發(fā)布時間：2020-11-08 16:21

　　 存在接觸的裝配形式廣泛應(yīng)用于機械結(jié)構(gòu)中,例如高鐵輪轂與輪軸間的過盈配合、燃?xì)廨啓C拉桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子輪盤間的配合、螺栓配合等。該類配合形式由于具有承載能力高的特點,往往應(yīng)用于結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位,對于保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。但是,該類配合形式對于接觸狀態(tài)具有較為嚴(yán)格的要求,往往需要預(yù)緊,并且預(yù)緊力必須保證在一個合理的范圍內(nèi)。所施加的預(yù)緊力過小或過大,都會對結(jié)構(gòu)正常運轉(zhuǎn)造成不良影響,然而目前對于軸類和盤類結(jié)構(gòu)相互接觸時接觸特性的研究卻很少。導(dǎo)波作為一種應(yīng)力波,同時具有傳播距離長、衰減率低、對結(jié)構(gòu)微小損傷敏感的特點,因此若利用導(dǎo)波進(jìn)行該類裝配結(jié)構(gòu)接觸特性的研究,則具有重要的現(xiàn)實意義。本文從導(dǎo)波的基礎(chǔ)理論出發(fā),針對高鐵輪轂輪軸間的過盈配合和轉(zhuǎn)子輪盤間的配合,結(jié)合有限元仿真和實驗研究的方法,分別對兩類裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行了接觸特性研究。對于高鐵輪軸,目前的研究多集中于單一輪軸上的損傷檢測。本文首先研究過盈配合的存在和過盈量的大小對導(dǎo)波傳播特性的影響,結(jié)果表明過盈配合的存在會降低導(dǎo)波信號幅值,且過盈量越大接收到的導(dǎo)波信號幅值越小。而后提出利用能量差方法檢測存在配合的高鐵輪軸上的疲勞損傷。研究發(fā)現(xiàn),該方法在過盈配合存在的情況下仍然適用,并且過盈量越小則能量差越明顯。通過研究為能量差方法應(yīng)用于實際的高鐵輪軸損傷檢測奠定了基礎(chǔ)。對于轉(zhuǎn)子輪盤間的配合,本文從一對輪盤的接觸出發(fā),首先研究預(yù)緊力大小與導(dǎo)波能量的關(guān)系。研究表明,接收到的導(dǎo)波信號能量隨著所施加預(yù)緊力的增加而增加,但是當(dāng)預(yù)緊力達(dá)到一定值時,導(dǎo)波能量接近飽和值而不再增長。當(dāng)輪盤數(shù)量增加時,仍然表現(xiàn)為同樣的趨勢,故可以利用導(dǎo)波能量變化進(jìn)行輪盤裝配預(yù)緊力的測量。最后針對輪盤預(yù)緊中易出現(xiàn)預(yù)緊力分布不均的情況,提出一種利用導(dǎo)波進(jìn)行輪盤預(yù)緊力分布情況檢測的方法,并且該方法在多輪盤接觸時仍然適用。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH131.7
【部分圖文】：

第一章 緒論與研究意義配合形式廣泛應(yīng)用于機械結(jié)構(gòu)中，例如高鐵輪轂拉桿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤間的配合、螺栓配合等。該類特點，往往應(yīng)用于結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位，對于保證要的意義。但是，該類配合形式對于接觸界面的結(jié)構(gòu)往往需要預(yù)緊，并且預(yù)緊力必須保證在一個過量都會對結(jié)構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。底，在瑞典 Lemnhult 風(fēng)場發(fā)生了一場倒塔事故，府事故調(diào)查局 SHK 發(fā)表聲明，表示事故發(fā)生的原，其底段塔筒在連接第二段塔筒的連接段出現(xiàn)了明產(chǎn)生的原因是連接處預(yù)緊不足，導(dǎo)致該部位的連接產(chǎn)生的運行載荷。與此同時，處于主風(fēng)向的法蘭產(chǎn)生最有可能是由螺栓預(yù)緊不足引起的。

盤上的預(yù)緊力間的關(guān)系，提出了利用導(dǎo)波測量施加于輪盤上的預(yù)緊力的方法，并針對輪盤預(yù)緊力分布不均的情況，提出了相應(yīng)的檢測方法。1.3.3 本文研究框架和主要內(nèi)容本文主要利用超聲導(dǎo)波，研究裝配結(jié)構(gòu)接觸狀態(tài)與超聲導(dǎo)波傳播特性間的關(guān)系，本文的研究框架如圖 1-2 所示�，F(xiàn)將本文各章節(jié)的內(nèi)容安排列舉如下：（1）第一章 緒論�？傤I(lǐng)全文，首先對本論文的研究背景和意義進(jìn)行介紹，對研究涉及領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，最后闡述了本論文的研究目標(biāo)、研究方法、技術(shù)路線和論文各章節(jié)的主要內(nèi)容。（2）第二章 導(dǎo)波理論、仿真和實驗基礎(chǔ)。奠定全文基礎(chǔ)，主要對導(dǎo)波基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究。針對厚壁管狀結(jié)構(gòu)，首先推導(dǎo)了該結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)波頻散方程，并介紹了結(jié)構(gòu)中存在的三種導(dǎo)波模態(tài)。而后對可能出現(xiàn)于輪盤結(jié)構(gòu)中的兩種導(dǎo)波類型進(jìn)行了分析。針對應(yīng)用有限元方法的二次開發(fā)、模型建立、傳感器及接觸界面的仿真技術(shù)進(jìn)行了闡釋。最后，對本文的實驗系統(tǒng)和實驗信號處理方法進(jìn)行了介紹。

圖 2-1 無限長厚Figure 2-1 The structural di2.1.1 管狀結(jié)構(gòu)中導(dǎo)波頻散方程的推導(dǎo)圓柱坐標(biāo)系上，三個方向的位移可( ) c( ) ( ) r rz zu U r u U r u U r 其中， ( )rU r ， U (r ) ， ( )zU r 是由貝塞爾函頻率，k 為波數(shù)。如圖 2-1 所示為一各向同性厚壁管狀結(jié)構(gòu)中的 Navier 波動方程依然適用，2( u
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2875025