冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。     

碳纤维布层数对榫卯接长木梁抗弯性能影响的试验研究

通过5根碳纤维布(CFRP)加固榫卯接长木梁的受弯静力试验,研究CFRP布层数对加固榫卯接长木梁抗弯性能的影响.试验结果表明,榫卯接长木梁在粘贴1~3层平行于梁轴方向的碳纤维布后抗弯承载力提高了29.1~30.9倍,原木梁(参照构件)为弯曲破坏,榫卯接长木梁经碳纤维布加固后由于碳纤维布与木梁剥离而发生破坏.因此,当平行与梁轴方向的碳纤维布层数从1层变化到3层时,木梁的抗弯承载力、刚度和能量吸收能力变化不大.     

潜孔冲击器钎头合金齿装配过盈量分析

潜孔冲击器钻进效率高成孔质量好广泛应用于各类成孔作业。冲击器工作过程中钎头受到活塞的高频次撞击和地层的反扭矩作用，钎头掉齿是主要失效问题。本文根据某石灰石矿场钎头的掉齿失效，分析了合金齿掉齿失效机理，基于厚壁圆筒理论、Tresca屈服条件和全增量理论等理论，分析并计算合金齿极限过盈量，确定过盈量合理范围。通过有限元仿真，模拟分析合金齿过盈装配过程。研究表明，过盈量不够导致固齿力小于脱齿力是发生掉齿的主因，通过分析对比理论计算与仿真模拟结果，得到合金齿装配优选过盈量为0.065mm，能有效防止掉齿、脱齿现象发生。改进的钎头投入使用后，使用寿命较上一代有较大提升，对后续潜孔冲击器的设计与应用有一定的指导意义。     

基于裂纹扩展阻力曲线的钢结构构件断裂行为评估模型

为准确预测钢结构构件的断裂破坏,提出了基于裂纹扩展阻力曲线的评估方法。基于前期开展的低温下结构钢材的裂纹尖端张开位移(CTOD)试验结果,采用试验数据回归和理论分析方法,对裂纹扩展阻力曲线的参数进行标定,并分析裂纹扩展阻力曲线形式与含裂纹钢构件断裂模式的关系。结果表明:当构件初始裂纹长度大于临界值且钢材裂纹扩展阻力曲线呈上凸形时,构件发生韧性断裂;当构件初始裂纹长度小于临界值且阻力曲线呈上凸形时,或当阻力曲线呈水平直线时,构件发生脆性断裂。本文理论模型计算的最大载荷点裂纹扩展量与试验实测值吻合较好,验证了理论分析的准确性,可应用于钢结构构件的防断设计。     

混合梁刚构桥钢-混结合段局部传力机制试验研究

设计了3个不同结构构造的钢-混结合段构件,并分析了连接件和后承压板在结合段中的传力机制。结果表明：在1.80倍设计荷载作用下,结合段处于弹性状态;当轴力与剪力分别为设计荷载的4.65倍与1.80倍时,结合段达到弹性极限状态;当轴力为设计荷载的6.65倍时,结合段钢格室混凝土压溃破坏。后承压板是最主要的轴力传递构件,在弹性阶段承担50%~60%轴力,在塑性阶段承担35%~42%轴力。在混合连接方式中焊钉连接件发挥的作用较小,仅开孔板连接件也能实现钢箱壁板与填充混凝土之间的连接和传力作用。     

采煤机行走机构啮合参数对动力学特性的影响

为提高薄煤层采煤机行走机构工作平稳性,分析两销轨间节距及摆线轮与销轨中心距啮合变化的影响,建立了相应的数学模型,应用ADAMS软件分析不同啮合参数对行走机构动力学特性的影响。结果表明:在最小节距118.5 mm时,当摆线轮与销轨前齿啮出,后齿还未进入啮合时,发生速度突降;在最大节距131.5 mm时,当中心距为理论值139.27及变化±10 mm时,其最大速度与啮合力分别是节距为125 mm、中心距139.27 mm理论条件下的1.29、1.24及1.60倍与1.57、1.37及2.48倍,中心距减小要比中心距增大时所引起速度与啮合力波动大。为减小牵引速度等波动量,建议在设计该机构时,中心距在理论值基础上可增加2~3 mm。     

接触分析在机车车辆零部件设计中的应用

采用大型有限元分析软件ANSYS对动力分散式客车转向架导柱的接触应力状态进行了有限元仿真,分别分析了预紧力和配合过盈量对接触应力的影响.分析表明导柱的最大接触应力随着预紧力的增加而几乎成线性增加,导柱在配合部位的接触应力随着配合过盈量的增加不但其值增加,而且最大接触应力点的位置也相应改变,这对于改进导柱的设计,提高导柱的寿命,具有实际参考意义.     

大过盈配合的叶轮-主轴温差拆解机理的研究

文章针对过盈配合的叶轮-主轴模型,通过对比不同的加热方式,选择出一种最优的加热方式;在该加热方式下,通过有限元计算的方法,得到拆解力与相关因素随时间变化的关系,并绘制曲线图,找到影响拆解力的最大因素;采用正交试验方法安排相关参数,通过回归分析对数据进行处理,建立拆解力与过盈量、摩擦系数、热膨胀系数和温度之间的回归方程。     

空间关节弹性球形制动器结构优化设计

为解决机器人手腕空间多方向制动问题,研究了一种气动弹性球形制动器.该制动器为常闭式结构,主要由球座、内弹性半球和气动柔性轴向驱动器等组成.根据设计要求,采用有限元方法确定球座与内弹性半球的合理过盈量.结果显示:当安全系数取1.3,球座与内弹性半球的合理过盈量为0.12 mm时,能够确保3 N·m的扭矩;采用正交法有限元仿真计算,分析了内弹性半球拉耳位置、开槽深度和拉力大小3个因素对球形制动器制动效果的影响.结果表明:最大位移随开槽深度的加大而提高,位移分离比随拉耳位置距离的增加而减小.最优的参数组合是拉耳位置距离10 mm,拉力15 N,开槽深度25 mm,此时球形制动器制动效果最佳.     

锤击作用下钢筋混凝土框架倒塌性能试验研究

为研究钢筋混凝土平面框架结构在局部构件失效后的静、动力特性,完成了两榀两跨单层平面框架试验,其中一榀框架用于静载试验以获取框架静力特性数据,另一榀框架分别在空载、均布线荷载情况下采用锤击法进行动力试验,获取试验框架的位移、加速度和钢筋应变等动力响应数据.通过对比分析静载与动力试验结果,研究框架梁在锤击过程中的受力特性.试验结果表明:在大当量力锤锤击作用下,动力位移幅值与输入冲量近似呈线性关系,随着锤击力的增加,结构阻尼变化较小,频率下降.布有均布线荷载的框架梁在锤击荷载作用下产生了拱效应,刚度略有提高.尽管力锤最大锤击力超过框架梁最大抗力,但冲击能量不可使其发生倒塌.     

雀替型阻尼器加固箍头榫木框架结构的抗震性能

为研究广府古建筑木结构的抗震性能及加固方法,采用菠萝格木材,设计并制作了两榀不同结构形式的典型广府木祠堂箍头榫框架,提出并制作了用于木结构榫卯节点加固的雀替型阻尼器,对雀替型阻尼器加固前后的木框架进行低周往复荷载试验,研究结构的抗震性能及阻尼器的加固效果。研究结果表明：阻尼器可以弥补初次加载产生的损伤,在转角不大时给残损的榫卯节点提供较高的初始刚度,并在榫卯节点自身开始闭合时与之协同受力,提高节点刚度、极限承载能力和耗能能力,使得加固试件的极限承载能力高于未加固试件;未加固试件经过加载,出现了榫卯脱离、榫卯局部压屈现象,加固试件的破坏形式主要为榫卯脱离、榫卯局部压屈和竖向顺纹劈裂裂缝;各节点的滞回曲线呈现明显的“捏缩”现象,榫卯节点强度退化系数均大于0.83,在循环荷载作用下表现出稳定的承载性能,随节点转角的增大,各节点的环线刚度、等效粘滞阻尼系数呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势;边跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.1～0.2,而中跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.05～0.1,且经过阻尼器加固,边跨框架与中跨框架试件的总滞回耗能分别提高了67%和19%。     

拼装式矩形隧道环向接头抗弯性能试验

矩形隧道因空间利用率高、覆土浅和施工成本相对低廉等特点,成为最为较合适的断面形式,而环向接头性能对矩形隧道的抗弯承载力有重要影响。本文对一种矩形隧道的环向卯榫接头开展了大尺寸模型抗弯试验,探讨了拼装式隧道环向接头的结构变形和损伤模式。研究结果表明,卯榫接头在承受极限破坏前,接头的混凝土和钢筋应变均低于极限应变;螺杆接头的变形量比较小,主要原因是螺杆的锚固和止裂机制,使接头闭合和开裂阶段的最大张开宽度和压缩量都处于规范范围内;螺杆接头受力后表现出压缩弯曲破坏模式,其主要特征是前期承压,中期塑性变形与小扩张,后期压缩扩张,并导致接头破坏;卯榫接头受力变形稳定、承载能力高、控制裂隙能力强、塑性好而不发生脆性破坏,所以螺杆接头适合作为装配式框架隧道的接头方案。     

卯榫接头装配式矩形隧道静力行为及抗爆性分析

设计了一种应用于装配式矩形隧道的卯榫接头，探究了卯榫接头装配式隧道静力行为和内爆作用下的抗爆性能，建立了反映接头非线性力学特征的三维精细化数值模型，利用流固耦合分析实现了TNT爆炸模拟，对比评价了卯榫接头与现浇接头在不同围压荷载作用下的抗压弯承载能力、抗爆性及混凝土损伤特性.结果表明:新型接头抗压弯承载能力略高于现浇接头矩形隧道；在相同当量TNT炸药下，新型接头装配式矩形隧道抗爆能力整体上优于现浇接头矩形隧道；新型接头装配式矩形隧道损伤破坏主要发生在钢柱和顶板-墙结点区域.研究结果为装配式矩形隧道结构设计及防灾减灾提供理论支撑.     

拔榫状态下的古建筑木结构透榫节点试验

为了准确把握节点拔榫与木构架力学性能的关系,进而为整体结构的安全性评价提供依据。本文按照《清式营造则例》大式建筑的尺寸,建立了缩尺比为1：2的四个不同拔榫程度的一榀透榫构架模型,通过对其进行竖向加载试验,得出了节点主要破坏形式、跨中P—A曲线,根据试验数据,分析了透榫半刚性连接特性和不同拔榫下榫卯节点的受力过程,并首次提出了榫卯连接受力过程分为铰接和刚接两个阶段。研究结果,可为古建筑研究者在进行类似结构分析及修缮加固中提供参考依据。     

燕尾榫样式对CFRP加固榫卯接长木梁抗弯性能影响试验

通过11根木梁的静力受弯试验,研究燕尾榫样式对榫卯接长木梁加固后的抗弯性能的影响.试验结果表明,未加固前榫卯接长木梁承载力较低,仅为完整木梁的1.00%~2.62%,经CFRP布加固后其抗弯承载力可提高至完整木梁的50%~83.33%;旋转90°后,传统燕尾榫进行榫卯接长和采用榫头带榫肩接长,其抗弯承载力和能量吸收能力提高.燕尾榫榫头斜率从0.1变化至0.3,木梁的抗弯承载力和能量吸收能力随之提高,其抗弯承载力分别可达完整木梁的71.43%~83.33%,能量吸收能力分别达完整木梁的43.01%~61.33%.当燕尾榫榫头长度超过传统燕尾榫榫头长度时,其抗弯承载力、能量吸收能力和刚度反而降低.     

基于几何特征的穿斗式木结构节点试验研究

木结构在我国西南地区大量存在,其中穿斗木结构由于其经济合理被广泛使用.以穿斗式木结构直榫节点为研究对象,通过试验研究节点长度、宽度、高度三个几何参数对直榫节点弹性极限转角、弹性极限弯矩、塑性极限转角、塑性极限弯矩的影响.试验结果显示三个几何参数对直榫节点四项力学性能影响略有差异,根据试验结果提出直榫节点最优几何参数,为木结构建造提供参考.     

干涉配合对飞机机翼螺栓连接结构力学性能的影响

为了研究干涉量对螺栓连接结构力学性能的影响,以航空工程中常用的飞机机翼螺栓干涉连接结构模型为研究对象,采用了基于试验验证的有限元分析方法,通过试验验证了所建立的螺栓连接结构三维弹塑性有限元分析模型的可靠性,在此基础上建立了6种不同干涉量下飞机机翼螺栓连接结构的参数分析模型,系统地分析不同干涉量对螺栓连接结构孔边应力分布、初始刚度以及承载能力的影响并进行对比分析,结果如下:对飞机机翼螺栓连接结构采取合适的干涉配合可以明显改善孔边结构的应力分布,减小应力集中情况;在所选取的干涉量范围内(0～2.5％),随着干涉量的增大,孔边结构的峰值应力距离孔边越远;当干涉量为1.5％ 时,孔边的峰值应力最小,同时当干涉量为1.5％ 时,结构的初始刚度和承载能力提高程度均为最大,分别提高了14.1％ 和9.33％.     

木结构榫卯节点耐火极限试验研究

为研究我国古建木结构榫卯节点的抗火性能,进行了4个燕尾榫榫卯节点的耐火极限试验、以及1个未受火对比试件的承载力试验研究.承载力试验表明,未受火对比试件的梁跨中竖向位移基本随荷载线性变化,没有明显屈服点,延性较差.根据该对比试件的承载力试验值、以及各耐火极限试件持荷比参数取值,确定了耐火极限试件的预加恒定荷载值.耐火极限试验中,持荷比25%,37.5%,50%试件的耐火极限分别为59,44,21min,持荷比50%并涂有防火涂料试件的耐火极限为58min,表明持荷比的减小、以及采用防火涂料均可显著提高耐火极限.温度数据表明,持荷比对温度上升速率没有明显的影响,榫头与卯口之间2~4mm的微小间隙对传热的影响几乎可以忽略.     

管桩-塔脚机械型连接接头及其轴向性能分析

为解决传统桩-塔脚现浇型连接接头存在的受拉性能差、施工周期长等问题，提出一种新型预应力混凝土高强管桩（Precast high-strength concrete pile，PHC） 管桩-塔脚机械型连接接头。先通过理论分析对新型连接接头中的圆筒和腹板最小厚度进行确定，再利用ABAQUS对其进行轴向性能有限元分析，并将其与传统现浇型连接接头进行对比。研究结果表明：当圆筒厚度为10 mm、腹板厚度为10 mm时，其能满足单项承载力要求、整体承载力要求及经济性要求。在受压荷载下，传统现浇型连接接头最终因塔脚全域受压屈曲而破坏；机械型连接接头最终因连接主体中的圆筒和腹板全域屈服而破坏，其可满足同型号管桩-塔脚的受压设计承载力要求，且可选择增大圆筒厚度和腹板厚度来提高整体受压承载力。在受拉荷载下，现浇型连接接头最终因预埋件中锚筋与混凝土锚固力不足而发生拔出破坏，拉伸位移均为预埋件刚体位移，连接接头具有很差的延性。机械型连接接头最终因啮合式连接接头中的连接销受拉变形过大而破坏，其受拉承载力远大于现浇型受拉承载力且具有较好的延性。     

木材在设计教学实验课中的重要性

阐述了我国古代家具的发展历史、古代家具所用的木材、榫卯结构等。指出,在家具设计中确定用什么木材制作是非常重要的一个环节。认为,木材在家具设计教学实践中具有重要的作用,熟悉掌握各种材料的特性,是学生走向家具设计师的第一步,也是必须进行实践的课程。