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卷扬机卷筒的设计国内外研究现状

时间:2019-03-08 17:31来源:毕业论文
现阶段国内众多学者关心的问题是卷扬机卷筒的设计计算能否更为精确。实际上,国内在这方面的研究仍不充分,许多结构设计都依赖于模仿德国及俄罗斯,上述两个国家在这方面的研

现阶段国内众多学者关心的问题是卷扬机卷筒的设计计算能否更为精确。实际上,国内在这方面的研究仍不充分,许多结构设计都依赖于模仿德国及俄罗斯,上述两个国家在这方面的研究比较深入。
卷扬机卷筒分为两种,槽面卷筒和光面卷筒,槽面卷筒表面的螺旋槽能增加绳与卷筒的接触面积,即减小接触应力,同时绳槽凸起部分承受载荷的能力不容忽视[13]。这也是槽面卷筒优于光面卷筒的地方。近年来的工程项目中卷筒之所以故障频繁出现是因为卷扬机长期超负荷地工作。而且卷筒一旦失稳产生的后果极其严重。这也是为何我们要特别关注卷筒的稳定性的原因。33649
对卷筒强度的稳定性研究源于对圆柱壳的稳定性计算。圆柱壳的稳定性指的是圆柱壳体在静力或者动力载荷作用下结构产生失稳性质的破坏[3]。失稳破坏带来的灾难性后果难以预估,因此这也成为众多学者非常关心的课题。我国在六十年代以后开始对圆柱曲板等领域进行深入研究。如北京大学力学与工程科学系针对在轴向载荷作用下的正置、正交网格形式的薄壁加筋肋圆柱壳结构,利用有限元程序,对薄壁加筋肋圆柱壳稳定性分析进行了参数化研究,得到了进行结构优化设计的准则[4]。卷扬机卷筒属于薄壳的范围以内,而薄壳问题的核心是临界载荷的求解。屈曲问题自欧拉建立压杆的屈曲线性理论以来得到了广泛并深入的研究[15]。1888年,波瑞恩(G.H.Bryan)首次提出了经典小挠度理论,此后,洛伦兹(R.Lorenz,1908年)、铁摩辛柯S.Timoshenko,1910年)边界层理论、奇异摄动法和二次摄动技术系统的结合在一起,提出了更为完善的薄壳边界层理论[4]。苏士威尔(R.V.Southwell,1914年)等在此基础上推导出更为精确完善的经典小挠度理论的微分方程及其解[5]。经典小挠度理论只在某些理想假设的情况下才成立,因为它的研究模型本身就是理想假设,而在实际情况下,外载荷以及边界条件的设定都与理想假设吻合度不高,因此实验中绝大多数的结果与理论预测差距较大,这也说明了小挠度理论的局限性。1934 年,Donnell 在进行薄壁筒受扭力作用下的失稳屈曲分析时,首次提出了应用非线性大挠度理论来分析壳体的后屈曲状态,并在试验中得到了壳体失稳时临界载荷的结果[6]。Kármán 和 Tsien(钱学森)于 1941 年在 Donnell 的基础上指出薄壳的屈曲是一种非线性现象,并提出了非线性跳跃理论[8]。随后,Donnell 又在 1950 年将非线性大挠度理论发展到考虑原始缺陷的影响,建立了壳体稳定性的缺陷理论[10]。以上的理论奠定了现代稳定性理论的基础,推动了稳定性理论的研究和发展[8]。但由于结构的错综性和易变性,其理论解释仍然不够准确。Tielemann 和 Esslinger 分别在 1967 年、1975 年做的关于轴压圆柱壳试验结果中,显示了屈曲模态的发展和变化[7],这一实验现象成功孕育了一种新的弹性稳定理论,沈惠申在 1986 年提出了薄壳屈曲的边界层理论,在研究圆柱薄壳受三种载荷作用,即轴压、外压以及同时受轴压和外压的情形下的后屈曲形态中将边界层理论、奇异摄动法和二次摄动技术系统的结合在一起[12],提出了更为完善的薄壳边界层理论[12]。论文网 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
当代社会随着科技水平的日益提升,薄壳稳定性的问题得到更为广泛的研究,更多贴近实际的复杂因素被考虑进来,例如开始我们只考虑初始缺陷而现在我们加入了材料塑性影响阶段[12]。针对薄壁结构的稳定性研究一般采用有限元法,它可以利用载荷位移曲线跟踪壳体失稳全过程。这也极大地促进了薄壳结构在工程实际中的广泛应用[18] 卷扬机卷筒的设计国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190308/30858.html
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