基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测研究

针对工程实际中出现的螺栓联接松动问题进行了研究,提出了一种基于压电主动式传感的结构频率跟踪的螺栓联接监测方法。根据赫兹接触理论并结合有限元仿真分析,得出了螺栓联接接触界面法向接触刚度与螺栓预紧力之间的单调函数关系,而螺栓联接结构的频率与法向接触刚度相关,进而建立了基于频率跟踪法的螺栓联接状态监测方法。建立实验装置,在螺栓联接件的非接触面的两侧分别粘贴压电材料,作为驱动器和传感器,分别激发脉冲超声波信号和接收通过螺栓联接界面的超声波响应信号,分析了响应信号的功率谱得到螺栓联接结构的频谱。实验结果表明:螺栓联接结合面的法向接触刚度与预紧力近似成对数函数关系,螺栓联接结构的某阶频率与螺栓预紧力近似成对数函数关系,从而可以通过分析螺栓联接结构的某阶频率变化得到螺栓预紧力状态。仿真结果与实验结果相一致,为螺栓联接松动问题提供了一种监测方法。     

螺栓联接的有限元建模方法研究

对螺栓联接的有限元建模方法进行研究和评估.以螺栓-法兰联接为例,基于有限元分析软件ANSYS,建立了3种螺栓联接的有限元模型,即实体螺栓联接模型、梁单元联接模型和刚性单元联接模型.模态试验和应力分析表明,实体螺栓联接模型和梁单元联接模型具有广泛的适用性,可准确分析螺栓联接结构的静态特性和动态特性.相比实体螺栓联接模型,梁单元联接模型在保留了关键细节的同时提高了建模和计算效率.刚性单元联接模型不能模拟螺栓预紧和接触,只适用于模态分析.试验和仿真均表明,螺栓预紧力的大小对结构模态影响很小.仿真表明,螺栓联接表现出复杂的非线性特性,如应力的非线性变化、法兰之间接触状态的变化、螺栓总拉力的非线性变化等.      

法兰螺栓联接强度可靠性优化设计

本文以强度可靠度为约束,对法兰螺栓联接进行了优化设计.文中提出采用辛卜生数值积分较好地处理了正态分布数值表,从而将优化设计与可靠性设计有机地结合起来.在此基础上进行的法兰螺栓联接设计,可在满足一定强度可靠度的同时,迅速取得一组最佳结构参数,其设计方法具有广泛的实际应用价值.     

螺栓联接被连接件弹性交互刚度建模分析与计算

为了更加精准的描述螺栓联接被连接件交互刚度的理论模型,引入了被连接件的压应力呈现圆锥体分布,沿着被连接件厚度方向其受压层的压应力保持均匀不变,且在任意受压层上压应力为径向尺寸的4次关系式的假设,由此提出了螺栓联接结构弹性交互刚度理论精准模型,结合有限元仿真技术对构建的理论模型进行验证,结果表明:建立的单螺栓联接弹性交互刚度理论模型基本能够精准刻画被连接件的连接性能特征,同时得到螺栓联接结构弹性交互刚度伴随着待测点到螺栓孔轴线距离的增加而呈指数增长的趋势,对于多螺栓组中螺栓间距的布置具有指导意义。     

螺栓联接静动态特性的研究

本文通过对不同垫片材料下单个螺栓及螺栓组联接的受力测试，为工程设计提供了必需的螺栓相对刚度的实用数据，进一步验证和分析了在翻转力矩作用下螺栓联接的理论，并对影响螺栓疲劳强度的因素进行了探讨。     

设计紧联接螺栓直径的新方法

本阐述了设计紧联接螺栓直径的中值法和优化设计法,通过这两种方法的结合,可以既快又精确地设计出紧联接螺栓的直径。     

含螺栓联接的转子系统轴向刚度不确定性分析

转子系统中螺栓联接结构轴向联接刚度的不确定性对转子系统动力学特性具有重要影响,为此,在构建螺栓联接结构有限单元基础上,建立了转子系统整体有限元模型,采用非嵌入多项式混沌展开法分析轴向联接刚度不确定性对转子系统动力学特性的影响.结果表明:轴向联接刚度在一定范围内变化会导致临界转速及临界转速对应的稳态响应幅值偏离预期,随着轴向刚度不确定性的标准差增大,盘竖直方向稳态响应均值降低.研究结果可为螺栓联接转子的设计提供理论参考.     

基于ANSYS鼓形齿联轴器螺栓联接有限元分析

采用ANSYS对非标准鼓形齿联轴器螺栓联接进行有限元分析.首先,利用UG软件进行联轴器螺栓联接实体建模;然后,用ANSYS软件对其进行有限元分析.考虑螺栓联接的接触特性,通过改变摩擦因数分析螺栓所受的拉伸应力和剪切应力,得到螺栓受拉伸和受剪切的危险截面均在螺母与内齿套法兰结合面靠近内齿套外圆部位;摩擦因数增大时螺栓所受...     

兆瓦级风力机偏航齿圈高强度联接螺栓螺纹表面裂纹扩展分析

建立兆瓦级风力机偏航齿圈与塔架法兰处高强度联接螺栓联接三维模型并在Hypermesh前处理,在ABAQUS建立高强度联接螺栓接触模型,按照不同裂纹深度和不同裂纹长度对高强度联接螺栓螺纹底端表面裂纹和螺纹顶端表面裂纹的扩展进行仿真分析。研究结果表明:高强度联接螺栓最大应力位置与裂纹位置无关,均出现在螺纹连接第1个螺纹处;当初始裂纹设置在第1个螺纹处时,由于高强度联接螺栓联接结构裂纹处产生应力集中、发生裂纹扩展现象,导致高强度联接螺栓应力过大,严重影响连接可靠性,故应特别注意此类裂纹,并防止其出现。     

螺栓法兰连接的金属透镜垫的自紧能力分析

分析了螺栓法兰连接的金属透镜垫在预紧状态和工作状态下的变形情况,以及透镜垫与螺栓法兰的变形协调关系,将金属透镜垫与螺栓法兰刚度引入透镜垫法兰连接的力学计算中,推导出了金属透镜垫自紧系数计算公式,结果表明金属透镜垫自紧系数与金属透镜垫及螺栓法兰刚度有关.采用Hertz接触理论推导出了关于透镜垫密封接触环中心最大接触压力的螺栓法兰预紧载荷与工作载荷计算公式.通过接触力学实验验证了公式的正确性,为水下密封工程中较大直径透镜垫的设计提供参考依据.     

两种混凝土异形柱框架抗震性能试验对比

通过对一榀底层为宽肢的钢筋混凝土异形柱框架与一榀底层为非宽肢的异形柱框架的抗震试验研究,重点对比了两种异形柱框架结构的破坏特征、承载能力、延性、滞回特性、出铰顺序及刚度退化等抗震性能.分析结果表明,底层采用宽肢异形柱后可避免普通异形柱框架结构底层刚度薄弱的不利现象,并能不同程度地改善普通异形柱框架结构的多项抗震性能,提高了异形柱框架结构整体的抗震能力.     

箱梁剪力滞翘曲位移函数理论推导

为研究箱梁合理的剪力滞翘曲位移函数,根据箱梁翼缘板纵向受力和变形特性,将翼缘板视为纵向平行的具有一定刚度的弹簧所连接的弹性体,建立翼缘板弹簧模型,基于能量变分原理建立了翼缘板平衡微分方程,推导出纵向位移函数为双曲函数与三角函数的线性组合。通过分析确定翘曲位移函数分别为双曲正弦函数、双曲余弦函数、正弦函数3种单一形式,并将3种函数形式代入剪力滞变分方程中,得到3种纵向位移函数的弯曲正应力方程。为验证理论推导的3种函数的合理性,将3种函数形式计算得到的翼缘板正应力与实测值、三次抛物线形式计算值、实体有限元计算值进行比较,并从函数形态分析了不同函数形式对翼缘板应力分布的影响。结果表明:文中方法推导出的函数形式中正弦函数计算值与实测值吻合度较高,与实体有限元计算值也基本吻合。另外,函数的二阶导数与翼缘板应力分布存在正相关性。     

基于马尔可夫过程的地铁车辆轮对磨耗建模及其镟修策略优化

基于广州地铁车辆轮对的磨耗数据,在分析轮对磨耗特点的基础上,对轮缘厚度和踏面直径的磨耗状态进行划分。然后根据马尔可夫理论,分别建立轮缘厚度和踏面直径磨耗的数学模型,得到轮缘厚度和踏面直径的一步转移概率矩阵。最后采用轮对镟修控制限策略,利用蒙特卡罗仿真法,以轮对期望使用寿命和期望镟修次数为指标,实现轮对镟修策略的优化,并给出了轮对镟修策略的四种优选方案。     

螺栓拼接钢梁的抗弯性能

对具有螺栓拼接的H型钢梁进行抗弯性能试验.考虑了拼接板上不同螺栓数量对节点性能的影响,研究了拼接节点的破坏特点、抗弯强度和刚度.研究发现拼接螺栓的初始滑移对节点后续阶段的承载力和刚度产生了明显不利的影响,拼接截面应变分布不再符合平截面假定;相比无拼接H型钢梁,翼缘拼接板受力更大,钢梁挠度更大;翼缘拼接板先于H型钢梁翼缘进入屈服,但是拼接节点的极限弯矩试验值可达到H型钢梁的全截面屈服弯矩的计算值;螺栓滑移后的拼接节点不能简单地按照刚接处理.提出了考虑节点转动刚度影响的H型钢梁挠度计算方法与公式,并得到了试验数据的验证.     

用薄板弯曲理论求解门架立柱翼缘局部弯曲问题

本文以薄板弯曲理论为基础,提出了解决由滚轮引起的叉车门架立柱翼缘局部弯曲问题的方法,在IBM PC/AT机上编制了相应的程序。对翼缘局部弯曲弯距的计算,分布状况,以及影响因素和范围进行了理论分析,并给出了在单位力作用下翼缘局部弯曲弯矩的图表。     

装配式钢框架-泡沫混凝土墙板结构力学性能

针对以往组合墙板自重大、刚度低、施工复杂等缺点,提出一种新的组合墙板——装配式钢框架-泡沫混凝土墙板。该墙板内填聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrene, EPS)混凝土能与外部钢框架协同受荷,整体刚度及水平承载力高,自重低,同时又具有节能保温、施工操作简便等特点。为了探究组合墙板在单调侧向力作用下的受力变形,通过足尺模型实验和有限元模拟的方法,分析对比了纯钢框架与组合墙板的受荷响应及破坏模式。结果表明,组合墙板的破坏形式为脆性破坏,其极限抗侧承载力约为纯钢框架的3倍,当EPS混凝土板厚与梁柱翼缘宽度相等时承载力最高。     

平面刚架弹塑性稳定的一种数值方法

在等截面杆件稳定问题理论解的基础上，提出结构进入弹塑性阶段基变刚变杆件的位移模式，并基于虚功原理导出了弹塑性单元的切线刚度矩阵，其精确度为９５％。     

轧制板坯成型异型坯的宽展公式研究

介绍了劈分法轧制H型钢异型坯的特殊孔型系统及工艺，在充分考虑孔型形状和轧辊压下对宽展的影响的基础上，把腿部宽展和腰部宽展分开来计算，并且针对不同孔型和不同道次给出了相应的宽展计算公式，对理论研究和生产实践有重要的参考价值。     

金属拱型波纹屋顶材料等效弯曲常数试验

按照正交各向异性薄板理论对金属拱型波纹屋顶结构进行了合理的简化,以对原材料T形板、U形板进行的弯曲试验为基础,分析位移随荷载变化的曲线,得到了T形和U形两种截面型式板材腹板和底板的材料等效弯曲弹性模量,并与平板的弯曲弹性模量值进行了比较分析.     

对称短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对有翼墙和无翼墙的两组共6个对称短肢墙试体的低周反复荷载试验,研究了不同肢厚比、连梁刚度等因素对试体破坏形态、骨架曲线、滞回特性及构件延性的影响,并对两组试体试验结果进行了对比分析,结果表明：肢厚比为6.5左右的短肢墙结构受力性能较好,同时具有一定的能量储备,材料性能发挥较为充分,可以在实际工程中推广使用.