超大跨径斜拉桥钢桥面板疲劳损伤监测与断裂力学研究

为研究超大跨径斜拉桥钢桥面板的疲劳损伤问题,本文以某斜拉桥为工程背景,对实桥进行了现场疲劳损伤监测与分析,并基于断裂力学的三维裂纹扩展模型,对钢箱梁顶板-U肋和横隔板-U肋等焊接细节进行了数值仿真与研究。结果表明：实桥顶板-U肋焊缝细节高应力幅(大于10MPa)循环次数与疲劳损伤度明显低于横隔板-U肋细节,横隔板-U肋焊缝最大应力幅达到75~90MPa,顶板-U肋焊缝最大应力幅为15~30MPa,横隔板-U肋焊缝细节处裂纹数量远大于顶板-U肋焊缝细节处裂纹数量;顶板-U肋焊缝裂纹在扩展过程中基本保持平面,裂纹扩展有先沿焊缝方向纵向扩展,再向深度方向扩展的趋势;横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹先沿初始裂纹深度方向在横隔板扩展,再向横隔板厚度方向扩展,焊趾处裂纹先向U肋厚度方向扩展,后沿初始裂纹长度方向顺桥向扩展;在初始裂纹尺寸与荷载条件相同的情况下,顶板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速度大于焊根处裂纹扩展速度,横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速率大于横隔板焊趾处裂纹扩展速率。     

新型镦边U肋与面板连接焊缝切口应力分析

正交异性钢桥面板焊接部位疲劳问题突出,为研究采用新型镦边U肋替代传统U肋,其与正交异性钢桥面板焊缝处的应力改善情况,以典型正交异性钢桥面板为研究对象,按照实际尺寸参数采用ANSYS有限元软件建立足尺节段模型进行分析。确定关注区域及最不利荷载加载位置,在此基础上,建立焊缝局部精细模型,采用切口应力法分析镦边U肋与面板焊缝和传统U肋与面板焊缝在焊趾及焊根部位的应力。结果表明:采用镦边U肋与传统U肋在U肋与面板焊缝处应力分布基本相似;相对于传统U肋焊缝,镦边U肋焊缝在面板焊趾、焊根和U肋焊趾处应力最大降幅分别为24.3%、43.8%、60.5%,镦边U肋可以较好地改善U肋与面板焊缝处的应力集中效应,有利于提高结构的抗疲劳性能。     

汽车变速器齿轮与齿圈激光焊接工艺研究

对以合金风为材料的汽车变速器齿轮为齿圈激光焊接工艺进行研究，分析了各工艺参数对激光焊缝的宏观形貌、焊拉接头组织与性能和力学取得了焊接的最佳工艺参数，提出了新的消除２焊缝首尾衔接处出现凹坑的方法。     

自卸车副车架支撑板焊缝开裂的原因及工艺改进措施

ＸＱＤ３１４０Ｇ６Ｄ型７．５ｔ自卸车经使用后，支撑板与副车架、中横梁联接处焊缝出现开裂的现象，通过分析计算找出原因后，改进工艺操作加固副梁，解决焊缝开裂。     

热成型前防撞梁防断裂优化设计

针对焊接对热成型前防撞梁碰撞性能影响进行了详细分析,并针对焊缝结构进行了布置优化。结果表明热成型焊接热影响区母材脆化,抗拉强度下降40%,导致ODB偏置碰撞时防撞梁横梁在焊缝处断裂,优化焊缝布置结构,减小焊缝长度可有效防止防撞梁横梁断裂。     

驱动桥桥壳有限元分析及结构优化

某型驱动桥在道路试验过程中,多台样桥在环焊缝处出现不同程度的断裂,针对此种情况,我们利用三维软件SOLIDWORKS及有限元软件NASTRAN对该桥重新建模、分析,基于分析结果优化了桥壳壳体结构,降低了环焊缝处应力值,使该桥顺利通过道路试验。     

正交异性钢桥面板典型细节的疲劳损伤分析

为研究正交异性钢桥面板典型疲劳细节在单轮荷载作用下的应力及疲劳损伤度,以福州长门特大桥为背景,采用ABAQUS有限元软件建立钢桥面板节段模型和3处易开裂部位(横隔板-U肋焊缝、横隔板处和横隔板间的顶板-U肋焊缝)的子分析模型,分析车轮荷载作用位置变化时疲劳细节的应力时程;并采用雨流计数法分析各细节处的应力幅,对疲劳细节进行疲劳损伤度分析。结果表明:单轮荷载顺桥向位于相邻横隔板间时,对横隔板处的顶板-U肋焊缝应力产生较大影响;荷载横向分布接近±750mm时,疲劳细节的应力时程曲线较为平缓,荷载对其应力的影响较小;疲劳损伤最大的是横隔板处的顶板-U肋焊缝焊根部位,该部位易产生疲劳破坏。建议在该部位增设钢角撑或钢板等,以降低该位置的应力幅和疲劳损伤度,提高结构的耐久性。     

钢桥面横隔板与U肋焊接处残余应力场分析

为了解正交异性钢桥面板横隔板与U肋焊接处残余应力分布特征,明确横隔板弧形切口疲劳开裂机理,采用热-结构耦合方法建立横隔板-U肋焊接连接的热弹塑性有限元模型,通过"生死单元"技术模拟焊缝的填充过程,得到焊接温度场与应力场,分析横隔板焊缝和弧形切口处残余应力的分布规律。结果表明:横隔板焊趾处纵向残余应力为拉应力,峰值为345 MPa,横向残余应力在焊缝开始位置和尾部区域为拉应力,在焊缝中间应力水平较低;横隔板弧形切口附近残余应力变化剧烈,且沿切口弧线长度和钢板厚度分布不均匀;从切口顶点到起弧点位置,残余应力从压应力变化为拉应力,起弧点处应力峰值为231 MPa;焊接引起的焊缝尾部高水平残余应力是导致横隔板弧形切口疲劳开裂的关键因素。     

钢桁梁焊缝修磨工艺

预应力钢管混凝土桁梁桥是适宜地震烈度较高和桥位地形复杂环境建造的桥型之一。符合国家可持续发展政策。钢桁梁焊缝余高的大小对焊缝的疲劳强度有很大影响。试验表明,焊缝余高的夹角愈小,则应力集中愈大,疲劳强度愈低。因此,对直接承受重复荷载作用的对接焊缝连接,除了要进行无损检验,使其符合钢结构工程施工及验收规范外,还要对焊缝表面进行修磨,磨去余高,以消除焊趾处的缺口效应,改善对接焊缝连接的疲劳性能。     

正交异性钢桥面板U肋内焊技术

为提高正交异性钢桥面板U肋与钢桥面板连接焊缝的疲劳耐久性,开发了正交异性钢桥面板U肋内焊技术,通过龙门焊接平台驱动连杆,将6台内焊机器人送入6根U肋内部同时进行12条内侧角焊缝的焊接。解决了U肋内焊设备、工艺、检测、返修等方面的关键技术,实现U肋内焊的可靠、优质、高效焊接。U肋内焊技术将U肋与钢桥面板之间的连接焊缝由单面角焊缝改变为双面角焊缝形式,从根本上改善U肋焊缝焊根处应力集中问题,避免从焊缝焊根处产生疲劳裂纹,同时大幅提高桥面板焊趾处疲劳性能,正交异性钢桥面板U肋内焊技术成功应用于武汉沌口长江公路大桥工程中。此外,结合U肋内焊技术,提出了U肋与横隔板交叉处新构造方案,以期全面提升正交异性钢桥面板疲劳耐久性。     

液力变矩器机器人FCAW技术

根据液力变矩器上盖连接块焊接接着形式、动平衡使用特点、焊缝金属高性能指标、焊接质量零缺陷控制要求，采用机器人＋变位器柔性焊接系统，解决了焊缝几何尺寸一致性、空间位置对称性、填充金属均匀性的技术关键。并阐述了机器人系统的焊接电源、变位顺和送丝机构的合理配置，通过工艺试验确定了液力变矩器上盖连接块ＦＣＡＷ工艺参数以及防止焊接缺陷的工艺措施。     

液力变矩器膨胀变形试验研究

液力变矩器在工作载荷下，同时受到油压的面力和旋转所产生的离心力作用而发生变形。其变形的大小将直接影响到液力变矩器的性能和在工作中与相邻零部件间的位置关系。通过设计和开发液力变矩器膨胀试验机的动态自动测试系统和试验装置，对液力变矩器的轴向位移进行了试验研究。得到液力变矩器在加压情况下膨胀变形大于在加速情况下的变形，且在加压情况下变形与腔内油压呈线性关系。     

Assessment of an engine cylinder head-block joint using finite element analysis

An engine cylinder head-block joint is a gasketed, bolted joint. Assessment of sealing performance and fatigue durability of the joint during engine development relies entirely on the engine dynamometer test because the rig test cannot mimic the engine run condition and finite element analysis employs gasket and bolt models that are too simple to provide the stress data for fatigue assessment. This paper introduces finite element-based assessment of the gasket and the bolt and a model that improves the analysis accuracy without increasing computation time. Experimental data for the deformation of joint members under thermo-mehanical load are presented to demonstrate the accuracy of the model.     

基于遗传算法的工程车辆自动变速神经网络控制

为了提高工程车辆传动系统效率，保持液力变矩器工作在高效区，提出了基于径向基函数神经网络的工程车辆自动变速控制方法，利用车辆传动试验台换挡控制试验的数据作为学习样本，采用遗传算法对径向基网络进行训练，并进行了验证性的仿真试验。仿真结果表明：该算法收敛速度快，能够满足工程车辆对换挡实时性的要求，可以根据车辆运行状态确定最佳挡住，并能够保证液力变矩器经常工作在高效区。     

点焊结构应力应变场数值模拟分析

采用ANSYS数值模拟软件,对点焊结构焊点附近的应力应变状况进行了详细的分析。分析结果表明,在点焊接头中应力和应变的分布是不均匀的,焊核中心的应力比较小,高应力区主要存在于热影响区内,即点焊接头热影响区附近是易于产生破坏的主要区域,且应力发展趋势是从母材贴合面与焊核交界线向外扩展。模拟分析试样变形状况与试验室点焊结构剪切拉伸疲劳试样的变形形状基本吻合,说明利用有限元数值模拟试验分析是可行的。     

Damping Performance of Power Transmission System with Hydraulic Torque Converter

In this work three first-order nonlinear, nonstationary differential equations describing a hydraulic torque converter in a power transmission system are used.

A linear model is obtained on the basis of these equations. This model is verified both theoretically and by an experimental test. On the basis of the calculations the torsional damping was determined. This permitted the damping performance of a power transmission system with a hydraulic torque converter to be defined and established.     

车用液力变矩器的变形仿真研究

为确保液力变矩器的使用安全，对液力变矩器（空壳）在同一离心力场下的不同油压作用进行了实际工况仿真和有限元分析，通过对实际车用液力变矩器空壳的试验测试，结果表明液力变矩器颈端（Hub)和柄端（Pilot)的轴向变形与油压呈线性关系，理论计算值与试验测试结果吻合较好。     

具有双离合器的液力变矩器的结构设计

将液力变矩器与机械式自动变速器合理匹配可组成一种新型自动变速系统，其性能接近自动变速器，但成本降低。为该系统设计了具有双离合器(闭锁离合器，换档离合器)的液力变矩器。阐述了该液力变矩器的结构、工作原理及特点。试验结果表明，所设计液力变矩器可支持新型自动变速系统成为现实。     

Damping Performance of Power Transmission System with Hydraulic Torque Converter

Abstract

In this work three first-order nonlinear, nonstationary differential equations describing a hydraulic torque converter in a power transmission system are used.

A linear model is obtained on the basis of these equations. This model is verified both theoretically and by an experimental test. On the basis of the calculations the torsional damping was determined. This permitted the damping performance of a power transmission system with a hydraulic torque converter to be defined and established.     

Nonlinear Robust Control of Torque Converter Clutch Slip System for Passenger Vehicles Using Advanced Torque Estimation Algorithms

In this paper, a torque-estimation-based robust controller for passenger car torque converter clutch slip system is presented. The proposed robust controller uses only the measurements available from inexpensive sensors that are installed in current passenger vehicles for torque estimation and feedback control. A conventional full state observer along with a neural-network-based open-loop hydraulic actuator observer is designed to estimate the unknown driving load, and a neural-network-based turbine torque estimator considering the temperature of oil circulating the torque converter is developed for improved turbine torque estimation accuracy. The stability of the internal dynamics is also investigated, and the performance and robustness of the robust controller is validated by simulation studies.