平衡悬架橡胶衬套螺栓拧紧力矩计算

利用试验装置测出安装在平衡轴上的橡胶衬套的刚度曲线,然后根据橡胶衬套刚度曲线确定端盖与平衡轴接触时的压装力以确定打紧螺栓时的端盖压装预紧力,最后再考虑螺栓与平衡轴受拉伸与压缩变形的情况下,根据端盖的受力分析计算得出带安装预紧力时的螺栓拧紧力矩。     

气缸套装配变形的 Fourier分析与仿真

采用V‐Incometer系统测量了某柴油机湿式气缸套在自由状态和预紧安装条件下的装配变形,对测试数据进行Fourier变换分析,获得了该湿式气缸套径向变形的基本规律,给出了由于机械加工和热处理等因素造成的气缸套初始变形对气缸套装配变形的影响规律,并结合有限元计算探讨了气缸盖整体刚度和螺栓预紧力等因素对气缸套装配变形的影响。     

康明斯ISDe发动机主轴承盖螺栓预紧力与拧紧规范研究

通过理论计算康明斯ISDe发动机主轴承盖螺栓装配所需的预紧力值,再通过试验标定方法找出当量预紧力与螺栓伸长量的关系曲线,根据标定的预紧力一伸长量关系曲线,采用内插法确定螺栓的装配预紧力,同时研究气缸体机械加工线和发动机装配线上不同的拧紧规范对螺栓装配预紧力的影响,从而选择最佳的拧紧规范以满足主轴承盖螺栓的装配预紧力要求。     

机体初始变形对气缸套失圆仿真的影响

采用试验和有限元计算的方法研究了气缸套径向失圆变形,测量了机体上环带和缸套内孔的初始变形,建立了机体、缸盖、气缸垫、气缸套和螺栓等有限元模型,用仿真软件计算了施加螺栓预紧力后缸套和机体所承受的载荷分布,用M atlab软件绘制了实测和软件仿真得出的缸套内表面变形的三维云图,研究了机体初始变形对气缸套径向变形计算的影响。结果表明：机体上环带初始变形对气缸套失圆影响显著,有限元建模时必须考虑机体上环带初始变形。     

某动力总成悬置胶垫螺栓松动的设计改进

螺栓松动作为汽车可靠性问题中的一个难题,经常困扰着汽车设计人员。文章将针对一款动力总成悬置胶垫螺栓松动问题,通过与紧固件厂家技术合作,对螺栓预紧力、安装扭矩和接触面屈服强度进行计算校核。并针对计算发现的悬置支架接触面存在的屈服压溃风险及螺栓预紧力不足等问题,分别制定了相应的整改方案,最终确定了此悬置紧固螺栓的安装扭矩范围,满足悬置胶垫紧固预紧力要求。根据文章计算方法确定的安装扭矩进行定扭后,通过紧固件横向振动试验和越野路路试,动力总成悬置胶垫紧固螺栓未再出现松动现象,可以看出文中螺栓松动计算校核和改进方案有效。文中案例通过对螺栓预紧力、安装扭矩和接触面屈服强度等进行符合性计算校核和改进,为汽车螺栓松动问题整改提供了一个非常好的解决思路和方法。     

汽油机正时罩盖密封性能研究

在对某汽油机进行耐久性试验时,正时罩盖腰部与缸体结合面处出现渗油现象。建立了汽油机装配体三维有限元模型,采用数值仿真分析结合面压试验的方法,对发动机预紧力工况及热机工况下,密封面处的接触间隙、接触压力以及渗油点附近正时罩盖、缸体的变形量进行分析。预紧力工况仿真结果与面压试验结果对比,验证了仿真模型可靠,热机工况仿真分析结果表明,渗油现象是由于渗油点附近正时罩盖法兰局部刚度不足,以及螺栓基座位置布置不合理造成。对渗油点附近正时罩盖结构局部刚度进行加强,同时调整部分螺栓布置位置后,渗油问题得到解决。     

某四气门单体气缸盖顶板的改进设计研究

运用有限元法对某发动机四气门单体气缸盖顶板的承载机理及应力分布状态等进行分析研究。研究表明,随着螺栓预紧力的增加,气缸盖顶板的应力变化显著,预紧工况的应力值约占顶板整体应力值的75%～85%;随着爆发压力的增加,气缸盖顶板应力变化很小,因此动态载荷较小。根据应力分布状态分析结果对顶板进行结构改进了设计及分析,最后通过应力测量试验验证其准确性。     

盾构隧道管片接头三维精细化数值模拟研究

针对现有盾构隧道管片接头构造数值模拟难以准确反映接头实际受力和变形过程的问题，以苏通GIL工程管片接头为研究对象，建立三维精细化接头数值模型，模型采用实体单元模拟接头混凝土、螺栓、套筒、垫片等构造并在螺栓上施加预紧力，采用梁单元模拟钢筋。通过接头抗弯足尺试验验证数值模型计算结果的准确性，进而分析螺栓连接状态对于接头抗弯性能的影响。结果表明： 1）所建立的接头三维精细化模型能较好地反映接头在压弯荷载作用下的变形规律，与接头抗弯足尺试验结果的对比表明其具有较好的计算准确度； 2）正负弯矩作用下，无螺栓时接头总体上更易发生张开和竖向变形，正弯矩下有无螺栓对于接头张开、竖向变形的影响较大且与轴力和弯矩有关，负弯矩下两者之间的差距较小且基本不变； 3）接头采用斜螺栓连接时，正弯矩下有无螺栓对于接头抗弯刚度的影响较负弯矩下更大。     

柴油机主轴承座的有限元强度分析

对某直列6缸柴油机提高增压压力后主轴承座的结构强度进行了有限元分析。建立了主轴承座的局部模型,其中通过约束接触面对应节点在某些方向的相对位移来模拟接触关系,主轴瓦过盈和螺栓预紧力通过热胀冷缩实现。采用Engdyn软件中曲轴动力学模型与弹性流体动力学润滑相耦合的方法计算主轴承载荷,根据经验确定了5种危险点产生应力峰值的主轴承载荷状况;根据有限元计算结果确定了6个危险点,用Smith图得出了各危险点的疲劳安全系数。结果表明,主轴承座、主轴承盖各危险点安全系数均满足要求。     

主轴承螺栓有限元分析与公式计算的对比研究

利用有限元程序分析了不同直径的发动机主轴承螺栓预紧过程中刚度系数,将有限元计算结果与公式计算结果进行了对比分析。分析结果表明,由于公式计算对螺栓杆部应力状态的简化,公式计算螺栓杆部刚度系数随螺栓杆部直径的增加幅度大于有限元分析,当螺栓直径从16 mm变化到18 mm时,其误差约为3%。     

锁脚锚杆控制隧道初期支护沉降的原理和应用

当前软岩隧道初期支护因沉降变形量大而造成的成本消耗高问题较突出，初期支护底脚作用力与锁脚锚杆抗力不平衡是隧道初期支护沉降的主要原因，其中建立支护底脚与锁脚锚杆之间力的平衡关系是控制隧道初期支护沉降变形的重要前提。以弹性地基梁柱原理和摩擦桩原理来计算分析锁脚锚杆的内力和位移及其与地基的反力关系，以此确定锁脚锚杆的承载能力；通过分析锁脚锚杆对支护结构的柔度，确定其与支护结构的相互影响，进而建立考虑锁脚锚杆对支护结构底脚影响的支护结构力学计算模型，计算其作用于锁脚锚杆端上的作用力作为锁脚锚杆的设计依据；按照上述原理，分析了Ⅴ级围岩当前流行的42锁脚锚管的不足，并示例计算分析了108锁脚锚管的承载能力；最后以Ⅵ级围岩风积砂隧道施工的实例来说明“分布式”加强锁脚锚管以及锁脚锚桩控制支护沉降变形的显著效果验证技术的可行性；结论认为软岩隧道初期支护可按照“荷载—结构”原理确定围岩与支护、支护与锁脚锚杆之间的作用力与反作用力关系，达成支护结构之间力的平衡稳定以实现控制支护沉降的目的。     

基于锚杆受力分析的软岩隧道变形规律及柔模支护技术

研究支护状态下围岩变形范围及其位移量将为合理确定软岩隧道开挖的预留变形量及其支护方案提供重要的理论依据。通过将隧道围岩简化为理想弹塑性介质,在围岩中布设全长锚固锚杆。基于锚杆与围岩的协调变形原理,建立杆体与其周围岩体相互作用的力学模型,分析锚杆表面摩阻力及轴力的分布规律,并根据杆体的静力平衡条件,推导出杆体与岩体相对位移为0的中性点位置及其最大轴力值,讨论初期支护条件下隧道围岩的塑性区及破裂区的厚度计算公式及其影响因素;综合考虑隧道表面围岩变形过程中的塑性位移和破裂区岩体的碎胀变形位移,提出隧道表面围岩的位移公式及预留间隙柔模支护技术,进而定量分析榴桐寨软岩隧道的围岩位移及其预留变形量。结果表明：通过锚杆轴力可以反演分析隧道围岩的变形范围,确定围岩稳定后的最终位移量;柔模支护结构能够大量吸收大变形软岩的变形能,且具有适当的刚度抵抗围岩的有害变形,研究成果可为合理设计软岩隧道的开挖及支护方案提供新的思路。     

液压挖掘机斗杆台架疲劳试验载荷等效方法

为了克服斗杆各铰点力分别编制成载荷谱进行疲劳试验加载时各力之间关联特性无法再现的问题,即为了获得能够反映实际工况,且能用于编制台架疲劳试验程序谱的基础载荷数据,提出一种复杂载荷等效方法。首先分别采用三维销轴力传感器、压力传感器、位移传感器和应变片,实测挖掘机工作过程中斗杆与铲斗的铰点力、油缸力、摇杆力、工作姿态及斗杆疲劳关键点应力时间历程;其次根据各铰点力的规律和斗杆的运动特征,确定在斗杆局部坐标系下进行台架疲劳试验的加载方案;再根据斗杆截面应力状态,提出以斗杆最大弯矩截面上应力最大点的应力一致为载荷等效基准,将斗杆上的各铰点力等效为斗杆局部坐标系下的1个单向载荷,最后将该等效载荷加载下斗杆结构上3个疲劳关键点的应力-时间历程与对应测点实测应力-时间历程进行对比。结果表明：2条应力曲线相关程度在1^#测点处达到97.21%,在2^#测点处为91.54%,在3^#测点处,相关程度略低,但也达到88.6%;各疲劳关键点处由等效载荷引起的损伤均与实测应力产生的损伤十分接近,从而验证了载荷等效方法的有效性;按该等效方法求得的等效载荷是编制斗杆疲劳计算载荷谱和台架疲劳试验程序谱的基础数据。     

整体式桥台-桩基-土相互作用内力计算方法研究

整体桥具有使用寿命长、施工方便、造价及养护费用低等特点，目前在国内外得到了广泛的应用与推广。以某整体桥为工程背景，设计制作了桥台-桩基结构试验模型，开展了整体式桥台-H形钢桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验，主要研究了桥台和桩基的应变、弯矩与剪力等。试验结果表明：桥台正向移动时桩身应变呈现“酒杯”形分布，负向移动时呈现“橄榄”形分布；同时，无论是最大压应力还最大拉应力，均是正向位移荷载作用下的要明显大于负向作用下的。因此，升温时桩基的内力要大于降温时的，也即夏季高温时的H形钢桩基受力最为不利。为减小升温对桩基的不利影响，建议整体桥合龙温度取略高于年平均温度。同时，在试验研究的基础上，进行了整体式桥台和桩基的内力计算。计算结果表明：采用现有的经典台后土压力理论或桥梁规范计算得到的台底弯矩和剪力与试验结果均存在较大偏差，而采用黄-林法可较准确地得到台底弯矩和剪力。另外，计算结果还表明：负向加载时，采用现有计算方法得到的桩身弯矩和剪力与试验结果偏差不大，分布规律也与传统桩基的相似；但是，正向加载时，采用现有的计算方法得到的桩身弯矩和剪力与试验结果存在较大偏差，分布规律也明显不同。所提出的多项式拟合法和黄-林法能够较为准确地计算得到整体式桥台-桩基-土相互作用时的弯矩和剪力，实际工程中可采用该方法来计算整体桥的桥台和桩基内力，该方法可为中国整体桥的设计与应用提供参考和借鉴。     

预应力混凝土箱梁损伤后剩余承载力计算及变化规律研究

目前对在役桥梁进行技术状况评定时,往往需采用荷载试验的方法来反映桥梁结构实际损伤所产生的性能退化。然而,荷载试验方法存在费用高、耗时长等问题,进行荷载试验代价巨大,且对于存在损伤的结构具有一定的风险。因此,基于对一新建跨径30 m预制预应力混凝土箱梁进行的足尺模型试验结果,构造定义了2种不同的刚度损伤折减系数,结合规范给出的开裂构件抗弯刚度计算公式,提出基于刚度损伤折减系数计算构件实际剩余承载力的计算公式。结果表明：2种方法定义得到的抗弯刚度折减系数的变化趋势基本一致,箱梁在出现损伤后的刚度折减效应明显,从箱梁出现开裂损伤到承载能力极限状态刚度折减约40%,相邻两截面的刚度折减可近似呈线性分布;基于刚度损伤折减系数计算的剩余承载力与试验值的偏差都在5%以下;结合刚度折减系数沿箱梁纵向的分布规律,可计算得出在跨中截面出现损伤后,沿箱梁纵向各截面实际剩余承载力的分布规律。提出的基于刚度损伤折减系数计算实际剩余承载力的方法,可通过结构外观检查结果实现对带有损伤的预应力混凝土箱梁实际剩余承载力的准确计算,该方法简便可行、费用低廉,同时也可为出现损伤的在役桥梁技术状况评定及剩余承载力计算提供一定的借鉴。     

基于自适应模型预测的智能汽车横向轨迹跟踪控制

当路面附着情况和车辆行驶状态不断变化时,基于恒定侧偏刚度的模型预测控制(MPC)不能考虑轮胎非线性特性的影响,难以保证车辆轨迹跟踪的适应性。为此,提出一种考虑轮胎侧向力计算误差的自适应模型预测控制(AMPC),以提高智能汽车在不确定工况下的轨迹跟踪性能。分析了路面附着系数和垂向载荷对轮胎侧向力的影响,基于平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)算法,设计了利用侧向加速度和横摆角速度作为测量变量的前后轮胎侧向力估计器。利用轮胎侧向力线性计算值与估计值的差值计算得到侧偏刚度修正因子,设计了前后轮胎侧偏刚度的自适应修正准则,进而提出了一种基于时变修正刚度的AMPC控制方法。基于CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真和硬件在环测试平台,对AMPC控制的有效性和实时性进行了验证。研究结果表明：在不同的路面附着情况和车辆行驶状态下,AMPC控制都能够降低横向位置偏差和航向角偏差,有效提高车辆的轨迹跟踪精度,其控制效果明显优于基于恒定侧偏刚度的标准MPC控制。尤其在低附着工况下,标准MPC控制会因为线性轮胎力的计算误差过大而导致车辆在轨迹跟踪时严重失稳,而AMPC控制通过估计轮胎力修正侧偏刚度依然能够保证车辆稳定有效的跟踪参考轨迹。所提出的AMPC控制在保证控制精度的同时具有良好的实时性,对智能汽车控制系统的设计与优化具有重要参考价值。     

连续 T 梁桥荷载横向分布有限元与荷载试验对比分析

使用Midas Civil建立了连续T梁桥的有限元梁格模型，将有限元计算的结果和桥梁实际现场静载试验的实测结果进行了比较分析，得到了粱格模型能够准确地用于分析该类型桥梁的受力情况。同时也对比了在设计活载作用下与单位力作用下利用挠度与应力指标的结果分析跨中荷载横向分布影响线，知道了采用挠度指标的计算结果比应力指标的结果横向分布更加均匀，且通过实桥静载试验的偏载与中载工况结果可知，计算所得的应力(应变)与挠度影响线和有限元计算值的结果比较相似，桥梁的横向刚度较好处于良好的健康状态。     

红层软岩钢管微型桩抗压承载特性试验

为揭示红层软岩钢管微型桩抗压承载特性,为红层软岩地基加固设计提供参考,选取湖南衡阳强风化粉砂质红层软岩地基,开展了不同长度注浆钢管微型桩原位抗压静载试验,分析了桩体沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布规律,并与规范计算值进行了比较。在修正微型桩荷载传递函数的基础上,提出了考虑桩顶位移的微型桩抗压承载力预测方法,并通过原位试验结果进行了验证。研究结果表明：钢管微型桩轴力主要分布在桩身中上部,桩侧摩阻力沿桩身呈“三角形”分布;随桩长的增加,抗压承载力非线性增加,桩顶沉降量非线性减小;桩长越短,极限侧摩阻力峰值越大;相较于规范计算值,实测桩端阻力、全桩长范围极限摩阻力均值以及抗压承载力均偏小。采用该方法得到的抗压承载力预测值与原位实测值之间相关性较好,相对误差为0.6%~11.6%。对红层软岩地基进行钢管微型桩加固设计时,建议桩端阻力不计入抗压承载力,按纯摩擦桩进行设计,并对规范中的极限侧摩阻力推荐值折减。     

深埋大断面黄土隧道初期支护受力特征分析

为避免初期支护局部破坏对深埋黄土隧道安全产生危害，依托甘肃省境内早胜3号隧道施工开展深埋大断面黄土隧道初期支护受力规律的现场试验研究。通过埋设振弦式传感器对围岩与初期支护接触压力、喷射混凝土应变、钢拱架应变、相邻钢拱架间作用力进行监测，同时建立模拟隧道施工的有限元计算模型，分析得到初期支护内力分布特点。结果表明： 1) 初期支护受力随时间表现出迅速增长—缓慢增长—逐渐稳定的特点，曲线在二次衬砌闭合12 d后基本稳定； 2)应力空间分布上部大下部小，偏压特性明显，荷载理论计算值偏小； 3) 拱顶及边墙区域为初期支护薄弱部位，需采取措施并加强监控量测； 4)数值计算表明锚杆末端轴力较小，设计中可考虑适当缩短锚杆长度。     

轨道交通桥梁声屏障柱脚节点计算方法研究

声屏障柱脚结构一般采用锚栓连接钢立柱与混凝土基础。此类节点受力方式既不同于钢筋混凝土结构,亦不同于钢结构的螺栓群连接,而钢结构相关设计规范和混凝土设计规范中均未给出此类节点结构受力分析计算办法。本文在轨道交通声屏障柱脚锚栓连接节点结构受力分析中,提出按平截面假定方法分析的计算原理,结合在上海申通地铁集团有限公司科研项目《声屏障风荷载特性研究》中得出的风荷载作用数值,按照计算原理得出的方法,计算了六种不同荷载组合下的柱脚节点受力,并采用有限元仿真分析并行计算,对比二者计算结果以验证该原理和方法,可供相关设计人员计算参考。