深圳地铁构架侧梁焊接变形的控制

本文介绍了深圳地铁构架侧梁的特点,分析了构架侧梁焊接变形的情况,讲述了控制构架侧梁焊接变形的措施以及矫正焊接变形的方法。     

简支双层叠合梁的变形计算

考虑小变形假设,利用梁挠度近似微分方程、积分方程理论和数值方法,研究简支双层光滑接触叠合梁的变形计算问题。通过上、下梁变形的协调条件,给出双层梁之间相互作用分布力系满足的第一类沃尔特拉积分方程及其精确解,直接利用上、下梁之间分布力满足的积分方程和梁挠度近似微分方程,推出上、下梁截面转角函数的解析表示式,对梁的变形和应力计算提出简明的求解方法。算例结果说明方法的可行性,其结论可为复合梁的强度设计和刚度校核提供理论参考。     

旋转变截面扭梁的变形应力分析

本文研究了在剪切变形和转动的影响下,在轴向变形、弯曲变形和剪切变形的作用下的旋转变截面扭梁的单元刚度矩阵。假设扭转角、宽度和厚度沿着梁的长度方向都是线性变化的。给出了转速和轮毂半径对于梁的变形和应力的影响：转速增大时能增加轴线方向的变形和应力,但是却减小弯曲变形、剪切变形以及由它们产生的应力；而轮毂半径主要是影响梁的轴线方向的变形和应力,对弯曲变形和剪切变形的影响比较小。     

非线性变形对大范围平面运动梁动力学特性的影响

根据柔性梁的几何非线性变形理论,从连续介质的力学原理出发,针对大范围运动的平面柔性梁,考虑了弯曲的非线性因素对横向变形的影响,得到了较为精确的变形模式。利用Lagrange方程建立了非线性变形模式下的动力学方程。仿真算例说明横向变形的非线性因素会对柔性梁的变形位移产生影响。     

静电驱动MEMS柔性结构的变形分析与试验验证

针对静电驱动MEMS柔性梁的变形特性进行分析,依据静电场理论及伪刚体理论,考虑静电力非均匀分布载荷的基本特征、静电力与柔性梁变形之间的耦合作用及可能存在的边缘电场对静电力的影响,建立不同电压下求解柔性梁变形的数学模型,同时给出静电吸合电压的计算式。设计并加工了MEMS柔性梁,采用文中所建模型计算了柔性梁的变形,同时搭建试验测试系统测试柔性梁的变形及静电吸合电压,与理论计算结果具有较好的一致性,验证了文中建立的数学模型的正确性。     

高铁与城铁混合底架结构的制造新工艺与工装设计研究

研究了由高铁底架结构与城铁底架结构混合而成的轨道车辆车体底架的制造新工艺,该工艺方法有别于以往车辆在底架组成之前将牵引梁与枕梁进行预先合成的组焊方法,而是采用将枕梁单件、牵引梁单件和边梁拼焊成一个底架框架的方法进行组焊。经试验确定,当工艺流程为分别预先组焊地板单件、牵引梁单件和枕梁单件,然后将边梁、牵引梁单件和枕梁单件拼焊成底架框架,最后将预先组焊的地板单件落入底架框架内,最终完成焊接时,得到的焊后变形量最小。变形趋势为宽度方向上两边梁向反面弯曲,长度方向上两端部向正面弯曲。通过设计专用的工装夹具,可使焊后变形量减小;通过焊前预制反变形,可使焊后变形量进一步减小。当焊前预制反变形量达到10 mm时,最大焊后变形量为3 mm。     

预扭对大挠度柔性梁变形影响的非线性分析

利用Green-Lagrange应变张量建立了梁在大挠度、大转动、小应变条件下的预扭角与变形位移之间的联系,并根据Hamilton原理得到了梁运动的有限元方程,研究了预扭角变化对大挠度柔性梁变形的影响。数值结果表明:预扭角的变化对梁的侧向变形的影响最大、横向变形的影响次之,对弹性扭转角影响最小。通过梁运动的有限元模型对大挠度柔性梁施加的预扭角可以计算梁的变形。     

对剪力引起梁弯曲变形的思考和探索

应用变形能法对矩形、圆形、工字形截面梁在剪力作用下的弯曲变形进行了定量分析比较。结果得出,剪力对梁弯曲变形的影响与梁的截面形状、跨度、截面高度等因素有关。认为在有些情况下,剪力对弯曲变形的影响相当大,不能略去,进而为合理设计梁的结构提供科学可靠的理论依据。     

关于轴向力作用下梁弯曲时中性轴位置的讨论

研究了中性轴位置对轴向力作用下梁弯曲变形的影响。研究结果表明,轴向力作用下梁弯曲时的中性轴位置,与梁纯弯曲时的中性轴位置不同。但由于轴向力作用下梁弯曲时的中性轴位置与梁纯弯曲时的中性轴位置的距离非常小,对轴向力作用下梁弯曲变形的计算影响不大,所以现行材料力学教材关于轴向力作用下梁弯曲变形的计算,皆以梁纯弯曲时的中性轴位置为基准,来简化梁的弯曲变形计算。     

基于位移置换法的超静定梁变形解析计算

文中利用位移互等定理给出了单位载荷作用下的位移置换函数,通过变形叠加方法计算超静定梁任意一点变形。首先推导在单位力作用下各种边界梁的位移置换函数,然后通过外载与位移置换函数互乘的积分求解超静定梁变形解析解,再利用Maple程序计算任意节点位移数值,得到超静定梁变形曲线。计算实例表明,位移置换法计算梁的位移程式化,公式简单且概念清楚,编程方便且计算速度快,易于得到解析解。     

计及不同剪切变形的功能梯度材料梁的弯曲分析

研究矩形截面功能梯度材料(Functionally graded materials,FGM)梁在不同剪切变形理论下的静力弯曲问题。假设FGM梁由金属和陶瓷两种材料构成,其等效物性参数沿厚度方向连续变化,且遵从简单幂率变化规律。基于最小势能原理,建立以轴向位移、横向位移及转角为未知函数的FGM梁的运动微分方程组。对简支FGM梁,采用Fourier级数法获得5种剪切变形理论下FGM梁的挠度、轴向位移及转角曲线,分析梁的长高比、梯度指标对弯曲变形的影响,分析不同剪切变形理论下FGM梁的切应力和正应力的分布特性,并与均质材料梁的静力弯曲特性进行比较。给出FGM梁的中性轴位置随梯度指标的变化曲线并进行分析。     

一种构架侧梁焊接反变形的自动化校直整形设备优化设计研究

本文针对构架侧梁组成焊接变形量的统计和分析,找出侧梁变形的产生原因。总结设计出一套新的焊接变形矫直设备,通过增加构架侧梁点固焊接时预压工序,可以有效地将侧梁组成的焊后变形量控制在可控范围内,解决了由于焊后变形量大,侧梁的热调修后金属晶粒变粗大影响构架整体强度的问题,使机车运行安全得到了有效保障,同时,也解决了生产过程中的瓶颈问题。     

形状记忆合金梁的非线性弯曲变形

形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)梁作为一种新型智能元件,在工程领域的应用日益广泛。基于实测的形状记忆合金材料应力-应变关系曲线及梁的大变形理论,同时考虑SMA材料拉压力学性能的不对称性及简支端移动等因素,建立形状记忆合金梁非线性弯曲变形的控制方程,并采用打靶法、辛普森数值积分等方法对方程进行数值求解。通过梁在不同载荷条件下的挠曲线以及最大挠度—弯矩曲线,分析材料非线性、几何非线性及简支端移动3个因素对SMA超弹性梁弯曲变形的影响规律。结果表明:梁中性层位置随弯矩变化;弯矩较小时,材料性能是线性的,几何非线性及简支端移动对梁的弯曲变形几乎不产生影响;弯矩较大时,材料性能是非线性的,几何非线性及简支端移动对梁的弯曲变形产生明显影响。     

计及非线性变形的空间自由旋转梁有限元模型

根据柔性梁的几何非线性变形理论,针对大范围运动的空间柔性梁,在考虑了弯曲和扭转的非线性因素对3个变形方向的影响的基础上,利用有限元方法进行离散,得到了较为精确的变形模式。利用Lagrange方程建立了非线性变形模式下的动力学方程,该方程包含了较为完全的刚度矩阵和各种耦合项。对一带有扭转弹簧的中心体-空间柔性梁结构进行仿真计算,说明变形耦合在横向变形中的作用不可忽视。     

高强度承力梁零件加工技术研究

高强度承力梁零件(材料牌号16Co14Ni10Cr2Mo)是某型号科研生产过程中制造难度最大、加工风险最高的梁类结构件。该材料经热处理淬火后会产生明显变形,同时因为承力梁零件属典型高长细比梁类零件,缘条高而薄,筋条结构繁多,导致该零件在淬火后产生了扭曲、孔位窜动和伸长缩短等变形情况。为解决型号研制过程中承力梁的热处理淬火变形问题,开展了超高强度钢淬火变形规律统计、淬火前余量设置原则以及淬火后精加工工艺方案等一系列研究工作,应用多学科相互补偿的变形控制方法解决超高强度钢承力梁零件强化热处理变形大而导致零件无法合格交付的问题,实现了高强度承力梁零件的优质高效稳定批产加工。     

刚体—微梁系统的动力学特性

由于微尺度领域材料的力学性能存在尺度效应,使得微梁的动力学性态较传统的大尺寸柔性梁的动力学性态呈现明显的不同。对中心转动刚体、柔性微梁组成的刚体—微梁一类刚柔耦合系统的动力学特性进行研究。在柔性微梁变形位移中,计及横向位移引起轴向缩短的耦合变形量,采用偶应力理论(又称Cosserat理论)研究微梁动力学特性的尺度效应,由Hamilton原理推导出系统考虑尺度效应的刚柔耦合动力学方程。在此基础上,分析微梁固有频率对微尺度的依赖性,比较在不同转速下零次近似模型和一次近似模型振动频率的差异,从而确定在考虑尺度效应的微尺度下零次近似模型的适用范围,最后分析尺度效应和耦合变形量对微梁刚度的影响。研究表明,尺度效应提高微梁的固有频率,尺度效应对微梁刚度的影响是静态的,耦合变形量对微梁的刚度的影响与转速有关。     

振动机械板簧计算的一个问题

目前板簧仍是振动机械的一种重要弹性元件。它主要承受弯曲应力,为何正确进行板簧的变形计算,对于确定板簧的刚度和应力具有决定性的意义。常见的板簧弯曲变形计算方法是将板簧当作梁进行计算。但实际上板簧和梁的断面是有区别的。设板簧或梁的宽度为b,板簧的厚度或梁的高度为d,则梁的断面通常是bd,而且往往是b远大于d。因此板簧的变形情况和梁的变形情况实     

变截面压电智能梁的频率分析

建立了变截面压电智能梁的动态模型,分析了表面粘贴压电元件的均质梁的固有频率。在分析中考虑了压电元件和粘结层的影响,同时,还考虑了梁的剪切变形和转动惯量。研究表明,压电元件的刚度和惯量对梁的频率影响很大,粘结层剪切的弹性模量对一阶频率影响较小;当考虑梁的剪切变形和转动惯量时,则对梁的高阶频率影响较大。     

中低速磁浮道岔梁温度效应分析

中低速磁浮列车对线路的精度有着很高的要求,道岔梁因其结构特点在温差作用下会产生变形,影响线路的精度水平。建立中低速磁浮道岔主动梁热力学分析模型,根据稳态热传导分析方法,研究磁浮道岔主动梁在不同温度场中三种温差荷载作用下的温度分布情况。运用热-结构耦合分析方法,将温度分布作为条件研究磁浮道岔主动梁的温度变形。计算结果表明,磁浮道岔主动梁的温度分布在温差荷载作用方向呈近似线性规律,温度梯度随温差值上升而增大;在本文计算条件下,磁浮道岔主动梁的温度分布及温度变形受环境温度的影响较小。当横向温差超过15℃时,磁浮道岔梁横向变形量超过相关规定限值。在中低速磁浮道岔梁结构工程设计中,校核磁浮道岔梁在真实条件下的温度效应具有重要意义。     

钢制薄板T型梁焊接变形及焊接残余应力数值仿真

焊接变形对金属结构质量和运用性能有较大的影响,焊接过程中产生的不良变形不仅影响结构的外观尺寸,而且会降低结构的局部强度和稳定性。首先以薄板T型梁结构为研究对象,在保持主要焊接参数不变的前提下,分别采用固有应变法、热弹塑性法和局部整体映射法,采用数值仿真计算对比分析了薄板T型梁的焊接变形。另以薄板T型梁参数设计焊接试件,对T型梁的局部模型进行焊接温度场与焊接残余应力的仿真分析。仿真结果表明:用热弹塑性法预测焊接变形时相对准确。T型梁的焊接变形在y方向有较为明显的焊接变形,在x方向与和z方向的焊接变形量较小,焊接时焊接温度峰值在1 200℃左右,焊接残余应力沿焊接方向大致呈对称分布,主要集中在焊缝周围区域。