城轨车辆车钩螺栓连接仿真及强度分析

采用整体建模的方法,建立城轨车辆车钩螺栓连接有限元非线性接触模型进行强度分析,仿真分析结果表明,螺栓螺纹部分最大应力与理论计算结果吻合,有限元仿真模型能真实模拟螺栓连接;提取极限载荷下螺栓的轴向拉力,运用VDI 2230—2003标准对螺栓的拉伸强度进行分析,并和传统机械设计方法的螺栓强度分析结果进行比较,两种方法的螺栓拉伸强度均满足要求,为车钩螺栓连接设计提供了理论依据.     

面向结合面密封性能要求的装配连接工艺设计

为在产品设计阶段规划出满足密封性能要求的装配连接工艺,提出了一种面向结合面密封性能要求的装配连接工艺数字化设计方法.采用接触非线性有限元技术和弹性相互作用理论建立了螺栓组连接有限元模型,研究了螺栓预紧顺序、预紧力水平与结合面连接性能间的关系,构建了各螺栓预紧力大小与结合面压力间的关联模型,进而利用该关联模型,根据工况载荷下设备对密封性能的要求反求装配连接工艺.以发动机缸体缸盖装配连接为例,建立了发动机曲柄连杆机构动力学模型,分析了其工况载荷,并在缸体、缸盖和缸垫有限元模型的基础上,确定出工况载荷下发动机密封性能对结合面压力分布的要求,最后利用螺栓组连接与结合面压力间的关联模型反求出各螺栓预紧力的大小,通过与该型发动机已有装配连接工艺对比,验证了该设计方法的可行性.     

基于ABAQUS对螺栓断裂问题仿真分析

针对电动拧紧枪的固定螺栓断裂的问题,运用大型有限元仿真软件ABAQUS,把多因素问题分解为两个单因素分别进行讨论,并建立三维模型,进行有限元仿真分析,找到引起螺栓断裂的主要因素.研究结果表明:电动拧紧枪的固定螺栓通过滑块连接副与电动拧紧枪悬挂系统的连接方式,实际上导致螺栓受到了近似对称应力的交变应力作用,是引起螺栓断裂的主要因素.本文提出了运用有限元软件把工程多因素问题分解,然后分别对各因素进行分析,找到问题的主要因素并提出解决的方案方法;为工程人员解决工程问题提供一套可行的方法.     

横向载荷与预紧力对螺栓断裂寿命的影响

螺栓连接依靠自身简单可靠的特点被广泛应用于各个行业,然而螺栓的疲劳断裂却是一个非常突出的问题.因此,为准确预测螺栓断裂失效寿命,进行了螺栓材料的疲劳裂纹扩展实验,求得了螺栓材料的断裂参数,从而建立了Paris裂纹扩展模型.然后运用有限元方法与疲劳裂纹扩展实验进行对标,并取得较好的效果,为螺栓断裂失效寿命的计算奠定了基础.最后,考虑到螺栓预紧力与横向载荷对螺栓断裂的影响,建立了带裂纹的螺栓有限元模型,并采用有限元方法进行螺栓失效寿命计算的定量分析.结果表明：横向载荷与螺栓预紧力对应力强度因子和螺栓使用寿命具有较大的影响.     

复合材料螺栓连接结构的失效行为

螺栓连接是复合材料层合板结构最普遍的连接方式,但连接处通常也是结构中较为薄弱的部分.为了保证航空结构的安全性,对复合材料螺栓连接结构进行失效载荷评估尤为重要.基于Hashin失效准则,以复合材料单钉沉头螺栓连接结构为研究对象,建立了螺栓连接接头失效行为的3D有限元(finite element, FE)失效预测模型.基于Abaqus,用Fortran语言二次开发了UMAT用户自定义程序.针对接触面摩擦系数、螺栓-孔间隙以及螺栓预紧力等影响因素进行参数化研究,分析了这些参数对复合材料螺栓连接结构中失效载荷的量化影响,并与实验结果进行比对,为连接结构提供了安装设计依据.     

超塑成形/扩散连接焊缝失效断裂仿真方法

针对采用超塑成形/扩散连接工艺加工的3层瓦伦空心结构钛合金空心风扇叶片的焊缝强度通常低于材料本体强度且受零部件几何特征影响显著的特点,提出采用带失效的固连连接方式.通过剪切失效和拉伸失效模拟焊缝物理特性的建模和仿真分析方法,以及与空心风扇叶片相同加工工艺、相同结构形式的空心平板试验件的靶板冲击试验,首先建立焊缝失效模型,标定了焊缝强度,然后将数值仿真结果与试验数据相比较,验证该方法的有效性.结果表明,所提出的超塑成形/扩散连接结构仿真分析方法能够为航空发动机3层瓦伦空心结构零部件瞬态动力学分析提供参考.     

拧紧工艺的螺栓连接结构预紧力变化规律

针对航空发动机装配过程中螺栓预紧力一致性差的问题，建立螺栓连接转子有限元模型，获得螺栓在顺序拧紧和星形拧紧时预紧力的衰减规律和分布特点.进行螺栓预紧力实验研究，分析了拧紧顺序及拧紧速度对螺栓预紧力的影响，并揭示了预紧力随时间的衰减机理.结果表明：拧紧相邻螺栓会使预紧力大幅衰减；提高拧紧速度会使螺栓获得较大预紧力，使得连接结构更加稳定；螺栓拧紧后预紧力会在短时间内大幅衰减，衰减规律与扭矩幅值息息相关.因此，在发动机装配中，严格控制螺栓拧紧工艺的同时，预紧力短时间内的衰减不可忽视.     

旋转弹两级分离动力学模型建立与仿真

为了研究不同连接方式对导弹两级分离的影响,针对采用套筒连接和螺栓对接两种分离连接方案的旋转弹,对两种连接形式分别进行了分离过程的运动特性分析;针对两种连接方式不同的运动特点,分析了其分离过程的运动学和动力学特性,并在此基础上建立了相应的弹体动力学模型.根据两种连接形式的算例,对分离过程进行了数字仿真分析.仿真结果显示两种模型下导弹分离成功,证明弹体动力学模型合理.     

螺栓连接纵向安装边机匣的有限元分析与优化

针对航空发动机螺栓连接纵向安装边机匣的结构特点,运用有限元优化设计方法,建立了螺栓连接纵向安装边机匣的有限元计算模型,利用有限元软件进行了应力分析与模态分析,获得了螺栓连接纵向安装边机匣的最大等效应力和前4阶固有频率以及相应的振型,并对纵向安装边的几何参数进行了应力灵敏度分析和动态特性灵敏度分析。在此基础之上,确定了纵向安装边主要设计参数的变化对结构最大等效应力和低阶固有频率的影响规律。通过修改设计参数对螺栓连接纵向安装边机匣结构进行优化,提高了结构强度和动态性能,为螺栓连接带纵向安装边机匣设计提供了依据。     

基于AIS&MC数值仿真的飞行器螺栓连接件可靠性评估

本文分析建立了常用于飞行器不同舱段壳体连接中的螺栓连接组件在轴压、剪切和弯矩载荷下的随机可靠度模型和模糊可靠度模型,针对这两种模型分别研究了自适应重要抽样法(AIS)和直接蒙特卡罗(MC)数值仿真步骤,最后结合算例计算了某螺栓组连接强度可靠度.     

汽车发电机—压缩机支架断裂发生机理及控制措施

针对某微型汽车在道路试验和实际使用中出现的发电机－压缩机支架断裂并导致发电机－压缩机－曲轴皮带断裂而严重影响其使用寿命的现象，对其发电机－压缩机支架系统进行了发动机台架振动测量和实验分析研究，利用频谱分析技术得到了该系统曲型部位的振动信号特征，识别了有害振源。同时结合有限元分析技术，研究振动的发生、形成、传播和破坏机理。在此基础上，提出了行之有效的改进措施和控制方案，达到改善系统动态特性，降低振动强度，避免了支架系统和皮带的破坏或失效。     

高强度连杆螺栓的疲劳寿命分析

针对SOFIM发动机连杆螺栓出现的早期疲劳断裂现象,建立了连杆螺栓的有限元模型,利用有限元方法进行了该连杆螺栓的疲劳寿命分析,并与疲劳试验进行了对比。结果表明,该连杆螺栓杆部与头部的过渡圆弧处容易产生应力集中,造成其疲劳断裂。为此,提出了局部滚压的改进方法,经有限元分析,该改进措施可有效提高连杆螺栓的疲劳寿命。     

带弹簧片高压转子连接螺栓组件焊接裂纹故障分析与改进验证

带弹簧片高压转子连接螺栓组件由D头螺栓和弹簧片激光熔焊组成,其因结构简单、设计精巧等原因,在中外各型发动机上广泛使用。为彻底解决各型发动机带弹簧片高压转子连接螺栓组件焊接裂纹故障问题,以某型发动机故障件为基础,通过断口宏微分析、金相检查、焊接深度测量、温度场评估、材料选用分析、结构尺寸分析、有限元仿真计算、分解/装配过程分析等方法,对带弹簧片高压转子连接螺栓组件焊接裂纹故障进行全面的研究,最终定位了故障的根本原因：螺栓组件焊接深度不足且存在明显的焊接薄弱处;螺栓组件弹簧片结构设计不合理,导致自锁螺母分解/装配过程中弹簧片承受不合理扭矩,当扭矩过大时,焊接薄弱处因应力超限而过载破坏。从结构设计、制造工艺等方面给出相应的改进措施,改进后的螺栓组件未再出现裂纹故障,证明了故障定位的准确性和改进措施的有效性。     

发动机机油滤清器总成螺栓断裂故障分析

通过试验技术分析了某型发动机机油滤清器总成支坐发生断裂的原因，对复杂的滤清器结构进行简化，建立模态数值分析简化模型，反复修改数值分析模型，通过数值分析与试验的相关性分析，得到准确的数值分析模型，在该分析的基础上，采用有限元技术进行了多个改进方案模型的模态分析，考虑工艺和成本实施了最佳方案，螺栓断裂故障得到排除。     

橡胶板式支座锚栓超低周疲劳断裂分析

为研究螺栓球节点橡胶板式支座中锚栓在灾难地震中受弯剪发生超低周疲劳的断裂问题,依国家现行规规范设计并制作了橡胶板式支座模型,采用双向加载法对其进行了大位移超低周疲劳试验,得到了四根锚栓的超低周疲劳破坏形态。并从宏、微观角度对锚栓断口进行了分析。结果表明：在往复荷载下,锚栓发生无明显塑性变形的较突然性断裂,为超低周破坏形态,其断口存在疲劳源区、扩展区和瞬断区等典型的疲劳断裂特征,且不同位置锚栓的受力方向和裂纹起裂时间、扩展速率均不同;同一锚栓断口上韧性断裂与脆性断裂特征并存,但总体均表现为偏脆性断裂。     

基于无线温度监测的内燃机连杆轴瓦故障诊断技术研究

针对内燃机连杆轴瓦故障频发且监测手段有限的技术难点,提出了基于无线温度监测的连杆轴瓦磨损类故障诊断方法。通过分析连杆轴瓦与轴径相对运动时的摩擦力学关系,在考虑润滑的前提下推导出轴瓦温升计算方程,作为基于温度监测的轴瓦故障诊断方法的理论依据;以TBD234V12型柴油机为对象,搭建连杆轴瓦故障模拟实验台模拟轴瓦磨损故障,并配置无线测温系统捕捉异常温度信号,对比正常情况下的温度信号可知,磨损的连杆轴瓦表面温度相比正常轴瓦温度有明显上升。理论和模拟实验结果表明,基于无线温度监测的内燃机连杆轴瓦故障诊断方法具有较高实用价值。     

基于Halcon的蒸汽发生器堵板操作机器人视觉定位算法

蒸汽发生器的工作环境复杂、危险,施工人员在完成堵板螺栓紧固时存在一定的风险。介绍了一种基于图像识别的螺栓紧固方法。机器人自主作业平台主要包括机器人系统和图像采集系统两个部分,采用图像处理软件Halcon,实现基于灰度值的图像阈值分割,利用圆形曲线算法得到圆后,最终得到圆的几何中心。此外,还显示了采用扭矩和时间控制方法的紧固螺栓方法。最后通过螺栓实验和精度验证了图像识别和螺栓紧固的过程。结果表明针对堵板机器人螺栓定位问题采用的基于阈值分割的定位算法识别率为100%,定位最大误差为1.10mm,最小误差为0.92mm,满足堵板机器人螺栓自主定位的精度要求。     

发动机动态试验台的混合模拟研究

为进行发动机和整车的测试、研究和开发提供一种经济而高效的手段,本文在借鉴他人发动机动态试验台的基础上,采用混合模拟的方法,利用中国生产的电涡流测功器自行开发发动机动态试验台。具体介绍了发动机动态试验台混合模拟的方案,论述了该试验台的控制原理,对试验台的控制进行了仿真。结果表明混合模拟的方法是自行开发发动机动态试验台的行之有效的方法。     

锚杆张力无损检测方法的数值模拟与试验对比

针对预应力锚杆使用过程中张力逐渐降低问题,考虑锚杆系统的卓越频率及加权频率,运用弦振理论,建立锚杆张力与自振频率相关关系模型。通过数值模拟分析的方式探求了自振频率与锚杆张力的相关性,并通过实验进行了验证。     

船用柴油机磨合过程铁谱磨粒图像的小波分析

通过小波分析对采集的船用柴油机铁谱磨粒图像进行处理,提取其统计特征参数,并用于船用柴油机磨合过程的评价.结果表明,左、右主机铁谱磨粒图像的统计特征参数小于2#发电机铁谱磨粒图像的统计特征参数.统计特征参数的变化规律反映了船用柴油机的磨合质量,即在设定的磨合期内的磨合质量优于2#发电机的磨合质量,该方法分析结果与实船拆检结果一致,为柴油机磨合研究提供了新的方法.