橡胶弹簧滚轮罐耳性能的研究

根据橡胶超弹性理论,采用Mooney-Rivlin本构模型,利用有限元仿真和试验测试相结合的方式对橡胶弹簧滚轮的静刚度进行研究分析。两者分析的刚度特性近似且近似为一条直线,验证了有限元仿真模型的正确性。基于裂纹成核法中的应力-寿命法,利用NCODE非线性有限元模块对橡胶滚轮疲劳寿命分析,得出结论:最先失效周期随着激励幅值减小而增大,最先失效处是静力学分析的应力最大处。     

矿用组合橡胶隔振器疲劳寿命分析

针对矿用组合橡胶隔振器的疲劳破坏问题,构建了组合橡胶的本构模型,得出了组合橡胶的本构方程,并通过试验得出了橡胶材料的力学特性和S-N曲线,建立了组合橡胶弹簧的有限元模型,测试了矿用组合橡胶隔振器上的交变载荷,完成了矿用组合橡胶隔振器的静力学分析,探讨了矿用组合橡胶隔振器上的应力分布,进行了矿用组合橡胶隔振器的疲劳寿命分析,得出了矿用组合橡胶隔振器疲劳破坏的危险位置及疲劳寿命,为矿用组合橡胶隔振器的设计研发提供了理论基础和技术支撑。     

离心机用橡胶弹簧的动刚度实验研究

通过介绍离心机用橡胶弹簧的工作特点,以及橡胶弹簧本身材料特性,设计橡胶弹簧的动刚度试验,得出其动刚度在不同条件下的变化情况,为今后离心机用橡胶弹簧的设计研发提供参考。     

反共振离心脱水机隔振橡胶弹簧的动态特性研究

为寻求提高反共振离心机工作性能的途径,建立了离心机的动力学模型,给出了对应的幅频特性曲线。通过对离心机橡胶弹簧进行动态特性测试,研究了橡胶弹簧的静刚度特性和动刚度特性。结果表明：随着切向位移增大,橡胶弹簧刚度下降;不同温度下橡胶弹簧的刚度随着压缩量的增加而明显增大;橡胶弹簧预压缩量为3和2 mm情况下,刚度变化规律基本一致;在25、32、34、37和40 ℃等不同温度条件下,橡胶弹簧的平均刚度变化不显著;在激振力频率不变的情况下,随着作用力的减小,橡胶弹簧的动刚度增大;在位移不变的情况下,随着频率减小,橡胶弹簧的动刚度减小。     

变节距螺旋弹簧在扭转减振器中的非线性特性分析

利用UG软件对离合器扭转减振器里的弹性元件变节距螺旋弹簧进行三维实体模型的建立,将建好的三维模型导入ANSYS中建立变节距弹簧的有限元分析模型,对单个弹簧有限元模型进行垂直刚度的分析计算,然后对用于扭转减振器后的扭转刚度进行分析计算,分别得到2条刚度曲线,并将这2种刚度与通过理论推导得到的曲线进行相应的比较。结果表明,变节距螺旋弹簧具有非线性弹性特性,且理论推导与有限元分析相契合,为变节距弹簧应用于离合器扭转减振器中实现多级变刚度提供了可靠的理论依据。     

考虑空隙非线性变形的胶结充填体损伤软化本构模型研究

充填采矿法在两步骤回采方式中广泛应用，胶结充填体作为人工矿柱，其稳定性至关重要；而胶结充填体力学特性及本构模型是进行稳定性分析与评价的重要内容，因此，亟需开展胶结充填体力学特性及本构模型研究。通过对不同灰砂比的胶结充填体进行单轴压缩试验，试验结果表明：在初始压密阶段因空隙存在而表现出非线性变形特征；在塑性屈服阶段及破坏后阶段刚度和强度均表现出软化特性；破坏后阶段存在较强的承载特性。针对试验结果，采用宏观和细观相结合的方法，将胶结充填体抽象成空隙和细观单元2部分，并引入胶结充填体有效损伤因子，结合统计损伤理论，分别构建空隙本构方程和细观单元损伤软化本构方程，进而得到胶结充填体损伤软化本构模型。最后将本研究理论模型曲线与试验曲线、现有理论基于试验数据和其他学者试验数据得到的曲线进行对比分析，分析结果表明本研究得到的理论曲线与试验曲线有较高的匹配度，各阶段曲线拟合相关系数都达到95%以上，更好地表征了胶结充填体空隙非线性变形特征及软化特性。研究结果可为胶结充填体稳定性分析提供理论依据。     

考虑空隙非线性变形的胶结充填体损伤软化本构模型研究

充填采矿法在两步骤回采方式中广泛应用，胶结充填体作为人工矿柱，其稳定性至关重要；而胶结充填体力学特性及本构模型是进行稳定性分析与评价的重要内容，因此，亟需开展胶结充填体力学特性及本构模型研究。通过对不同灰砂比的胶结充填体进行单轴压缩试验，试验结果表明：在初始压密阶段因空隙存在而表现出非线性变形特征；在塑性屈服阶段及破坏后阶段刚度和强度均表现出软化特性；破坏后阶段存在较强的承载特性。针对试验结果，采用宏观和细观相结合的方法，将胶结充填体抽象成空隙和细观单元2部分，并引入胶结充填体有效损伤因子，结合统计损伤理论，分别构建空隙本构方程和细观单元损伤软化本构方程，进而得到胶结充填体损伤软化本构模型。最后将本研究理论模型曲线与试验曲线、现有理论基于试验数据和其他学者试验数据得到的曲线进行对比分析，分析结果表明本研究得到的理论曲线与试验曲线有较高的匹配度，各阶段曲线拟合相关系数都达到95%以上，更好地表征了胶结充填体空隙非线性变形特征及软化特性。研究结果可为胶结充填体稳定性分析提供理论依据。     

振动筛橡胶弹簧力学参数试验测定

为深入了解振动筛橡胶弹簧的力学性能,采用试验方法对振动筛橡胶弹簧的刚度、阻尼系数、阻尼比等力学参数进行测定,测定结果表明:橡胶弹簧的线性与非线性刚度的区分点为其10％变形量;不同的加载速度对橡胶弹簧线性阶段刚度影响较小,对非线性刚度影响较大,且呈线性增长的趋势;橡胶弹簧刚度越大,其阻尼系数及动态阻尼比越小,试验测定橡胶弹簧阻尼系数为0.031132～0.036892,动态阻尼比为0.046 833～0.062062.     

永磁悬浮带式输送机悬浮力特性分析

建立了带式输送机永磁悬浮系统三维简化模型,基于FEM方法对不同永磁体厚度和不同气隙条件下的悬浮力进行有限元解析。提出将悬浮系统等效为磁力弹簧,二次拟合得到磁力弹簧动态载荷表达式并验证了方法的可靠性。给出了磁力弹簧动态刚度工作曲线,为永磁悬浮带式输送机结构设计及参数选择提供了参考。     

动荷载作用下人工冻土蠕变试验研究及有限元分析

通过室内试验研究获得动荷载作用下人工冻黏土蠕变特性,冻结黏土的动蠕变曲线分为3个阶段:初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段和渐进流阶段。依据人工冻土室内动三轴试验结果,基于动力学、连续介质力学和冻土力学原理,建立人工冻土在动荷载作用下的本构模型,即弹-黏弹-黏塑性本构模型。将改进的西原模型成功添加到ADINA软件平台中,利用该模型对人工冻黏土在动荷载作用下的蠕变进行有限元数值仿真,得出的有限元计算结果与试验结果相近。     

液压支架蕾形复合密封圈材料特性实验和有限元分析

通过分析液压支架轴用动密封蕾形复合密封圈的密封原理、有限元的非线性问题、接触问题,阐述了橡胶、聚氨酯的材料特性、橡胶类超弹性体的基本理论和本构模型,并用不同常数的Mooney-Rivlin模型来表征橡胶和聚氨酯的材料特性。通过橡胶、聚氨酯的单轴拉伸和单轴压缩实验,得到两种材料的Mooney-Rivlin模型参数。依据实验参数对蕾形复合密封圈进行有限元分析,发现蕾形复合密封圈适合动密封,且随着载荷增大密封效果下降。本研究对密封件的设计具有参考意义。     

52CrMoV4弹簧钢热变形行为的本构模型

基于导向臂用52CrMoV4弹簧钢的热轧及热压变形工艺研究，采用Gleeble-3500型热模拟试验机，在变形温度（1173-1373 K）和应变速率（0.01-10 s-1）下对52CrMoV4弹簧钢进行等温热压缩实验。基于实验所得真应力-真应变曲线，分析了热变形参数与流变应力之间的关系，建立了修正的Johnson-Cook本构模型和基于应变补偿的Arrhenius本构模型，并对两种本构模型的准确性和有效性进行了比较。结果表明，52CrMOV4弹簧钢的流变应力随着温度的升高和应变速率的降低而降低。通过精度分析可知，修正Johnson-Cook模型的相关系数为0.98955，平均绝对相对误差为5.4625%，均方根误差为6.87029 MPa，计算较为简单却具有较高的准确性。而应变补偿的Arrhenius模型的相关系数为0.99023，平均绝对相对误差为4.4319%，均方根误差为6.22664 MPa，其精度较修正Johnson-Cook模型更高，可以更好地预测52CrMoV4弹簧钢的流变应力行为并作为热变形工艺及有限元模拟参数选择的依据。     

Dynamic simulation on rubber spring supporting equipment of vibrating screen

By ANSYS, dynamic simulation analysis of rubber spring supporting equipment used in vibrating screen was made. The modal frequency, mode, and harmonic displacement under working frequency were obtained. Variation of rubber spring supporting equipment’s dynamic performance was discussed first, which is under the condition of existing spring stiffness difference and exciting force bias. Also, the quantitative calculation formulas were given. The results indicate that the performance of vibrating screen is closely related with rubber spring supporting equipment’s dynamic performance. Differences of springs’ stiffness coefficients reduce the modal frequency reduced, decrease the dynamic stiffness, and increase vibration displacement. Exciting force bias induces a larger lateral displacement. When rubber springs’ stiffness coefficients exist, differences and lateral force accounts for 5% in total exciting force; rubber spring supporting equipment’s side swing is larger than 1 mm, exceeding the side swing limit.     

特种碟簧的变形研究

对一种外面包有橡胶模的特种碟簧的变形进行了研究。对特种叠合碟簧进行试验测试,将测试结果和普通碟簧的试验结果进行比较,发现了橡胶膜对碟簧变形的影响程度。用有限元软件LS-DYNA对特种碟簧的非线性变形进行数值模拟,得到特种碟簧的载荷变形关系曲线,将结果和试验值进行比较,看出这种方法计算的结果和试验值基本符合。     

节理峰前剪切刚度软化模型及其影响因素分析

节理峰前剪切应力-位移曲线是研究节理剪切行为的重要内容。然而目前对于节理峰前剪切行为大多以线性描述,不能较好的描述非线性的特点。对于非线性的描述也仅仅是唯象描述剪切应力-位移曲线,未能反映影响模型的参数物理意义及影响因素。以峰前节理刚度软化行为为出发点,采用归一化的思想将节理剪切刚度与位移无量纲化,用双曲线函数表示出剪切刚度与位移之间的关系。提出了考虑刚度软化的峰前剪切本构关系,通过与试验结果对比验证了本构关系的合理性。影响该模型最重要的两个因素是初始剪切刚度与峰值剪切位移。以Greenwood和Williamson模型为基础在细观上探讨了初始剪切刚度的影响因素;抓住法向应力与节理粗糙度主要因素,探讨了影响峰值剪切位移的影响因素。对模型参数的研究有助于进一步阐明节理峰前剪切机理。     

软岩试件非线性蠕变特征及参数反演

根据深部软岩室内三轴剪切和单试件分级加载蠕变试验结果,采用岩石蠕变力学元件模型和经验本构相结合的方法,获得描述岩石非线性蠕变本构模型。利用现场实测数据对软岩巷道开挖过程进行了参数反演,获得了和试验相一致的软岩本构力学模型参数,反演结果验证了该模型的可行性。     

A constitutive model and FEM analysis of jointed rock masses

In the present study, a constitutive model of jointed rock masses is presented which reflects the size, density, orientation and connectivity of joints as well as their mechanical properties. Following the continuum approach, the incremental stress-strain relation of the jointed rock mass is formulated by taking the volume average of stress and strain inside a representative volume element where the evaluation of the relative displacement across the joints is required. Employing an elasto-plastic constitutive model of the joint behavior, the relative displacement across the joint can be obtained once the stress acting on the joint is known. The fundamental difficulty in the constitutive modeling of jointed rock masses is due to the fact that the stress acting on a joint is different from the average stress since a joint does not cut through the rock mass but terminates within the rock mass, possibly connecting with other joints. The lower the stiffness of the surrounding matrix is, due to the existence of other joints or the connection of joints, the higher the stress acting on the joint will be. In the present study, the stress concentration tensor, which gives a relation between average stress and the stress acting on the joint, is introduced and a simple method to evaluate it is developed. The interaction effect between joints and the effect of joint connection are properly considered in the model. Some simple examples are solved by the proposed constitutive model. The results are in agreement with experimental data showing the characteristic features of the behavior of jointed rock masses. The proposed constitutive model for jointed rock masses is implemental into a finite element analysis program with a 3-D isoparametric element to analyze actual engineering problems. As an example, the program is used to analyze a plate-loading test problem and the results of the 3-D finite element analysis of the problem are compared with the test data. For highly jointed rock masses, the continuum model offers a powerful analytical method.     

复杂应力路径人工冻土三轴剪切试验及本构模型

构建人工冻土BP神经网络本构模型,利用冻土三轴实验数据对神经网络模型进行训练,并2次开发有限元本构程序。用BP神经网络本构模型能很好的反映人工冻土非线性,人工冻土三轴数值模拟值和实验值误差在2.43%范围内。通过深井冻结工程数值模拟表明:人工冻土BP神经网络本构模型能较好的描述复杂应力路径变形特征,数值结果和现场实测规律一致,且和实测位移误差在5.0%;应用BP神经网络冻土本构模型准确预测预报人工冻土帷幕应力场和变形场,为冻结工程设计与施工提供参考。     

振动筛工作参数对筛分效率影响的有限元分析

以YD2000型振动筛为对象,按正交试验法对不同工作参数组合下振动筛筛体的运动状态进行有限元数值模拟;通过研究对比模拟出的筛体运动轨迹的形状和扫描面积,得出使YD2000型振动筛筛分效率最大化的的工作参数组合应为激振力38 kN、支撑弹簧刚度18.47 kg/mm、激振力与水平面夹角20°、支撑弹簧夹角60°。采用该参数组合对实际YD2000型振动筛进行改进,使筛子的处理能力提高了21%。