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篇(1)

    關(guān)鍵詞:人事測(cè)評(píng)  效度概化  元分析   

    0 引言

    人事測(cè)評(píng)經(jīng)過(guò)將近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,已經(jīng)在人力資源管理實(shí)踐中發(fā)揮了重要的作用。早期的測(cè)評(píng)研究大多聚焦于預(yù)測(cè)指標(biāo)的開發(fā)和構(gòu)思驗(yàn)證,并在此基礎(chǔ)上作出人事決策。在人事測(cè)評(píng)的效度上,過(guò)去的研究認(rèn)為:測(cè)驗(yàn)受情境特殊性影響很大,測(cè)驗(yàn)的效度必須在每一施測(cè)的特定領(lǐng)域和情境建立方才有效。從而人事測(cè)評(píng)就一直面臨著兩個(gè)方面的難題:一是測(cè)評(píng)工具的效度與被試的工作種類的關(guān)系問(wèn)題;另外就是在類似情景下,采用類似測(cè)評(píng)工具對(duì)從事類似工作的人員進(jìn)行測(cè)驗(yàn)時(shí),效度波動(dòng)的解釋問(wèn)題。工業(yè)與組織心理學(xué)家(如Guion和Ghiselli等)認(rèn)為:由于在不同情境下看似相同的工作,具有截然不同的本質(zhì),所以人事測(cè)評(píng)的效度(主要指效標(biāo)效度)具有情景特異性——同樣的人事測(cè)評(píng)工具在不同的情景下會(huì)表現(xiàn)出截然不同的效度。而效度概化理論認(rèn)為,各測(cè)驗(yàn)的效度系數(shù)間之所以會(huì)有變異產(chǎn)生而無(wú)法達(dá)到概化的程度,主要是一些人為的誤差因素造成的。若將這些誤差來(lái)源去除后,則各研究的效度系數(shù)應(yīng)該相當(dāng)類似。

    效度概化(validity generalization)受到了心理學(xué)界的普遍關(guān)注,現(xiàn)已成為元分析的三大主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。在心理測(cè)量學(xué)、工業(yè)與組織心理學(xué)以及人事測(cè)評(píng)等領(lǐng)域,效度概化均已產(chǎn)生了強(qiáng)烈影響。研究者用效度概化理論來(lái)檢驗(yàn)“情景特異論”的可靠性,發(fā)現(xiàn)通過(guò)研究設(shè)計(jì)來(lái)控制那些可能會(huì)影響效度的因素之后,在不同情景下所得到的效度就會(huì)表現(xiàn)出明顯的一致性。該結(jié)論對(duì)工業(yè)與組織心理學(xué)來(lái)講是具有里程碑意義的,意味著人事測(cè)評(píng)不再是一種技術(shù),而是一門科學(xué)。很多歐美國(guó)家的政府部門、勞動(dòng)中介機(jī)構(gòu)以及大企業(yè)均已把效度概化的結(jié)論作為人事測(cè)評(píng)有效性的重要依據(jù)。而在中國(guó),此方面的研究還剛剛起步。

    1 效度概化原理

    效度概化理論綜合應(yīng)用了心理測(cè)量學(xué)和心理統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理,把以往特定領(lǐng)域的人事測(cè)評(píng)研究結(jié)果匯總起來(lái),然后采用元分析的方法對(duì)已有的效度資料進(jìn)行綜合分析,從而對(duì)特定測(cè)評(píng)工具的效度進(jìn)行評(píng)估。效度概化的實(shí)質(zhì)就是使用元分析的方法、思路,對(duì)包括測(cè)量誤差在內(nèi)的統(tǒng)計(jì)性偏差(statistical artifacts)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)矯正,最后估計(jì)出真實(shí)效度值。它是心理測(cè)量理論和元分析的結(jié)合體,因而也被稱作心理測(cè)量型元分析(psychometricmeta-analysis)。心理測(cè)量學(xué)考慮了測(cè)評(píng)工具的測(cè)量誤差;元分析考慮了測(cè)評(píng)研究的取樣誤差。而效度概化的優(yōu)勢(shì)就在于它既考慮了測(cè)評(píng)工具的測(cè)量誤差,又考慮了其取樣誤差。

    2 效度概化在人事測(cè)評(píng)中的應(yīng)用

    在近幾十年里,效度概化研究在人事測(cè)評(píng)的研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了非常顯著的成績(jī),促進(jìn)了人力資源管理,澄清了一些人事決策的迷霧,提供了關(guān)于個(gè)體認(rèn)知能力、人格維度、工作知識(shí)、專業(yè)技能、管理風(fēng)格、面試和評(píng)價(jià)中心技術(shù)的預(yù)測(cè)效度的清晰數(shù)據(jù)。下面具體介紹效度概化在人事測(cè)評(píng)方面的成果:

    2.1 在管理測(cè)驗(yàn)方面 管理測(cè)驗(yàn)主要測(cè)試管理者的知識(shí)、技能和能力等,具體形式包括評(píng)價(jià)中心技術(shù)、管理能力和傾向測(cè)驗(yàn)等。Gaugler等的元分析研究發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)中心技術(shù)的整體預(yù)測(cè)效度為0.45 。Arthur等對(duì)34篇文章進(jìn)行元分析,確認(rèn)了評(píng)價(jià)中心技術(shù)(AC)的三個(gè)重要維度和它們的預(yù)測(cè)效度,即,問(wèn)題解決能力(0.39)、影響他人(0.38)和組織計(jì)劃(0.37)。Arthur認(rèn)為評(píng)價(jià)中心技術(shù)對(duì)工作績(jī)效的預(yù)測(cè)力來(lái)自于認(rèn)知能力和人際關(guān)系處理能力。情境判斷測(cè)驗(yàn)(SJTs )是一種基于分析困難情境問(wèn)題對(duì)策的測(cè)驗(yàn)形式,可以測(cè)量人的決策能力和管理能力。Clevenger 等的運(yùn)用元分析方法研究了102個(gè)項(xiàng)效度資料(10640個(gè)被試),結(jié)論是,情境判斷測(cè)驗(yàn)對(duì)工作績(jī)效的預(yù)測(cè)效度為0.34。用于測(cè)量管理者行為傾向的測(cè)驗(yàn)包括領(lǐng)導(dǎo)行為描述問(wèn)卷(the leadership Behavior Description Questionnaire )等。多年來(lái)這些測(cè)驗(yàn)的預(yù)測(cè)效度資料比較混亂。Judge等運(yùn)用元分析方法研究了163項(xiàng)有關(guān)“關(guān)注關(guān)系”的相關(guān)數(shù)據(jù)和159項(xiàng)有關(guān)“強(qiáng)化結(jié)構(gòu)”的相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),關(guān)注關(guān)系測(cè)驗(yàn)對(duì)領(lǐng)導(dǎo)力的預(yù)測(cè)效度為0.48,強(qiáng)化結(jié)構(gòu)測(cè)驗(yàn)對(duì)領(lǐng)導(dǎo)力的預(yù)測(cè)效度僅為0.29,而且,關(guān)注關(guān)系的領(lǐng)導(dǎo)與屬下滿足感、動(dòng)機(jī)和領(lǐng)導(dǎo)影響力相關(guān),而強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)與領(lǐng)導(dǎo)工作績(jī)效、團(tuán)體績(jī)效相關(guān)。 

    2.2 在領(lǐng)導(dǎo)類型方面 變革式領(lǐng)導(dǎo)(transformational leadership )和交易式領(lǐng)導(dǎo)(transactional leadership)是近20年來(lái)興起的關(guān)于領(lǐng)導(dǎo)類型的研究課題。變革式領(lǐng)導(dǎo)是通過(guò)預(yù)期未來(lái)和設(shè)想愿景,來(lái)激發(fā)追隨者。交易式領(lǐng)導(dǎo)主要通過(guò)在獎(jiǎng)酬上的交換來(lái)影響追隨者。交易式領(lǐng)導(dǎo)的行為模式包括三類,即例外-積極模式、例外-消極模式和相機(jī)獎(jiǎng)懲模式。例外-積極模式的領(lǐng)導(dǎo)傾向于在屬下遇到困難之前積極指導(dǎo),例外-消極模式的領(lǐng)導(dǎo)傾向于在屬下遇到困難之后才采取行動(dòng)。Judge 等的元分析發(fā)現(xiàn),變革式領(lǐng)導(dǎo)和相機(jī)獎(jiǎng)懲交易式領(lǐng)導(dǎo)都是有效的領(lǐng)導(dǎo)方式,它們對(duì)屬下績(jī)效的綜合預(yù)測(cè)效度為0.44和0.39。而例外-消極模式管理者和自由放任式管理者對(duì)屬下績(jī)效的綜合預(yù)測(cè)效度呈負(fù)相關(guān),分別是為-0.18和-0.37。IIies等的元分析發(fā)現(xiàn),交易式領(lǐng)導(dǎo)對(duì)屬下的組織公民行為的綜合預(yù)測(cè)效度為0.38,也驗(yàn)證了相機(jī)獎(jiǎng)懲是有效的領(lǐng)導(dǎo)方式的結(jié)論。

    2.3 在結(jié)構(gòu)化面試方面 面試是人才選拔和配置的重要方式。面試一般分為非結(jié)構(gòu)化面試和結(jié)構(gòu)化面試兩種。結(jié)構(gòu)化面試是指對(duì)同一職位的應(yīng)試者按同一順序問(wèn)同樣的問(wèn)題,多位評(píng)委按同一標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的面試。關(guān)于結(jié)構(gòu)化面試的預(yù)測(cè)效度元分析結(jié)果大體一致,Wiersner等、McDaniel等、Marchese等、Schmidt等 、Huffcutt 等、Campion 等七項(xiàng)元分析研究的結(jié)構(gòu)化面試的效應(yīng)值的均值為0.42,而且七項(xiàng)研究之間標(biāo)準(zhǔn)差很小。結(jié)構(gòu)效度分析顯示,結(jié)構(gòu)化面試比認(rèn)知能力測(cè)驗(yàn)所測(cè)量的內(nèi)容更廣泛,結(jié)構(gòu)化面試所測(cè)量的內(nèi)容包括認(rèn)知能力、崗位知識(shí)、經(jīng)營(yíng)管理理念、工作技能、行為風(fēng)格、個(gè)性成熟度、組織適應(yīng)性等因素。所以結(jié)構(gòu)化面試的增值效度很明顯。如,Schmidt 等測(cè)得一般認(rèn)知能力測(cè)驗(yàn)(0.51)和結(jié)構(gòu)化面試(0.51)并用時(shí)的預(yù)測(cè)效度能達(dá)到0.63,其增值效度為0.12。關(guān)于結(jié)構(gòu)化面試的整體效度研究已無(wú)懸念,研究者還對(duì)不同類別的結(jié)構(gòu)化面試的預(yù)測(cè)效度進(jìn)行了元分析研究。 

    2.4 在人才背景資料方面 在人才選拔過(guò)程還會(huì)參考到人才的一些背景資料,如受教育年限、年齡等。關(guān)于這些信息的預(yù)測(cè)效度也有人實(shí)施了元分析研究。過(guò)去的成功常常伴隨著自身能力、美譽(yù)度、業(yè)績(jī)資料和個(gè)性成熟度的變化,這些因素有助于預(yù)測(cè)個(gè)人的未來(lái)成就。普遍的結(jié)論是同事評(píng)價(jià)、背景調(diào)查和傳記資料對(duì)個(gè)體的工作績(jī)效有高的預(yù)測(cè)力,而筆跡、年齡等因素對(duì)工作績(jī)效沒有預(yù)測(cè)力。由此看來(lái),“不唯學(xué)歷、不唯資歷和不唯年齡,重視能力和業(yè)績(jī)”的人才觀是正確的。

    關(guān)于人事測(cè)評(píng)效度概化研究在未來(lái)的發(fā)展,我們認(rèn)為有三種趨勢(shì)是值得關(guān)注的。一是細(xì)化或深化人事測(cè)評(píng)預(yù)測(cè)因子的效度概化研究會(huì)更流行。例如,針對(duì)不同類別或不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)化面試和評(píng)價(jià)中心技術(shù)的元分析研究可能是新方向,關(guān)于人才選拔諸多方法及其相互關(guān)系的效度概化研究依然是研究重點(diǎn)。二是針對(duì)新的人事測(cè)評(píng)預(yù)測(cè)因子的探索式元分析研究會(huì)有新發(fā)展。例如,勝任特征、情緒智力、周邊績(jī)效和變革型領(lǐng)導(dǎo)等新概念可能成為元分析研究的新陣地。三是關(guān)于人事測(cè)評(píng)的效標(biāo)和預(yù)測(cè)因子間關(guān)系的理論研究可能要取得新進(jìn)展。例如,環(huán)境和個(gè)體特征交互作用,認(rèn)知和情緒智力對(duì)與不同績(jī)效的分離性預(yù)測(cè)等領(lǐng)域可能有突破性進(jìn)展。

    最后,在應(yīng)用人事測(cè)評(píng)效度概化研究結(jié)果時(shí),要明確該結(jié)果的可概化范圍。從時(shí)效性上講,效度概化的結(jié)論也不是一勞永逸的,也存在時(shí)效性。在工業(yè)心理學(xué)中,工作環(huán)境、工作內(nèi)容在不斷變化,工作對(duì)員工能力和性格的要求也在隨之變化。效度概化研究的結(jié)論需要不斷地進(jìn)行升級(jí),從而反映出當(dāng)時(shí)的真實(shí)效度水平。另外,針對(duì)特定復(fù)雜度的工作而得到的效度概化結(jié)論,也不能想當(dāng)然地被推論到具有更高或更低復(fù)雜度的工作當(dāng)中去。研究者在使用效度概化結(jié)論時(shí),一定要保證當(dāng)時(shí)的情景和效度概化研究所基于的原始研究的總體情況相一致。

    參考文獻(xiàn):

    [1]王擁軍,俞國(guó)良.效度概化.預(yù)測(cè)效度元分析30年的成果述評(píng).心理科

    學(xué)進(jìn)展.2008.16(6).964-97.

    [2]Schmidt F L.Hunter J E.Development of a general solution to the problem of validity generalization. Journal of Applied Psychology.1977.62.529~540.

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[關(guān)鍵詞]風(fēng)電機(jī)組；塔筒；有限元；分析自動(dòng)化方法

中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）20-0136-02

塔筒是風(fēng)電機(jī)組重要的承載元件，其本身承載著整個(gè)機(jī)組的作用力及葉輪振動(dòng)載荷，塔筒的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行有極其重要的作用。利用有限元分析自動(dòng)化方法進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組塔筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能有效的提高塔筒的工作效率，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工藝，降低成本，有限元分析自動(dòng)化方法對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有十分重要的意義。

1.有限元分析的概述

1.1 有限元分析的簡(jiǎn)介

有限元分析是指利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬，有限分析是用簡(jiǎn)單的思維代替復(fù)雜的思維進(jìn)行問(wèn)題求解。有限元分析求出的解不是真實(shí)的解，而是近似解，在實(shí)際生產(chǎn)中，問(wèn)題的很難得到準(zhǔn)確的求解，因此，可以采用近似解代替。由于有限元分析的精準(zhǔn)度比較高，可以適用于各種復(fù)雜的問(wèn)題求解，逐漸成為工程分析的有效手段。

1.2 有限元分析的基本特點(diǎn)

有限元分析同其他求解問(wèn)題近似法最大的區(qū)別是有限元分析的近似性范圍僅在求值范圍內(nèi)，有限元分析是Rayleigh Ritz法和分片函數(shù)的結(jié)合體，有限元分析將函數(shù)定義在簡(jiǎn)單的幾何形狀中，不需要考慮整體的復(fù)雜條件，這是有限元分析比較突出的特點(diǎn)。

2.風(fēng)電機(jī)組塔筒結(jié)構(gòu)有限元分析自動(dòng)化前處理

風(fēng)電機(jī)組塔筒結(jié)構(gòu)有限元分析自動(dòng)化前處理包括有限元模型的建立，塔筒材料屬性、載荷條件的施加等，在進(jìn)行幾何模型建立時(shí)，可以通過(guò)人機(jī)交換界面將塔筒的幾何參數(shù)輸入模型中，利用二次開發(fā)語(yǔ)言編寫程序，建立不同壁厚、錐高的塔筒結(jié)構(gòu)。在保證網(wǎng)格參數(shù)滿足分析要求后，進(jìn)行材料的前處理，然后將信息提交給求解器進(jìn)行計(jì)算，最后查找分析的結(jié)果，根據(jù)分析結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)告。

3.風(fēng)電機(jī)組塔筒自動(dòng)化分析建模

3.1 參數(shù)分析模型的建立

參數(shù)化設(shè)計(jì)主要是對(duì)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)相同類型但不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)參數(shù)選擇。風(fēng)電機(jī)組塔筒在進(jìn)行參數(shù)化建模時(shí)，要根據(jù)塔筒的幾何尺寸建立縱向截面，根據(jù)塔筒的壁厚及錐高建立建模函數(shù)，各段利用循環(huán)電泳建模函數(shù)的方法進(jìn)行建模，從而確定不同壁厚、錐高的塔筒幾何模型。塔筒幾何模型的建立是為了劃分網(wǎng)格單元，塔筒不同壁厚之間的接口處如果處理不恰當(dāng)，有限元分析在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)格單元差異，對(duì)最終分析結(jié)構(gòu)造成影響，因此，在保證風(fēng)電機(jī)組塔筒結(jié)構(gòu)的同時(shí)，要對(duì)塔筒不同壁厚的焊接口處進(jìn)行過(guò)度處理，確保有限元分析網(wǎng)格劃分的規(guī)整。風(fēng)電機(jī)組塔筒的塔門結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而塔門的網(wǎng)格劃分質(zhì)量對(duì)分析結(jié)構(gòu)有很大的影響，為確保塔門的網(wǎng)格劃分規(guī)整，在進(jìn)行建模時(shí)，要將同塔門相連的塔身部分分割出一段，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)可以單獨(dú)的對(duì)塔門進(jìn)行處理，塔筒的內(nèi)部設(shè)備在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要在確保計(jì)算精度的同時(shí)，盡量簡(jiǎn)化。

3.2 塔筒截面的建模

在進(jìn)行塔筒截面建模時(shí)，需要對(duì)每節(jié)塔筒進(jìn)行編號(hào)，然后利用點(diǎn)坐標(biāo)的方式建立塔筒縱向截面。塔筒的錐高相同時(shí)，設(shè)計(jì)塔筒結(jié)構(gòu)時(shí)，可以根據(jù)每節(jié)塔筒的高度，利用相似三角形定理，計(jì)算出塔筒的外徑；對(duì)于錐高不同的塔筒，不能利用相似三角形定理計(jì)算各節(jié)塔筒的外徑，因此，需要將塔筒各節(jié)的外徑直接輸入模型中。

3.3 風(fēng)電機(jī)組塔筒有限元分析模型網(wǎng)格的劃分

網(wǎng)格劃分是風(fēng)電機(jī)組塔筒有限元分析自動(dòng)化模型建立的重要部分，網(wǎng)格劃分質(zhì)量將直接影響計(jì)算結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。風(fēng)電機(jī)組塔筒結(jié)構(gòu)屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以現(xiàn)在塔筒的縱向截面進(jìn)行2D網(wǎng)格劃分，相同類型的截面要設(shè)計(jì)相同的網(wǎng)格劃分方式，當(dāng)截面的網(wǎng)格劃分完成后，對(duì)不同塔筒的焊接口處、塔門進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格劃分過(guò)程中，要注意網(wǎng)格劃分的規(guī)則性和相互協(xié)調(diào)性，當(dāng)2D截面網(wǎng)格劃分結(jié)束后，利用掃描函數(shù)生成3D網(wǎng)格。

由于塔筒的塔門對(duì)最終分析結(jié)果有很大的影響，因此，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，要將塔門及與塔門相連的塔身部分分離出來(lái)，最后在單獨(dú)的進(jìn)行劃分，在進(jìn)行塔門網(wǎng)格劃分時(shí)，要盡量保證網(wǎng)格各邊、內(nèi)角等位置相同，各相鄰網(wǎng)格單元要相互協(xié)調(diào)，網(wǎng)格單元的疏密度要恰當(dāng)。

4.應(yīng)用實(shí)例

本次計(jì)算以某1.5MW水平軸風(fēng)電機(jī)組為算例，機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪等部分對(duì)塔筒動(dòng)態(tài)特性分析結(jié)果的影響比較小，因此本次以塔筒本體為主進(jìn)行建模，分析塔筒的運(yùn)行情況。本次計(jì)算基本參數(shù)為，風(fēng)電機(jī)組額定功率為1.5MW，機(jī)組高度為76m，塔頂外徑為2.56m，塔底外徑為4.5m，塔筒壁厚為13mm-30mm，彈性模量為2.06×105Mpa，密度為7.8×103kg/m3，泊松比為0.3，機(jī)艙及葉輪質(zhì)量為103.86t。經(jīng)過(guò)有限元分析自動(dòng)化模型分析結(jié)果為：1階縱向模態(tài)頻率的計(jì)算結(jié)果為0.361Hz、有限元分析結(jié)果為0.356Hz，1階橫向模態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果為0.362Hz、有限元分析結(jié)果為0.357Hz，2階縱向模態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果為2.793Hz、有限元分析結(jié)果為2.830Hz，2階橫向模態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果為2.851Hz、有限元分析結(jié)果為2.858Hz，3階縱向模態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果為6.272Hz，有限元分析結(jié)果為6.278Hz，3階橫向模態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果為6.272Hz，有限元分析結(jié)果為6.278Hz，通過(guò)有限元分析模型和計(jì)算結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者的前三階頻率誤差在1%以內(nèi)，符合相關(guān)要求。以上計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，使用有限元分析自動(dòng)化方法分析風(fēng)電機(jī)組塔筒是可行的。

5.總結(jié)

塔筒是風(fēng)電機(jī)組重要的承載元件，其本身承載著整個(gè)機(jī)組的作用力及葉輪振動(dòng)載荷，塔筒的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)風(fēng)電機(jī)組的安全及正常運(yùn)行有極其重要的作用。采用有限元分析自動(dòng)化方法進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組塔筒分析，能有效的提高塔筒分析效率，對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔筒的設(shè)計(jì)有極其重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 白寧，楊林，馬鐵強(qiáng)等.風(fēng)電機(jī)組塔筒結(jié)構(gòu)有限元分析自動(dòng)化方法研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2011，（01）：101-103.

篇(3)

【關(guān)鍵詞】扭力桿；轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)；Simulation；有限元分析

【Abstract】Analysis the Torsion bar of the Tilting machanism by the software Simulation of Solidworks，and contrast this method with the traditional computing method，analysis its force and displacement，probe into its force feature，provide theory evidence of the Torsion bar design.

【Key words】Torsion bar； Tilting machanism； Simulation； FEA

0 引言

轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，它在轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備中對(duì)爐體起到平穩(wěn)傾翻和準(zhǔn)確定位的作用。當(dāng)爐體在進(jìn)行加料、出渣、拉碳、出鋼和補(bǔ)爐等一系列工藝操作時(shí)需要通過(guò)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的扭矩來(lái)使轉(zhuǎn)爐進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。傾動(dòng)裝置為整套設(shè)備提供動(dòng)力，其重要性可見一斑。其工作特點(diǎn)是低速、重載、啟制動(dòng)頻繁、速比大、工作條件惡劣并且受沖擊非常大。扭力桿作為傾動(dòng)裝置的一個(gè)關(guān)鍵部件，它可以在傾動(dòng)運(yùn)行時(shí)起到抗扭緩沖的作用，這對(duì)保證設(shè)備運(yùn)行安全平穩(wěn)、延長(zhǎng)設(shè)備壽命是非常重要的。其具體的工作原理為：在一二次減速機(jī)與爐體作為相對(duì)靜止的設(shè)備繞耳軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝在二次減速機(jī)下方左右兩側(cè)的的兩個(gè)聯(lián)接桿一個(gè)受拉，一個(gè)受壓，再將力傳遞給扭力桿兩側(cè)的曲柄裝置，并在扭力桿兩側(cè)形成大小相等方向相反的一對(duì)力偶，使得扭力桿發(fā)生彎扭變形，從而對(duì)傾動(dòng)設(shè)備起到支撐、抗震緩沖的作用。為全面了解扭力桿的變形及應(yīng)力分布狀態(tài)，確定其剛度與轉(zhuǎn)角是否符合設(shè)計(jì)安全，并提供直觀的分析計(jì)算報(bào)告，特應(yīng)用Solidworks中的Simulation有限元分析模塊對(duì)扭力桿進(jìn)行了分析研究。

1 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

如圖1所示轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置主要由一次減速機(jī)、二次減速機(jī)、扭力桿、電機(jī)等部分構(gòu)成。傾動(dòng)裝置現(xiàn)主要采用全懸掛式結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是整個(gè)傾動(dòng)裝置全部掛在托圈的傳動(dòng)側(cè)耳軸上，四臺(tái)一次減速機(jī)末級(jí)齒輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)二次大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，二次大齒輪通過(guò)切向鍵傳遞扭矩到耳軸上面從而驅(qū)動(dòng)托圈爐體繞耳軸中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而完成兌鋼水、加廢鋼、取樣、出鋼和倒渣等操作。為了防止傾動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出扭矩時(shí)同時(shí)繞著耳軸中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，在二次減速機(jī)下方安裝有扭力桿裝置，并通過(guò)左右聯(lián)接板與二次減速機(jī)箱體聯(lián)接，這樣扭力桿裝置就可以對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)起到支撐的作用。當(dāng)爐體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)動(dòng)能，在扭力桿進(jìn)行支撐和緩沖的過(guò)程中，經(jīng)連接板轉(zhuǎn)變?yōu)榕ちU的扭轉(zhuǎn)變形能。

圖1

2 Simulation軟件

Simulation是DS Solidworks公司開發(fā)的一款基于有限元技術(shù)的設(shè)計(jì)分析軟件，同時(shí)它作為嵌入式軟件可以做到與Solidworks無(wú)縫集成。

3 扭力桿的常規(guī)計(jì)算

扭力桿的安全與否對(duì)整套設(shè)備的安全與穩(wěn)定起著非常重要的作用，所以對(duì)扭力桿強(qiáng)度進(jìn)行校核是非常有必要的。此處我們以某鋼廠300t轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)（圖1）為原型進(jìn)行分析，已知該傾動(dòng)的最大傾動(dòng)力矩為6500kN*m，聯(lián)接桿中心距離扭力桿中心距離S為560mm，扭力桿曲柄寬160mm，扭力桿最小軸徑380mm。

故該扭力桿的設(shè)計(jì)是符合要求的。

以上為扭力桿強(qiáng)度校核的常規(guī)算法，該方法公式較多，計(jì)算較為復(fù)雜，同時(shí)不能夠直觀的看出扭力桿的應(yīng)力分布狀態(tài)。

4 扭力桿的有限元分析

此處我們利用Solidworks軟件中的自帶插件Simulation對(duì)扭力桿進(jìn)行有限元分析。

首先，依據(jù)圖紙進(jìn)行建模，如圖5所示。由于扭力桿與聯(lián)接板采用鍵銷聯(lián)接，故此處我們將其當(dāng)成整體。

圖5

其次，進(jìn)入Simulation界面對(duì)扭力桿開始進(jìn)行有限元分析操作。

（1）規(guī)定扭力桿材料

（2）加載力以及添加約束條件。由于扭力桿同時(shí)受扭矩和彎矩的作用，我們把扭力桿一側(cè)設(shè)為固定約束，另一側(cè)約束為可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承約束。然后在扭力桿軸承約束側(cè)聯(lián)接板處加向下壓力，力大小為FC=FD=1477.27kN。如圖6所示：左側(cè)為固定約束，右側(cè)為軸承約束。

圖6

（3）劃分網(wǎng)格，如圖7所示。

（4）有限元分析運(yùn)算，得出結(jié)果。

圖8為扭力桿的應(yīng)力分布圖。由圖8我們可以看到：扭力桿的應(yīng)力分布式呈現(xiàn)對(duì)稱狀態(tài)的，并且在扭力桿中心處的應(yīng)力是非常大的，但是最大應(yīng)力顯示卻不在靠近中心的位置，反而出現(xiàn)在靠近扭力桿曲柄的位置處，這是因?yàn)樵诳拷ちU曲柄位置處的設(shè)計(jì)圓角半徑不夠大從而產(chǎn)生了應(yīng)力集中所導(dǎo)致的，這樣經(jīng)過(guò)分析，我們還可以直觀的發(fā)現(xiàn)在扭力桿設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的不足之處，從而做出改進(jìn)（增大過(guò)渡圓角）。

圖7

圖8

圖9為扭力桿的位移圖，由圖我們可以得出扭力桿的最大為位移處為曲柄的最外緣處，最大位移為20mm，這也與扭力桿實(shí)際情況下的位移狀態(tài)是相符的。通過(guò)位移量換算為偏轉(zhuǎn)角度為φ=1.25°。這與之前驗(yàn)算的偏轉(zhuǎn)角φ 1.2°是相符的。從另一方面也驗(yàn)證了扭力桿有限元分析的正確性。這樣我們也可以得出扭力桿的設(shè)計(jì)是符合要求的。

圖9

5 結(jié)論

以上我們介紹了扭力桿分析計(jì)算的兩種方法，通過(guò)比較我們可以發(fā)現(xiàn)基于Simulation軟件對(duì)扭力桿進(jìn)行分析計(jì)算不僅更加快捷簡(jiǎn)單而且更加直觀，可以很形象很準(zhǔn)確的為我們?cè)O(shè)計(jì)扭力桿提供理論依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

篇(4)

轉(zhuǎn)爐煉鋼在我國(guó)煉鋼產(chǎn)量中占80%以上，但其主要載體轉(zhuǎn)爐爐殼工作時(shí)存在機(jī)械應(yīng)力、溫度差應(yīng)力和熱膨脹應(yīng)力，而機(jī)械應(yīng)力在整個(gè)應(yīng)力組成中所占比例較小，爐殼受的熱應(yīng)力大小直接影響到爐殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，導(dǎo)致爐殼變形從而影響其壽命。為了我們今后更好的開展轉(zhuǎn)爐爐體熱力學(xué)行為的研究，對(duì)于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)和爐殼冷卻技術(shù)的開發(fā)，延長(zhǎng)爐殼的使用壽命，我們有必要了解目前國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的研究現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；溫度場(chǎng)；應(yīng)力場(chǎng)；研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2013）10018002

1 概述

目前，我國(guó)已經(jīng)是產(chǎn)鋼一億噸的鋼鐵大國(guó)，根據(jù)我國(guó)資源能源的條件，預(yù)測(cè)下世紀(jì)初轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)仍將占主導(dǎo)地位，轉(zhuǎn)爐溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的研究對(duì)于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)和爐殼冷卻技術(shù)的開發(fā)，延長(zhǎng)爐殼的使用壽命，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 轉(zhuǎn)爐溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)國(guó)內(nèi)的研究狀況

1988年汪順興等人首次對(duì)寶鋼300噸轉(zhuǎn)爐爐體的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析研究。在溫度場(chǎng)求解的基礎(chǔ)上，對(duì)轉(zhuǎn)爐爐殼進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析。給300噸轉(zhuǎn)爐改成頂?shù)讖?fù)吹爐底開孔提供理論依據(jù)，也對(duì)爐底的不同開孔方案引起的應(yīng)力變化進(jìn)行了有限元分析和計(jì)算。2000年黃鋼華等人再次對(duì)寶鋼300t轉(zhuǎn)爐新爐型爐殼進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，計(jì)算結(jié)果表明新爐型爐殼在機(jī)械荷載，溫度及熱膨脹應(yīng)力等聯(lián)合作用下，所產(chǎn)生的綜合應(yīng)力在轉(zhuǎn)爐爐殼的許用應(yīng)力允許值之內(nèi)；產(chǎn)生的變形也在新爐型爐殼的剛度設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。其中重力為主的機(jī)械荷載對(duì)爐殼的強(qiáng)度影響較小，在總的應(yīng)力所占的份額只有2%～3%；而溫度應(yīng)力在爐頂和爐底區(qū)域中應(yīng)力值較大，爐殼熱膨脹應(yīng)力的主要分布區(qū)域在爐身處，達(dá)90%以上。

2001年任學(xué)平等人根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)爐建立實(shí)體模型并以有限元為手段，考慮了爐襯和爐殼材料的物性參數(shù)隨溫度變化的特點(diǎn)和爐襯與爐殼之間膨脹間隙，計(jì)算了轉(zhuǎn)爐爐殼在溫度載荷和爐襯膨脹壓力同時(shí)作用下的熱應(yīng)力，所得結(jié)果可為轉(zhuǎn)爐爐殼設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2005年，楊治立等人對(duì)重鋼50t轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了爐殼（爐身段）溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力分析，提出了通過(guò)加隔熱層石棉板降低爐殼表面溫度的方法。

目前在轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯熱應(yīng)力問(wèn)題的建模、分析計(jì)算過(guò)程中，一般是將其內(nèi)襯作為一個(gè)整體來(lái)考慮，而忽略了內(nèi)襯膨脹間隙對(duì)熱應(yīng)力的影響。擔(dān)任學(xué)平利用有限元熱一結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)的接觸分析方法對(duì)二維轉(zhuǎn)爐爐襯膨脹間隙進(jìn)行分析，說(shuō)明轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑時(shí)設(shè)置的膨脹間隙不同會(huì)導(dǎo)致爐襯與爐殼之間的接觸壓力不同，進(jìn)而導(dǎo)致爐襯的熱應(yīng)力不同找出了膨脹間隙對(duì)爐襯熱應(yīng)力的影響規(guī)律，為求解爐襯的熱應(yīng)力奠定必要的基礎(chǔ)。

馬學(xué)東認(rèn)為因爐體的熱膨脹應(yīng)力十分巨大，為了使其值不至于太大，其人為地在磚與磚之間設(shè)置一定的空隙，用空隙來(lái)減緩熱應(yīng)力；以有限元為手段，采用ANSYS軟件包，利用單元生死來(lái)描述膨脹縫的尺寸和位置，對(duì)爐體進(jìn)行熱膨脹應(yīng)力計(jì)算。陳榮用ANSYS接觸分析方法，對(duì)鋼包工作層內(nèi)襯在砌筑過(guò)程中的膨脹縫進(jìn)行研究計(jì)算，得到在烤包結(jié)束工況下磚縫對(duì)內(nèi)襯熱應(yīng)力的影響規(guī)律，并根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)要求提出適合的磚體縫隙值，降低鋼包內(nèi)襯磚體熱應(yīng)力分布。而張江偉為了進(jìn)行轉(zhuǎn)爐爐殼應(yīng)力分析研究了兩個(gè)模型，第一個(gè)模型全面限制了橫向膨脹即無(wú)徑向磚縫；另一個(gè)模型允許磚變形而不加任何限制。分析揭示出：對(duì)于給定的條件和參數(shù)來(lái)說(shuō)，應(yīng)力σx和σv主要是壓力，僅在靠近熱面附近才有非常有限的區(qū)域得到了小的抗拉應(yīng)力約0.4MPa。主要應(yīng)力的方向保持在徑向和周圍的方向上。王樸把磚之間的環(huán)向間隙和徑向間隙以膨脹吸收系數(shù)來(lái)簡(jiǎn)化處理，取0.58；用連續(xù)的模型代替帶摩擦的溫度接觸模型，比較好的分析計(jì)算模型是采用熱接觸問(wèn)題來(lái)處理，計(jì)算的精度會(huì)提高。孟超平以包鋼210噸轉(zhuǎn)爐為模型分別計(jì)算了其溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、及膨脹間隙對(duì)轉(zhuǎn)爐爐殼熱應(yīng)力的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)起到了實(shí)際指導(dǎo)作用。

3 轉(zhuǎn)爐溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)國(guó)外的研究狀況

國(guó)外對(duì)爐體和爐殼的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形的理論分析計(jì)算工作主要集中在日本和美國(guó)，但兩國(guó)科技工作者的側(cè)重點(diǎn)有所不同。

日本鋼鐵界對(duì)轉(zhuǎn)爐的爐殼變形和長(zhǎng)壽化研究工作開展得較早，所取得的成果也較為豐富。從內(nèi)容來(lái)看，其研究工作可劃分為兩個(gè)方向：一是在對(duì)爐殼冷卻方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí)，還對(duì)爐襯耐火材料的砌筑、修補(bǔ)進(jìn)行了研究，這一方面的報(bào)告主要是結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和試驗(yàn)結(jié)果討論了影響變形及爐殼壽命的因素。另一個(gè)方向則是利用有限元數(shù)值求解方法對(duì)爐體進(jìn)行分析，計(jì)算所用的模型從一維到三維都有，研究對(duì)象則包括了爐襯或整個(gè)爐體。美國(guó)學(xué)者的研究重點(diǎn)側(cè)重于考慮耐火襯的熱機(jī)械行為，主要討論由于加熱烘爐造成的爐襯耐火磚開裂剝落現(xiàn)象。他們的研究以對(duì)合理設(shè)置膨脹間隙為特長(zhǎng)，但對(duì)爐殼變形的報(bào)道、研究比較少。針對(duì)轉(zhuǎn)爐設(shè)置膨脹間隙具體情況如下：

日本的野村修等人利用有限元計(jì)算了轉(zhuǎn)爐爐襯的膨脹系數(shù)與熱應(yīng)力的關(guān)系，并對(duì)轉(zhuǎn)爐襯的設(shè)計(jì)進(jìn)行了修改。內(nèi)山欲之等人分析爐殼變形與應(yīng)力時(shí)，既考慮了耐火襯對(duì)爐殼的熱膨脹壓力作用，也考慮了爐襯砌筑時(shí)預(yù)留膨脹間隙的作用，對(duì)爐殼蠕變變形的分析結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也能較好地吻合，說(shuō)明其研究具有較高水平。何鳴壽一等分析磚之間縫隙采用的方法為：當(dāng)磚的熱膨脹量小于磚之間的縫隙時(shí)的彈性系數(shù)幾乎為零，作為不產(chǎn)生熱應(yīng)力的情況進(jìn)行分析，當(dāng)磚的熱膨脹量大于磚之間的縫隙時(shí)，把磚的彈性系數(shù)看作實(shí)際的物理性能值作為產(chǎn)生熱應(yīng)力的情況進(jìn)行分析。并且把磚作為不連續(xù)體處理，通過(guò)在磚之間使用間隙連接要素來(lái)考慮磚之間的滑移。

而美國(guó)學(xué)者Chen Ensheng通過(guò)修正材料的彈性模量實(shí)現(xiàn)Armco鋼鐵廠的225噸轉(zhuǎn)爐熱機(jī)械間隙應(yīng)力分析模擬。在耐火材料結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度分析技術(shù)及其應(yīng)用一文中，針對(duì)由鐵皮約束磚膨脹所產(chǎn)生的膨脹壓力，采用把鐵皮和襯磚模型化了的爐體剖面軸對(duì)稱模型，把磚縫縫隙對(duì)膨脹的吸收采用非線性膨脹率進(jìn)行了模型化。在B.Brezny和EN～Sheng Chen比較了含鎂碳磚爐襯在有無(wú)膨脹間隙時(shí)的熱機(jī)械應(yīng)力，認(rèn)為膨脹間隙的設(shè)定可以有效地控制爐襯內(nèi)壓縮應(yīng)力的分布。計(jì)算表明需要設(shè)置合理的膨脹間隙才能保證爐襯中壓縮應(yīng)力在合理范圍內(nèi)。

B.Brezny討論了鎂磚耐火材料的高度熱傳導(dǎo)性和高度熱膨脹性對(duì)吹氧轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯和外殼中熱機(jī)械應(yīng)力的影響，吹氧轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯有無(wú)膨脹允許量時(shí)計(jì)算應(yīng)力的有限元三維模型，并說(shuō)明了高操作溫度對(duì)Mg—C系耐火材料的化學(xué)穩(wěn)定性和使用性能所起的反面作用，但計(jì)算時(shí)只考慮了隨溫度而產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)性的變化，隨溫度而產(chǎn)生的其他物理特性的變化如在荷重下的變形和彈性模量等沒有考慮，因而所提供的計(jì)算應(yīng)力值高于實(shí)際值。通過(guò)對(duì)美國(guó)雀點(diǎn)廠的BOF爐內(nèi)襯實(shí)際溫度的測(cè)量和用有限元分析法計(jì)算熱機(jī)械應(yīng)力，確定了樹脂結(jié)合MgO～C磚砌體間的最佳膨脹縫和通過(guò)緩慢地升溫減小溫度梯度而引起的熱應(yīng)力，從而提高了爐襯的壽命。文中經(jīng)過(guò)測(cè)量有0.46%的膨脹是由水平壓力造成的，0.62%的膨脹是由豎直壓力造成的。通過(guò)提供膨脹允許值，并盡力確定適當(dāng)?shù)呐蛎浛p以減小熱機(jī)械應(yīng)力而使磚不破壞的范圍。并分別與1993年和1994年襯留出縱向膨脹量0.36%～0.62%，襯留出水平膨脹量從0.13%增加到0.26%。國(guó)外學(xué)者對(duì)樹脂結(jié)合MgO～C內(nèi)襯的熱膨脹縫進(jìn)行接觸熱應(yīng)力分析，提出了0.46%的水平膨脹縫，其中包括在磚的上部墊有0.26%的紙板和0.2%的磚層松動(dòng)允許計(jì)算值。0.62%的垂直膨脹縫的內(nèi)襯設(shè)計(jì)方案，即在水平方向每塊磚之間墊0.4mm的紙板，垂直方向每隔3層墊2.3mm的紙板，這樣可以將內(nèi)襯中熱機(jī)械應(yīng)力釋放并減小至磚斷裂的程度。

4 總結(jié)

由以上文獻(xiàn)可見，轉(zhuǎn)爐工作中所受的熱應(yīng)力是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題。這種復(fù)雜性在于爐體材料特性、爐襯與爐襯作用、爐襯與爐殼作用以及邊界條件等多方面因素對(duì)熱應(yīng)力的影響。要獲得正確的分析結(jié)果，需要理論聯(lián)系實(shí)際，除對(duì)轉(zhuǎn)爐溫度和變形進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)以外，還需對(duì)爐襯和爐殼材料的機(jī)械性能和熱特性進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]汪順興，黃綱華.300t轉(zhuǎn)爐爐體溫度場(chǎng)分析研究[J].寶鋼技術(shù)，1988，（2）：4044.

[2]黃綱華，何窮.寶鋼300t轉(zhuǎn)爐新爐型爐殼有限元強(qiáng)度分析[J].工程力學(xué)增刊，2000.

[3]任學(xué)平，鄒家祥，郭志強(qiáng).轉(zhuǎn)爐爐殼熱應(yīng)力分析[J].煉鋼，2001，（6）：4749.

[4]楊治立，朱光俊，王保民.重鋼50t轉(zhuǎn)爐爐殼溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力分析[J].煉鋼，2005.

[5]任學(xué)平，鄒家祥，郭志強(qiáng)等.轉(zhuǎn)爐爐襯不同膨脹間隙的爐殼熱應(yīng)力有限元分析[J].冶金設(shè)備，2001，（6）：811.

[6]郭志強(qiáng)，任學(xué)平.轉(zhuǎn)爐爐襯膨脹間隙對(duì)爐襯與爐殼間接觸壓力的影響[J].鋼鐵釩鈦，2003，9，（3）：4245.

[7]馬學(xué)東等.BOF爐體熱膨脹應(yīng)力的有限元分析[J].重型機(jī)械，2005，（1）：3133.

[8]陳榮，蔣國(guó)璋.基于ANSYS鋼包內(nèi)襯膨脹縫熱應(yīng)力問(wèn)題研究[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，（3）：8991.

[9]張江偉等.轉(zhuǎn)爐爐殼爐襯使用效果影響因素的探討[J].河北冶金，2006，（4）：2124.

[10]王樸.寶鋼300t轉(zhuǎn)爐新爐型爐殼有限元分析[J].煤科院上海分院計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究.

[11]孟超平.轉(zhuǎn)爐爐殼溫度場(chǎng)的有限元模擬.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2007，（6）：4446.

[12]孟超平.論膨脹間隙對(duì)轉(zhuǎn)爐爐殼熱應(yīng)力的影響[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010，（11）：320321.

[13]孟超平，任學(xué)平.轉(zhuǎn)爐爐殼熱應(yīng)力的有限元分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010，（12）：349350.

[14]Osamu Nomura，Shigeki Uchida.HeatTransfer Analysis of Various Ladle Refractory Linings[J].Shinagawa Technical Report，2000，（43）：2334.

[15]內(nèi)山裕之等.Strength Analysis Techniques of Structure with Refractory Bricks and its Application to Deformation Analysis Model for the LD Converter[J].耐火物，1993，（3）：120127.

[16]何鳴壽一等.復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐爐底磚的應(yīng)用分析[J].國(guó)外耐火材料，1991：2835.

[17]河鳴壽一等.Study of Thermal Stress in the Refractories at the Bottom of Top and Bottom Blowing.BOF[J].耐火物，1990，（10）：594605.

[18]En.Sheng Chen，Richard W.Lautensleger，Bohus Brezny.Thermomechanical analysis of a 225～ton BOF vessel[J].Iron and Steel Engineer，1993：4351.

[19]盧一國(guó).耐火材料結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度分析技術(shù)及其應(yīng)用[J].耐火物，1993，（3）：120127.

[20]Brezny，B.and Chen，E.S，Effects of Co～Molded Brick on Thernomechanical Stresses In BOF Linings[J].In：Steelmaking Conference Proceedings，1994，（77）：499504.

[21]B.Brezny，Peretz，R.H.Phillips.Problems Associated With Magnesia～Graphite Refractories In Bof Vessels[C]//In：Steelmaking Conference Proceedings，1990：411418.

篇(5)

【關(guān)鍵詞】應(yīng)力；數(shù)值分析；有限單元分析法

1. 引言

目前，建筑工程中用于深基坑支護(hù)的方式種類較多，而當(dāng)前最常用方法的主要是深基坑預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)，它的主要優(yōu)點(diǎn)是安全系數(shù)高、造價(jià)低廉、施工便捷且基坑原貌得到有效保持。自上世紀(jì)90年代預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)的概念提出，得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。本文對(duì)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)方法進(jìn)行了綜合分析對(duì)比后，最后決定采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)進(jìn)行分析研究，以達(dá)到對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析[1]。

2. 應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)方法優(yōu)選

在對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)方法選取之前，有必要先介紹一下預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)體系，它是由眾多小噸位預(yù)應(yīng)力錨桿(索)、面層、錨下承載結(jié)構(gòu)和排水系統(tǒng)組成的，詳細(xì)結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D2-1所示。

圖2-1 預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)基本結(jié)構(gòu)

隨著應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)技術(shù)的普遍應(yīng)用，與之產(chǎn)生的支護(hù)技術(shù)的計(jì)算方法也日漸精湛[2]。每種方法都有其應(yīng)用的獨(dú)特之處，在此，我們將對(duì)各種方法進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單比較。具體詳見表2-1所示。

有限單元法因其優(yōu)點(diǎn)成為應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)技術(shù)計(jì)算數(shù)值分析的首選方法。其主要實(shí)現(xiàn)方式是將支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體都劃分為有限的單元，每個(gè)單元均可采用特定模型進(jìn)行分析[3]。本文提出的建筑工程預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)方法的數(shù)值分析，主要是指建筑工程預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)方法的有限單元分析。

3. 數(shù)值分析法于建筑工程預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)的運(yùn)用

3.1 有限單元法實(shí)現(xiàn)步驟

要將數(shù)值分析法中的有限單元法運(yùn)用于應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)設(shè)計(jì)，必須先對(duì)有限單元法的實(shí)現(xiàn)步驟有一個(gè)大致了解，如3-1所示。

3.2 有限單元法實(shí)現(xiàn)實(shí)例分析

本文以軟土地基上路堤的有限元分析法作為建筑工程預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)方法的數(shù)值分析的實(shí)例。

有限單元法很容易考慮逐漸加荷的施工方法。為此，需在相當(dāng)于每一填筑層的標(biāo)高上布置理想化的有限單元。分析包含有結(jié)構(gòu)物在不同施工階段，依次的應(yīng)力和位移的計(jì)算。例如，首先僅需考慮最低層的單元。用計(jì)算機(jī)根據(jù)給定的參數(shù)求得這些單元的剛度，以及由這些單元所產(chǎn)生的自重力，然后計(jì)算在最低層中由于自重而產(chǎn)生的應(yīng)力和位移。增加一層，則體系由兩層填筑層所組成。形成新體系的剛度矩陣，計(jì)算機(jī)由于第二填筑層自重力產(chǎn)生的位移和應(yīng)力，再加上原先那層自重引起的位移和應(yīng)力，則得新體系的總位移和總應(yīng)力。按這種方法對(duì)每一連續(xù)進(jìn)行施工的填筑層重復(fù)這些步驟，就可得到路堤由分層填筑完工后在路堤中的位移和應(yīng)力。

當(dāng)路堤不是修建在巖石基礎(chǔ)上時(shí)，地基的柔度對(duì)路堤的位移和應(yīng)力有很大的影響。這時(shí)，用有限元法分析時(shí)，需要將路堤和地基聯(lián)合起來(lái)考慮(地基需要考慮一定的深度和寬度)，對(duì)不同地基柔度，按分層填筑施工計(jì)算的路堤底面位移和應(yīng)力。垂直應(yīng)力 與地基柔度無(wú)關(guān)，僅與路堤材料的容重有關(guān)。而水平應(yīng)力 和剪應(yīng)力 卻隨地基柔度變化有明顯的不同。通常，由于地基變軟它們的數(shù)值隨之減小。但是，在靠近路堤坡址處的水平應(yīng)力由于地基變形而有增大。另外，路堤底部的位移與地基柔度關(guān)系很大，隨到地基變軟而增大。同時(shí)，由于地基的位移，在路堤體中計(jì)算出的位移也相應(yīng)地增加。

軟土地基上路堤的有限元分析當(dāng)路堤是修建在軟土地基上時(shí)，這時(shí)需要考慮到依賴于時(shí)間的位移因素的影響。索姆斯(Thoms)等人利用有限元法研究了這個(gè)問(wèn)題。他們的主要工作分為有限元程序和確定材料性質(zhì)這樣兩個(gè)方面?，F(xiàn)扼要地介紹如下：

這個(gè)研究的數(shù)值方面包括一個(gè)計(jì)算在乎面應(yīng)變狀態(tài)下飽和軟土的有很大時(shí)間依賴性的位移的程序設(shè)計(jì)。這個(gè)程序可以計(jì)算由于一個(gè)荷載增量的直接反應(yīng)，由于流體損失的與時(shí)間有關(guān)的收縮，以及土壤骨架的長(zhǎng)期蠕變效應(yīng)。非線性幾何影響是通過(guò)采用一個(gè)“幾何”剛度矩陣、“平衡”修正以及增量荷載作用來(lái)考慮的。有兩個(gè)基本子程序，一個(gè)是固體程序，一個(gè)是熱流或流散(瞬時(shí)孔隙壓力)程序。對(duì)于整個(gè)問(wèn)題，這個(gè)方法包括應(yīng)用荷載增量，以及同時(shí)采用固體程序和壓力程序。

固體程序是考慮應(yīng)用于由土壤骨架和包含在骨架孔隙中的任何流體組成的混合

體上。壓力程序是考慮應(yīng)用于孔隙壓力分布和流體流動(dòng)上。

這二個(gè)程序以下述方法相互聯(lián)系，兩個(gè)程序都是以普通的時(shí)間比例控制，應(yīng)用一個(gè)初始荷載增量，固體程序是用來(lái)確定土壤的直接反應(yīng)。伴隨的應(yīng)力分布用于確定初始孔隙壓力狀態(tài)。然后，對(duì)于一個(gè)時(shí)間增量 ，起動(dòng)孔隙壓力程序。 是在飽和土滲透性的基礎(chǔ)上選擇，或者選為增量荷載作用的時(shí)間。在 末了，由于流體流動(dòng)產(chǎn)生的每個(gè)單元體積的變化，輸入到固體程序中作為固體程序下一次應(yīng)用的初始應(yīng)變。這時(shí)壓力程序立即停止。

由固體程序計(jì)算的幾何上的改變，然后可用來(lái)修正壓力程序的求解區(qū)域，把前一個(gè)時(shí)段產(chǎn)生的孔隙壓力加上作用荷載附加增量的可能影響，當(dāng)作孔隙壓力的初始值，壓力程序又重新開始執(zhí)行。滲透性各向異性值的可能變化，以及體積變化系數(shù)的數(shù)值可以在壓力程序開始之前插入。

可見，上面的方法本質(zhì)上是在路堤整個(gè)有意義的時(shí)間范圍內(nèi)重復(fù)進(jìn)行。這個(gè)方法對(duì)于有明顯蠕變特征的土壤是特別合適的。

索姆斯對(duì)于所考慮條件下的土壤性質(zhì)采用了下面的應(yīng)力-應(yīng)變構(gòu)成關(guān)系：

（3-1）

這樣，

（3-2）

式中： ，是在實(shí)在的或虛擬的時(shí)間增量?jī)?nèi)產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)隽?；

，是現(xiàn)存的應(yīng)變矢量增量；

，總的作用應(yīng)力，在時(shí)間間隔 范圍內(nèi)是個(gè)常數(shù)；

為 混合體應(yīng)變矢量增量；

， 分別為流體流動(dòng)應(yīng)變矢量的增量和次增量；

為直接應(yīng)變矢量增量；

， 分別為蠕變應(yīng)變矢量的增量和次增量；

[D]為應(yīng)力-應(yīng)變矩陣，在 內(nèi)是個(gè)常數(shù)；

[C]為應(yīng)變-應(yīng)力矩陣，在 內(nèi)是個(gè)常數(shù)；

[CC]為蠕變應(yīng)變-應(yīng)力矩陣，在 內(nèi)是個(gè)常數(shù)；

在時(shí)間間隔 范圍內(nèi)累計(jì)的總應(yīng)變，由下式給出：

（3-3）

[C]和[CC] 的確定采用了數(shù)值-試驗(yàn)法。為此作者專門設(shè)計(jì)了一個(gè)平面應(yīng)變?cè)囼?yàn)箱，以收集軟土試件的有關(guān)參數(shù)。對(duì)于給定的應(yīng)力狀態(tài)(平面應(yīng)變)，在時(shí)間 時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變矩陣[C]的元素計(jì)算如下：

（3-4）

在方程式3-4)中，材料各向同性和對(duì)稱性的假定，意味著 ， ， 。因?yàn)閲蘹-y試驗(yàn)軸與主應(yīng)力軸重合，所以 。這樣，以時(shí)間 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)代入上面的方程式中，得到

應(yīng)用此方法，對(duì)數(shù)值模型和物理模型，分別計(jì)算和測(cè)量直接瞬時(shí)變形，其誤差達(dá)到了小于5%的精度。

4. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)有限分析法的詳細(xì)分析，并將此數(shù)值分析法應(yīng)用于應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)技術(shù)，取得了良好的效果，有限單元分析法特別適用應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)內(nèi)力的分析。

參考文獻(xiàn)

[1]魏志文.基于FLAC-3D對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿柔性支護(hù)的數(shù)值分析[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010.

篇(6)

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；故障診斷；信號(hào)處理；模糊故障診斷

隨著現(xiàn)代汽車電子使用過(guò)程不斷地優(yōu)化，提高了汽車性能的同時(shí)也讓汽車整體控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能變得更加復(fù)雜，一旦發(fā)生故障的時(shí)候，診斷跟維修也會(huì)變得特別的難，同時(shí)也考驗(yàn)維修人員的知識(shí)跟經(jīng)驗(yàn)。隨著發(fā)展的需要，維修人員不斷提升自身的技術(shù)和能力，可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立一個(gè)完善、統(tǒng)一、系統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)診斷維修技術(shù)方法，提高維修的效率。和世界各國(guó)研究機(jī)構(gòu)投入大量的人力物力進(jìn)行汽車發(fā)動(dòng)體系故障的研究不同，對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的理論和方法的研究對(duì)改進(jìn)和提高我國(guó)的汽車故障診斷技術(shù)是非常重要的，因?yàn)槠嚬I(yè)我國(guó)起步的晚，這方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他國(guó)家。

1根據(jù)信號(hào)處理發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法

對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法的要領(lǐng)，實(shí)際就是兩點(diǎn)，一個(gè)是模式的辨認(rèn)識(shí)別，另一個(gè)是分類的問(wèn)題。從這主要的兩點(diǎn)來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的方法主要可概括為提取特征，模式的識(shí)別和獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)信息。在根據(jù)信號(hào)處理的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的方法中，最重要的方法之一就是利用信號(hào)模型來(lái)進(jìn)行診斷；診斷方法主要有主元分析法和小波分析法等。（1）主元分析法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的診斷與研究。主元分析法是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的壓縮分析，提取其中的關(guān)鍵信息，根據(jù)提取的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，利用提取的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行研究和分析，建立一個(gè)主元模型，然后開始測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行信號(hào)，一旦出現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行信號(hào)跟主元模型的信號(hào)產(chǎn)生排斥，就說(shuō)明汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，然后就可以判斷故障的發(fā)生。通過(guò)分析得到的數(shù)據(jù)，分離出發(fā)動(dòng)機(jī)的故障，然后解決問(wèn)題。因此主元分析法對(duì)分離數(shù)據(jù)中的大量冗余信息處理非常有效；主元分析法對(duì)于數(shù)據(jù)的處理性很強(qiáng)，可以作為有效的故障監(jiān)測(cè)和管理方式。（2）小波分析方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的診斷與研究。小波分析法就是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生的時(shí)頻進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，總結(jié)參數(shù)的變化數(shù)據(jù)進(jìn)而判斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障。小波分析法是通過(guò)對(duì)多項(xiàng)參數(shù)變化的采集，來(lái)推斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生故障。如圖1所示為小波測(cè)試系統(tǒng)示意圖，將發(fā)動(dòng)機(jī)和波形分析連接，并將運(yùn)行效果和采集波形的系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這樣能夠監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的波動(dòng)，然后記錄發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的參數(shù)變化，通過(guò)小波分析進(jìn)行參數(shù)研究，將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)小波測(cè)試的數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，可以將如表1所示的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油缸斷油時(shí)，噴油脈寬增加，在油耗和點(diǎn)火角保持不變的前提下，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本保持不變的，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在斷缸后，轉(zhuǎn)速下降，為了維持這種不正常的運(yùn)行狀態(tài)，電腦會(huì)指令增加噴油脈寬，由于總供油量不變，所以轉(zhuǎn)速基本不變，因此造成供油量變化與轉(zhuǎn)速變化不同步，造成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

2模糊故障診斷方法

模糊診斷法主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大概的模糊的分析跟判斷，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的故障進(jìn)行大致判斷，可作為初步的判斷，將故障大致確定在一定的范圍內(nèi)，然后重點(diǎn)對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)分析，然后繼續(xù)縮小排除范圍，從而提升故障診斷的效率。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)有聲無(wú)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，初期判斷的時(shí)候不能分析出其具體原因，這種情況下可以通過(guò)模糊故障診斷法將故障范圍大致縮小到發(fā)動(dòng)機(jī)的軸、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪等然后故對(duì)這些部位進(jìn)行重點(diǎn)排查分析繼續(xù)將故障范圍進(jìn)行縮小，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷效率。

3基于知識(shí)的故障診斷方法

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展更新，人工智能及計(jì)算機(jī)技術(shù)為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷提供了不少新的理論方法，產(chǎn)生了不少新的診斷方法，例如用計(jì)算機(jī)采集故障發(fā)動(dòng)機(jī)的信息后，計(jì)算機(jī)會(huì)利用所收集的數(shù)據(jù)運(yùn)行各種規(guī)則進(jìn)行推斷，有時(shí)甚至還可以調(diào)取應(yīng)用程序，在運(yùn)行的過(guò)程中還可以向商戶索取一些必要的信息，然后就可以快速診斷出發(fā)動(dòng)機(jī)故障或者最有可能的故障。

4專家系統(tǒng)故障診斷法

專家系統(tǒng)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷法主要是指在通過(guò)對(duì)被診斷發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)信息采集，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)相關(guān)的邏輯分析系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過(guò)知識(shí)進(jìn)行推理診斷故障可能發(fā)生的原因，然后再由用戶去證實(shí)。

5汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷法的展望

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及汽車技術(shù)的日益發(fā)展汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的故障問(wèn)題也會(huì)越來(lái)越復(fù)雜化，不僅僅存在于單方面的問(wèn)題，必定會(huì)對(duì)現(xiàn)存的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的診斷造成困難。目前很多研究人員試著將故障診斷的方式進(jìn)行整合，也就是通過(guò)多種診斷渠道聯(lián)合起來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行診斷，這種方法不僅體現(xiàn)出了成果性，同時(shí)更具全面性。通過(guò)對(duì)所有診斷方法的整合，可以更好地進(jìn)行互補(bǔ)作用，更充分的對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行更加全面的故障診斷。其次也可以通過(guò)增加故障診斷工具來(lái)提高故障診斷效率，還可探討新的故障診斷功能。根據(jù)新的診斷方法，可以結(jié)合前面提到的診斷方法，全面提高診斷效率。

6結(jié)語(yǔ)

文章僅針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障的診斷方法進(jìn)行了研究與分析，了解了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷方法種類的多樣化，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際具體的情況采取針對(duì)性的方法。不拘泥于單一的診斷方法，全面檢測(cè)才能夠診斷出最好的診斷效果，通過(guò)理論結(jié)合實(shí)踐的不斷總結(jié)，在故障診斷中還可以借助一些新的儀器進(jìn)行診斷。隨著汽車工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來(lái)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的診斷中，計(jì)算機(jī)診斷將起到舉足輕重的地位，既節(jié)省人力又能提高診斷的有效性。

參考文獻(xiàn)

［1］張開智.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的理論和方法［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（10）：40-41.

篇(7)

一、有限元分析過(guò)程

首先，把離合器蓋總成檢測(cè)機(jī)模型導(dǎo)入到ANSYS中，模型是經(jīng)過(guò)適當(dāng)簡(jiǎn)化處理后導(dǎo)入的。

第二步是對(duì)離合器蓋總成檢測(cè)機(jī)模型完成網(wǎng)格劃分。

為了能夠比較準(zhǔn)確的反應(yīng)檢測(cè)機(jī)的實(shí)際受力情況，本文選用三維結(jié)構(gòu)實(shí)體單元SOLID45來(lái)構(gòu)建整個(gè)有限元分析模型。檢測(cè)機(jī)模型中升降板與連接桿之間、動(dòng)力桿與定位板之間用接觸連接，同時(shí)存在滑動(dòng)摩擦，所以它們之間都設(shè)置接觸對(duì)，選擇TARGE170與CONTA174接觸單元。

劃分后檢測(cè)機(jī)模型的總節(jié)點(diǎn)數(shù)目為41776，總單元數(shù)目為186680，檢測(cè)機(jī)模型的網(wǎng)格生成。

離合器檢測(cè)機(jī)網(wǎng)格模型的產(chǎn)生方式對(duì)邊界約束條件和載荷施加方式都有較大的影響，對(duì)于由檢測(cè)機(jī)幾何模型建立而成的有限元模型，一旦生成檢測(cè)機(jī)有限元模型，ANSYS軟件可直接將邊界條件施加到有限元模型的單元面、單元邊和節(jié)點(diǎn)上。離合器蓋總成檢測(cè)機(jī)在實(shí)際工作中是通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)推動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，把力傳遞給測(cè)頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)離合器產(chǎn)品的檢測(cè)。為了更好的還原檢測(cè)機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)，在對(duì)有限元模型進(jìn)行約束的時(shí)，仔細(xì)考慮了各種因素的影響。首先，將模型的機(jī)身底板完全固定住，下滑塊通過(guò)絲杠連接，固定在導(dǎo)軌上，只能沿導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)，約束時(shí)簡(jiǎn)化為約束下滑塊底面和兩臂底面方向，只留下滑塊沿導(dǎo)軌方向自由度。上滑塊與升降板焊接，只能沿上下方向運(yùn)動(dòng)。此外，檢測(cè)機(jī)上滑塊和下滑塊之間通過(guò)摩擦滑動(dòng)，做成接觸形式。升降板和連接桿之間、動(dòng)力桿和定位板之間也做成接觸連接，它們?cè)诠潭ǖ能壍纼?nèi)運(yùn)動(dòng)。

下面對(duì)檢測(cè)機(jī)下滑塊進(jìn)行受力分析研究，如圖所示下滑塊整體受到一個(gè)向下運(yùn)動(dòng)方向的合力，合力值R=60KN，把這合力分為X和Y兩個(gè)方向的分力，分別記為Rx與Ry，其中下滑塊斜面的傾斜角Ff=15°，根據(jù)牛頓力學(xué)知識(shí)可以分別求出水平方向Rx和豎直方向Ry的值大小。如圖1所示。再對(duì)檢測(cè)機(jī)絲杠進(jìn)行受力分析，已知絲杠的牙形角大小是30°，假設(shè)F是絲杠螺紋牙所受的合力，其中絲杠的梯形螺紋截面示意如圖2所示。

圖1 檢測(cè)機(jī)下滑塊受力示意圖 圖2 絲杠螺紋受力分析示意圖

從檢測(cè)機(jī)下滑塊受力分析圖中，可得

f為摩擦系數(shù)，f=0.15。摩擦力：

摩擦力的水平分力：

則，下滑塊所受的水平分力：

圖3 檢測(cè)機(jī)下滑塊幾何模型

檢測(cè)機(jī)下滑塊模型如圖3，它的正面環(huán)形處面積主要承受絲杠產(chǎn)生的推力，環(huán)形處面積為：

環(huán)形處面積所受到的壓力為：

二、分析結(jié)果

經(jīng)過(guò)有限元計(jì)算，得到檢測(cè)機(jī)的等效位移云圖，如圖4，檢測(cè)機(jī)的最大位移發(fā)生在動(dòng)力桿周圍附近，最大變形量0.033mm，檢測(cè)機(jī)其他部分的變形不是很明顯，尤其下部結(jié)構(gòu)變形量更小，對(duì)檢測(cè)機(jī)的工作幾乎沒有影響。離合器檢測(cè)機(jī)X方向的最大位移變化量是0.0204mm，它的Y方向的最大位移變化量是0.0228mm，它的Z方向的最大位移變化量是0.0333mm，它們?nèi)齻€(gè)方向的等效位移云圖分別是圖3.10、圖3.11和圖3.12。通過(guò)圖形很直接地掌握了檢測(cè)機(jī)位移的變化情況。

圖4 檢測(cè)機(jī)有限元模型等效位移云圖

經(jīng)過(guò)有限元計(jì)算，得到檢測(cè)機(jī)的等效應(yīng)力云圖，如圖3.13，檢測(cè)機(jī)的最大應(yīng)力發(fā)生在動(dòng)力桿、力傳感器連接板周圍，最大應(yīng)力為12.8MPa。造成這種結(jié)果是由于動(dòng)力桿傳來(lái)的載荷經(jīng)過(guò)力傳感器連接板，加載到離合器壓盤，對(duì)壓盤產(chǎn)生了一個(gè)較大的壓力，同時(shí)離合器壓盤給予檢測(cè)機(jī)一個(gè)反方向的壓力，最終造成這一部分的結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大。離合器檢測(cè)機(jī)X方向最大應(yīng)力變化是12.9MPa，Y方向最大應(yīng)力變化是12.9MPa，Z方向最大應(yīng)力變化是4.01MPa，檢測(cè)機(jī)三個(gè)方向的應(yīng)力變化云圖如圖5所示。

如圖5 檢測(cè)機(jī)有限元模型等效應(yīng)力云圖

從檢測(cè)機(jī)等效應(yīng)力云圖中，我們可以非常直接地獲知檢測(cè)機(jī)應(yīng)力分布情況和最大、最小應(yīng)力值。歸納出檢測(cè)機(jī)應(yīng)力分布規(guī)律如下：

（1）在檢測(cè)機(jī)動(dòng)力桿與力傳感器連接板處周圍應(yīng)力達(dá)到最大值，是高應(yīng)力分布區(qū)域。遠(yuǎn)離這些嚴(yán)重區(qū)域后檢測(cè)機(jī)的應(yīng)力變化值會(huì)越來(lái)越小，直至幾乎變化不大。

（2）整體上看，檢測(cè)機(jī)很大部分結(jié)構(gòu)應(yīng)力值變化非常小，有較大的優(yōu)化空間。

參考文獻(xiàn)

[1]任重.ANSYS實(shí)用分析教程[M].北京：北京大學(xué)出版社，2003.

[2] 陸新征，林旭川，葉列平.多尺度有限元建模方法及其應(yīng)用[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（城市科學(xué)版），2008，25（4）：76-80.

[3]Z.M. Meng， D.G. Chang， Optimal Design and Applications of Mechanical Technology. Mechanical Industry Press， July 2008：160-164.

[4]白靜.軸流式壓縮機(jī)葉片有限元分析模型的建立[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2011，（3）：47-49.