单级及二级螺旋股线结构的拉伸实验及有限元数值研究

发布时间：2022-07-15 14:14

　　螺旋股线结构在工程技术领域中有着广泛应用,从各种工程应用中的缆绳、绞缆到高新技术和大科学装置中的超导复合电缆CICC结构等,均存在大量的多级螺旋股线结构。由于螺旋股线的结构特点和复杂性,股线之间往往存在复杂相互接触作用,带来力学性能分析和估算上的极大难度,包括从单级、多层级的几何建模、受力和变形分析以及基本实验分析等均尚未形成行之有效的分析方法。针对1×3单级及3×3二级螺旋股线结构,本文基于拉伸实验测试和有限元数值仿真开展了基础的力学性能研究。首先,我们采用股线绞扭机自主制备了单级和二级螺旋股线,并对股制备过程中预应力的消除形成了一套切实可行的方案,提升了股线结构的均匀性和稳定性。为了有效减少螺旋股线拉伸实验中的夹头处力学加载和夹持的误差,自主改进和研制了三片圆形钻式夹头,提高了非理想股线截面处的加持力和试验精确性等。进一步,针对NbTi/Cu超导复合线,开展了股线的绞制和低温下力学性能的初步实验测试。实验结果表明:随着温度的降低,股线的等效弹性模量逐步变大;股线截距的变化对其整体力学性能也有明显影响,弹性模量随着截距的增大而增大。其次,为了实现螺旋股线结构的力学分析,我们开展了单级... 

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 螺旋股线的基本特征
        1.1.2 股线及绞缆的应用
    1.2 相关研究现状和进展
        1.2.1 股线结构的基础力学特性及实验研究现状和进展
        1.2.2 股线的有限元数值计算研究现状和进展
    1.3 本文的研究内容
第二章 单级和二级螺旋股线拉伸实验及力学特性分析
    2.1 股线制备和拉伸力学性能测试系统
        2.1.1 股线绞扭机及工作原理
        2.1.2 电子万能试验机及工作原理
        2.1.3 低/变温力学测试实验控制系统
    2.2 单级和二级铁股线拉伸实验测试过程及结果
        2.2.1 股线的制备和预应力的消除
        2.2.2 试验机控制与夹头的改进
        2.2.3 拉伸实验的结果与分析
    2.3 单级NbTi/Cu超导螺旋股线低温下的测试过程及结果与分析
        2.3.1 单级NbTi/Cu超导螺旋股线的制备
        2.3.2 单级NbTi/Cu超导螺旋股线的低温拉伸实验过程
        2.3.3 单级NbTi/Cu超导螺旋股线的低温拉伸实验结果与分析
    2.4 本章小结
第三章 单级二级股线力学特性有限元数值计算与分析
    3.1 螺旋绞扭股线结构建模与边界条件的设定
        3.1.1 结构模型建立步骤
        3.1.2 材料属性、模型相互作用及约束条件的确立
    3.2 螺旋绞扭股线的有限元快速几何建模
        3.2.1 单级和二级螺旋股线快速几何建模系统的功能和程序介绍
        3.2.2 单级和二级螺旋股线快速建模系统的运行步骤
    3.3 数值模拟结果与讨轮
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 主要结论
    4.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3662201