混凝土结合面（通用10篇）
混凝土结合面 篇1
0 引言
通过增加截面来提高桥梁刚度、强度是一种应用比较普遍的加固方法。对于混凝土结构,由于新、旧混凝土龄期的差距,因此,相对于原结构,新增结构将产生较大的收缩、徐变,这将使新、旧结构结合面处产生附加应力。本文试图通过对某实体工程的应力分析,说明结合面附加应力分布特点。
1 项目简介及病害情况
该桥建成于1972年,主桥为(30+5×60+30)m T形刚构,跨中为链杆式剪力铰连接,桥宽净—7 m+2×1.0 m人行道,350×900圆端形实体桥墩,墩高5.8 m,桥台上设弹性支座。荷载为旧规范的汽车—13级,拖—60。
该桥主体结构为双箱单室箱梁,根部高度为3.6 m,端部高度为1.5 m,分别为跨径的1/17和1/40,以二次抛物线变化。箱梁顶板等厚20 cm,肋板等厚20 cm,底板为变截面,由根部的36 cm,逐步减小到端部的12 cm。混凝土采用40号,预应力采用高强钢丝束。由于各种因素的影响,1995年的全桥检测发现,结构发生了跨中下挠、顶板、腹板裂缝等病害;同时,在动载通过时,伴随有剧烈的振动和纵横向摆动。
2 加大箱梁截面的病害处理措施
考虑到原结构病害原因复杂,因此在加固时采用了综合加固方案。其中包括增大箱梁截面并增加预应力钢束。
原桥截面为分离式双箱单室截面,两箱梁间依靠最大厚度为20 cm的翼板连接,整体性较差。增加箱梁截面是改善结构受力性能的有效措施。加固设计中将原桥双箱单室截面改造为单箱三室截面。改造后截面的抗弯、抗扭刚度均比原截面大幅提高由于原结构混凝土已经有近20年的龄期,可以认为其收缩、徐变已经完成,而新加混凝土的收缩徐变将受到旧混凝土截面的制约,因此在新旧混凝土结合面之间将产生较大的附加应力。以下将对该应力进行分析。
3 新混凝土收缩、徐变作用下的应力分布
为分析新旧混凝土结合面处的应力分布,将对结构进行空间模拟。考虑到结构跨中部位连接为铰接,为简化计算,采用单悬臂箱梁进行模拟计算。顶底板和腹板厚度按箱梁实际厚度模拟,忽略倒角等部位的影响。其中,收缩作用以降温模拟,而徐变作用按箱梁实际受到的压应力折算为变形计入。
3.1 收缩应力
收缩作用下顶板、结合面处腹板应力图见图1～图3。
3.2 徐变应力
徐变应力图见图4,图5。
3.3 应力分布特点
结构空间分析表明,由于箱梁中原有混凝土和新加混凝土在龄期上,新加混凝土的收缩和徐变在新旧混凝土结合面内产生较大的纵向剪切应力,同时新混凝土的收缩在结合面内产生竖向的剪切应力和垂直于结合面的横向拉应力。
由新加混凝土收缩所产生的结合面内剪应力和垂直于结合面的拉应力,除箱梁端部和根部由于约束的影响局部分布有较大变异外,在整个结合面分布较为均匀,最大纵向收缩应力为6 034 kPa,发生在距箱梁根部约2.8 m箱梁截面中心线处。
由新加混凝土徐变所产生的结合面内纵向剪应力,由于预应力只在顶板内设置,且在纵向分三批施加,其分布呈现较大的不均匀性,靠近顶板的范围内应力较大,靠近底板的范围应力较小且方向相反;在预应力锚固端后一定范围内应力较大,越远离预应力锚固端其应力越小。最大的徐变应力为8 680 kPa,发生在距箱梁根部约2.5 m靠近箱梁顶板的部位。
就纵向剪力而言,结合面内的混凝土收缩应力和徐变应力最大值的位置基本接近,几乎在同一截面。若遵循最不利原则而将两者近似叠加,则结合面内的最大剪切应力为14.714 MPa,该值已经大大超过了混凝土的抗剪强度。
这三种应力对新旧混凝土的结合都具有破坏性,由于跨中连接结构的特殊性,箱梁悬臂端部在纵横向是自由的,其纵横向变形均不受约束。因而,结合面内的纵向和竖向剪切应力易使结合面产生剪切破坏,垂直于结合面的横向拉应力易使结合面产生拉裂破坏。显然,新旧混凝土的结合必须从结构和构造上予以加强。
4 结语
1)箱梁截面中原有混凝土和新加混凝土在龄期上有极大差异,故新加混凝土的收缩和徐变在新旧混凝土结合面内产生较大的纵向剪切应力,同时新混凝土的收缩在结合面内产生竖向的剪切应力和垂直于结合面的横向拉应力。2)新加混凝土收缩所产生的结合面内剪应力和垂直于结合面的拉应力,除箱梁端部和根部由于约束的影响局部分布有较大变异外,在整个结合面分布较为均匀。3)在本实体工程中,最大的徐变应力为8.68 MPa,发生在距箱梁根部约2.5 m靠近箱梁顶板的部位。4)就纵向剪应力而言,结合面内的混凝土收缩应力和徐变应力最大值的位置基本接近,几乎在同一截面同一区域。本实体工程中,新旧结合面的最大纵向剪切应力为14.714 MPa。5)对于旧桥加固中浇筑混凝土增大截面的方法,应特别重视新旧结合面内附加应力的分布,并采取相应的结构措施和工艺措施,以确保新旧混凝土的良好结合,避免开裂分离。
参考文献
[1] 潘国强.预应力混凝土连续梁施工预拱度计算与控制[J].河南交通科技,1999(3):18-20.
[2] 周松国.大跨径支架的设计与施工[J].城市道桥与防洪,2003(2):49-50.
[3] 牛军.浅谈大跨径箱梁悬浇施工中的挠度控制[J].山西建筑,2007,33(33):311-312.
读写结合的“点线面”教学例谈 篇2
一、从中心出发，理清写作的“线”
一篇文章总是要围绕一个中心来进行描写、叙事或议论的，这个中心便是文章的主旨，也就是文章的灵魂所在。教师教学一篇文章，首先要做的便是引领学生去找准文章中心，然后从中心出发进一步理清作者写作的“线”，即文章的结构布局、层次脉络。例如：文章是从哪几个方面来突出中心，又是按照怎样的顺序来进行阐述等。只有紧扣住文章中心，安排好文章布局，学生在作文时才不至于言无章法、偏离主题。
《赶海》（《语文》人教版小学三年下册）这篇课文主要写了“我”和舅舅去赶海的趣事。因此，笔者确定了本文的其中一个教学目标为引导学生充分感悟“我”赶海的乐趣。上课伊始，笔者便问学生：“‘我’和舅舅赶海的过程给你留下了怎样的印象？”在孩子们各抒己见后，笔者便从这个中心出发带着孩子们一起去理清作者写作的“线”。笔者通过提问“快速浏览课文，找一找文章的哪一段让你觉得最有趣”，从而引领学生找到了文章的写作重点——“我”和舅舅赶海的经过。紧接着，笔者又追问：“文章的第二、第四自然段又分别向我们介绍了什么呢？”在这个问题的启发下，学生们便理清了文章的脉络：文章第二、三、四自然段按照事情发展的顺序分别介绍了“我”赶海前、赶海时和赶海结束后的情景，其中重点描写了赶海的经过。
通过这样逐层递进的提问、引导，文章的层次脉络便顺理成章在学生脑海中清晰呈现。在潜移默化中，他们自会明白：作文需要紧扣中心，需要脉络清晰。意会这点对他们的写作无疑是有帮助的。
二、以重点段深入，找准写作的“点”
要结合一篇课文进行写作训练，教师首先必须要找准一个写作的“训练点”。这个训练点的确定要因课文内容而定，不同的课文会有不同的训练点，甚至同一篇课文也可以有不同的训练点可选择。例如：写景的文章既可以选择将“学会按一定顺序来观察、描写景物”作为训练点，也可以将“学会将一处景物观察细致、描写具体”作为训练点。要想找准文本的写作训练点，其中一个较为便捷的途径便是关注文章的重点段落并仔细研读，在重点段落中挖掘、确立本课的写作训练点。
以《赶海》为例，本文的一个重点段落便是写“我”和舅舅赶海经过的第三自然段。这一段通过对“我”抓海星、捉螃蟹、捏大虾这三件趣事的描述，充分展现出了赶海的无穷乐趣，很好地突出了前面所概括的文章主旨——体现一个“趣”字。由此，笔者确立了本课的写作训练点就是：学会将一个场面写得有趣、写得生动。
笔者带领学生在品读这三件趣事的过程中，重点引导学生去揣摩作者是怎样将整个赶海的过程写得有趣的，去感知作者在写三件事时所采取的不同表现手法，从不同的角度、运用多种方式让学生领会到作者写作的用心之处和巧妙所在，从而逐步掌握写作的技巧。像这样借助重点段落进行深入挖掘，便容易找准写作的训练点。如此目标明确、针对性强的写作训练才是扎实有效的。
三、向生活实际延伸，拓宽写作的“面”
语文课堂中的读写训练不能仅仅局限于课文内容，而应向学生的生活实际拓展，拓宽写作的“面”。课文仅仅是学生从中了解写作知识、习得写作技能的一种媒介和载体，它可以是学生写作的灵感来源，也可以是写作的模仿对象，但却不能成为学生想象和写作的限制与禁锢。写作方法、写作技能可以从课文中获取，但写作的内容最好要能来自学生的生活。从学生的衣食住行中去提取，在学生的亲身经历中来发掘，写学生喜闻乐见的内容，只有这样，写作才能真正拨动学生的心弦，学生才能写出自己要说的话，写出他们的真挚情感。
在确定了《赶海》一课的写作训练点为“学会将一个场面写得有趣、写得生动”后，笔者便开始思考：到底安排一个怎样的场面让学生去练写呢？这个场面必须是学生所熟悉、所喜欢的，而且是要让学生乐于写、易于写的。于是，为了让学生有更加切身、强烈的体验和感受，还专门带领孩子们到操场上了一堂体育活动课。笔者安排了几个主要的游戏：传球接力、换物赛跑以及老鹰捉小鸡等，同时特地布置了活动的任务：要注意观察游戏时其他同学的表情、动作。后来，在写作训练时又进一步提出了写作要求：①选择体育活动中一个有趣的场面描写下来;②要抓住人物的动作、神态，也可用上打比方的手法，力求把场面写得有趣。这样，写作目标便更加明确了。写好后，再进行组内交流和集体点评，使之更加内化本课的训练目标。
读是为了写，写是为了用。只有将读与写有机结合起来，才能使语文课堂教学既贴近生活，又贴近儿童。◆（作者单位：江苏省南通市如东县马塘小学）
不同硬度材料结合面制孔方法 篇3
有些零件在使用过程中, 由于某种需要, 设计人员会在零件基体内镶上螺纹套, 为防止螺纹套从基体内自动脱落, 需在基体和螺纹套的结合面制顶丝孔并装配顶丝。因此, 有时在加工过程中就会出现某些加工难题, 比如, 由于基体和镶套材料不一样, 如果两种材料硬度相近, 则加工过程中没有问题, 但如果两种材料的硬度相差太大, 在加工顶丝孔的时候, 钻头就会偏向硬度软的材料一侧, 从而导致产品报废。如图1所示, 基体材料为LY12铝, 螺套材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢, 由于不锈钢比铝的硬度相对大得多, 且一般顶丝孔较小, 此处为M3, 加工时顶丝孔底孔为φ2.5mm, 钻头相对较细, 从而钻头的刚性也较差, 因此在加工顶丝底孔时, 就会出现钻头偏向材料软 (LY12铝) 的一侧的问题。
1.零件基体 (铝) 2.螺套 (不锈钢) 3.顶丝
2 加工方法及加工过程
针对在不同硬度材料结合面由钳工来加工螺纹底孔的问题, 我们经过多次思考和试验, 从材料的硬度差为突破口, 总结出一套加工方法, 其具体的加工过程如下:
(1) 选择硬度较高的零件, 在此处选择不锈钢螺纹套, 并选择与螺套材料不锈钢硬度差不多的材料加工成螺套制孔工装, 此处选择常见的Q235钢。
(2) 按图2所示, 加工螺套制孔工装, 工装壁厚易加工、不变形, 外圆易夹持, 长度大于顶丝孔深度即可。
1.螺套制孔工装2.螺套
(3) 按图2所示, 将不锈钢螺纹套与制孔工装装配, 要求制孔端端面平齐, 夹紧工装外圆, 划线并加工φ2.5mm的螺纹底孔。
(4) 底孔加工好后, 拆下工装, 清理毛刺干净, 将不锈钢螺纹套安装于基体螺纹孔内, 端面齐平, 找正位置后重新用φ2.5mm钻头将底孔钻一遍, 此时, 由于LY12铝材质较软, 钻头不会对螺套上的半圆底孔产生影响, 底孔加工完成后攻丝, 并装配顶丝与表面齐平, 完成加工。
3 结语
上述在两种硬度不同材料结合面制孔的方法简单易行, 不需要加工复杂工装, 主要加工思路就是先加工硬度较高的零件, 采用与零件硬度相近的材料加工制孔工装, 然后配合加工完成。
此方法也可推广使用在其它类似零件装配中, 如在常用的钢件上镶铜套, 只需在钢件上用硬度相近的材料加工工装预制半圆底孔, 再与铜套组合制孔攻丝、装配, 即可完成加工。
摘要：针对部分零、部件在装配过程中, 需要在两种材料的结合面制孔, 由于两种零件材料硬度不同, 导致在制孔时出现钻头偏向一侧的情况, 文中介绍了一种制孔方法, 解决了这一问题。
混凝土结合面 篇4
初中学生学习历史可谓是全新的起步，小学阶段自然积累的简单历史知识只能为学生在初中阶段的历史学习提供最基本的基础，而历史学习的规则，有效掌握历史知识的方法等，均需要在初中历史学习的过程中去完成。如果在实际教学中能够理清点、线、面的关系，那学生在学习的过程中就会少掉许多麻烦，在理解历史知识时可以更加顺畅。尤其是在比较了2001年的“实验稿”和2011版的《义务教育历史课程标准》之后，我们更容易得出这个结论。相比较之下，后者比前者提出了更为明确的点、线、面的要求，比如说课程标准中有这样的阐述：以普及历史常识为基础，使学生掌握中外历史的基本知识等。对这些论述的解读，可以清晰地看出新版课程标准对点、线、面的明确要求。
一、点：历史发展的关键点
这里所说的历史发展的关键点，是指在初中历史教材中呈现的一些重要的历史事件。之所以将其称作一个点，是因为在对这些知识的理解与记忆中，这些历史事件常常是以一个固定的点的形式存在的，学生的思维也是围绕某个事件进行前后发散的。举一个例子，在《大一统的汉朝》教学中，陈胜、吴广起义；西汉建立；文景之治；汉武帝大一统；东汉建立；外戚宦官专权；等，都是一个个明确的历史事件，2011版的课程标准对这些事件有着明确的教学要求。
说其是点，还是因为这些事件在学生的学习中，自然而然地会成为学生记忆的一些重要的理解重点，根据笔者的教学经验，每次在涉及到此知识的复习时，学生总是下意识地将这些事件——罗列出来。从学习心理的角度来分析，就是说明在这一知识系统中，这些历史事件充当了行进道路上的“站台”的作用，通过这些站台，他们将历史知识联系在一起。
这些点的掌握对学生理解一个时间段内的历史进程显得十分重要。如果同行们还有印象，应当记得实验稿的课程标准在大一统的汉朝知识中，是忽略了其中一些历史事件的，是直接从陈胜、吴广起义过渡到汉武帝统一中国的。经过几年的实践，普遍反应这样的跨度不适宜学生去理解这一时段的历史进程。这就给初中历史教学一个隐喻，即在历史教学中要尽量地走“短途”而不是走“长途”，这样更符合学生的认知规律。
二、线：历史发展的时序性
仅有历史事件还是不够的，必须寻找一个能够将这些历史事件串起来的“线”，这就是历史发展的时序性。时序性对于掌握并理解历史事件而言，作用极大。因为我们教历史不只是让学生去掌握历史知识，而是要让学生在历史知识的掌握中发现某种规律，而历史规律常常具有鲜明的时代特征，因此从时间的角度来梳理一个个历史事件，就可以通过历史发展的时序性，将历史上关键事件串起来，使得一段时间的历史史实成为一个有机的整体。
仍然以“大一统的汉朝”教学为例，陈胜、吴广起义发生于秦朝末年，随后是西汉的建立，汉高祖刘邦“与民休息”并实行“君国并行制”；其后文帝与景帝，尤其是汉武帝刘彻，轻徭薄赋并设刺史监督地方政权，察举、征辟选贤任能，遂成“文景之治”，并成就了汉朝的大一统；此后至西汉末年，起义不断，刘秀重建汉朝，定都洛阳，光武中兴；至东汉末年，宦官横行，于是外戚专权，遂乱。从公元前206年至公元25年，又至公元220年，涌朝风起云涌的历史由此就可以呈现在学生的面前。当然，历史长河之浩瀚，不可能面面俱到，但政治、军事事件自不能弃，而科学、文化如华佗、张仲景、佛教文化等，也是这段历史时序上的重要事件。于是，这些事件便在时间这条线上串了起来。
值得强调的是，将历史时序作为串起历史事件的线，千万不能沦为学生对历史事件及发生时间的机械记忆，否则历史就失去了历史的厚重，只是一种知识的简单识记而已。
三、面：历史发展的启发性
用时间将历史事件串起来，严格来讲还不是历史教学的结束。因为历史教学不只是呈现历史知识，更要在历史脉络上起到画龙点睛的作用。当站在历史的最后一点回眸历史的发展过程时，教师与学生看到的必然是以时间为纵线，以历史事件为横线的一幅历史秩卷。显然，这是一个面。那么，在面对这个面的时候，教师应当引导学生去发现些什么呢？
我们不妨先将目光回到学生的生活及社会中来，当学生面临着今天的事件时，他们会有什么样的反应？当前的中国改革与开放均进入深水区，能用来摸着过河的石头越来越少，加上美国的亚洲再平衡战略，中国周边形势日趋紧张。这种情形下，社会情绪如何？其对初中历史教学有什么样的启发？笔者以为是值得思考的，当有学生在课堂上附和社会的某种观点，谈抵制外国商品的想法时，笔者引导学生思考：抵制某国商品背后是什么样的思维？这样的思维能否解决当前的问题？历史上是否发生过类似的事件？为什么会发生这样的事件？背后暴露的是什么样的历史性思维？时至今天这样的思维是否具有历史的价值？会不会导致闭关锁国？面对主权争端，我们应有的思维是什么？是抵制还是自强？
笔者以为，只有基于历史事件并着眼于当下，那学生所学到的历史知识才会具有生命力。如果忽略了当下这个最需要关注的“面”，那学生对历史的学习就只能是一种空谈；如果忽略了历史对当下的一种启示，即不能将历史的“面”与当下的“面”结合起来，那历史学习就失去了它本来的初衷。必须认同：仅仅了解历史事件是不够的，读史以明智，才是历史教学的一个重要目标。这也是真正有效的初中历史教学！
综上所述，初中历史教学中，紧扣点、线、面的结合，以历史时序串起历史事件，并在对历史事件的审视中获得对当下的思考，初中历史也就真正走向了有效！
滑动导轨结合面动刚度的试验研究 篇5
关键词：滑动导轨,结合面,动刚度,动压润滑
0 引言
机床中各类结合面的动态特性对整机动力学性能都有着重要影响[1,2], 动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度, 结合面的存在会降低结构的局部刚度, 直接影响结构的机械性能。随着先进制造技术的发展, 结合面间的动态特性及参数识别研究越来越受到各国学者的重视。目前, 国内外对固定结合面[3,4,5]和滚动结合面[6,7]动态特性的理论和试验研究比较多, 而对滑动结合面的研究较少。滑动导轨作为机床上使用最广泛的导轨, 其结合面动态特性参数的研究对提升高精度数控机床的设计水平和制造水平具有重要意义。
为了研究不同条件下滑动导轨结合面的动力学特性, 本文分析了影响滑动结合面动态特性的因素, 并在自主研发的滑动结合面动态特性测试系统上以各种滑动导轨为测试对象进行了大量试验, 获取了多种滑动结合面的动态特性参数, 分析了滑动结合面动态特性参数随其影响因素的变化规律, 为高精度数控机床的设计提供了依据。
1 试验原理与方法
1.1 试验原理
典型的滑动导轨结合面构成如图1所示, 滑块和固定导轨配合形成滑动结合面, 导轨与基础之间为螺栓连接。滑动结合面的接触刚度相对于固定结构 (基础) 的刚度较低, 振动时结合面的变形远大于固定结构自身的变形, 因此可以将固定结构近似为刚体, 滑块看作质量块, 滑动结合面便可等效为刚度为k、阻尼为c的弹簧阻尼器。
由于结合面本身存在一定的几何形状误差及微观不平度, 而且结合面间可能存在介质等, 所以当受到外加复杂动载荷作用时, 结合面间会产生微小的相对位移或转动, 使结合面既存储能量又消耗能量, 表现出既有弹性又有阻尼的特性, 这就是等效动刚度和阻尼。
假设滑块的质量为m, k和c分别为滑动导轨结合面的等效动刚度和阻尼, x (t) 和y (t) 分别是滑块和基础的位移, p (t) 为滑块所受外力, 基础位移影响弹簧和阻尼器的受力状况, 为了消除基础位移的影响, 根据单自由度系统理论, 其振动方程可以表示为
对式 (1) 作以下变换构成单自由度振动方程:
在简谐激振力作用下, p (t) 、x (t) 和y (t) 可表示为p (t) =Pejωt, x (t) =Xejωt, y (t) =Yejωt。将以上三项代入式 (2) 可得
令, 由式 (3) 可得
令, 将以上两项代入式 (4) 可得
其中, HX-Y (ω) 为运动部件频响函数与基础频响函数矢量差, HY (ω) 为基础频响函数, 二者可由实测数据计算得到。
由以上推导过程易知, H (ω) 是一个等效单自由度系统的频响函数。在单自由度系统的固有频率处, 质量块的振幅达到峰值, 相位由0°变到-180°, 激励与响应间的相位差为90°。由测量所得的频响函数曲线可识别出系统的固有频率ωn, 然后根据k=mωn2求出滑动导轨结合面的动刚度。这种识别方法消除了基础位移对试验的影响, 更符合实际, 识别出的参数精度高且具有理论依据。
日本学者Yoshimura等[8]在对机床动力学特性的研究文献中提出:在结合条件相同的情况下, 只要平均接触压力相同, 结合面单位面积的动态特性参数是相同的。为了使数据具有通用性, 求出单位面积的动刚度ke=k/s, 其中, s为滑动结合面的接触面积。
1.2 试验装置及方法
本文主要通过单因素试验分析滑动速度、面压、润滑油黏度、是否贴塑等各因素对滑动结合面动刚度的影响规律, 各影响因素的取值情况见表1。
滑动导轨结合面动态特性参数的识别试验是在自主研发的测试系统上进行的, 试验装置构成如图2所示。测试装置采用直流可调速电机驱动滚珠丝杠, 丝杠螺母连接滑块, 通过直流调试器改变电机转速以调节滑动速度, 激振器连接在滑块支架上对系统进行激振。
试验过程中, 采用M18螺栓对滑块进行法向加载, 扭矩由扭矩扳手测量。图2中, 数据采集器发出的扫频信号经功率放大器放大后作用于激振器, 激振器连接阻抗头并对试验台激励。力信号由阻抗头拾取, 加速度信号由加速度传感器测得, 两者经电荷放大器转变为适量大小的电压信号, 并由数据采集器采集。计算机最终得到的是经数据采集器模数转换后的力和加速度, 通过模态分析软件进行傅里叶变换后即可得各测点频响函数, 然后根据MATLAB程序可计算出结合面的单位面积等效动刚度。
图3所示为MATLAB程序识别过程中的幅值和相位曲线, 在振动幅值最大处, 激励和响应相位差为90°。
2 试验结果与分析
2.1 滑动速度对滑动结合面动刚度的影响
滑动导轨低速运行时易产生爬行现象, 而提高滑动速度可避免这一现象, 且导轨在不同的滑动速度下稳定性也不同, 因此滑动速度是影响结合面动态性能的重要因素之一。图4表明了滑动速度对结合面动刚度的影响规律。
从图4可以得出, 滑动结合面的动刚度随着速度的增大而减小, 面压p不同, 其降低幅度也不同。当速度从0增大到400mm/min, 面压为0时, 结合面动刚度下降14%, 而面压为100kPa时的结合面动刚度仅下降6%。另外, 当面压较大时, 速度达到300mm/min以后结合面动刚度还略有增大。
滑动导轨表面实际上是粗糙不平的, 滑动结合面在静止状态下的接触实际上是两个粗糙表面微凸体的接触, 粗糙表面上的微凸体是随机分布的, 只要结合面的面积确定, 则实际接触面积也就确定且不随着滑块位置的改变而改变。当滑块运动时, 两接触表面上的微凸体形成新的接触对, 同时破坏旧的接触对。在形成接触对的过程中, 两微凸体接触的面积是逐渐增大的, 而当破坏接触对时, 接触面积是逐渐减小的, 因此在形成接触对和破坏接触对同时进行时, 其接触面积比原来相对减小, 即运动的滑动结合面在单位时间内实际接触面积比静止状态小。滑动速度越大, 形成和破坏接触对的过程越剧烈, 其动刚度也越小。所以当图4中面压较大, 速度达到300mm/min以上时, 结合面动刚度略有增大, 这是由于结合面间出现动压润滑状态, 形成了润滑油膜。
2.2 面压对滑动结合面动刚度的影响
对机床而言, 安装在导轨上的运动部件重量各异, 而且加工工件重量及切削力也会发生变化, 因此滑动导轨结合面所受的外加载荷是不断变化的, 分析面压对滑动结合面动态特性的影响具有重要意义。图5所示为结合面动刚度随面压的变化规律曲线。
1.v=0 2.v=100mm/min3.v=200mm/min 4.v=300mm/min
从图5可以看出, 滑动结合面的动刚度随着面压的增大而增大, 且当面压增大到60kPa以后, 面压的增大对动刚度的变化影响变小。另外, 滑动速度越大, 面压对动刚度的影响越大, 滑动速度为0和100mm/min时, 动刚度变化在5%左右, 而速度增大到300mm/min后, 动刚度变化达到15%。
滑动结合面的实际接触是两个粗糙表面上微凸体的接触, 其实际接触面积的大小取决于发生接触微凸体的数目和接触点的面积大小。当面压较小时, 滑动结合面间的接触仅仅发生在少数较高的微凸体顶端之间, 此时相互接触的微凸体数目较少, 而且各接触点的面积也较小, 所以结合面的实际接触面积较小, 其抵抗法向变形的能力较弱, 即结合面动刚度较小。随着面压的增大, 发生接触的微凸体数目增加, 已接触的微凸体也会进一步变形, 结合面的实际接触面积增大, 从而其抵抗变形的能力增强, 即结合面的动刚度增大。当面压增大到一定值时, 两结合表面的微凸体已达到一定程度的形变, 继续增大面压对微凸体的接触状态改变不大, 故此时面压的增大对结合面动刚度的影响较小, 动刚度变化曲线也就如图5所示趋于平缓。
2.3 润滑介质对滑动结合面动刚度的影响
滑动导轨工作过程中, 滑块相对导轨往复滑动, 润滑油是不可或缺的。润滑油在导轨和滑块之间形成油膜, 把两者隔开可大大减小摩擦力。另外, 润滑油还具有抗氧化、抗腐蚀、防锈及防爬性能。试验中测试了不同黏度的导轨润滑油对滑动结合面动刚度的影响规律, 如图6所示。
1.无介质2.32号导轨油3.68号导轨油4.100号导轨油
由图6可知, 当其他条件相同时, 润滑状态下的结合面动刚度比干摩擦状态下的动刚度大, 可提高20%左右, 而且在润滑状态下, 滑动速度对动刚度的影响比干摩擦时小。当速度由0增大到400mm/min时, 干摩擦结合面的动刚度下降约70%, 而润滑状态的结合面动刚度仅下降20%左右, 这说明润滑油能够有效地维持结合面动刚度的稳定。比较图6中32号、68号、100号不同黏度润滑油对结合面动刚度的影响, 其变化规律基本一致, 这说明润滑油黏度对结合面动刚度的影响较小。
从润滑机理分析, 存在润滑油的滑动结合面会形成两种性质不同的吸附膜:一种是物理吸附膜, 即润滑油中的极性分子在范德华力的作用下吸附到导轨表面, 形成定向排列的分子层吸附膜;另一种是化学吸附膜, 主要靠润滑油中极性分子的有价电子与导轨表面的金属电子发生交换而产生化学结合力。从微观上分析, 滑动结合面的接触表面并不是光滑的平面, 凹凸不平的接触面内会储存润滑油, 当滑块滑动且达到一定速度时, 必然会产生微观动压润滑现象。微观动压润滑形成的油膜隔开了滑动导轨上下表面, 避免了导轨与滑块的直接接触, 物理吸附膜、化学吸附膜则提高了润滑油膜的承载能力, 从而增大了导轨结合面的动刚度。
2.4 贴塑对滑动结合面动刚度的影响
贴塑导轨是一种金属对塑料摩擦接触形式的导轨, 一个滑动面贴有一层抗磨软带, 通常是PTFE (聚四氟乙烯) , 另一个滑动面是金属面。贴塑导轨具有良好的摩擦特性, 可保证较高的重复定位精度, 满足微量进给时无爬行的要求。与普通滑动导轨相比, 它还具有寿命长、结构简单、成本低、使用方便、吸振性好等优点, 因此越来越广泛地应用于实际生产中。图7表明了贴塑结合面的动刚度与金属结合面动刚度的变化规律。
从图7可以看出, 在滑动速度较小的情况下, 贴塑结合面的动刚度比金属结合面的动刚度要小得多, 随着滑动速度的增大, 两种结合面的动刚度都逐渐减小, 但贴塑结合面的动刚度变化幅度要比金属结合面动刚度变化幅度小。当滑动速度由50mm/min变化到300mm/min时, 金属结合面动刚度减小了将近80%, 而贴塑结合面动刚度仅减小了25%左右。当滑动速度增大到400mm/min时, 金属结合面的动刚度继续减小, 而贴塑结合面的动刚度略有增大, 这说明贴塑结合面在400mm/min的速度下已形成动压润滑状态。
之所以出现上述情形, 是因为贴塑导轨表面的PTFE软带受压时, 弹性变形较大, 导致其动刚度比金属结合面动刚度低, 但PTFE软带能更容易地将承受的负荷均匀地分布于受压表面, 增大结合面的真实接触面积。PTFE软带质地较软, 能吸收金属微粒, 从而保护配对金属表面, 改善导轨因受力变形引起的局部过压状况, 使导轨磨损均匀, 结合面的动刚度变化也比较稳定。此外, 贴塑导轨结合面更容易形成动压润滑状态, 这对于高速工作下的滑动导轨动态性能的稳定有很大帮助, 因此贴塑导轨越来越广泛地应用于数控机床中。
3 结论
(1) 滑动速度的增大会降低滑动结合面的动刚度。当面压较大或结合面间存在润滑油时, 该变化趋势比较平缓, 而结合面处于低面压或干摩擦状态时, 该变化则比较明显。
(2) 适当增大面压有助于提高滑动结合面的动刚度, 但当面压增大到一定程度时, 动刚度的变化便趋于稳定。
(3) 结合面间存在润滑油可有效改善其动刚度的稳定性, 且滑动速度越大, 润滑油的改善效果越明显。当速度由0增大到400mm/min时, 干摩擦状态的结合面动刚度下降70%, 而润滑状态的结合面动刚度仅下降20%左右。
(4) 贴塑导轨结合面的动刚度比金属副导轨结合面的动刚度小, 但贴塑导轨具有更稳定的动态特性, 且更容易形成动压润滑状态。当滑动速度由50mm/min变化到300mm/min时, 金属结合面的动刚度比原来减小了将近80%, 而贴塑结合面动刚度仅减小了25%左右。
参考文献
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混凝土结合面 篇6
机床主轴-刀具连接系统是高速加工系统中最薄弱的环节之一。高转速下，刀柄与主轴弹性变形引起的连接失效，不仅会导致连接松动、定位不准，而且会造成动不平衡并产生振动，最终导致加工精度及表面质量降低。因而主轴-刀具连接系统的连接特性受到了企业界及学者的广泛关注。Kim等[1]通过试验分析了刀柄-主轴锥面连接的刚度，建立了连接特性参数和轴向载荷的关系。Hanna等[2]认为锥面接触状况和刀柄尺寸对结合面刚度及承载能力影响显著。高相胜等[3]用半解析方法求解了高速旋转状态下的主轴-刀柄结合面刚度，并分析了主轴转速软化结合面刚度对系统动态特性的影响。张松等[4]借用非线性有限元技术分析了HSK刀柄-主轴连接的变形及接触应力分布规律。程强等[5]分析了7/24锥度的40型刀柄-主轴接触面的变形状况和应力分布。文献[6,7]利用弹性力学理论建立了HSK刀柄与主轴连接锥面的接触应力模型。文献[8,9,10]通过对立式加工中心主轴系统的动力学分析，得出主轴-刀柄结合面动力学特性对系统的弹性模态、刀尖的频率响应有重大影响的结论。赵万华等[11]认为转子系统中结合部采用刚性处理时，预测的转子系统刀尖点频响函数与试验值有较大偏差。从以上研究可以看出，主轴-刀柄连接受结构、夹紧力、转速、过盈量等因素的影响，且对主轴系统动力学特性影响显著。
本文首先应用有限元接触分析理论建立HSK刀柄-主轴接触面的有限元模型，然后通过有限元仿真分析确定刀柄-主轴结合面连接在不同夹紧力和转速下接触面积的变化规律和接触应力分布情况，最后分析刀柄-主轴结合面对主轴系统动态特性的影响规律。
1 HSK刀柄-主轴系统的有限元建模
HSK刀柄是亚琛工业大学机床研究所专门为高速机床主轴开发的一种主轴刀具连接部件，其特点是采用锥面与端面同步接触双定位。HSK刀柄-主轴的连接结构如图1所示。对刀柄-主轴连接特性的分析属于典型的接触分析。接触分析具有高度的非线性特征，其非线性主要来源于两个方面：一是刀柄外锥面与主轴锥孔面之间接触区域的大小和相对位置事先未知且随时间不断变化；二是接触约束条件存在非线性。
根据ISO12164-1和ISO12164-2标准规定的刀柄和主轴尺寸，在SolidWorks中建立刀柄-主轴三维实体模型，并导入ANSYS环境中。为了便于研究，在建立模型时不考虑轴肩、键槽、定位槽、芯片孔等的影响。考虑到刀柄-主轴结合面连接的对称性，同时也为了节省大量的计算机资源，本文采用刀柄-主轴连接结构的1/4模型进行有限元分析计算，有限元网格划分采用八节点的三维实体单元Solid185。为节省计算资源、提高分析效率，采用接触区域网格划分局部细化的方法。首先对模型整体进行自由网格划分，生成1952个单元和2654个节点，然后手动选择接触区域并进行局部细化，最终生成58 633个单元和70 121个节点。划分网格后的HSK-A63刀柄-主轴连接模型如图2所示。
材料属性定义如下：密度ρ=7860kg/m3，弹性模量E=206GPa，泊松比ν=0.3。HSK刀柄与主轴在实际应用中，刀柄内孔30°锥面上受到夹紧力的作用，刀柄与主轴之间存在挤压、摩擦等相互作用。因此在对有限元模型施加载荷时，除了设置边界条件约束和夹紧力，还须建立刀柄与主轴之间的接触对（contact pair）单元来模拟实际存在的接触状况。刀柄-主轴结合面接触定义为有摩擦的面-面接触，设置摩擦因数μ=0.2，将主轴端面和内孔锥面设为刚性目标面，采用target170单元，将刀柄端面和外圆锥面设为柔性接触面，采用contact 174单元。
2 HSK刀柄-主轴结合面接触特性分析
HSK刀柄-主轴连接系统的基本功能是保证刀柄在机床主轴上的准确定位，并在高速加工时保证足够的连接刚度。因此，主轴与刀柄之间实际接触面积的大小和接触应力的分布情况是刀柄-主轴结合面接触特性分析的两个主要方面。
2.1 接触面积分析
HSK刀柄-主轴连接要正常发挥作用，必须满足两个要求：一是锥面紧密接触面积必须超过锥面配合面积的70%，且大端必须接触；二是端面在任何时刻都处于接触状态，且接触比例不小于70%。由于HSK刀柄与主轴的锥面是过盈配合，且结合面刚度和所选择的算法对接触分析结果的影响比较大，因此在设置参数时需要对模型中的过盈量、结合面刚度及接触算法进行设置。本文中，过盈量取10μm，结合面刚度取默认值，接触算法选择增强的拉格朗日乘子方法。
HSK刀柄夹紧力的作用：一是要克服刀柄和主轴锥孔接触处产生的摩擦阻力，二是要产生端面接触的实际夹紧力。主轴转速为10 000r/min，锥面连接配合过盈量为10μm，施加夹紧力并逐渐增大的过程中，锥面配合由刚开始的局部少量接触变为大面积接触。但当夹紧力增大到一定值时，由于刀柄内孔30°锥面上夹紧力轴向分力的作用，刀柄的空心锥柄部分产生较大的弹性变形，从而使其柄部直径相对变小。同时，在径向分力作用下，刀柄尾部与主轴孔紧密接触，使刀柄锥面发生马鞍状的变形，如图3所示。
通过对比不同夹紧力下的接触状态发现，随着夹紧力的增大，接触面积先逐渐增大，在到达一个临界点后又逐渐减小，变化曲线如图4所示。这主要是由于夹紧力增大引起薄壁空心刀柄锥面变形增大，从而引起接触间隙增大，接触面积减小。对于主轴-刀柄结合面，锥面接触面积越大，其接触特性越好。但在主轴转速和锥面连接配合过盈量一定的情况下，并不是夹紧力越大越有利于刀柄-主轴接触特性的改善，夹紧力的取值还受到主轴转速和锥面过盈量等参量的影响。根据分析结果可知，主轴转速为10 000r/min，锥面连接配合过盈量为10μm时，要保证70%的有效接触面积，夹紧力须为24kN，很显然这大于ISO推荐的夹紧力。因此，在主轴转速一定时，应该同时增大过盈量来保证接触面积的大小达到要求，而不应单纯地依靠增大夹紧力来达到此目的。
对端面而言，施加夹紧力前，主轴端面和刀柄端面不接触，施加夹紧力使它们接触后，夹紧力对端面接触面积的影响减弱。从图4可以看出，夹紧后端面配合接触面积占比变化不大。即在主轴转速和锥面连接配合过盈量一定的情况下，对端面接触面积大小影响的主要因素不是夹紧力的大小。通过对比图4中夹紧力对锥面和端面接触面积所占比例大小的影响可以看出，夹紧力对锥面接触面积所占比例的影响要大于其对端面接触面积占比的影响，即锥面接触面积所占比例对夹紧力大小的变化更为敏感。
在保证夹紧力和连接配合过盈量不变时，论文分析了主轴转速对锥面和端面接触面积大小的影响，变化曲线如图5所示。当主轴转速高于8000r/min时，转速对锥面、端面接触面积大小的影响十分显著，且处于下降趋势。即转速的增大会导致锥面接触出现越来越大的间隙，锥面和端面接触面积也会随之减小。这主要是由于离心力的作用导致主轴内孔的径向膨胀比刀柄锥面的径向膨胀大。
通过对比图5中主轴转速对锥面和端面接触面积所占比例大小的影响可知，主轴转速对锥面接触面积所占比例的影响要大于其对端面接触面积占比的影响，即锥面接触面积占比对主轴转速的变化更为敏感。由此可见，相对于端面，锥面接触面积更容易受到主轴系统条件变化的影响。
2.2 接触应力分析
刀柄-主轴连接所能传递的最大扭矩与接触面上的接触力成正比，因此要保证连接的可靠性，刀柄-主轴结合面连接必须要有足够的接触应力。HSK刀柄-主轴结合面上接触应力的变化主要受夹紧力的影响。因此，论文研究了在主轴转速为10 000r/min、锥面过盈量为10μm时，锥面和端面的接触应力与夹紧力关系，图6、图7所示分别为不同夹紧力下的锥面和端面接触应力分布。
由图6所示的曲线可知，锥面接触应力随着夹紧力的增大而增大。接触区域与非接触区域交界处，接触应力发生突变，上升速度极快。分析结果表明，刀柄锥面出现了间隙和接触应力为0的区域，且不同夹紧力下间隙分布不同，这将会给刀柄在主轴中保持正确位置和有效承担切削载荷带来负面影响。锥面的接触性能主要依靠锥面接触面积来保证，一旦接触区域的面积过小或接触应力的大小不足以保证连接刚度的可靠性，锥面的连接性能将大幅下降。
由图7中的曲线可知，在端面受到足够的夹紧力（24kN）后，端面接触应力的变化基本呈线性变化，这是因为刀柄被完全夹紧后，所增加的夹紧力基本上都分配到了端面，即端面受到的夹紧力呈线性增大趋势。在锥面和端面连接处附近，端面接触应力最大，越是远离该连接处接触应力越小。当夹紧力小于24kN时，端面的应力变化呈现非线性变化的趋势，这是因为在端面未完全夹紧前，由于转速和过盈量等的影响，分配到端面的夹紧力大小是不断变化的。分析结果表明，端面的接触性能需要足够大的夹紧力来保证，如果夹紧力过小，不足以保证端面可靠接触，端面的定位能力和承载能力将受到影响。因此，HSK刀柄在装配时，要能保证端面分配到足够的夹紧力，但同时也要保证接触应力的大小不能超过其许用应力。
3 刀柄-主轴结合面对主轴系统动态特性的影响
主轴系统动态特性主要包括固有频率、振型和幅频响应。为研究刀柄-主轴结合面对主轴系统动态特性的影响，建立了图8所示的主轴系统动力学模型。轴承支撑处采用弹簧阻尼单元进行模拟，轴承的径向、轴向的静态刚度分别设为400N/μm和800N/μm。因为阻尼对主轴系统振动固有频率的影响很小，故各支撑处弹簧阻尼单元的阻尼忽略不计。
3.1 结合面对主轴系统模态的影响
为研究刀柄-主轴结合面对主轴系统模态的影响，首先进行不考虑结合面影响的主轴系统模态分析，即将主轴-刀柄连接结合面看成刚性连接，在有限元模型中对刀柄-主轴结合面进行粘结处理，保证相互运动的子结构之间没有相对位移。论文进行模态分析时采用Block Lanczos法，在设置约束时，对全部弹簧单元外侧硬点的所有自由度进行限制，对内侧结点施加径向和轴向零位移约束。考虑结合面影响，即在刀柄-主轴锥面和端面结合部位设置接触参数，接触单元具体设置同本文第1节。根据考虑结合面和不考虑结合面两种情况下模态分析的结果，得到主轴系统固有频率的变化情况，如表1所示。结果表明，结合面对主轴系统固有频率影响较大，考虑刀柄-主轴结合面动力学特性后，主轴系统的固有频率明显降低。对实际生产而言，固有频率越低，越有可能与工作频率接近而发生共振，影响加工质量，因此刀柄-主轴结合面对主轴系统来说是一个薄弱环节。
为进一步验证仿真结果，对安装有HSK-A63刀柄的高速五轴加工中心VMC0656mu进行模态实验。将三轴加速度传感器B&K 4524-B安装于HSK63A刀柄前端，使用B&K 8027力锤对刀柄前端进行激励，用B&K公司的3050-B-040数据采集仪采集力传感器和加速度传感器拾取的激励和响应信号，利用B&K公司的Pulse软件分析处理，获取主轴系统固有频率，如表2所示。结果表明，考虑结合面影响的仿真值与实验结果更为接近，但仿真值和实测值存在一定的误差，造成这种误差的可能原因是各部件在建模时忽略了相关细节，仿真的模态边界条件与用实验状态有所差异。
3.2 结合面对主轴系统谐响应结果的影响
谐响应分析是研究主轴系统动态响应问题的有效方法，通过谐响应分析可以获取主轴系统的幅频响应特性。根据幅频响应特性曲线可以分析主轴系统在不同激振频率下的振动幅值。主轴系统谐响应分析采用模态叠加法，具体分析过程为：在HSK刀柄安装刀具一侧的端面节点施加垂直于主轴轴线、大小为1000N的激振力，分析其前10阶频率响应。频率扫描范围为0～5000Hz，子步数为10，这样可得到主轴系统的动态响应幅值随激振力频率变化的幅频响应曲线。选取刀柄端面中心孔处的一个节点进行分析，可得到谐响应分析结果。考虑结合面与不考虑结合面两种情况下，刀柄前端节点的幅频响应曲线如图9所示。对比谐响应分析结果可知，考虑主轴-刀柄结合面影响时，节点的振动幅值明显高于不考虑刀柄-主轴结合面影响时的振动幅值，且最大振幅对应的固有频率降低。
4 结论
(1）夹紧力和主轴转速对HSK刀柄-主轴结合面接触面积的大小有重要影响。仅靠过盈量不能保证刀柄-主轴连接的可靠性和稳定性，因此必须在接触面间施加足够的夹紧力。由于夹紧力过大会造成锥面接触面积减小，因此需要预留一定的过盈量。在转速低于8000r/min时，锥面和端面接触面积的变化速率较慢；转速超过8000r/min后，接触面积随转速增大而快速减小。
(2）接触应力受夹紧力的影响较大。在转速和过盈量一定时，夹紧力越大，接触应力越大。但是，随着夹紧力的不断增大，接触应力的分布情况会发生变化，从而影响刀柄-主轴结合面连接的稳定性。
(3）刀柄-主轴结合面对主轴系统固有频率、动态响应有显著影响。考虑结合面特性后，主轴系统的固有频率明显降低，振动幅值增大，分析表明，刀柄-主轴结合面是主轴系统的薄弱环节。
摘要：以HSK刀柄-主轴为研究对象,采用有限元方法对HSK-A63型刀柄-主轴结合面接触特性及主轴系统动态特性进行了仿真分析。分析结果表明:高转速条件下,转速对接触面积影响较大,接触面积随转速增大而减小。夹紧力对接触应力影响较大,在转速和过盈量一定时,接触应力随夹紧力增大而增大,且接触应力的分布情况会发生变化。刀柄-主轴结合面对主轴系统固有频率、振动幅值影响显著,考虑结合面影响后,主轴系统的固有频率降低,振动幅值增大。
关键词：HSK刀柄,主轴系统,结合面特性,动态特性,有限元分析
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混凝土结合面 篇7
一、找准语篇切入点
切入点,换而言之就是“突破口”,也就是我们着手解决问题时最先下手的地方,这是语篇的“软肋”,也是我们开展有效教学的捷径。在开展语篇教学前,我们应该做好充分的课前预设,结合学生的实际生活,联系学生已有的知识经验,找准语篇的切入口,以“快、准、狠”的雷霆之势,引导学生迅速调整状态,主动地加入到语篇学习中。
如在“Our school subjects”单元中,我在语篇教学前,选择以“Timetable”切入教学,通过课程表引出语篇故事,带领学生展开探究活动,根据语篇内容,设计出语篇故事中的课程表,从而以课程表为框架,导出我们的教学内容,强化学生对各个学科的英语表达,提高语篇教学的连贯性。而在4A“Dolls”单元的语篇教学时,我考虑到本单元的话题围绕器官类单词展开,因此,在教学中,我以“body language”切入教学,通过肢体语言,引发学生对各个器官的自觉关注,促使他们以多种感官参与到语篇的教学中。
二、抓住语篇主线索
小学生的思维以形象思维为主,这导致他们在学习过程中,往往注重具体、形象事物,而忽略了对整体的把握与理解。在语篇教学中,我们不仅要以“分”的态度,对语篇进行剖析,指导学生在语篇情境中学词汇、学语法、学表达,还要以“总”的态度,引导学生抓住语篇的主线索,尝试以线索展开自主学习,提高他们的英语自主学习能力。
在实际教学中,我就非常注重学生对“线”的学习,在给学生“支点”的基础上,鼓励他们通过思维导图的方式,在语篇中扫清旁逸斜出的“枝干”,找出它的主线,明细它的脉络。如在“My snack bar”单元的语篇拓展环节中,我以“导学案”的方式,将这条学生看不清楚的“线”提供给他们,引导他们以小组为单位,根据学案及语篇的提示,画出语篇中的“Snack bar”,并以自己的绘画作品,开展角色扮演的对话活动。
在导学案这条“线索”的引导下,学生展开了更加活跃的意义学习活动,各个小组都能积极探索,无论是在绘图还是角色扮演中,他们都踊跃参与,积极表现,原本枯燥的“读语篇”变成了绘声绘色的情景对话。
三、展开语篇重点面
在语篇教学中,我们“点”要切得准,“线”要引得妙,那么,“面”呢?“面”的展开是语篇综合性的最淋漓尽致的体现。在教学中,我们既要依托语篇情境,由点及面,开展教学活动,同时,我们也要鼓励学生跳出语篇,开展具有个性化的语言实践活动,延伸语篇的覆盖面,实现由点及面,往语篇的纵深方向发展。
如在“My day”单元的语篇拓展活动中,笔者鼓励学生以语篇为模型,通过小日记的形式,写一篇自己的“My day”。在这个语篇活动中,我将时间轴给出提示,引导学生以时间为主线,学着语篇的样子,先画出自己一天的时间主线,随后,以时间为支点,介绍自己的一天。在这个小组活动中,小组成员们首先分享了自己的时间主线,开展了以“My day”为主题的口语实践活动,随后将口头表达转化为书面表达,以小日记的形式,向大家分享自己与众不同的一天。
这样的语篇活动,既能扣紧我们的教学主题,紧紧围绕“点”展开,深化了语篇的主题,加深了学生对语篇内容的理解,同时,又能够在“线”的基础上,引导学生开展更为广泛的“面”的学习探究,提高了语篇教学的张力,有效地促进了学生们综合语言应用能力的培养。
混凝土结合面 篇8
装备制造业是一个国家综合国力和国防实力的重要体现, 它对推进经济结构战略性调整、产业升级、扩大国内需求、实现经济可持续发展的战略至关重要[1]。机械结合面静态性能对机械装备的动态特性、抗振性、运动响应敏捷性等性能有重要影响。研究表明, [2,3]机床整机刚度的50%取决于结合面刚度, 因此, 掌握影响结合面基本特性参数的因素, 对进行机械装备自主创新设计开发人员来说是必不可少的难题。本论文针对机械结合面静态特性参数理论, 对影响结合面静态特性基本参数的因素进行详细总结和归纳, 并通过对影响因素是否存在连续变化的情况, 提出两种处理方法。
1 结合面静态特性基础特性参数影响因素分析
机械结合面静态特性基础特性参数影响因素颇多, 部分影响因素由于非线性的缘故, 到现在都还没有建立完整的阐述体系。对影响结合面静态特性基础特性的影响因素进行分析, 是研究结合面静态特性的基础, 然而基于此建立正确的模型, 并得到一些试验参数数据便是研究结合面静态特性影响因素的目的。根据影响结合面静态特性的重要性, 可以大致其分为与结构有关的因素、与工况有关的因素和反映结合面固有特性的因素等。
1.1 结构类型因素
结合面的结构影响因素是影响结合面静态特性基础特性参数因素的组成一部分, 一般如结合面的结构类型与尺寸、结合面功能、结合面形状误差等这一系列的结构因素都对机床整机结构静态特性的影响很大, 对其结合面功能选择以及主要结构部件进行性能分析, 从而找出结构上的薄弱环节, 并在此基础上进行机床结构的优化设计, 是提高整机结构静态性能的关键因素。
1.2 结合面固有特性因素
实际机械结构的接触面中, 由于粗糙度和波度的存在使得结合面间的接触并不是整个面的完全接触, 而是在若干微小平面上的接触, 正是因为这些微小接触才使得因结合面面压、材料、加工方法以及表面粗糙度、结合面的介质情况的不同, 就使得机械结构在力学性质上不再具有连续性, 同时也使得整个机械结构的性能存在不确定性, 正因这一问题的存在就直接影响了工业生产中产品的精度和生产效率。
1.3 工况相关因素
当两个粗糙表面受到载荷作用时, 在加载初始阶段, 由于法向载荷较小, 两接触表面接触峰点产生弹性变形, 结合面法向刚度表现为线性特性;随着载荷的不断增大, 两接触表面间的变形经历了线性弹性、弹塑性共存、塑性三种变形, 这种连续变化使结合面接触刚度与载荷间表现出由线性向非线性变化。正是因为这种由载荷所引起的非线性原因, 因此从工况的角度分析结合面问题, 是很有必要的。
2 处理方法
结合面的基础静态特性的研究的根本目的就是为了能够在工程中应用。在工程中应用的时候, 就更应该考虑这些影响结合面静态特性的影响因子。
2.1 与结构设计有关的影响因素在设计预测时予以处理
随着计算机技术和数值解析方法的发展, 可以利用有限元程序对复杂的大型零件进行结构解析计算, 甚至对组合件、部件以及整台机床的结构特性也可以进行计算。因此在对影响结合面静态特性进行处理的时候, 可以利用计算机获得最佳的设计预测效果并进行相应的处理。
2.2 反映结合面固有特性的因素以及结合面静态基础特性参数数据来体现
由于结合面的影响因素众多, 结合形式多种多样, 因此在分析时不可能考虑到所有的影响因素。一般在处理结合面固有特性的影响因素时候都是通过直观基础特性参数数据来显示, 给人直观地表示。
3 发展与趋势
结合面的静态特性的研究较多, 到现在可以认为有些许成就, 但是当前的研究在系统性、普遍性、实用性等方面还存在不足。研究不足及未来的发展趋势主要表现在:
(1) 结合面准确的模型待建立。结合面静态特性的影响因素众多, 当前国内外集中研究和建立的结合面模型也只是针对部分的影响因素而建立的模型, 虽然有部分学者考虑了几种因素但是由于结合面属于柔性结合部以及它的非线性, 使得在研究和分析的时候对模型过于简化, 使得有时候模型建模不准确, 影响了实验结果了, 因此将来需要在研究各类影响因素基础上建立高精度的结合面综合模型。
(2) 面向不同类型的机械结构的研究进展缓慢:当前的机械只要存在着靠某种形式连接起来的机械零部件就会存在着结合面, 正是由于结合面的普遍存在, 国内外研究人员在考虑结合面的静态特性的影响因素时候, 往往只是相对于某种特殊或普遍的机械结构而已, 并没有广泛地普及性, 由此, 在根于结合面的普遍性, 探索普遍适用的各类机械结构结合面的模型及控制方法更能满足产业需求。
摘要：机械零部件之间的静态接触性能对装备的静动态、振动、运动响应等性能有着重要影响。通过对该领域相关文献的分析和归纳, 总结出影响机械结合面静态特性基础参数的影响因素和针对各类影响因素的处理方法, 为机械动力学的建模和计算提供系统的研究思路。
关键词：静态特性,接触刚度,工况
参考文献
[1]国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定[D].国发[2010]32号, 2010.
[2]PEN Y.BEARDS C.F.Identification of effective linear joints using coupling and joint identification techniques[J].ASME, Journal of Vibration and Acoustics, 1998, 120 (2) :331-338.
机场混凝土道面接缝技术研究 篇9
关键词：机场；混凝土道面；接缝技术；施工
高质量的机场混凝土道面是飞机安全、平稳着陆的保障。因此，我国各个机场工作人员都对机场道面质量提高重视，并积极进行维修与养护工作，以提高道面质量。其中，道面接缝破坏是机场道面常见病害中的一种常见主要形式。
一、避免接缝破坏的重要性
道面的接缝有很多形式，横向接缝用来减小湿度、温度变化导致混凝土产生的温度翘曲应力及收缩应力。纵向接缝能为混凝土板膨胀进行伸长余地的提供，进而防止其产生太大热压应力。道面的破坏一般都是从接缝开始的。因为当接缝张开时，剪应力及拉应力都很大，槽口上部的内角点会在二者合力的作用下形成较大的斜向的主拉应力，而机场混凝土的道面是刚性道面，脆性很大，不存在屈服阶段。载荷增加的时候，在应力集中的地方，最大应力会一直增长直到超过道面极限承载力，于是道面就在这个地方先开裂，产生破坏。而且，因为存在惯性力，应力在动载荷的作用下会以波的形式进行传播，传播过程中会在结构里产生散射、反射，导致截面应力进行重新分布，局部的应力就会增加。飞机是在多载荷的作用下飞行的，这时接缝处的应力集中会严重影响道面强度。所以，道面中非常薄弱的一部分就是接缝，避免接缝破坏十分重要。
二、接缝破坏的敏感因素
针对机场刚性道面接缝的合理形式进行实验研究后发现了很多问题。支模与校模：浇筑混凝土之前的准备工作非常重要，它直接影响混凝土试件的强度，质量。在实验室中手工支模难度较大，模板拼接或者堵缝不严而漏浆，边角混凝土不密实，造成蜂窝麻面，混凝土强度降低，容易掉边掉角；钢丝网强度，刚度太低，浇筑时严重变形，移位；模板本身翘曲变形，导致混凝土道面边缘不平整；模板支撑不牢固，浇筑混凝土时使模板松动，变形。在浇筑混凝土时模板已经存在变形，校模时，由于撬模板，使混凝土造成内伤；倒角太早刚超过混凝土初凝时间，效果不明显。摊铺与振捣：摊铺振捣不均匀，造成边角混凝土强度降低，混凝土出现蜂窝麻面现象。拆模：混凝土尚未达到一定强度，过早拆模，容易破坏边角；模板底部的垃圾（支撑架，石子，木屑）未清除干净；浇筑的混凝土太靠近墙边，就采用硬撬，硬砸等不正确方法进行拆模，导致混凝土板边角留下暗伤。养护：混凝土拆模后，边角处的养护往往得不到保证，而且忘记了在混凝土板侧壁涂刷沥青。边角暴露时间较长，难以得到相应湿度的养护，从而导致边角混凝土过早失水是混凝土强度降低。成品保护：在对接缝时，操作失误和施工工具破坏边角。
三、接缝破坏防治措施
为了解决模板拼接或者堵缝不严而漏浆的问题，采用了很多办法。方案一：在模具上粘贴硬塑料薄膜，但硬塑料薄膜与木质模板的粘结性很差。方案二：将石蜡融化填缝，但是石蜡凝固的太快，而且由于石蜡的流动性，往往造成来不及填缝就凝固的现象。方案三：根据木工师傅的建议，选择用混合胶和石膏粉，将模板的缝隙填平，最后再用砂纸打磨。为防止钢丝网在浇筑的过程中出现严重变形，用绳索绑在易变形处，连接到简易梁上。设置传力杆就位时，要在浇筑混凝土之前，但是，传力杆要放在板底20-30mm处，为解决这个问题，用粗铁丝做成支架使传力杆就位。接缝的填缝材料应具有粘结力强、弹性好、抗水、抗老化等优良性能。采用了聚氨酯类，改性聚硫类，硅酮类作为填缝材料。接缝的清洗和表面处理也要做好。接缝壁上粘附水泥浆或灰尘，及时性能再好的密封材料也难以粘结牢固。在实验的过程中发现接缝壁粗糙有利于提高粘结强度。还有就是加强养护工作，为了保证边角混凝土的强度，模板拆除后边板及侧壁应及时采用湿麻袋严密覆盖，以保持养护温度。混凝土侧壁要等晾干后才能涂刷沥青，涂刷沥青时，应该边揭麻袋边晾干边涂刷，当沥青基本不沾养护材料时，应立即覆盖，并洒水湿润。在实验过程中混凝土的涨模，蜂窝现象是最严重的，直接影响到后续实验的顺利进行。涨模处理方法：停下浇捣，对模板进行加固，模板浇筑后，涨模不可修补，只能以后再剔槽。蜂窝处理方法：在出现蜂窝的部位将松散砼全部錾掉，直到砼面变密实为止。然后先刷水泥浆一道，支好模板后用细石砼（加膨胀剂）浇筑并捣实。麻面处理方法：在出现麻面的部位先刷水泥浆一道，然后用高标号水泥砂浆填充并抹平收面。水泥混凝土道面板浇筑结束后，如果保护不当，极易造成现浇水泥板掉边掉角的现象，因此，在实验过程中，要小心谨慎，尽量避免磕坏边角。
参考文献
[1] 关宏信，程海潜.接缝性水泥混凝土路面接缝传荷能力测试方法探讨[J].中外公路，2007（2）.
[2] 罗平，徐卓慧.水泥混凝土路面裂缝的防治及接缝的处理措施[J].山西建筑，2007（2）.
混凝土结合面 篇10
由于高速公路渠化交通和车辆日趋大型化, 路面受车轮荷载比较集中, 承受了更大的剪切推移力, 容易产生剪切推移破坏, 而路面层间粘结剂的合理选择将对沥青路面抗剪性能产生直接的影响。我国《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中9.2建议了各种粘层油的品种和用量, 但大都是相对于马歇尔方法设计的沥青路面而言的, 而且是通过经验试洒确定的, 对粘层油路用性能研究缺乏工程实践及相关试验研究。为此, 本文将针对不同品种和用量的粘层油的粘结力以及其对GTM法设计的沥青路面路用性能进行试验研究。
1 GTM工作原理
GTM (Gyratory Testing Machine) 试验机由美国工程兵团发明于60年代, 它把混合料成型压实、力学剪切和车辆模拟机集合并于一台试验机。它的一个重要的特性是能够通过GTM滚轮压力的下降和旋转角度的增加直接反映出颗粒状塑性材料中可能出现的塑性过大的现象。更加合理的模拟了现场压实设备与随后交通荷载的作用。采用了和应力有关的推理方法进行混合料的力学分析和设计, 克服了马歇尔等经验方法的不足。
2 试验研究
2.1 试验材料
本试验沥青选用70号基质沥青和SBS改性沥青。AC-13粗集料选用的玄武岩, 细集料选用石灰岩。AC-20粗细集料均选用石灰岩。矿粉为石灰岩矿粉。对上述材料按JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求进行了规定项目的试验检测。检测结果表明, 均符合相关技术要求。
2.2 级配设计
本试验研究模拟高等级公路的上、中面层, 上面层为5cm AC-13型改性沥青混合料, 中面层为7cm AC-20型沥青混合料。对上述两种类型沥青混合料利用GTM成型法进行不同油石比下的旋转压实, 根据旋转结果 (GSI与GSF结果) 和成型试件的毛体积密度, 确定中面层AC-20型沥青混合料油石比为4.1%, 表面层AC-13型改性沥青混合料油石比为4.9%。
2.3 粘层材料
本试验选择的粘层油为两类, 一类为热沥青, 分别为滨洲70号基质沥青和加入改性剂改性的SBS改性沥青;另一类为乳化沥青, 分别为普通乳化沥青和SBR改性乳化沥青。参考规范规定的粘层油用量, 并根据在实际工程的经验。试验时, 在沥青路面的上面层与中面层喷洒的粘层油种类与用量见表1。
2.4 试件制作
特制成型车辙板板模, 将120mm高的车辙板板模两侧的挡板分成两段, 底端70mm, 上端为50mm。先用碾压法成型中面层板块, 再喷洒不同种类和剂量的粘层沥青, 最后加铺沥青混凝土上面层, 通过碾压次数保证中、上面层的密度与GTM旋转试件的密度一致。在喷洒乳化沥青时, 要保证充分破乳。
2.5 性能试验与评价
2.5.1 抗车辙能力。
沥青路面主要承受垂直荷载和水平荷载的作用, 如果沥青面层层间产生滑移, 受力状态发生巨大变化, 路面表面层极易产生车辙和开裂。喷洒粘层油能否有效防止层间滑动, 是否反而会促进层间滑动, 在此基础上, 研究粘层油对高温抗车辙能力的影响是十分必要的。
上述试验结果表明, 加入粘层沥青对沥青路面抗车辙能力存在一定的影响的。当乳化沥青和SBR改性乳化沥青增加到0.8kg/m2时, 动稳定度明显降低, 且喷洒后流淌现象比较明显, 因此, 对于乳化沥青来说, 0.8kg/m2作为沥青用量上限。而基质沥青与SBS改性沥青作为粘层油的车辙板试件动稳定度与不同的喷洒量有很好的相关性。当粘层油用量为0.8kg/m2时, 相当于每平方米增加了0.8kg的纯沥青用量, 随着沥青用量的增加, 对沥青路面抗车辙能力会造成负面影响。
2.5.2 拉拔试验。
本研究利用美国进口的MTS-810做拉拔试验代替剪切试验。将成型后的120mm厚的车辙板用万能切割机锯成长宽高为55mm×55mm×75mm小试件, 试件顶面与底面分别用万能胶与两个拉头胶结在一起。为了测定粘层沥青材料的温度稳定性, 该试验在60℃的温度条件下进行, 拉拔速度控制在10mm/s。
试验结果表明, 从粘层沥青的粘结强度来看, SBS改性沥青在用量达到一定程度时, 粘结强度最大, 其用量为0.4kg/m2~0.6kg/m2时最为合适;SBR改性乳化沥青粘结强度次之。对于SBR改性乳化沥青粘层与SBS改性沥青粘层, 在粘层沥青用量为0.4kg/m2时, 有大量试件并未从层间联结处破坏, 而是试件本体发生破坏, 一般为中面层破坏。普通基质沥青的粘结强度次于SBR改性乳化沥青, 而乳化沥青粘结强度最差。且大多从面层联结处破坏。因此选用改性沥青作为粘层沥青更为合理。
3结语
通过上述试验数据分析, 基质沥青和乳化沥青粘层虽能起到层间联结和抗剪切的作用, 但效果较差。而以SBS改性沥青和SBR改性乳化沥青作为粘层油效果较好。选用SBS改性沥青时建议用量为0.3kg/m2~0.5kg/m2, 选用SBR改性乳化沥青时建议用量为0.4kg/m2~0.6kg/m2。采用改性沥青和乳化改性沥青作粘层油基本能够使沥青面层层间实现“全连续结构”, 形成一个整体, 达到更好的抗车辙能力。
摘要：沥青面层在抵抗车辙变形方面, 不仅同每一层的材料及级配类型有关, 而且与路面结构组合有关。为了更好地研究粘层油对沥青路面抗车辙能力影响, 本文通过与之相适应的试验方法, 对检测后的数据进行数理分析, 比选出了适合路用性能的粘层油, 并对粘层油的洒布量做了具体要求, 为粘层油在工程施工中的合理应用提供了科学依据。
关键词：粘层油,抗车辙能力,拉拔试验,工程应用
参考文献
[1]沈金安.张登良.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[2]吴玉辉.周卫峰.基于拉拔和车辙试验的沥青面层间黏层油性能评价[J].天津大学学报, 2009年5月.