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《鋼絲纏繞預應力嵌合結(jié)構(gòu)基礎性原理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第10卷第29期2010年10月科學技術與工程Vol10No29Oct201016711815(2010)29727405ScienceTechnologyandEngineering2010SciTechEngng儀表技術鋼絲纏繞預應力嵌合結(jié)構(gòu)基礎性原理1*1111劉海霞顏永年曾攀林峰張磊張人佶(北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院,北京100191;清華大學機械工程系1,北京100084)摘要鋼絲纏繞預應力嵌合結(jié)構(gòu)是指在預應力鋼絲纏繞層的預緊下,嵌合子結(jié)
2、構(gòu)經(jīng)界面嵌合作用而連接起來的結(jié)構(gòu)。其應用解決了重型承載結(jié)構(gòu)的設計、制造、運輸、安裝等諸多困難。近年來在我國自主建造的萬噸級重型壓機中已經(jīng)得到廣泛應用,但嵌合連接的基礎性原理研究遠滯后于工程應用?，F(xiàn)重點從多峰彈塑性接觸理論、斷裂力學和弱邊界理論三個方面對嵌合原理進行分析和探討,為嵌合結(jié)構(gòu)的深入研究和工程應用提供了初步的基礎性原理支持。關鍵詞預應力嵌合多峰彈塑性接觸斷裂弱邊界中圖法分類號TH114;文獻標志碼A預應力技術可以改變承載結(jié)構(gòu)在工作載荷后工、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)的困難;甚至可以有效地實現(xiàn)的受力
3、狀態(tài),變拉為壓,以保證結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能,必要材料的梯度分布和合理選取,在很大程度上提提高可靠性。早在17世紀就已產(chǎn)生(主要是大炮高承載結(jié)構(gòu)的可制造性和安全性。目前該技術的的預緊),19世紀已有大量的工業(yè)應用,隨著預應力發(fā)展已達到一個新的里程碑,并在重型設備領域得[1,2][6,7]技術的發(fā)展,逐漸被應用到重型承載結(jié)構(gòu)上。到推廣應用。20世紀70年代中后期,瑞典、前蘇聯(lián)和我國相繼開展了鋼絲纏繞預應力結(jié)構(gòu)的研究,并取得了第一批1預應力嵌合連接結(jié)構(gòu)[3,4]理論成果。隨著承載能力的增加及技術的發(fā)展,鋼絲纏繞預應力承載結(jié)構(gòu)重量及結(jié)構(gòu)
4、形式也在清華大學重型裝備團隊在近35年預應力鋼絲不斷的發(fā)展,其自身重量一般都達幾百噸甚至幾千纏繞結(jié)構(gòu)工程實踐的基礎上,于21世紀初,提出了[8]噸。對于重量在300t以內(nèi)的承載結(jié)構(gòu),尚可采用整嵌合結(jié)構(gòu)(圖1)。體制造方法,隨著重量的增加,其制造難度增高、風險加大。通常由于多個環(huán)節(jié)能力和規(guī)模不足,無法完成其整體制造,而成為工程的瓶頸,極大地影響重型裝備的發(fā)展。為解決更大噸位承載結(jié)構(gòu)的設計、制造等困難,提出了鋼絲纏繞預應力剖分組合[5]技術。設計結(jié)構(gòu)先剖分及進行子件加工后再組合成整體,零件的尺度和重量大大降低,解決了加圖1嵌合結(jié)
5、構(gòu)模型圖2010年7月26日收到第一作者簡介:劉海霞(1977),博士,研究方向:材料科學與嵌合結(jié)構(gòu)是經(jīng)界面嵌合作用而將子件連接起工程。來的結(jié)構(gòu)。嵌合結(jié)構(gòu)摒棄鍵和鍵孔,采用摩擦系數(shù)*通信作者簡介:顏永年(1938),博士研究生導師,研究方向:鍛大而硬度略低的金屬嵌合層代之,子件A1和A2的壓機械。接觸面經(jīng)嵌合處理(多峰結(jié)構(gòu)的處理),在預應力鋼29期劉海霞,等:鋼絲纏繞預應力嵌合結(jié)構(gòu)基礎性原理7275絲纏繞層的預緊下,多峰結(jié)構(gòu)擠壓入金屬嵌合層,合板發(fā)生接觸,產(chǎn)生接觸效應(設峰體為剛性小產(chǎn)生一種不可逆的塑性接觸,形成巨大的足
6、以抵抗球)。當預應力較小時,接觸屬于彈性接觸范圍,隨Q的穩(wěn)定摩擦力。嵌合結(jié)構(gòu)首先考慮大幅度降低預著預應力的增大,接觸也由初始的彈性接觸變?yōu)閺椌o件的剛度,用強度達到200MPa的絲材(如彈簧塑性接觸(圖2)。因此,將嵌合現(xiàn)象視為一種多峰[8]鋼65Mn鋼絲)代替細螺栓,相對剛度值進一步降彈塑性接觸。到C=0.10.15左右。進入塑性變形階段,接觸區(qū)的金屬開始流動。嵌合結(jié)構(gòu)強調(diào)降低C值的同時,還進一步提高金屬流動的結(jié)果將產(chǎn)生雙尺度阻滯!現(xiàn)象。多峰預緊程度,將機架的預緊級數(shù)提高到=1.52,擠壓形成的峰間隆起h為大尺度阻滯結(jié)
7、構(gòu),即產(chǎn)生則值大大下降。對一切重型預應力結(jié)構(gòu)來說,這大尺度的機械阻擋效應;由表面粗糙度產(chǎn)生的阻滯一點是非常重要。如=2,C=0.12,則=2.6%。為小尺度阻滯結(jié)構(gòu),產(chǎn)生摩擦阻滯,即犁溝和粘著如此小的說明預緊件(鋼絲層)承受的是一種準效應。因此可定義嵌合系數(shù)為靜載荷,其疲勞強度是鍵合結(jié)構(gòu)無法相比的。以上F==大+小。P分析說明,當預緊件剛度小到一定程度后,雖然外其中:大為大尺度機械阻擋對嵌合系數(shù)的貢獻。多載荷的性質(zhì)沒有改變,但結(jié)構(gòu)承載性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)峰間的距離!值越小,峰間隆起值h將會減少,大變,它從承受典型的交變載荷轉(zhuǎn)變
8、成準靜載荷!降低;!值越大,峰溝數(shù)量減少,同樣會降低大;小(近似靜載荷);而被預緊件始終處于交變的壓應力為小尺度犁溝及粘著效應的貢獻。文獻[8]具體地作用下,強度與疲勞強度不會有問題。嵌合結(jié)構(gòu)另推導了嵌合系數(shù),并得出?0.62,同時經(jīng)大量的實一個顯著的優(yōu)點在于:多峰結(jié)構(gòu)的尺
