线性缓冲材料对弹性杆动态屈曲影响的理论研究

通过分析两种不同类型载荷对带线性缓冲材料的弹性直杆的撞击,得到撞击条件下杆体屈曲发生的临界弹簧刚度。结合具体材料进行计算,分析了临界弹簧刚度与载荷作用时间、载荷幅值、缓冲材料和杆体长度的关系,以及缓冲材料位置对于杆体屈曲防护的影响等。所得结论为解决在不同冲击载荷作用下弹性直杆的动态屈曲防护问题提供了理论依据。     

刚柔混合输流管的流致振动稳定性研究

弹性管和刚性管串联而成的混合输流管是典型的刚柔耦合系统。基于Hamilton原理,建立了刚柔混合输流管的动力学模型,利用悬臂梁的模态函数对方程进行Galerkin离散,分析了混合管的流致振动稳定性问题,讨论了两管连接处转动弹簧的刚度、刚性管与弹性管的质量比和长度比对系统临界流速的影响。结果表明,刚性管长度比的增加能显著降低混合管的临界流速,并且主要发生2阶模态失稳。当刚度和质量比取某些值时,随着内流流速的增加,混合管可能出现“失稳(2阶模态)-稳定-再失稳(3阶模态)”的变化过程。此外,随着弹性管质量比的增加,还观察到了混合管由2阶模态过渡到4阶模态的失稳模式。     

尺度相关的分形结合面法向接触刚度模型

基于分形理论,利用双变量Weierstrass-Mandelbrot函数模拟三维分形结合面,建立尺度相关的三维分形结合面法向接触刚度模型。推导出各等级微凸体发生弹性、弹塑性以及完全塑性变形的存在条件。确定结合面上各等级微凸体的面积分布密度函数,推导出法向接触刚度和法向接触载荷的解析表达式。计算结果表明：当结合面上的微凸体只能发生弹性变形,即自身等级小于弹性临界等级的微凸体,该部分微凸体引起的法向接触刚度和对应法向载荷关系呈非线性。当微凸体的等级大于弹性临界等级,在结合面接触过程中,微凸体弹性变形引起的法向接触刚度与对应的法向载荷关系为线性,非弹性变形引起的法向接触刚度与法向载荷关系为非线性。微凸体的等级范围对结合面的刚度影响较大,在相同的法向载荷作用下,高等级微凸体的结合面产生较高的法向接触刚度,即结合面越平整,结合面的法向刚度越高。     

支承方式对自润滑向心关节轴承承载能力的影响

以某自润滑关节轴承为研究对象,采用ANSYS软件建立不同支承条件下关节轴承的有限元模型,比较刚性圆环支承、弹性圆筒支承和弹性杆端支承对关节轴承的应力场和刚度的影响,结果表明:在相同载荷下,刚性圆环支承下轴承应力场分布较均匀,所受的整体应力最小,衬垫受到的接触应力较小,刚度最大,利于延长轴承的磨损寿命;弹性杆端支承下轴承整体承受的应力最大,衬垫受到的接触应力最大,刚度最小,会缩短轴承磨损寿命。     

初始挠度及中间弹性支撑对压杆稳定的影响分析

实际工程结构中的细长杆受压时,当存在初始挠度及中间弹性支撑时,不能用经典的欧拉公式计算杆件的屈曲临界载荷.利用有限元软件ANSYS对实际工程结构进行非线性屈曲分析,能够考虑到杆件的初姑挠度以及中间弹性支撑对临界失稳载荷的影响.计算结果表明:机车径向转向架耦合杆初妊挠度为10 mm时,对应的临界失稳载荷相对欧拉公式计算结...     

推荐一种新型联轴器

我们在消化吸收国外先进设备过程中碰到一种新型联轴器。这种联轴器的中间传力构件由偶数根等长杆件铰接而成正多边形;由杆件的材料不同可分为刚性和弹性两种。其刚性铰接杆由薄钢片叠合而成,所以这种联轴器具有一定的缓冲减震作用,可用于各种转速、脉动载荷的传动,安装时允许两轴有少量位移。其弹性联轴器的铰接杆由橡胶     

基于ANSYS机车牵引杆屈曲分析

实际工程结构中经常存在细长杆受压的形式,需要对其进行屈曲分析。为准确计算屈曲临界载荷,利用有限元软件ANSYS对实际工程结构进行线性和非线性屈曲分析。计算结果表明：有限元软件可对工程结构进行线性和非线性屈曲分析;实际结构由于材料弹塑性能,发生屈曲失稳时,有可能发生塑性变形,降低了屈曲临界载荷,非线性计算结果为线性计算结果的95%左右。对结构进行非线性屈曲分析得出更偏于安全的计算结果。     

欧拉压杆超低频水平隔振系统

研制一种新型超低频水平隔振系统，该系统采用细长压杆作为水平隔振弹簧。通过对一端固定，一端自由的细长压杆在纵横载荷联合作用下的力学特性进行分析，得出当压杆承受的纵向载荷达到临界载荷时，其横向刚度趋于零，从而可以获得极低的固有频率，实现水平方向的超低频宽频带隔振。     

当量长度法确定变截面压杆临界弯曲载荷

以机械传动中常见的变载面压杆为例,根据临界弯曲载荷相等的条件,推导出了变截面压杆在轴向压力作用下所对应的当量长度的计算公式。从而可利用材料力学中求解等截面均质压杆临界弯曲载荷的欧拉公式,求出各种不同支承形式变截面压杆折临界弯曲载荷。     

截面尺寸对伸缩臂屈曲失稳性能的影响

伸缩臂作为起重机的主要承载受力构件,其设计是否合理,直接影响整机的起重性能与安全.伸缩臂架为典型的薄壁板壳结构,破坏形式主要以发生屈曲导致承载能力下降,甚至发生安全事故.为满足起升重量和起升高度,保证伸缩臂的稳定性,已成为设计者需主要解决的问题.影响伸缩臂屈曲临界载荷的因素很多,包括支撑方式、截面惯性矩、长度以及材料等,而当支撑方式、材料、长度确定时,对屈曲临界载荷影响最大的因素是截面惯性矩.通过分析截面尺寸对截面惯性矩的影响,进而可以分析出截面尺寸对伸缩臂屈曲临界载荷的影响.针对伸缩臂抗屈曲失稳能力,采用理论结合有限单元分析法,以U型截面为例,分析了截面尺寸对伸缩臂屈曲失稳性能的影响,为设计者提供了一定的设计参考依据.采用合理的截面尺寸,提高了伸缩臂的抗屈曲能力.其他形式截面可借鉴同样的方法进行分析.     

点弹性支承粘弹性杆的动力稳定性

利用Lagrange方程推导了在轴向周期压载作用下点弹性支承粘弹性杆的运动微分方程,并由动力稳定理论给出了杆的临界频率方程和动力不稳定边界。计算结果表明,对Kelvin模型粘弹性杆来说,粘性系数与点弹性支承处的弹簧刚度对杆的动力稳定性有显著影响,但当粘性系数小于某个量级时,可将该粘弹性杆的动力稳定性问题按弹性杆处理。     

组合式爆炸容器联接螺栓的动力学分析

在分析螺栓受力状态的基础上 ,将一个承受内部中心点爆炸作用的螺栓联接三段组合式爆炸容器的各组合段和螺栓分别简化为刚体和弹簧 ,从而得到了一个三自由度弹簧 -质量系统。通过系统振动响应的分析研究 ,给出了联接螺栓的应变表达式。理论与实验结果的对比分析表明 ,螺栓的受力状态与容器的作用载荷以及联接刚度密切相关 ,对容器作用载荷的缓冲衰减并采用适当的方法降低法兰刚度是提高爆炸容器承载能力的重要途径     

Theoretical study of dynamic elastic buckling of columns subjected to intermediate velocity impact loads

Dynamic elastic buckling of simply supported columns subjected to intermediate velocity impact is theoretically studied in this paper. The dynamic buckling equation is set up. Theoretical solution of dynamic responses of columns subjected to a half-sine shape intermediate velocity impact load is derived. Based on the characteristics of the theoretical solution, a dynamic buckling criterion is proposed to determine the critical buckling condition and to estimate the dynamic buckling critical load. Theoretical results obtained in this study are compared with experimental data. They are also compared with numerical results obtained by other authors. Good agreements between them are observed.     

面向MEMS制造的高速精密定位平台的动力学仿真和结构设计

基于音圈电动机直驱,提出一种采用新型弹性解耦机构的2自由度笛卡儿坐标高速高精度定位平台。该平台将电动机放置在基座上,使运动惯量大大减小,从而使实现定位平台的高速高精密运动成为可能。阐述了该定位平台的弹性解耦原理,采用有限元分析与机械系统动态仿真相结合的方法,对定位平台的高速动力学行为进行研究。通过机构的刚体和弹性动力学分析,基于定位平台的动态响应,对弹性解耦机构中的关键部件——弹簧,进行动态优化设计。详尽地探讨了铰链弹性对弹簧刚度和预载选配的影响,以及弹簧刚度和预载对定位平台运动的影响规律,并给出弹簧刚度和预载的匹配曲线,从而为该类制造装备的动力学设计和样机建造奠定了重要理论基础。精度试验表明,该高速精密定位平台的各项指标均达到了设计要求,证明了设计理论的正确性。     

Deformation and failure mechanisms of lattice cylindrical shells under axial loading

The lattice cylindrical shells wound from the planar lattice plates, which have significant applications in aerospace engineering, exhibit different deformation modes with their planar counterparts because of the curvature of the cell wall. In this paper, deformation mechanisms are systematically investigated and failure analyses are conducted for the lattice cylindrical shells with various core topologies. Analytical models are proposed to predict the axial stiffness, critical elastic buckling load or effective yield strength of these shells. Finite element simulations are carried out to identify the validity of the models. The models can be employed for the optimal design. As an example, we construct the failure map for the Kagome lattice cylindrical shell made from an elastic ideally-plastic material. Various failure mechanisms, including yielding, global elastic buckling and local elastic buckling are taken into account. Moreover, optimizations are performed to minimize the weight for a given stiffness or load-carrying capacity for three types of lattice cylindrical shells. It is found that the Kagome and triangular lattice cylindrical shells have almost equivalent load-bearing capacity and both significantly outperform the hexagonal one under axial compression.     

Inelastic buckling of two-layer composite columns with non-linear interface compliance

A mathematical model for a slip-buckling problem has been proposed and its exact solution has been found for the analysis of materially inelastic two-layer composite columns with non-linear interface compliance. The mathematical model has been carried out to evaluate exact critical buckling loads. It has been demonstrated mathematically exactly, that exact critical buckling loads are influenced by the initial stiffness, and hence on linear portion of the interface force-slip relationship. Besides, it has been shown that material inelasticity can reduce the critical buckling loads significantly and that the interlayer stiffness has an important effect on the transition between the elastic and inelastic buckling.     

风电行星齿轮系统变载荷激励动力学模型及其响应特性

针对风电行星齿轮系统变载变速的运行特点,通过分析系统构件为刚体和弹性体时的受力情况,应用运动合成原理,提出了变载荷激励下行星齿轮系统动力学模型的建立方法,并推导出系统的运动微分方程。在此基础上,分析了行星齿轮系统的内外部激励因素及其对系统动载荷和动载系数的影响机理。计算并分析了某MW级风电行星齿轮系统的动态响应,结果表明：系统的时变啮合刚度和时变轴承刚度主要影响响应频率的数值大小和系统的振动能量;外部变载荷使响应频率中存在明显的低频成分,并影响各阶振动间的能量分配;齿轮啮合力的动载系数主要受到外部变载荷的影响,而轴承力的动载系数同时受到系统内部激励和外部激励的影响。研究结果为风电齿轮箱的疲劳寿命分析和动态优化设计奠定了基础。     

纤维增强FGM梁的自由振动和临界屈曲载荷分析

基于经典梁理论（CBT）研究轴向力作用下纤维增强功能梯度材料（FGM）梁的横向自由振动和临界屈曲载荷问题。首先考虑由混合律模型来表征纤维增强FGM梁的材料属性,其次利用Hamilton原理推导轴向力作用下纤维增强FGM梁横向自由振动和临界屈曲载荷的控制微分方程,并应用微分变换法（DTM）对控制微分方程及边界条件进行变换,计算了纤维增强FGM梁在固定-固定（C-C）、固定-简支（C-S）和简支-简支（S-S）3种边界条件下横向自由振动的无量纲固有频率和无量纲临界屈曲载荷。退化为各向同性梁和FGM梁,并与已有文献结果进行对比,验证了本文方法的有效性。最后讨论在不同边界条件下纤维增强FGM梁的刚度比、纤维体积分数和无量纲压载荷对无量纲固有频率的影响以及各参数对无量纲临界屈曲载荷的影响。     

Torsional buckling of a DWCNT embedded on winkler and pasternak foundations using nonlocal theory

The small-scale effect on the torsional buckling of a double-walled carbon nanotube (DWCNT) embedded on Winkler and Pasternak foundations is investigated in this study using the theory of nonlocal elasticity. The effects of the surrounding elastic medium, such as the spring constant of the Winkler type and the shear constant of the Pasternak type, as well as the van der Waals (vdW) forces between the inner and the outer nanotubes are taken into account. Finally, based on the theory of nonlocal elasticity and by employing the continuum models, an elastic double-shell model is presented for the nonlocal torsional buckling load of a DWCNT. It is seen from the results that the shear constant of the Pasternak type increases the nonlocal critical torsional buckling load, while the difference between the presence and the absence of the shear constant of the Pasternak type becomes large. It is shown that the nonlocal critical buckling load is lower than the local critical buckling load. Moreover, a simplified analysis is carried out to estimate the nonlocal critical torque for the torsional buckling of a DWCNT.