弹性接触问题的分析方法(英文)

柴油机组合部件配合面的不同接触状况将强烈地改变零件的变形和受力条件。例如,组合活塞中活塞顶与活塞裙之间的不同配合方式将严重地影响活塞的应力分布。对于连杆大端锯齿形配合面的研究更与连杆的可靠性密切相关。同样在曲轴、气缸盖、机体和涡轮叶根等零件中也存在类似的问题。但目前用以研究这类问题的测试技术或计算方法都还不够成熟。另外,柴油机的主要配合间隙(过盈)数值也迫切需要用科学的计算方法来确定。本文就以上问题提出了两种用有限元素法分析弹性接触问题的计算方法。其中虚拟元素法的优点是简单实用,而虚元混合法更具有通用性大,精度高的显著特点。本文最后列举实例,证明这两种计算方法的可靠性和实用性。     

过盈配合选择的计算方法

本文分析了过盈配合计算的理论基础，从厚壁园筒力学分析、位移计算到组合筒的过盈量计算，提出了总过盈量与压力之间的关系，最后通过一个过盈配合选择的计算实例说明选择的过程。     

某船用柴油机齿轮箱端盖安装间隙值研究

某船用柴油机齿轮箱端盖在设计时,齿轮轴两侧滑动轴承采用翻边整体轴套设计。在齿轮箱端盖和齿轮箱箱体之间设置初始间隙,通过端盖螺栓的预紧力作用来保证轴套的固定。针对齿轮箱安装工况,采用有限元法对轴套变形以及齿轮箱端盖与箱体之间的间隙值进行了计算和分析,研究了螺栓预紧载荷对轴套变形和齿轮箱端盖与齿轮箱之间的间隙值的影响规律,为合理的确定齿轮箱端盖螺栓预紧载荷以及设定对应的初始间隙值提供了依据。     

海上风机叶根螺栓瞬态应力分析与可靠性优化

大兆瓦海上风电机组叶根螺栓螺纹副预紧载荷分布非均匀行为是诱发螺栓在高预紧状态下预紧力早期衰退的最主要原因之一。结合海上风机叶根螺栓的预紧工艺,文章从螺纹副载荷非均匀分布行为入手,提出了一种基于螺纹副载荷分布计算的螺纹参数匹配与连接工艺优化方法。首先,构建了参数驱动的螺纹副精细化有限元瞬态动力学模型,并对螺纹牙型角、螺距等特征进行了参数化建模,计算了采用拉伸法工艺预紧叶根螺栓过程中标准螺纹副受载历程与载荷分布状态;然后,搭建了基于拉伸法工艺预紧螺栓的试验系统,以螺栓预紧力瞬时衰减值为判据验证了螺纹副载荷分布行为有限元计算模型的有效性与精度。最后,以某型10 MW级风电机组用M36高强度螺栓为工程应用对象,基于叶根螺栓拉伸法预紧工艺下螺纹副载荷分布对其螺纹特征进行了参数化适配设计。结果表明：采用本文提出的方法,有效控制了拉伸法预紧螺栓过程中的预紧力损失,降低了螺牙的最大结构应力的同时改善了螺纹副的应力分布,有利于提高风电机组的运行可靠性。     

配缸间隙对活塞组动力学和摩擦学特性的影响

为降低活塞-缸套摩擦损失和柴油机整机振动，以TBD620V16型柴油机为研究对象，考虑液动润滑及粗糙接触等因素，建立活塞组动力学模型及整机动力学模型，计算不同配缸间隙的摩擦损耗及整机振动响应。基于模型的活塞组动力学计算结果表明，活塞-缸套连接副的摩擦损失随配缸间隙的增加，先减小后略有增大，活塞敲击能量随配缸间隙的增加持续增大。基于模型的整机振动响应计算结果表明，整机振动幅值随配缸间隙的增加而持续增大，且活塞敲击对振动的中高频部分影响较大。综合考虑配缸间隙对柴油机摩擦及整机振动的影响发现，应在保证良好润滑的前提下选取最小的配缸间隙，以减小整机的振动响应。     

柴油机活塞—缸套磨损故障振动诊断机理的研究

通过对活塞组横向撞击的理论分析和活塞－缸套磨损故障的模拟试验，揭示了机身侧面振动的内部激励源及其与柴油机工况，活塞－缸套磨损间隙的内在联系，讨论了故障诊断中振动特征能量折优化选择问题，提出了和种适用于多种机型柴油机不同工况下活塞－缸套工作间隙的振动监测方法。     

介绍一种调整测量磁滞式联轴器扭矩的专用套筒

<正>“磁滞联轴器”是岸边集装箱起重机电缆卷筒中(高压)的关键部件。“磁滞联轴器”的设计性能是否能充分发挥,与安装调整是否正确(所需的扭矩值)有很大的关系。为使“磁滞联轴器”有正常的扭矩输出,磁盘与感应盘之间须保持有一定的间隙。间隙大小由“磁滞联轴器”的调整螺纹来调整,调整螺纹的调整需用特制形状的专     

船用柴油机机械活塞失效时间的预报研究

针对当前船用柴油机机械活塞失效时间的预报方法存在错误大,精度低等严重缺陷,提出了基于小波神经网络的柴油机机械活塞失效时间的预报方法。首先采用小波分析对柴油机机械活塞失效时间数据进行处理,然后采用神经网络对柴油机机械活塞失效时间数据进行学习,建立柴油机机械活塞失效时间预报模型,最后进行了具体实例分析,结果表明,本文方法可以准确、有效地对柴油机机械活塞失效时间进行估计,柴油机机械活塞失效时间预报精度要高于对比方法,失效时间预报效率高,有着较高的实际应用价值。     

船舶尾轴机械密封镶嵌式动环过盈配合分析

针对过盈量选择不合适可能导致密封失效的问题,分别采用理论分析和有限元仿真的方法对船舶尾轴镶嵌式动环的过盈配合进行计算,并将两者进行比较.结果表明:由于有限元法能考虑动环与环座因接触引起的边缘应力集中,使用该方法对过盈配合进行设计和校核更符合实际工况、更合理.     

某低速柴油机主轴承轴瓦安装挤压点分析

某新型低速船用柴油机在研发过程中,为了分析轴瓦安装挤压点值,进行了轴瓦安装实验,得到主轴承轴瓦在安装过程中的挤压点值,该值低于参考机型。通过采用有限元方法进行计算,仿真计算结果与实验结果相符,仿真方法对实验具有验证和补充作用。通过在仿真计算中改变轴瓦尺寸参数研究了影响轴瓦挤压点值的因素,得到轴瓦过盈量和轴瓦厚度对轴瓦安装挤压点值的影响规律。     

复合材料层合板螺栓连接强度实验研究

通过对不同预紧力下舰船复合材料层合板单剪连接和双剪连接两种结构形式的静拉伸强度实验,考核了复合材料层板螺栓连接处的强度特性。实验结果表明:双剪连接结构强度随着预紧力的增大而增大。而在单剪连接结构中,一定范围内的预紧力可以增加连接结构的强度,过大的预紧力会使其连接强度减小。通过对以上实验现象的分析,认为预紧力对板的侧向约束限制并延缓了局部开裂和分层是预紧力增加螺栓连接结构强度的主要原因。     

调距桨桨毂机构静强度的有限元仿真分析

文章对受推力、扭力、扭矩、离心力和螺栓预紧力联合作用下的某型舰船调距桨桨毂机构静强度进行有限元仿真分析。基于ANSYS 12.0软件平台,考虑桨毂部件几何结构及零件间装配接触关系,对桨毂机构整体及零件进行全六面体和六面体与四面体混合有限元建模,研究了桨毂中各零件在正常工况相互作用下的应力大小及分布。重点针对叶根螺栓的实际结构,采用六面体网格分析螺栓有无螺纹区别,证明螺纹的几何特征在强度校核中不能忽略。     

连杆强度计算方法探讨

本文侧重于探讨连杆强度计算中一些较复杂的问题,包括下列内容: (1)连杆衬套、轴瓦与连杆孔的装配过盈和热过盈的处理方法; (2)考虑连杆螺钉的作用; (3)活塞销、曲柄销对连杆孔的分布作用力的研究; (4)连杆大端结合面受力情况分析; (5)连杆强度计算时工况位置的选取; (6)连杆斜约束的处理方法。 此外,还研究了处理以上某些问题的简易方法。 本文的目的在于探求尽可能逼近实际情况的连杆强度计算所需的各种边界条件及其相应的计算方法,务使其计算结果不仅有定性的而且有定量的价值。     

螺栓联接的可靠性研究

本文针对螺栓联接的可靠性,从结构形式、受力分析、预紧力、拧紧力矩等方面介绍了螺栓联接的设计计算方法,分析了装配过程中螺栓联接的影响因素,给出了质量保证方法。     

PMAC时基控制在非圆零件数控车削加工中的应用

为了防止在高温、高压下工作的活塞发生敲缸和拉缸,提高其使用寿命和工作性能,活塞常被设计成中凸变椭圆.然而,中凸变椭圆的活塞给实际制造带来了很大困难.针对中凸变椭圆活塞数控车削加工对数控系统高实时性要求,构建了基于可编程多轴控制器PMAC(Program Multiple Axises Controller)的非圆截面活塞车削数控系统,其中采用了直线电机作为横向进给机构,数控系统采用了PMAC IPC的双CPU的结构方案,将控制系统的开发平台直接构筑于IPC的软硬件之上且应用PMAC的时基控制功能代替传统的硬靠模.并在基于直线电机驱动的数控车床上编制了椭圆截面的数控加工程序,实现了该类零件的数控车削加工.     

活塞式压缩机故障诊断方法

在分析活塞式压缩机常见各类故障及诊断方法的基础上,研究热力参数法、振动声学法和油液分析法的工作原理、实施难点及适应范围,为采用适宜的方法诊断活塞式压缩机故障提供选择的基础．     

复合材料螺栓连接结构数值模拟研究

在实际工程中,复合材料结构连接方式常采用机械连接形式(螺栓或铆钉)来连结复合材料构件和金属构件,而其中尤以螺栓连接更为常见.如何运用有限元软件模拟螺栓连接结构是仿真计算的关键.本文采用ANSYS软件,建立了复合材料螺栓连接结构的三维有限元模型,采用不同的边界处理方法对该结构进行数值模拟,得到复合材料螺栓孔处的载荷,并将数值计算结果与试验数据比较,探求出了该结构螺栓孔处载荷数值模拟方法.采用接触+耦合的边界处理方式不仅能较准确的模拟复合材料螺栓连接结构,而且计算时间远小于完全采用接触时的计算时间,大大提高了工作效率.     

重庆朝天门长江大桥高强度螺栓群栓试验研究

针对重庆朝天门长江大桥拼装式节点板层多、板束厚度大、外形尺寸变化大及单个节点高强度螺栓数量多等特点,结合重庆地区气侯条件、该桥设计采用的抗滑移摩擦面技术参数和目前国内高强度螺栓连接副的性能,选取具有代表性的不同板厚组成的板束,通过压力传感器及静态应变系统进行了群栓模拟试验。通过群栓试验,了解了高强度螺栓预拉力随时间变化的损失情况,螺栓施拧先后顺序对栓群预拉力的影响,用终拧扭矩值的50%作为厚板的初拧扭矩时板束密贴情况,确定了高强度螺栓终拧扭矩检查时机,验证了该工程高强度螺栓施拧工艺的可操作性。该试验研究为今后类似工程的施工提供了宝贵的数据和经验。     

聚氨酯高聚物灌浆材料锚固力试验研究

采用非水反应类双组份发泡聚氨酯高聚物注浆材料作为土层锚杆的锚固材料,比传统的水泥浆具有明显的优越性。通过锚索现场张拉对比试验,结果表明,高聚物材料凝固后不但无收缩,而且材料的自膨胀特性具有明显扩孔作用,使得锚杆极限抗拔力提高了近1倍;高聚物材料的不透水性可以防止钢制筋材的腐蚀;高聚物材料能够在15 min内达到其强度的90%,且无需养护,可大大缩短施工工期。     

基于有限元方法的调距桨桨毂机构强度分析

对受推力、扭力、离心力和螺栓受预紧力联合作用下的某型舰船调距桨完整机构各部件的静强度进行有限元仿真分析;基于ANSYS 12.0软件,考虑完整部件的三维模型以及装配接触关系,对桨毂机构各部件进行有限元建模。有限元分析结果与理论计算和试验结果的对比验证表明,在完整模型和复杂工况下,基于应力应变准则,重点针对如叶根螺栓、曲柄盘和桨毂体等主要受力部件进行分析,更符合实际工程需要。