对水利工程中的大型液压启闭机油缸活塞杆进行了计算分析,在分析中考虑了油缸与活塞杆联接间隙所引起的几何变形和油缸活塞杆自重对杆轴横向变形的影响,依据固体力学基础理论对油缸活塞杆的受力与变形进行了定量计算推导,并结合工程实际给出了具体应用算例。该文中指出了目前水利工程运行管理人员对此类启闭机油缸活塞杆安全控制条件的误解。结果表明,考虑几何变形和自重影响的油缸活塞杆的受压问题应属于第二类稳定问题,由强度控制其安全性。研究结果有助于大型表孔弧门油缸活塞杆的设计布置,并指导电站现有油缸活塞杆的安全运行。

为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,该文以NACA4412、NACA4415、NACA4418这3种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响。研究结果表明:在小攻角时,随着厚度的增大,翼型的升阻比逐渐减小;在大攻角时,NACA4415和NACA4418翼型仍能保持较高的升阻比,而NACA4412翼型升阻比较低;随着攻角的增大,3种翼型均出现气流分离并形成尾部涡,NACA4412翼型比NACA4415和NACA4418翼型的尾部涡分布范围大。研究结果为风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据。

利用Rayleigh-Ritz法和通用有限元程序ANSYS分析了纵向边被转动弹簧或扭转加劲肋约束的正交各向异性长板的临界屈曲问题,引入无量纲正交各向异性参数、约束系数和临界屈曲系数,利用曲线拟合技术,得到了这两类约束板在均匀剪力作用下的临界屈曲载荷近似解公式;利用临界纵横比,把求得的针对转动弹簧约束的临界屈曲解应用到扭转加劲肋约束板的临界屈曲解中,同样得到了扭转加劲肋约束板的临界屈曲载荷。将求得的近似表达式与有限元ANSYS数值解以及文献中的结果进行对比,结果吻合良好。

本文提出了一种分析转子系统自由振动的方法，根据材料力学原理建立了一套数学模型，然后通过数学变换，导出一个新的依赖于频率的传递矩阵，此传递矩阵在旋转机械的振动计算中具有普遍意义。

采用载荷叠加法将集中载荷下四边固支正交各向异性矩形板线性弯曲的挠度分为3个部分集中载荷下四边简支板的挠度、上下边简支左右边受弯矩的板的挠度、左右边简支上下边受弯矩的板的挠度,3个挠度之和在满足固支边界条件的情况下即为所要求的挠度的解。采用MATLAB软件编写程序进行计算,并将相同长宽的板在4种不同的厚度和载荷情况下的挠度计算结果与有限元分析结果进行比较,验证了解析解的正确性。最后讨论了经典的Kirchhoff薄板假设对于集中载荷的适用性问题。

建立广义单自由度模型,考虑运行、停机两种工作状态,揭示风-波浪荷载影响海上风机地震响应的机理。针对NREL 5MW单桩式海上风机,通过风-波浪统计关系确定波浪谱参数,采用FAST软件分析结构地震响应,验证初步分析结果的正确性,并探讨风-波浪影响海上风机地震响应的规律。结果表明:风-波浪作用的气动阻尼和动荷载效应使其显著影响海上风机地震响应;对于运行状态的海上风机,轮毂高度处平均风速等于额定风速时,支撑结构最危险;强震作用下,风-波浪作用减小泥面内力和塔顶位移幅值;弱震作用下,风-波浪荷载增大泥面内力和塔顶位移幅值。

基于分形几何理论,利用双变量的Weierstrass-Mandelbrot函数模拟三维分形粗糙表面,建立了三维分形粗糙表面弹塑性接触模型。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。确定了粗糙表面上各等级微凸体的面积分布密度函数,获得了总接触载荷和真实接触面积之间的关系式。计算结果表明：单个微凸体的临界接触面积与其尺寸相关,随着微凸体等级的增大,微凸体的高度和峰顶曲率半径减小。微凸体的变形顺序为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形,与经典的赫兹模型保持一致。粗糙表面的力学性能仅与最小等级及后续的6个等级微凸体相关,其余微凸体基本上对整个粗糙表面的力学性能影响很小。最后对粗糙表面的接触力学性能进行了试验测试,验证了该模型的合理性与正确性。

为了完善离心力作用下的多层圆筒过盈配合理论以及得到一定约束条件下较优的过盈配合设计方案,该文首先推导了多层旋转圆筒应力和变形分析解析公式以及多层旋转圆筒过盈配合设计公式,然后基于以上理论,以所定义的旋转圆筒最小安全裕度为适应度函数,采用遗传算法优化名义半径使圆筒的最小安全裕度最大化。根据优化并取整后的名义半径,采用有限元软件(ANSYSWorkbench)建立磁悬浮轴承转子三维模型模拟了最大过盈条件下装配过程,并且比较了解析方法与有限元的等效应力结果。研究结果表明所采用的名义尺寸优化方法提高了旋转圆筒的安全系数,增加了转子的安全性;本文模型中的最外层圆筒内壁为最危险环面,此处有限元方法所得最大等效应力比解析方法结果高18.72%,仅采用解析方法预测结果时应适当提高校核安全系数;所给出的解析方法与数值分...

该文以变位直齿轮副的齿顶修形为研究对象,考虑齿轮啮合的非线性接触、修正基体刚度以及延长啮合的影响,建立了考虑齿顶修形的变位直齿轮副时变啮合刚度解析模型,并通过有限元方法验证了该模型的正确性;以对刚度进行快速傅里叶变换(FFT)得到的前五阶幅值之和最小为设计目标,获得了齿顶修形的最优参数范围,并通过有限元模型进行应力分析,反证了该范围的正确性。研究结果表明基于啮合刚度FFT前5阶幅值之和最小的设计方法可以更为高效地计算并锁定最优修形参数的范围,通过有限元进行应力分析可进一步验证齿顶修形的最优参数;齿轮齿顶修形后,刚度谐波量和应力均明显减小,有助于降低齿轮系统的振动和噪声。研究结果可为变位直齿轮副齿顶修形设计提供理论方法与依据。

硬盘工作时,磁头滑块飞行在磁盘上方,其动态飞行特性对硬盘工作性能有重要影响。该文利用摄动法推导了磁头滑块的气膜刚度和阻尼摄动方程,且通过有限体积法进行求解,获得了初始摄动条件下的气膜刚度和阻尼矩阵。结合磁头滑块动力学方程,研究了扰动速度、扰动俯仰角和扰动侧倾角对磁头滑块动态飞行特性的影响。研究结果表明①扰动速度会导致磁头滑块向磁盘表面作竖直方向的移动,增加了与磁盘接触碰撞的风险;②扰动俯仰角或侧倾角的增加都会导致磁头滑块振动幅度的增加,但扰动俯仰角更容易引起磁头滑块的振动。