组合结构横梁临界预紧力计算方法的研究

作     者：张杰 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭宝峰

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：组合结构横梁 临界预紧力 整体性 跨高比 

摘      要：大型液压机的横梁通常比较重。由于受铸造能力、加工能力、运输条件等方面的限制，一般采用分体设计。组合结构横梁由预紧拉杆将若干块铸造(或焊接)梁体预紧为一个整体，并利用端面定位键承受剪力以防止结合面的错移。因此，如何准确的计算组合梁临界预紧力，并使组合梁强度、刚度及整体性达到设计要求，就成了大型锻造液压机设计过程中的关键问题之一。 本文主要针对组合结构横梁临界预紧力的计算方法进行研究。以组合下横梁中心镦粗平面应变力学模型为依托，提出了组合梁临界预紧力的求解思路，并应用多项式形式的应力函数和三角级数形式的应力函数推导出了组合梁临界预紧力的理论计算公式。结合数值模拟，对横梁弯曲模型和预紧模型的理论计算公式进行了验证，结果表明横梁弯曲模型的理论计算公式只适用于梁长与梁高的比值较大并且力的作用位置距离端部足够远的组合梁。为了弥补这一缺陷，提出了端部修正的理论计算方法。利用数值模拟对修正后的公式进行了验证，结果表明组合梁临界预紧力的理论修正值与模拟值差值百分比在13%内。 为了对修正后的理论公式进行实验验证，设计并制备了可以改变跨高比的组合梁，并利用电测法对理论进行了验证。结果显示，理论公式和实验能够很好的吻合，说明修正后临界预紧力的理论计算方法能够对组合梁的研究和设计提供一定的参考。