对误差较小,二者非常吻合,说明串并联弹簧等效劲度系数计算公式是正确的。该研究一方面有助于学生进一步理解串并联弹簧等效劲度系数的概念,另一方面在实际生产和生活应用中也有一定的参考价值。     

焦利弹簧的变形对液体表面张力系数测量结果的影响

焦利氏秤测量液体表面张力系数实验的关键元件是一根精细的弹簧，此弹簧在弹性限度内，满足胡克定律。实际中由于弹簧本身精细易变形及学生操作不当等原因，会引起弹簧的变形。在精确测量中，弹簧一旦变形就不能再使用了。在对实验精度要求不高的情况下，对变形后的弹簧继续使用，并假设仍满足胡克定律，这种假设势必会引入误差。该文使用同一根弹簧，研究其变形程度不同对实验结果的影响，发现变形弹簧的劲度系数会发生变化，且随着弹簧逐渐被拉长，劲度系数并不和弹簧拉长的程度成线性关系，而是趋于一个很小的变化范围。但是弹簧变形的程度却对最终液体表面张力系数的影响不明显，此结果为指导学生实验及分析实验结果误差的大小有一定的指导意义。     

弹簧劲度系数对单向阀开启过程的影响仿真研究

利用FLUENT软件UDF及动网格技术,研究了弹簧劲度系数对单向阀开启过程影响,结果表明:开启过程中第一次往复振荡幅度相对较大,第二次往复振荡后阀芯位置几乎稳定;弹簧劲度系数与阀芯达到的最大位移、平衡位置位移呈线性递减关系;阀芯达到最大位移处及平衡位置处所用时间随着弹簧劲度系数的增大逐渐减小;稳定时入口和出口之间压差随着弹簧劲度系数的增加线性递增.     

平面平行四连杆机构完全静平衡的计算方法

在静平衡计算中,将平行四连杆机构的惯性力代换为静等效广义质量时,在轴承上尚存在不平衡的惯性力偶矩。本文研究了上述情况下的平行四连杆机构,导出了如下一组改进公式:上述方程用于计算平行四连杆机构的静平衡时,可以获得最佳平衡状态。     

转动参照系中有质空载弹簧的应力分布和长度的影响因素分析

考虑质量时处于转动参照系中的弹簧并非均匀伸长使得其中应力逐点变化。从理论上推导了转动参照系平面与水平面成任意角时有质空载弹簧匀速转动情况下弹簧的应力分布公式和长度公式,根据公式编程写程序分别绘制出了3种角速度下、3种倾角下弹簧应力分布图和3种倾角下弹簧长度图。在工程设计中利用该公式既可方便、快捷地选择弹簧,又可准确地确定弹簧的应力分布或预测弹簧的长度,保护弹簧。     

发动机曲轴扭振的实验研究

通过对某发动机曲轴扭振系统的实验研究,验证了该机曲轴扭振的等效换算当量系统的合理性.带有缓冲弹簧的联轴节,是一种有效的减振元件,其扭矩特性可简化为分段线性.缓冲弹簧的预压缩量是一个很重要的参数,对这一参数提出了设计原则.     

基于MATLAB的弹簧设计软件

弹簧是复杂却常用的,弹簧设计有诸多要求而且过程繁琐:弹簧刚度要满足要求、弹簧丝要满足静强度和疲劳强度、弹簧振动频率要远离工作频率、压缩弹簧需要满足稳定性、拉伸弹簧要考虑初拉力问题等等;弹簧参数多,有弹簧丝直径、弹簧中径、旋绕比、有效圈数等等;设计时需要凭设计者经验,预估一组关键参数再通过一系列计算得到弹簧所有参数,进而计算前面所述的性能,若不满足,再修改参数并进行新一轮计算,直到满足为止,设计过程计算量大且工作繁琐;设计的弹簧需要在CATIA中建模才能直观的看到。本文针对上面的多个问题,基于MATLAB R2010b开发了弹簧设计软件,极大程度的降低了设计者的工作量。     

某旋转药室火炮卡弹机构弹簧优化设计

为减小某旋转药室火炮卡弹机构卡弹爪、挡块与炮弹之间的接触力,延长其使用寿命,建立了炮弹进膛卡弹的运动微分方程,对3个压缩弹簧进行了优化设计。以压缩弹簧的弹簧中径、弹簧钢丝直径、工作圈数、预变形量及安装高度作为设计变量,用乘除法对该机构的弹簧力最小和弹簧重量最轻的多目标问题进行了归一化处理。以正确卡弹定位和弹簧设计要求作为约束条件,通过优化计算获得了最优结果。相对原设计参数,优化计算结果中3个压缩弹簧的最大弹簧力分别降低了23.1%、19.8%、34.6%,弹簧质量分别减小了58.9%、42.0%、77.8%。     

不同稳态的磁弹簧特性分析与实验研究

针对传统金属弹簧在使用中易产生疲劳失效的问题,研究了一种利用磁铁之间相互作用力来产生抗力的新型弹簧——磁弹簧,通过磁弹簧压缩过程中压缩量与力变化关系的分析,发现了磁弹簧是一种变刚度弹簧.论文引入稳态的概念来分类不同类型的磁弹簧,建立了单稳态、双稳态磁弹簧典型结构的力学模型,采用仿真与实验相结合的方法分析了这两种类型磁弹簧的稳态情况和磁铁结构参数对稳态的影响.结果表明磁铁结构参数会影响到磁弹簧的稳态,增大两块磁铁的直径差或厚度差会改变磁弹簧的稳态.     

圆柱形螺旋弹簧的等效变换设计方法

鉴于传统的圆柱形螺旋弹簧设计方法必须反复试算,步骤很繁琐,盲目性大,本文根据等效原理,将压缩(拉伸)弹簧和扭转弹簧的最大应力与强度条件式进行各种形式数学变换,推导出针对各种设计要求(如给定各种安装空间尺寸限制等)的等效公式,并计算出与之配套求解的设计用表,从而提出了一定能免于试算的准确简捷的设计新法.文中还演算了多种实例,以资验证.     

渐变刚度钢板弹簧建模方法对比

为更好地分析钢板弹簧刚度特性,对钢板弹簧建模方法进行了对比研究。依据钢板弹簧国家标准GB/T 19844—2005,针对某型渐变刚度钢板弹簧分别在有限元软件Hypermesh和多体动力学软件Adams中建立其有限元模型和离散梁模型,并进行了仿真,得到刚度特性。将仿真结果与试验值进行了比较。结果表明,在针对该钢板弹簧的刚度分析中,运用离散梁法得到的刚度特性更加接近试验值。     

恒扭矩工具组合式非标碟簧试验与数值分析

恒扭矩工具是一种运用在石油钻井领域的高效破岩工具,影响该类工具性能的关键因素是非标组合式碟簧的力学性能。采用Almen-Laszlo(A-L)法与有限元法(finite element method, FEM)对组合式碟簧按不同叠合片数、摩擦状态进行静力分析,得到载荷-变形曲线、等效加载/卸载刚度、功损比、极限载荷变化曲线;对组合式碟簧进行动态响应分析,得到在不同加载速率、预压量、载荷幅值、加载频率下的力学性能。结果表明:考虑大变形与塑性变形的有限元结果与试验结果吻合度更高,A-L法产生偏差与实际等效摩擦因数不在设定的标准区间内有关;考虑系统稳定性与阻尼耗能,优选出碟簧组的组合形式为4片叠合,最小对合单元预压量取3 mm,对合组数20组。研究结果对该类工具的研发具有科学的指导意义。     

用改进非结构动网格方法模拟跨音速非定常绕流

对用于非结构动网格生成的弹簧近似方法进行了研究.通过采用顶点弹簧方法,分析研究了弹簧倔强系数的取值,同时通过引入防扭转、防挤压倔强系数和边界修正,对标准弹簧近似方法进行了改进.改进后的方法可以大大提高网格变形能力和网格质量.应用本文发展的非结构动网格生成方法并通过耦合求解基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的Euler方程,模拟了做谐和振动的矩形刚性机翼及大展弦比后掠机翼弯扭耦合振动跨音速非定常绕流,计算结果与参考文献提供的结果及实验结果吻合良好.     

TiNi形状记忆合金弹性耦合系统的驱动特性

采用将预应变TiNi合金与不同刚度系数k的偏置弹簧相串联的方法,对TiNi合金弹性耦合系统的驱动特性进行了研究。结果表明,随k值的增加,TiNi样品达到逆相变结束时的输出应变、应力温度范围逐渐变大,最大回复力逐渐增大,但驱动行程减小;样品的应力与应变之间呈线性关系,二者的比值取决于k;预应变量较大的样品,其回复应力随温度的变化率较大。通过配置偏置弹簧的刚度系数,可以控制样品输出的最大应力和最小应变,有效防止耦合系统过载。     

电能表自动化检定压接过程动力学仿真分析

分析了电能表自动化检测中自动压接过程的运动状态,采用ADAMS软件对压接过程进行仿真,研究了检测装置内置弹簧的刚度系数、弹簧的预载对电能表与端子间接触力的影响;研究了压接速度对接触力大小的影响。仿真结果表明：内置弹簧的刚度系数越大,电能表与压接端子接触力越大;弹簧预载越大,接触力越大,二者皆与接触力呈线性关系。本文详细研究了检测装置内置弹簧对接触力的影响,为进一步改进电能表检测装置提供了重要的参考依据。     

T形柱边框架节点套筒灌浆连接抗震分析

对预制柱连接进行优化,套筒灌浆用于角纵筋连接,其余纵筋绑扎搭接,设计并制作了一个T形柱边框架梁柱节点试件。采用试验和有限元计算,研究梁柱节点在水平地震作用下破坏过程、承载力与变形、延性、刚度与耗能能力,并对轴压比参数进行计算分析。结果表明：优化后梁柱节点呈梁端受弯破坏,节点和预制柱固端未出现明显裂缝;荷载位移骨架曲线表现出较好的塑性变形能力,延性系数接近5;滞回环面积饱满,累积耗能约15 kJ,等效黏滞系数在0.04~0.24之间;随轴压比增加,节点受压损伤区域扩大,延性明显降低。后浇整体式T形柱边框架节点整体性良好,抗震性能较强,弹簧单元用于竖向预制后浇界面黏结作用的简化,数值计算结果与试验表征相符。     

隧道在纵向地震作用下的动力响应分析

为了探讨盾构隧道结构在纵向地震动力作用下盾构管片的振动特性。通过将土-结构相互作用简化为等效刚度弹簧建立了模型,并推导了结构在地震作用下的运动方程。然后利用中心差分法求解所得到的运动方程,求得每段管片在不同时刻的位移。进一步研究了土-结构剪切系数、地震纵波速度和结构连接刚度3个因素对隧道盾构管片位移的影响。计算结果表明,随着土-结构之间剪切系数增大,管片最大位移随之增加,结构之间的相对位移减小。而降低结构之间的连接刚度后,土-结构之间的相对位移减小。波的传播速度越小,结构与地层之间相对位移越大,易导致滑移现象出现。因此,选取具有较快波速的坚硬地层、提高土与结构之间的剪切力以及设置合理的抗震缝距离将有助于增加结构的抗震性能。     

车用可控刚度油气弹簧刚度特性

为适应多变的道路条件,车辆的悬架系统需要刚度可控的弹性元件.对油气弹簧刚度特性数学模型的分析显示,储气室总容积、环境温度等对油气弹簧的刚度特性有明显影响.通过改变连通储气室数目的方法实现对储气室总容积的控制,油气弹簧的刚度特性也因此得到控制.刚度特性分析表明,可控刚度油气弹簧的车辆应用可以改善行驶平顺性和环境温度适应性.