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基于非线性弹簧的变桨轴承性能分析方法研究
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作者 申会鹏 李行雨 +2 位作者 张天宇 邱俊 范家爽 《机械传动》 北大核心 2025年第5期18-23,31,共7页
【目的】工程应用中,变桨轴承包含数百对滚动体和滚道的非线性接触,受力状况复杂,完整实体模型分析困难。为了更精确地描述变桨轴承运动、受力特点及滚动体载荷应力分布规律,对滚动体和滚道之间的等效方式进行了研究。【方法】以5 MW级... 【目的】工程应用中,变桨轴承包含数百对滚动体和滚道的非线性接触,受力状况复杂,完整实体模型分析困难。为了更精确地描述变桨轴承运动、受力特点及滚动体载荷应力分布规律,对滚动体和滚道之间的等效方式进行了研究。【方法】以5 MW级风力发电机组三排圆柱滚子轴承为研究对象,首先,建立考虑螺栓连接的叶根-轴承-轮毂整体物理计算模型,采用赫兹接触理论计算非线性弹簧单元刚度进而模拟滚动体变形情况,建立滚动体-滚道之间的接触力学关系;其次,将螺栓等效、接合面摩擦接触纳入实际计算,对轴承结构性能进行分析研究;最后,采用所建立的物理计算模型对变桨轴承进行了承载能力分析。【结果】结果表明,通过轴承最大接触载荷值与NREL的经验公式理论值的对比,发现误差小于5%。该方法具有一定的工程实用价值,可为风力发电机组变桨轴承的合理设计和制造提供参考和依据。 展开更多
关键词 风电机组 变桨轴承 接触载荷 非线性弹簧单元
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基于有限元的变刚度螺旋弹簧力学性能分析
2
作者 王姣扬 吴震宇 +2 位作者 张桂生 赵春萍 朱明勇 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期105-110,共6页
针对变刚度弹簧的力学性能问题,以铃铛型变刚度螺旋弹簧为研究对象,探究了几何参数对变刚度弹簧力学性能的影响。基于弹簧串联理论,提出铃铛型变刚度螺旋弹簧设计方法,通过参数化建模建立变刚度螺旋弹簧的三维模型,通过静态压缩试验验... 针对变刚度弹簧的力学性能问题,以铃铛型变刚度螺旋弹簧为研究对象,探究了几何参数对变刚度弹簧力学性能的影响。基于弹簧串联理论,提出铃铛型变刚度螺旋弹簧设计方法,通过参数化建模建立变刚度螺旋弹簧的三维模型,通过静态压缩试验验证了理论计算和有限元模型的正确性且仿真与实际测量值最大误差不超过10%。利用有限元软件Ansys分析了变刚度螺旋弹簧关键几何参数线径、节距和有效圈数对变刚度螺旋弹簧力学性能的影响规律,分析结果为变刚度螺旋弹簧设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 非线性 变刚度螺旋弹簧 力学性能 有限元分析
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基于非线性弹簧的圆锥滚子轴承建模与分析 被引量:1
3
作者 毛范海 田冲 王德伦 《机械设计与制造工程》 2024年第8期15-18,共4页
为解决风机主轴承滚动体数目多、尺寸大,进行有限元分析计算量大、收敛困难的难题,提出一种基于非线性弹簧的圆锥滚子轴承有限元等效模型,滚动体沿轴线方向分片,各分片与滚道接触以及球基面与挡边接触的“载荷-变形”关系采用弹簧单元... 为解决风机主轴承滚动体数目多、尺寸大,进行有限元分析计算量大、收敛困难的难题,提出一种基于非线性弹簧的圆锥滚子轴承有限元等效模型,滚动体沿轴线方向分片,各分片与滚道接触以及球基面与挡边接触的“载荷-变形”关系采用弹簧单元等效模拟,等效弹簧的刚度通过赫兹接触理论确定。以某兆瓦级风机主轴承为例分析了该模型滚动体载荷分布及套圈整体变形,并与实体滚动体接触分析计算结果进行了对比。结果表明:基于非线性弹簧的等效模型能准确反映轴承内部载荷分布及整体变形情况,大大缩减计算量,为风机圆锥滚子主轴承的设计与分析提供了理论依据和指导。 展开更多
关键词 圆锥滚子轴承 载荷分布 非线性弹簧 有限元分析
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弱界面粘结对复合材料有效性能的影响 被引量:10
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作者 孙志刚 宋迎东 廉英琦 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期915-919,共5页
采用非线性弹簧元模拟界面,用细观力学有限元法计算分析了不同界面特性下弱界面粘结的纤维增强金属基复合材料的宏细观性能。并考虑了3种不同的界面模型。结果表明弱界面粘结的存在使复合材料宏观性能下降。在常响应界面情况下,复合材... 采用非线性弹簧元模拟界面,用细观力学有限元法计算分析了不同界面特性下弱界面粘结的纤维增强金属基复合材料的宏细观性能。并考虑了3种不同的界面模型。结果表明弱界面粘结的存在使复合材料宏观性能下降。在常响应界面情况下,复合材料横向拉伸应力-应变曲线存在明显的转折点,对应于界面分离的起始点,转折点的位置取决于界面粘结强度。当存在渐进适应界面时,复合材料横向拉伸应力-应变曲线存在3个阶段。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 复合材料 弱界面粘结 非线性弹簧元
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沉管接头简化方法及三维抗震有限元分析 被引量:11
5
作者 张旭 赵国勇 +1 位作者 叶冠林 王建华 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2011年第S1期1292-1297,1402,共7页
介绍了沉管隧道抗震研究的国内外发展情况,运用沉管接头的非线性弹簧元简化模型和三维有限元建模的抗震分析思路,结合天津海河沉管工程实例,通过大型有限元软件建模,计算得到沉管接头在地震荷载作用下的变形和内力响应情况。不仅对项目... 介绍了沉管隧道抗震研究的国内外发展情况,运用沉管接头的非线性弹簧元简化模型和三维有限元建模的抗震分析思路,结合天津海河沉管工程实例,通过大型有限元软件建模,计算得到沉管接头在地震荷载作用下的变形和内力响应情况。不仅对项目开展起到参考价值,同时得到的普遍性规律还可以作为今后类似的工程项目提供参考。 展开更多
关键词 沉管隧道 沉管接头 非线性弹簧元 有限元计算
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钢筋与混凝土间的黏结滑移在ANSYS中的模拟 被引量:31
6
作者 王依群 王福智 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期209-213,共5页
在有限元计算分析中,钢筋与混凝土间的黏结滑移需要用特殊的单元来进行模拟.为了寻找一条简便有效的方法,基于Houde黏结滑移理论,在ANSYS中用COMBIN39三维非线性弹簧单元来模拟钢筋与混凝土间的黏结滑移取得了很好的效果.因此可以用CO... 在有限元计算分析中,钢筋与混凝土间的黏结滑移需要用特殊的单元来进行模拟.为了寻找一条简便有效的方法,基于Houde黏结滑移理论,在ANSYS中用COMBIN39三维非线性弹簧单元来模拟钢筋与混凝土间的黏结滑移取得了很好的效果.因此可以用COMBIN39单元来模拟钢筋与混凝土间的黏结滑移. 展开更多
关键词 有限元 黏结滑移 ANSYS COMBIN39三维非线性弹簧单元
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水垫塘反拱型底板衬砌结构的非线性分析 被引量:8
7
作者 马斌 练继建 杨敏 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期536-541,共6页
反拱型底板的稳定性是实现消能防冲的关键所在,其受力过程表现为一种高度的非线性.为此,采用AN-SYS程序中三维非线性弹簧单元模拟锚固钢筋的黏结滑移,接触单元模拟水垫塘底板结构之间的接缝以及底板、拱座与基岩之间的接触面,建立反拱... 反拱型底板的稳定性是实现消能防冲的关键所在,其受力过程表现为一种高度的非线性.为此,采用AN-SYS程序中三维非线性弹簧单元模拟锚固钢筋的黏结滑移,接触单元模拟水垫塘底板结构之间的接缝以及底板、拱座与基岩之间的接触面,建立反拱型水垫塘的有限元模型,通过长潭岗水垫塘的工程实例说明了该模拟方法的合理性,并应用该方法对拟建的拉西瓦反拱型水垫塘进行稳定性分析,结果表明,反拱型底板具有较好的受力条件,其稳定性能够得到保证. 展开更多
关键词 水垫塘 反拱型底板 三维非线性弹簧单元 接触单元 稳定性分析
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汽车悬架用空气弹簧的非线性有限元分析 被引量:21
8
作者 陈灿辉 谢建藩 陈娅玲 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期468-471,共4页
讨论了空气弹簧的材料、几何、接触、载荷等非线性力学特征 ,提出了运用非线性有限元法对空气弹簧进行结构分析的思路 ,并对某型汽车空气弹簧进行了充气变形与刚度特性分析 。
关键词 汽车工程 汽车悬架 空气弹簧 非线性有限元法 复合材料
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重型数控机床静压转台承载力分析 被引量:3
9
作者 赵永胜 史霄 +3 位作者 董湘敏 蔡力钢 郭宏升 刘宇凌 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期540-545,共6页
针对重型数控机床定量闭式静压转台的特点以及转台变形与油垫支承力之间的耦合作用,基于静压理论,将静压油膜等效为非线性弹簧单元,建立了模拟静压转台支承系统的有限元模型。根据此模型,计算和分析了转台自重下各油垫受力情况,并以油... 针对重型数控机床定量闭式静压转台的特点以及转台变形与油垫支承力之间的耦合作用,基于静压理论,将静压油膜等效为非线性弹簧单元,建立了模拟静压转台支承系统的有限元模型。根据此模型,计算和分析了转台自重下各油垫受力情况,并以油腔能承受的最大压力为判据,分析了转台不同半径处单点支承的最大载荷。分析结果可作为转台在装夹重型零件时进行支承点布局的依据。 展开更多
关键词 静压转台 静压油膜 非线性弹簧单元 最大载荷
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Z-pin植入对二维机织复合材料层合板力学性能影响的数值模拟 被引量:11
10
作者 张涛涛 周洪 +1 位作者 史文华 燕瑛 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期295-303,共9页
针对植入Z-pin后的碳纤维增强平纹机织复合材料的微观结构,建立了含Z-pin机织复合材料单层板和层合板的单胞模型。预测了Z-pin直径、分布间隔对单层板的面内纵向拉伸力学性能的影响,发现含有Z-pin的机织复合材料单胞在受面内拉伸时,会在... 针对植入Z-pin后的碳纤维增强平纹机织复合材料的微观结构,建立了含Z-pin机织复合材料单层板和层合板的单胞模型。预测了Z-pin直径、分布间隔对单层板的面内纵向拉伸力学性能的影响,发现含有Z-pin的机织复合材料单胞在受面内拉伸时,会在Z-pin附近出现应力集中,单胞首先会在应力集中区域发生失效而导致强度降低。通过三维单胞模型模拟了Z-pin在层合板中拉出脱离的过程,得出了不同Z-pin直径、不同分离层厚度下的拉拔力-位移曲线。建立了用非线性弹簧模拟Z-pin的双悬臂梁(DCB)模型,结合虚拟裂纹闭合技术(VCCT),模拟了含有Z-pin复合材料层合板的Ⅰ型裂纹扩展,结果表明:Z-pin直径越大,分布越密,层合板的等效Ⅰ型应变能释放率GIC越大,且直径越大,GIC随裂纹扩展的波动幅度越大,分布越密,GIC波动的波长越小。 展开更多
关键词 Z-PINS 机织复合材料 单胞模型 面内力学性能 非线性弹簧元 双悬臂梁 Ⅰ型层间韧性
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非公路车辆悬挂系统橡胶弹簧建模与非线性特性分析 被引量:4
11
作者 周长峰 孙蓓蓓 +4 位作者 孙庆鸿 陈南 马铸 李锁云 王华君 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期119-122,共4页
根据橡胶变形的特点及其本构方程 ,应用有限元方法建立了橡胶弹簧二维半平面模型和 1 /8立体模型 ,对其非线性刚度特性进行了计算仿真。通过试验进一步修改模型 ,使其结果与试验具有很好的一致性 。
关键词 非线性 橡胶弹簧 有限元 悬挂系统
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基于p-y曲线法的超长桩非线性数值分析 被引量:18
12
作者 姚文娟 吴怀睿 +1 位作者 程泽坤 杨武 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1683-1690,共8页
引入横向等效载荷概念,根据弹性力学变分原理,推导出了具有对称形式的杆单元P-Δ效应刚度修正矩阵。同时结合p-y曲线法,从Newmark弹簧支座的概念出发,考虑横向抗力分布的影响,提出了与有限杆单元法相适应的非线性弹簧设置方法。结合以... 引入横向等效载荷概念,根据弹性力学变分原理,推导出了具有对称形式的杆单元P-Δ效应刚度修正矩阵。同时结合p-y曲线法,从Newmark弹簧支座的概念出发,考虑横向抗力分布的影响,提出了与有限杆单元法相适应的非线性弹簧设置方法。结合以上改进,建立了相应的倾斜荷载桩非线性有限杆单元分析模型。基于该模型编制了有限元程序,对具体工程实例进行了计算,并将计算结果与工程实测数据,以往方法的计算成果和通用有限元软件的模拟结果进行了对比分析,验证了模型的正确性和可行性,同时利用该方法计算分析了P-Δ效应的影响程度。 展开更多
关键词 P-Δ效应 P-Y曲线 水平非线性弹簧 非线性有限杆单元模型
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地下连续墙的有限元数值计算简化模型 被引量:4
13
作者 姜忻良 徐炳伟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期16-20,共5页
选取地下连续墙槽段的宽度作为其计算宽度,结合施工过程,通过分析地下连续墙的接头方式以及所在位置来确定其边界条件,并且考虑土的分层分布,基于ANSYS软件及其二次开发,采用双曲线非线性弹簧元模拟土的弹塑性,建立了地下连续墙的有限... 选取地下连续墙槽段的宽度作为其计算宽度,结合施工过程,通过分析地下连续墙的接头方式以及所在位置来确定其边界条件,并且考虑土的分层分布,基于ANSYS软件及其二次开发,采用双曲线非线性弹簧元模拟土的弹塑性,建立了地下连续墙的有限元数值计算简化模型。通过计算得到开挖过程中地下连续墙变形、内力、支撑内力、墙侧土压力变化及分布情况。工程实例表明,该模型计算结果与工程实际吻合较好,可以有效模拟基坑开挖整个过程,指导地下连续墙设计和施工。 展开更多
关键词 地下连续墙 双曲线非线性弹簧元 有限元 数值计算
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钢板弹簧的非线性接触分析及试验研究 被引量:10
14
作者 郑银环 张仲甫 《武汉理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期94-96,共3页
根据接触理论,利用ANSYS软件建立钢板弹簧的计算模型,对之进行非线性接触计算与分析。通过考虑簧片间的摩擦和接触,得到不同载荷下的应力分布和变形情况,计算了其强度和刚度。并进行了试验分析,结果表明,非线性接触计算值和试验数据比... 根据接触理论,利用ANSYS软件建立钢板弹簧的计算模型,对之进行非线性接触计算与分析。通过考虑簧片间的摩擦和接触,得到不同载荷下的应力分布和变形情况,计算了其强度和刚度。并进行了试验分析,结果表明,非线性接触计算值和试验数据比较吻合,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高。 展开更多
关键词 钢板弹簧 非线性有限元 接触
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BFRP筋碱激发混凝土粘结性能试验研究与数值模拟 被引量:6
15
作者 范小春 徐伟 +2 位作者 陈远程 梁天福 尹耀霄 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第6期1896-1911,1962,共17页
玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)碱激发混凝土为海洋环境下混凝土的耐久性提供安全保障。在其中心拉拔试验的基础上,采用分离式模型,运用ABAQUS有限元软件进行粘结滑移性能数值模拟与分析。通过试验数据,得出适用于BFRP筋碱激发混凝土的... 玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)碱激发混凝土为海洋环境下混凝土的耐久性提供安全保障。在其中心拉拔试验的基础上,采用分离式模型,运用ABAQUS有限元软件进行粘结滑移性能数值模拟与分析。通过试验数据,得出适用于BFRP筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型以及碱激发混凝土的塑性损伤模型,构建了基于非线性弹簧单元的数值模型,试验结果与计算结果吻合程度较好,验证了模型的准确性。试验与模拟结果表明:粘结长度为2.5 d、5 d(d为BFRP筋直径)的试件均发生筋材拔出破坏,粘结长度为10 d的试件均发生劈裂破坏;BFRP筋与碱激发混凝土之间的粘结应力分布并不均匀,随着粘结长度和筋材直径的增大,极限粘结强度逐渐减小;当BFRP筋直径d=12 mm,粘结长度为2.5 d、5 d和10 d的碱激发混凝土试块极限粘结强度分别为13.92 MPa、13.56 MPa和12.60 MPa,较相同粘结长度的普通混凝土试件,其极限粘结强度分别提高6.58%、10.97%和9.76%。 展开更多
关键词 玄武岩纤维增强复合筋 碱激发混凝土 粘结性能 粘结滑移本构模型 塑性损伤模型 非线性弹簧单元
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渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析 被引量:8
16
作者 王勇 李舜酩 +1 位作者 张袁元 曹倩倩 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期826-831,987-988,共6页
针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。... 针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。 展开更多
关键词 钢板弹簧 非线性 建模 有限元分析 动态特性
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钢板弹簧力学特性的非线性有限元分析 被引量:19
17
作者 郑银环 张仲甫 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第7期914-916,共3页
利用非线性有限元方法,考虑钢板弹簧工作过程中的大变形、片间摩擦和接触等多种因素,在Ansys软件中建立钢板弹簧的力学模型,分析其力学特性。在不考虑摩擦和考虑摩擦两种情况下计算其刚度、应力分布、接触状态及接触压力,研究了摩擦情... 利用非线性有限元方法,考虑钢板弹簧工作过程中的大变形、片间摩擦和接触等多种因素,在Ansys软件中建立钢板弹簧的力学模型,分析其力学特性。在不考虑摩擦和考虑摩擦两种情况下计算其刚度、应力分布、接触状态及接触压力,研究了摩擦情况对钢板弹簧力学性能的影响。通过考虑片间摩擦,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高。 展开更多
关键词 钢板弹簧 非线性有限元分析 力学特性 片间摩擦
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高速客车空气弹簧垂向特性的非线性有限元仿真 被引量:7
18
作者 郑红霞 谢基龙 +1 位作者 王文静 张治国 《北方交通大学学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期93-97,共5页
采用非线性有限元软件MSC.Marc对空气弹簧的非线性垂向刚度特性进行了数值模拟,分析了胶囊内压、帘线角、铺层厚度、帘布线层数对空气弹簧垂向刚度特性的影响.并通过试验对数值仿真结果进行了验证,结果表明所提出的仿真方法合理、可行.
关键词 铁路运输 空气弹簧 非线性有限元 复合材料 垂向刚度
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横向荷载作用下插入式大直径圆柱壳结构的优化数学模型 被引量:1
19
作者 王乐芹 余健星 +2 位作者 周锡礽 王晖 徐炳伟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期17-21,共5页
基于非线性弹簧元数值分析模型,建立了横向荷载作用下原状软粘土中插入式大圆柱壳结构的最优化设计数学模型,从中可以求得多工况荷载组合作用下,结构最佳受力的圆柱壳最佳尺度匹配。采用Monte Carlo方向探索随机行走法作为最优化方法,... 基于非线性弹簧元数值分析模型,建立了横向荷载作用下原状软粘土中插入式大圆柱壳结构的最优化设计数学模型,从中可以求得多工况荷载组合作用下,结构最佳受力的圆柱壳最佳尺度匹配。采用Monte Carlo方向探索随机行走法作为最优化方法,对通用有限元软件ANSYS进行了优化技术的再开发,基于FORTRAN与ANSYS软件平台联合构建适合薄壁圆柱壳结构自身特殊问题分析的优化过程。算例表明此优化技术是可行有效的,结构经优化设计后相对于原设计,受力条件更优,材料用量有所节省。 展开更多
关键词 插入式大直径圆柱壳结构 非线性弹簧元数值分析 结构优化设计 方向探索随机行走法
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TBM主轴承中径对滚刀轴向载荷分布的影响 被引量:1
20
作者 张春光 屈福政 +1 位作者 谢正义 柴荣峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1269-1274,共6页
基于弹性曲面微分方程以及硬岩掘进机刀盘变形与滚刀载荷的对应关系,根据支撑方式的不同得到了刀盘支撑直径的理论取值范围。基于相似理论设计了某型号TBM刀盘的缩尺实验台,测量了不同支撑直径下各测点的载荷值。以非线性弹簧模拟滚刀... 基于弹性曲面微分方程以及硬岩掘进机刀盘变形与滚刀载荷的对应关系,根据支撑方式的不同得到了刀盘支撑直径的理论取值范围。基于相似理论设计了某型号TBM刀盘的缩尺实验台,测量了不同支撑直径下各测点的载荷值。以非线性弹簧模拟滚刀与岩石间的相互作用关系,则有限元计算结果与实验测量数值分布及变化规律一致。结果表明:刀盘支撑介于简支和夹支之间,支撑直径与刀盘直径的理论比值应位于0.444-0.707的范围内;支撑直径的变化对正滚刀及中心滚刀的载荷影响较大,而对边滚刀则相对较小;随支撑直径的增加,正滚刀载荷变异系数及最大载荷均增大。 展开更多
关键词 硬岩掘进机 主轴承 中径 相似实验 非线性弹簧 载荷变异系数
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