考虑压装和实测动应力的含缺陷空心车轴剩余寿命评估

实测获得时速385 km高速列车空心车轴的动应力后,基于线弹性断裂力学和塑性致裂纹闭合效应,采用20节点等参退化奇异单元逼近裂纹前缘,建立考虑车轮、齿轮与车轴的压装配合约束,分别在轴肩、轮-轴压装区、轮-齿过渡区或卸荷槽、齿-轴压装区和轴身等5个部位插入垂直于车轴中心线的半椭圆形裂纹,对含缺陷车轴进行损伤容限分析和剩余寿命评估.研究发现,对于深度为2 mm的单个半椭圆形表面裂纹,含缺陷轮-轴卸荷槽、轴肩、轮-轴压装区和齿-轴压装区的可运行总寿命分别约为7.9×10~4,58.7×10~4,372.5×10~4和823.9×10~4 km,由于轴身中部的裂纹尖端为典型的压缩应力状态,判定其不扩展.分析结果为我国更高速度级空心车轴安全设计与可靠服役提供了重要的理论依据和科学支撑.     

不同应力路径下花岗岩变形参数劣化试验研究

利用MTS815试验机进行了不同应力路径下花岗岩峰前卸荷试验,研究了全应力-应变曲线、变形破坏特征和变形参数的劣化规律。数据分析表明:相比加载试验,卸荷岩样破坏突然且剧烈,脆性特征显著;卸荷过程中,轴向应变增量较小,侧向应变增量较大,两者相差5~10倍,轴压围压同时卸载时岩样破坏前轴向应变出现负增长;岩样破坏所需的卸荷量受到卸荷路径的影响,卸围压同时增加轴压时仅需要38%的卸荷量,但脆性特征最明显的是同时卸载轴压和围压。试验结果对不同方式下的岩体开挖具有一定参考意义。     

高超声速飞行器面向控制一体化迭代设计的参数化模型

针对高超声速飞行器复杂的运行环境以及强耦合的动力学特性,提出了一种适合控制一体化迭代设计的参数化模型.首先,讨论高超声速飞行器控制一体化迭代设计的必要性和研究现状.然后,采用二次曲线和状态类型函数法将典型的高超声速乘波体外形进行几何参数化.接着,基于面元法结合工程估算公式获取高超声速飞行器力和力矩,构建参数化的非线性动力学模型.进而,采用灵敏度分析策略得到力和力矩的解析表达式,将复杂的非线性动力学模型简化成适合迭代设计的仿真模型.最后,通过仿真实例验证了本文所提方法的可行性,结果表明所发展的参数化模型能够满足高超声速飞行器控制一体化迭代设计的需要.     

预应力混凝土槽型梁日照温度荷载模式研究

为研究日照作用下槽型梁的温差分布模式,以沪昆客专上某预应力混凝土槽型截面独塔斜拉桥为例,推导了结构自身遮挡下任意斜面上阴影长度的计算方法,建立了考虑大气环境参数、桥梁方位和走向,以及箱室遮挡作用的槽型梁热力学仿真模型,分析日照作用下槽型梁截面上的温差荷载模式.研究表明:槽型梁腹板受太阳直接辐射,而底板受到箱室遮挡,导致槽型梁内温度分布较为复杂,现行规范中的温差荷载模式并不适用于槽型梁;以应力等效为原则提出槽型梁的温差荷载模式:槽型梁箱室上缘最大温差20℃,向下至腹板内符合指数函数分布;下缘最大温差2.5℃,在0.2 m范围内线性变化至0℃.     

基于随机-区间混合不确定性的风机性能可靠性分析

针对抑制风机性能失效的工程问题,基于可靠性分析理论,将拉丁超立方试验设计、近似模型与计算流体动力学分析技术相结合,研究了一种基于响应面的风机性能混合不确定性分析方法.该方法通过引入区间不确定性,有效地解决了由于缺乏实验样本而导致的知识不确定性建模问题,极大地扩展了可靠性分析技术在流体机械研究中的适用性.引入随机和区间不确定性参数对风机系统进行描述,基于传统的一阶可靠性分析方法,建立了风机性能的随机-区间混合可靠性分析模型.采用重整化群湍流模型计算了风机的流量、压力、轴功率、效率等性能参数,得到了性能函数.由于计算流体动力学的计算效率较低,研究了响应面求解混合可靠性模型的有效迭代算法,并计算了风机性能失效概率区间.应用该方法对某轨道交通列车风机性能进行研究,分析了风机全压的失效概率和可靠性指标与不确定参数的灵敏度问题,甄别了不确定性参数对系统可靠性的影响,并从可靠性角度提出了提高风机性能可靠性的工程措施.     

基于气动弹性的风机叶轮结构时变可靠性分析研究

由于轨道列车风机是在恶劣的环境中工作的,产品结构受环境的影响较大,特别是随着年份的增长,影响越大,风机叶轮结构常常在设计寿命周期内发生时变失效.考虑结构尺寸、材料参数和载荷等不确定性和自相关性,对叶轮结构进行时变可靠性分析.在目前时变可靠性分析技术的基础上,将时变可靠性问题转化成传统的静态可靠性问题,并将随机过程进行时间离散,研究了一种高效的风机叶轮结构时变可靠性分析方法.在气动弹性分析的基础上,得出了叶轮结构在不同衰减系数下的可靠性指标和失效概率,为实际工程应用提供参考.并与不考虑气动弹性的分析结果进行对比,发现考虑气动弹性的可靠性指标远小于不考虑气动弹性可靠性指标的结论.不考虑气动弹性的分析易高估叶轮结构的可靠性和安全性.通过分析考虑气动弹性对叶轮结构可靠性的影响,说明叶轮气动弹性的分析是非常重要和必要的.     

冲击荷载作用下CRTSⅢ型板式轨道-路基系统动力特性研究

应用ABAQUS有限元软件建立CRTSⅢ型板式轨道-路基动力分析模型,计算了在落轴冲击荷载作用下CRTSⅢ型板式轨道-路基系统的动力响应,并将仿真计算结果与试验结果进行了对比,验证了模型的可靠性.在此基础上,研究了扣件刚度、路基基床弹性模量、自密实混凝土弹性模量以及长期服役状态下混凝土弹性模量的降低对轨道-路基系统动力特性的影响规律.结果表明:扣件刚度对各部件振动加速度影响较大,路基基床弹性模量对其影响较小;轨道结构在服役过程中混凝土弹性模量的降低会引起轨道板加速度有较大的增幅,应引起重视.     

双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计

在定闭合力假设条件下, 采用有限元方法对工作在高速、高密封腔压力和超低温工况下的一种双螺旋槽端面密封的主要结构参数, 如: 槽深、槽数、槽台宽比和螺旋角等进行了优化设计. 结果表明, 当槽台宽比为 0.5, 螺旋角约 75°时, 可以获得最大的密封油膜刚度, 而槽数对密封性能的影响并不显著.     

风力机翼型气动参数影响分析及叶片粗糙敏感性评价指标探讨

水平轴风力机叶片表面特别是前缘粗糙度增大会导致叶片气动性能的下降和风力机输出功率的减少,因此粗糙敏感性是叶片设计必须考虑的一个重要因素.但是如何评价叶片粗糙敏感性,目前尚无统一的标准.本文从理论和实际出发,分析了翼型气动参数对叶片气动性能的影响,得出了翼型升力系数是风力机输出功率和轴向推力的主要影响参数,并提出了变桨型水平轴风力机叶片各区段翼型的粗糙敏感性评价指标,即是在定桨调速区,无反馈运行情况下,叶片外侧翼型应以升阻比和升力系数,叶展中区和叶片内侧翼型应以升力系数作为粗糙敏感性评价指标;有反馈运行的情况下,叶片外侧翼型就应以最大升阻比和设计升力系数,叶展中区和叶片内侧翼型以最大升力系数作为评价指标;而在变桨定速区,当变桨可以保证达到额定功率时就无需考虑粗糙度的影响.     

基于MATLAB/GUI的采煤机工作机构载荷计算软件的开发

采煤机工作机构的载荷是采煤机设计与分析的一个重要指标,有效、准确地对采煤机滚筒载荷进行计算至关重要.基于Matlab语言.利用其强大的运算功能以及简洁、直观的GUI人机交互界面,设计出了人机交互友好、使用方便的采煤机工作机构载荷计算平台.并且对究煤集团＂含硫化铁矿结核体薄煤层采煤机截割部可靠性研究＂项目中采煤机工作机构的载荷进行了模拟和验证,得出该计算软件是可靠的,对处理复杂非线性载荷具有重要参考价值.     

采煤机截割部行星架的可靠性分析及优化设计

本文首先应用三维实体建模软件Pro／E、通用有限元分析软件ANSYS和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了采煤机截割部虚拟样机模型,对其进行了动力学仿真分析,得到了行星架所受的外载荷并编辑生成载荷文件;然后将载荷文件导入ANSYS中,施加载荷和边界条件后,进行有限元分析,得到了行星架应力分布及变形情况;最后应用疲劳分析软件Nsoft对行星架进行疲劳寿命分析,得到了行星架的寿命情况。根据分析结果,应用ANSYS的优化设计模块对其进行优化设计,为采煤机截割部行星传动系统的可靠性设计提供了重要的依据。     

采煤机截割部虚拟仿真中的关键技术研究

以某煤机公司的采煤机截割部可靠性研究项目为依托,研究了计算机虚拟仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、提高仿真速度、缩短仿真时间的具体措施,大大提高了Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS四款软件协同仿真的可操作性;发现了该采煤机截割部的薄弱环节,如行星架刚度不足、摇臂壳体出现局部应力集中等;在仿真的基础上对壳体结构进行了改进,得到了优化的采煤机截割部传动机构,保证了截割过程的可靠性,对降低研发成本,节省研制时间,提高产品质量具较强的实用价值。     

基于ADAMS／VIBRATION的采煤机截割部振动特性研究

建立了采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机的振动模型;利用ADAMS／VIBRATION模块对其振动特性开展了研究;确定了对系统整体性能不利的模态振型和频率,发现截割部电机对系统振动的影响较大;并找出了截割部高速端惰轮轴处轴承失效的主要原因;为有效地抑制采煤机截割部的振动和对其进行局部结构优化提供了理论依据,对全面掌握截割部系统的动态性能具有重要价值。     

结构动力方程另类显式逐步积分格式研究

现有显式积分格式的稳定性与计算结果的取信度均远逊于常用的隐式积分格式,这是制约现有显式积分格式在大型结构动力分析软件以及其它相关软件中广泛应用的瓶颈.以解决这一瓶颈问题为研究目标,通过结合采用精确法和平均常加速度法的基本假定,推导建立了基于双重基本假定的另类显式积分格式,提出了相关的体系另类振动周期等新概念.基于另类振...     

轨道不平顺条件下板式轨道动力分析

国内外对于有碴轨道的动力学研究已比较成熟,己经步入轮轨相互作用的系统动力学研究阶段。无碴轨道结构作为近几年发展起来的新型轨道结构,对于它的设计和研究仍限于静力学分析和一些简化的动力学分析,对于无碴轨道和高速车辆的系统动力学研究还比较少,本文运用通用有限元计算软件ANSYS,建立土质路基板式轨道系统非线性力学模型并施加列车移动载荷,分析在不同波深轨道竖向谐波不平顺工况下,板式轨道各部分,轨道板、CA砂浆、混凝土基座及基床的竖向沉降、竖向振动加速度及横向、纵向与竖向的三向应力状况及时程曲线。     

基于Simulink的铲运机连杆机构动力学建模

连杆机构是地下铲运机的重要工作装置，其设计质量、动力学特性直接影响整机的生产率、工作性能。本文利用拉格朗日原理建立了地下铲运机连杆机构六连杆组铲掘过程和举升过程的动力学模型，得到了连杆的初始位置角与液压缸提供的转矩之间的关系，并在Matlab／Simulink中建立相应的模块图，为转矩的设计提供了依据，为地下铲运机连杆机构的动力学仿真及动态性能研究奠定了基础。     

构造应力场对煤层巷道围岩稳定性影响的数值模拟

为了研究向斜构造应力场对煤层巷道围岩稳定性的影响，运用Phase2软件对巷道布置在向斜构造中不同位置时的稳定性进行了数值模拟分析.分析得知巷道位于向斜轴部时较位于两翼时围岩稳定性差。对此，提出在以后布置巷道时应根据地应力的显现规律，尽量避免巷道布置在向斜轴部处。     

基于模糊故障树的柴油发动机故障诊断方法研究

机车在交通运输领域有着不可替代的作用,提高机车的运用和维修的可靠性是实现其功能的保证。本文将模糊数学理论与故障树分析方法相结合,建立了16V240ZJ型机车发动机的故障树模型,对以发动机不能正常起动为顶事件的模糊故障树的模糊算子进行了分析计算;并对该模糊故障树进行了定性及定量分析。通过对燃油供给系统、空气供给系统、起动系统及其主要组成部件发生故障的概率分析,得到了机车不能正常起动的故障树顶事件发生的模糊概率隶属曲线及顶事件发生的概率可信区间。采用模糊故障树对发动机的故障进行诊断的方法克服了传统故障树分析中需要大量可靠性数据和部件失效精确概率值的缺点,同时为开展机车的运用和维修工作提供了一定的理论分析基础。     

液压支架用电磁先导阀的可视化模拟分析

本文通过建立高水基电磁先导阀的几何模型,利用计算流体动力学（CFD）仿真软件FLUENT的动网格技术,实现对先导阀精细结构的可视化模拟.通过比较分析稳态与动态工况下,不同开口量值时,阀内流体的流动状态,得出影响阀的性能因素,从而为阅的优化设计提供一定的理论依据.