机床导轨用非金属材料的耐磨性

本文系统地介绍了非金属材料用作机床导轨的耐磨性能和试验方法,并对国内外同类产品进行了评价。同时还考察了不同加工工艺和表面处理方法的配合件对其耐磨性的影响,测定了在油润滑和干摩擦下的摩擦系数。结果表明,填充聚四氟乙烯塑料软带和FQ-1三层复合材料的摩擦系数低,耐磨性最好,配合件以砂轮周边磨削加工为宜。经离子氮化处理的38CrMoAl钢与填充聚四氟乙烯软带作配合副的磨损量最小。     

在干摩擦和47号油润滑条件下滑动导轨副的爬行性能研究

针对金属切削机床等机械设备中工作台沿着导轨低速运动时发生的爬行现象， 模拟滑动导轨副的试验台架。利用这种试验台架分别在干摩擦和４６号油润滑条件下，对滑动导轨副的爬行性能进行了模拟试验研究与考察，并且讨论了接触压力对具有固体润滑涂层的滑动导轨副防爬性能的影响。     

在干摩革命擦和46号油润滑条件下滑动导轨副的爬行性能研究

针对金属切削机床（特别是数控机床）等机械设备中工作台沿着导轨低速运动时发生的爬行现象，建立了模拟滑动导轨副的试验台架．利用这种试验台架分别在于摩擦和４６号油润滑条件下，对滑动导轨副的爬行性能进行了模拟试验研究与考察，并且讨论了接触压力对具有固体润滑徐层的滑动导轨副防爬性能的影响．结果表明，摩擦引起法向接触振动导致摩擦系数随着滑动速度的增加而下降是产生爬行的直接原因，不同接触压力下固体润滑涂层滑动导轨副发生爬行的程度不同，在此基础上，提出用Ｌ＝μ静／μ动作为评价滑动导轨副防爬性能的准则：Ｌ＞１．００时的防爬性能差，Ｌ在０．９６－１．００之间时的防爬性能一般，Ｌ≤０．９５时的防爬性能良好．此外，还针对性地提出了防爬措施．     

用聚四氟乙烯软带贴面法修复BQ2020六米龙门刨导轨

我厂大型机床BQ2020六米龙门刨床的导轨两次严重拉伤。第一次于1981年2月,拉伤断续总长5.910mm,最宽处20mm,最深处1.35mm。第二次于1983年8月,在其它部位又发生拉伤,断续总长3400mm,最宽处20mm,最深处2mm。两次都用AR-5耐磨胶粘补,并经刮研后使用。但这样严重的拉伤很可能使机床报废,给国家带来重大损失。因此在1984年底对该机床导轨进行了专门修理。     

填充聚四氟乙烯(PTFE)塑料在机床导轨上的应用

在机床设备改造、修理时用填充PTFE塑料(板材)粘贴在磨床、车床、插床等机床导轨上,特别是大型精密导轨平面磨床导轨上组成摩擦副,经过七年来的应用表明,效果是良好的。消除了低速“爬行”,提高了行程速度和加工精度,延长了使用周期。     

国产塑料-金属三层复合自润滑材料的性能及其应用

塑料-金属三层复合自润滑材料综合了金属和塑料的优点而具有机械强度高、摩擦系数低、耐熟性好、热膨胀系数小、导热性优良、使用温度范围宽等特性。作者综合地介绍了材料的各种性能及其推广试用的概况。聚四氟乙烯-钢背三层材料(即DU类材料)在齿轮泵轴承、机床导轨板、齿轮箱油泵齿轮止推片等方面;聚甲醛-钢背三层材料(即DX类材料)在汽车的转向节主销轴承套和十字轴万向节轴承,冷轧带钢机轴承、水轮机导水叶轴套等方面的实际使用中均取得了明显的技术和经济效益。 作者认为,如果进一步提高材料的尺寸精度和性能重复性,它们的推广速度将会加快,应用范围将会迅速扩大。     

电梯轿厢-导靴-导轨耦合振动建模与仿真分析

导靴是连接轿厢和导轨的纽带,本文从轿厢导靴导轮-导轨及挡板-导轨的接触出发,推导了接触刚度系数用于计算接触力．建立了一种较为实用的电梯轿厢、导靴和导轨耦合振动的动力学模型,计算了系统在导轨支架多点激励作用下的水平振动响应．结果表明,该模型可以较好的模拟导轮-导轨及挡板-导轨的接触分离现象;电梯运行时,导轨刚度变化产生的参数激励明显放大导靴与导轨的接触力及脱离量,运行速度的影响非常显著．     

有限厚块石砌体钢筋混凝土结构板抗贯穿性能的实验研究

用花岗岩和混凝土制备出了花岗岩板、钢丝网混凝土板、花岗岩与钢丝网混凝土组合板、花岗岩块石砌体钢筋混凝土结构板4种类型的有限厚靶板。采用口径为30 mm的火炮作为发射装置,利用形状相同、材料强度不同的2种弹体对上述靶板进行了侵彻贯穿实验,比较了各类靶板抗侵彻贯穿破坏现象。结果表明,设计良好的块石砌体钢筋混凝土结构板具有优良的抗贯穿性能,且其抗贯穿性能与块石粒径、块石强度、块石砌筑方式、粘结强度和钢筋混凝土结构形式密切相关。     

板柱节点抗冲切性能分析的力学转化模型

提出了一种基于力学转化模型的钢筋混凝土板柱节点抗冲切性能分析方法,该方法能够将传统弹性力学的研究问题用结构力学模型解决. 通过OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation)计算平台进行建模,根据数值分析和试验结果的对比,确定和验证模型中的关键参数. 结果表明,该数值模型能够很好模拟板柱节点的抗冲切性能,包括载荷-变形响应、刚度变化规律及变形分布规律等,为全面认识板柱节点的工作机理、受力特征及内力分布规律提供新的研究途径,同时为工程设计与实践提供理论指导.     

用于多种夹层板等效的有限元分析法

针对夹层板力学性能解析法难于计算复杂结构的夹层板且通用性差的问题,本文采用有限元分析法研究了夹层板性能的等效方法。对夹层板的代表体单元模型施加位移约束,模拟弯曲变形时线性独立的应变分量和弯曲内力;根据夹层板内力与应变的本构关系,求出刚度矩阵;最后由刚度矩阵得出宏观等效弹性常数,从而把夹层板等效成连续材料的单层板单元。将该方法与解析法计算结果进行比较得到的夹层板单元四个主要弹性常数误差在0.2%以内,验证了该方法的有效性;另外采用该方法等效三种典型结构夹层板,比较实际模型和等效模型的弯曲响应,得到的误差均在1.4%以内,表明该方法在不考虑复杂多变的夹芯结构时具有通用性。     

二硫化钼在冲床上的应用

冲床过去一直采用机械油润滑,但效果不佳,润滑部位磨损严重或咬伤,且经常漏油。 基于冲床的转速低(500～700转/分)、冲击大、间隙要求不高(0.02毫米以上)、机床导轨垂直储油条件差的特点,采用二硫化钼润滑脂来润滑滚动及滑动部位(铜婆司、垂直导轨)是可行的。我厂将上海胶体化工厂生产的2~*二硫化钼锂基脂先后应用到10吨、25吨、35吨、40吨、50吨、80吨、100吨冲床的传动轴、曲轴、垂直导轨、飞轮等需要润滑的部位上,经过一年多的实践,效果良好。     

国产正交主轴齿板连接节点各项承载力性能研究

轻型木桁架常常使用进口齿板连接件,国内企业在工程实践基础上自主生产了国内产品.为确定此种自主生产的金属齿板连接节点的承载力性能,根据现行<木结构设计规范>附录M中齿板试验的操作方法,分别对该齿板的板齿极限承载力、齿抗滑移承载力、齿板受拉极限承载力及齿板受剪承载力进行了测试.在试验的基础上,对数据进行了统计分析,并将此类正交主轴齿板与进口的MITEK M-20齿板的各项承载力试验结果进行了比较.根据木结构设计规范中规定的方法,进一步计算得到了自主生产的正交主轴齿板的各项承载力设计值.分析结果表明该自主生产齿板连接节点具有良好延性和抗震性能.     

COMPUTATIONAL METHOD FOR DYNAMICS SIMULATION OF PAYLOAD SEPARATION FROM SATELLITE WITH RAIL CLEARANCE

传统在轨分离载荷动力学分析未考虑实际导轨的实时接触,无法准确分析分离时刻载荷的速度和角速度。针对半圆形双导轨,研究了空间导轨与定向器接触的特点及形式,基于分离装置的几何构型提出了一种确定发生相对轴向运动时导轨与定向器潜在接触对的方法,所提方法考虑了载荷轴线与导轨轴线的空间夹角,保证了分离后期接触检测的准确性,并可推广至多导轨接触计算。基于Lankarani与Nikravesh的连续接触力模型计算法向碰撞力,采用修正的Coulomb模型计算切向摩擦力。最后对飘浮基挠性航天器在轨分离载荷模型进行数值分析,验证了方法的有效性。结果表明导轨间隙增大了接触碰撞力,且随间隙的增大垂直于载荷分离方向的速度和角速度增大,导轨间隙使基座的转动与挠性附件强烈耦合,对航天器的稳定性造成影响。     

侧压式道气道流场特性研究

应用表面油流和压力测量技术,结合数值模拟方法研究了超燃冲压发动机侧压式进气道无支板和有支板两种典型工况的基本流动特性.结果表明:由侧壁诱发的后掠激波与底板边界层相互作用,形成一对逆向旋转的漩涡,该漩涡在下游不断发展并偏离底板,在出口截面形成一个低马赫数低总压区;支板的引入增加了压缩率,但同时导致底板与侧壁边界层严重分离,使进气道性能偏离设计工况.     

超高强度平头圆柱形弹体对低碳合金钢板的高速撞击实验

为分析不同组分低碳合金钢板抗超高强度低碳合金钢弹体的高速撞击性能及破坏模式,以两种典型防弹特种钢SS、AS以及常见的Q235A钢为研究对象,通过静态拉伸、静态压缩及动态压缩测试,获得静态拉伸和压缩性能参数以及1 000~6 000 s-1应变率范围内的力学行为,分析了材料组分与力学性能的相关性。采用弹道枪加载撞击方法,获得了两种超高强度合金钢平头圆柱形弹体对3种钢板(14.5~15.9 mm厚)的弹道极限速度,通过分析获得了不同工况下的极限比吸收能,讨论了合金钢板在弹体高速撞击下破坏模式的差异,分析了材料力学性能与破坏模式的相关性。研究表明:3种合金钢板抗弹体撞击性能与材料屈服强度正相关,但其性能间的差异远小于屈服强度间的差异;在超高强度合金钢平头圆柱形弹体的高速撞击下,3种钢板的失效机制与其力学性能密切相关,Si和Mn含量高的AS钢呈硬脆性特征,其断裂失效主要取决于材料的剪切强度,而Si和Mn含量较低的SS钢和Q235A钢具有良好的塑性,其断裂失效主要取决于材料的压缩强度和剪切强度。     

带附加质量块的压电圆板能量采集器振动分析

基于圆板的压电能量采集技术在取代化学电池为低功耗电子器件提供能源方面具有巨大的潜能. 本文通过理论建模和数值仿真研究了考虑附加质量接触面积的压电圆板能量采集器的采集性能. 首先, 基于基尔霍夫薄板理论, 用广义哈密顿原理推导了带附加质量块的压电圆板能量采集器的机电耦合方程, 并用伽辽金法对方程近似离散, 通过离散方程得到电压、功率输出和最优负载阻抗的闭合解. 用有限元仿真对所提出的理论模型进行了验证, 结果表明该理论模型可以成功地预测压电圆板能量采集器输出电压和功率. 最后, 基于闭合解探讨了负载阻抗、附加质量块、压电圆板的内外半径等相关参数对压电圆板能量采集器固有频率、输出电压和功率的影响. 结果表明, 当质量块与复合板的接触半径足够小(本文中接触半径小于板半径的1/14)时, 质量块与复合圆板的接触面积可以忽略; 相较于无孔的压电片, 内径位于2.5 ~ 4 mm范围内的压电片可以提高能量采集器的采集性能; 附加质量、压电片外径和负载阻抗的合理选择既可以降低压电圆板的固有频率, 还可以提高其采集性能.      

刚体定点运动理论在机械无级变速系统的应用

介绍了一种综合利用刚体定点运动陀螺效应和行星轮系运动学特点构造的新型机构无级变速系统，对其工作原理进行了初步的研究，初步廓清了该无级变速系统的参数与性能之间的关系。认为，该新型机械系统具有结构简单，恒功率，高效率，自适应，无级变速等性质，在汽车，船舶，机床等领域具有广阔的应用前景。     

砂土中锚板抗拔性能试验研究

运用自行研制开发的试验装置和数据采集系统,对锚板在砂土中的抗拔性能进行了试验研究。分析了锚板在松砂和密砂两种情况下抗拔力和位移的关系曲线特征,研究了不同埋深率下抗拔力和破坏系数的变化规律,并根据抗拔力与破坏系数随埋深率的变化趋势得到了松砂和密砂状态下的临界埋深率。试验结果表明,密度对砂土中锚板的抗拔性能有非常大的影响,增加砂土的密实度可以大幅度提高锚板的抗拔承载力并显著减小锚板的位移变形。增加锚板的埋置深度同样也可以大幅提高锚板的抗拔承载力,但抗拔承载力的增加幅度受临界埋深率的限制,临界埋深率随密度增加有增大的趋势。该试验结果可为锚板上拔预测模型的建立及设计提供参考依据。     

单钢板混凝土剪力墙抗爆性能研究

钢板混凝土剪力墙作为一种新型的抗侧力构件,具有良好的耗能能力和抗冲击性能,已逐渐应用于建筑工程结构的抗震和防护结构的抗爆设计。设计了3个试件,分别为普通钢筋混凝土板、单侧钢板混凝土板和夹心钢板混凝土板,开展了钢板混凝土剪力墙的接触爆炸试验,并通过非线性程序LS-DYNA建立了3个钢板混凝土剪力墙试件的数值模型,对比分析了不同试件在接触爆炸作用下的动态响应、破坏模式和抗爆性能。试验和数值分析结果表明：接触爆炸作用下,试验设计的3种试件呈现3种破坏模式;普通钢筋混凝土板中部发生混凝土贯穿破坏,钢筋发生较大弯曲变形;单侧钢板混凝土板由于栓钉拔出发生钢板和混凝土分离,丧失整体性和继续承载能力;夹心钢板混凝土板发生上层混凝土压碎,夹心钢板、上层和下层混凝土板连接性能较强,整体性较好,具有继续承载的能力,且夹心钢板混凝土板跨中挠度和混凝土碎块飞溅距离较小。单侧钢板混凝土板和夹心钢板混凝土板配置钢筋网可以显著增强混凝土层和钢板的连接性能,有效减小上下层混凝土的碎裂和剥落,增强其整体性和抗爆性能。

     

基于高阶剪切变形理论的四边形求积元板单元及其应用

近年来由各类新型复合材料或功能梯度材料构成的板结构在工程领域得到了广泛应用,其显著特点是材料性能沿板厚变化.为合理考虑横向剪切应变,许多学者基于Reddy高阶剪切变形理论,构建了不同的有限元单元对该类板结构进行分析,但其中满足C~1连续条件的单元相对较少.本文基于Reddy高阶剪切变形理论,采用求积元方法,建立了C~1连续的四边形板单元.利用该单元对均质材料、复合材料、功能梯度材料构成的等厚度矩形板、变厚度矩形板及等厚度斜板的线弹性弯曲和自由振动问题进行了计算分析,并与现有文献中的相应计算结果进行了对比.研究表明:基于高阶剪切变形理论的四边形求积元板单元具有较高的计算效率和良好的适应性,文中各类材料构成的等/变厚度矩形板及等厚度斜板均只需1个单元即可得到理想的计算结果.对于等/变厚度矩形板,可仅使用9×9个积分点,而对于等厚度斜板,随着斜角的增大,所需积分点的数目逐渐增多至15×15.该四边形求积元板单元可进一步用于新型复合材料板的非线性分析.