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2016年 35卷 第3期
2016, 35(3): 329-333.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0301
摘要
PDF 2259KB
摘要:
基于有限元方法与应力波理论,以近海工程海洋打桩锤为研究对象,分析了沉桩过程中冲击机械系统的动力学响应。基于有限元分析软件LS-dyna,建立某型海洋打桩锤沉桩过程的有限元模型,还原模拟了海洋打桩锤的某次滩涂的施工打桩作业,分析了冲击缓冲装置在海洋打桩锤系统中的作用,讨论了沉桩过程中锤芯和桩内部的能量传递规律,预测了关键部件的动力学响应。有限元预测结果与现场实际沉桩记录充分接近,表明文中建立的模型和仿真结果是正确的。
基于有限元方法与应力波理论,以近海工程海洋打桩锤为研究对象,分析了沉桩过程中冲击机械系统的动力学响应。基于有限元分析软件LS-dyna,建立某型海洋打桩锤沉桩过程的有限元模型,还原模拟了海洋打桩锤的某次滩涂的施工打桩作业,分析了冲击缓冲装置在海洋打桩锤系统中的作用,讨论了沉桩过程中锤芯和桩内部的能量传递规律,预测了关键部件的动力学响应。有限元预测结果与现场实际沉桩记录充分接近,表明文中建立的模型和仿真结果是正确的。
2016, 35(3): 334-339.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0302
摘要:
分析了反向扩孔气动冲击器的工作原理,建立了反向扩孔气动冲击器系统内部动力过程的的微分方程组。运用计算机仿真技术,对微分方程组进行求解,分析和研究反向扩孔气动冲击器的性能(冲击能、冲击频率、活塞行程和耗气量)与结构参数(阀孔到活塞前端距离、内活塞前端到锤头的距离)之间的相互关系。求得结构参数与性能参数相应的仿真数据与曲线。
分析了反向扩孔气动冲击器的工作原理,建立了反向扩孔气动冲击器系统内部动力过程的的微分方程组。运用计算机仿真技术,对微分方程组进行求解,分析和研究反向扩孔气动冲击器的性能(冲击能、冲击频率、活塞行程和耗气量)与结构参数(阀孔到活塞前端距离、内活塞前端到锤头的距离)之间的相互关系。求得结构参数与性能参数相应的仿真数据与曲线。
2016, 35(3): 340-345.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0303
摘要:
针对现有螺旋波纹钢管机存在的问题,利用QFD法确定出各个需求和工程特性之间的权重关系并确定出需求的改进率;运用TRIZ理论提取设备中存在的物理冲突和技术冲突,并对照39个参数和40个发明原理确定出解决冲突的可行方法;结合波纹钢管机本身的功能需求及结构特点对其结构进行了创新设计。经有限元分析中的模态分析验证本创新设计是合理的。
针对现有螺旋波纹钢管机存在的问题,利用QFD法确定出各个需求和工程特性之间的权重关系并确定出需求的改进率;运用TRIZ理论提取设备中存在的物理冲突和技术冲突,并对照39个参数和40个发明原理确定出解决冲突的可行方法;结合波纹钢管机本身的功能需求及结构特点对其结构进行了创新设计。经有限元分析中的模态分析验证本创新设计是合理的。
2016, 35(3): 346-350.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0304
摘要:
在处理时变系统,模拟激振力作用转子振动响应时,离散时间传递矩阵法有着十分明显的优势。以燃气轮机为研究对象,建立了燃气轮机低压、高压转子动力学简化模型;推导典型结构单元离散时间传递矩阵,计算转子临界特性;以流体激振和转子热变形两种故障模式为例,引入时变激振力,计算转子异常振动响应。通过实测数据验证,计算结果正确,建模方法、单元离散时间传递矩阵表达式和故障模拟方法可靠,可以直接应用到燃气轮机动力学计算中。
在处理时变系统,模拟激振力作用转子振动响应时,离散时间传递矩阵法有着十分明显的优势。以燃气轮机为研究对象,建立了燃气轮机低压、高压转子动力学简化模型;推导典型结构单元离散时间传递矩阵,计算转子临界特性;以流体激振和转子热变形两种故障模式为例,引入时变激振力,计算转子异常振动响应。通过实测数据验证,计算结果正确,建模方法、单元离散时间传递矩阵表达式和故障模拟方法可靠,可以直接应用到燃气轮机动力学计算中。
2016, 35(3): 351-357.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0305
摘要:
提出了一种载流薄板耦合振动式流体脉动抑制原理,研制了一种结构振动式流体滤波器,利用阻尼平衡孔和静压平衡容腔及薄板的振动衰减流体脉动能量,实现了流体谐振和结构谐振的共同滤波。利用小扰度理论对流体耦合作用下载流薄板进行了动力学分析,应用集中参数法分析了滤波器的动态特性,建立了传递矩阵模型,仿真分析得出了理论模型的一致结果。最后对实验样机进行了性能测试,通过对流体压力的时域及频域信号分析,证明滤波器在耦合共振频率点具有良好的流体脉动衰减效果,同时在其滤波带宽范围内,也具有一定的流体系统压力脉动抑制效能,验证了理论分析的正确性,为流体系统压力脉动抑制提供了新方法。
提出了一种载流薄板耦合振动式流体脉动抑制原理,研制了一种结构振动式流体滤波器,利用阻尼平衡孔和静压平衡容腔及薄板的振动衰减流体脉动能量,实现了流体谐振和结构谐振的共同滤波。利用小扰度理论对流体耦合作用下载流薄板进行了动力学分析,应用集中参数法分析了滤波器的动态特性,建立了传递矩阵模型,仿真分析得出了理论模型的一致结果。最后对实验样机进行了性能测试,通过对流体压力的时域及频域信号分析,证明滤波器在耦合共振频率点具有良好的流体脉动衰减效果,同时在其滤波带宽范围内,也具有一定的流体系统压力脉动抑制效能,验证了理论分析的正确性,为流体系统压力脉动抑制提供了新方法。
2016, 35(3): 358-363.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0306
摘要:
针对高速轨道车辆簧上质量、弹簧刚度的摄动问题,利用线性分式变换LFT对车辆垂向振动模型进行不确定分析,将模型中摄动参数隔离出来,并根据性能要求选择权函数设计鲁棒μ控制器。以轨道高低不平顺作为外部激励进行仿真,其控制效果与基于名义模型设计的鲁棒H∞控制器进行对比。仿真结果表明:仅存在外部扰动时,鲁棒H∞控制器表现出更优的控制效果;外部扰动和内部参数摄动同时存在时,鲁棒H∞控制器控制效果明显恶化,鲁棒μ控制器表现相对稳定。鲁棒μ控制器在高速轨道车辆垂向振动抑制方面具有较优的鲁棒稳定性和鲁棒性能。
针对高速轨道车辆簧上质量、弹簧刚度的摄动问题,利用线性分式变换LFT对车辆垂向振动模型进行不确定分析,将模型中摄动参数隔离出来,并根据性能要求选择权函数设计鲁棒μ控制器。以轨道高低不平顺作为外部激励进行仿真,其控制效果与基于名义模型设计的鲁棒H∞控制器进行对比。仿真结果表明:仅存在外部扰动时,鲁棒H∞控制器表现出更优的控制效果;外部扰动和内部参数摄动同时存在时,鲁棒H∞控制器控制效果明显恶化,鲁棒μ控制器表现相对稳定。鲁棒μ控制器在高速轨道车辆垂向振动抑制方面具有较优的鲁棒稳定性和鲁棒性能。
2016, 35(3): 364-369.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0307
摘要:
通过合理假设,建立了机械弹性车轮三维模型和热平衡状态简化传热数学模型,并进行了滚动状态应力、应变分析。根据简化条件,在有限元软件中建立二维稳态温度场模型,仿真得到了滚动状态下胎体内部温度场分布。分析了车速、橡胶材料损耗因子、导热系数和车轮断面宽度对最高温度的影响。应用多元回归技术建立了滚动状态下最高温度与多因素变化回归方程,进行了F分布检验和预测案例的分析,表明所建回归方程可信度很高,可用于预测滚动状态下最高温度。
通过合理假设,建立了机械弹性车轮三维模型和热平衡状态简化传热数学模型,并进行了滚动状态应力、应变分析。根据简化条件,在有限元软件中建立二维稳态温度场模型,仿真得到了滚动状态下胎体内部温度场分布。分析了车速、橡胶材料损耗因子、导热系数和车轮断面宽度对最高温度的影响。应用多元回归技术建立了滚动状态下最高温度与多因素变化回归方程,进行了F分布检验和预测案例的分析,表明所建回归方程可信度很高,可用于预测滚动状态下最高温度。
2016, 35(3): 370-374.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0308
摘要:
高频疲劳实验机的夹具压盘上的螺纹容易损坏,严重时会导致工件无法取下。通过20MnTiB棒材在PLG-100高频疲劳试验机上进行疲劳实验时,多次借助扳手拧下试样而损坏了夹具压盘的螺纹,导致夹具压盘无法将试样固定在疲劳机上继续试验。针对此问题提出3种修复压盘螺纹的方法,分别在压盘中心镶嵌圆柱套、同心圆柱台阶套和螺纹套。疲劳试验结果表明:只有镶嵌螺纹套修复法能完成实验的要求并得到了疲劳寿命曲线水平部且维修方便,快速经济。与前两种方法比较,镶嵌螺纹套法能提高螺纹连接强度、耐热性和耐磨性。
高频疲劳实验机的夹具压盘上的螺纹容易损坏,严重时会导致工件无法取下。通过20MnTiB棒材在PLG-100高频疲劳试验机上进行疲劳实验时,多次借助扳手拧下试样而损坏了夹具压盘的螺纹,导致夹具压盘无法将试样固定在疲劳机上继续试验。针对此问题提出3种修复压盘螺纹的方法,分别在压盘中心镶嵌圆柱套、同心圆柱台阶套和螺纹套。疲劳试验结果表明:只有镶嵌螺纹套修复法能完成实验的要求并得到了疲劳寿命曲线水平部且维修方便,快速经济。与前两种方法比较,镶嵌螺纹套法能提高螺纹连接强度、耐热性和耐磨性。
2016, 35(3): 375-380.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0309
摘要:
为进行非化学田间除草,设计了一种四足除草机器人。对该除草机器人进行虚拟样机建模和动力学仿真,目的是提高四足除草机器人设计的效率与可靠性。在ADAMS中建立四足除草机器人的机械动力学模型,并运用ADAMS与MATLAB/Simulink联合仿真技术对其参数进行控制中的参数整定。通过此方法,可以初步确定四足除草机器人在行走过程中的PID参数及所需要的驱动力。ADAMS和MATLAB/Simulink联合仿真方法面向多领域,仿真结果逼真并且接近实际系统,为四足除草机器人物理样机的研制提供依据,解决了传统设计过程中机械和控制系统不匹配问题。
为进行非化学田间除草,设计了一种四足除草机器人。对该除草机器人进行虚拟样机建模和动力学仿真,目的是提高四足除草机器人设计的效率与可靠性。在ADAMS中建立四足除草机器人的机械动力学模型,并运用ADAMS与MATLAB/Simulink联合仿真技术对其参数进行控制中的参数整定。通过此方法,可以初步确定四足除草机器人在行走过程中的PID参数及所需要的驱动力。ADAMS和MATLAB/Simulink联合仿真方法面向多领域,仿真结果逼真并且接近实际系统,为四足除草机器人物理样机的研制提供依据,解决了传统设计过程中机械和控制系统不匹配问题。
2016, 35(3): 381-385.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0310
摘要:
为了有效融合待识别系统的多源证据信息,提高模式识别的准确性,提出了一种多源证据信息加权融合的模式识别方法。该方法基于不同来源证据对辨识框架中各命题识别具有不同可靠性这一事实,将各证据对各命题识别的正确率转换成加权系数,通过研究证据理论的加权改进,构建加权融合的识别体系,保证各证据在模式识别过程中存在的不确定性经过融合后能够最大限度削弱,从而从理论上降低了模式识别的不确定性。实例分析表明,多源信息加权融合后的识别结果可信度明显增大、识别正确率显著提高,充分验证了该融合识别方法能够有效提高模式识别的准确性。
为了有效融合待识别系统的多源证据信息,提高模式识别的准确性,提出了一种多源证据信息加权融合的模式识别方法。该方法基于不同来源证据对辨识框架中各命题识别具有不同可靠性这一事实,将各证据对各命题识别的正确率转换成加权系数,通过研究证据理论的加权改进,构建加权融合的识别体系,保证各证据在模式识别过程中存在的不确定性经过融合后能够最大限度削弱,从而从理论上降低了模式识别的不确定性。实例分析表明,多源信息加权融合后的识别结果可信度明显增大、识别正确率显著提高,充分验证了该融合识别方法能够有效提高模式识别的准确性。
2016, 35(3): 386-391.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0311
摘要:
复合式汽车变速器,由金属带式无级变速器(continuously variable transmission,CVT)和有级变速传动装置组成,可根据汽车工况的需要分别实现无级变速传动和有级变速传动。综合考虑了发动机效率和CVT效率对汽车油耗的影响,提出了一种复合式汽车变速器最佳经济性速比优化方法。首先建立了动力传动系统的数值模型,为系统优化匹配和仿真分析奠定了基础。其次,建立了CVT最佳经济性速比匹配优化目标函数模型。基于simulationX软件,建立了装有复合式变速器的汽车仿真模型,对CVT的最佳经济性速比进行了优化,并对比分析了速比优化前后汽车的动力性和燃油经济性,证明了本文算法的有效性和实用性。
复合式汽车变速器,由金属带式无级变速器(continuously variable transmission,CVT)和有级变速传动装置组成,可根据汽车工况的需要分别实现无级变速传动和有级变速传动。综合考虑了发动机效率和CVT效率对汽车油耗的影响,提出了一种复合式汽车变速器最佳经济性速比优化方法。首先建立了动力传动系统的数值模型,为系统优化匹配和仿真分析奠定了基础。其次,建立了CVT最佳经济性速比匹配优化目标函数模型。基于simulationX软件,建立了装有复合式变速器的汽车仿真模型,对CVT的最佳经济性速比进行了优化,并对比分析了速比优化前后汽车的动力性和燃油经济性,证明了本文算法的有效性和实用性。
2016, 35(3): 392-395.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0312
摘要:
针对双发动机驱动的弹性辐板并车齿轮传动系统的扭转振动问题,采用集中参数法建立了并车齿轮传动系统的非线性动力学模型,用增量谐波平衡法求解得到了系统的非线性动力学响应。分析了辐板刚度和阻尼对传动系统振动的影响。数值研究结果表明:在不同的辐板刚度条件下,并车传动系统会出现次谐波响应、拟周期响应以及混沌响应等典型的非线性振动特性;当辐板刚度达到109N/m时,系统动载系数激增到最大值1.35;辐板阻尼对动载系数的影响也是非线性的,但总体上随着阻尼比的增加,动载系数呈下降的趋势。
针对双发动机驱动的弹性辐板并车齿轮传动系统的扭转振动问题,采用集中参数法建立了并车齿轮传动系统的非线性动力学模型,用增量谐波平衡法求解得到了系统的非线性动力学响应。分析了辐板刚度和阻尼对传动系统振动的影响。数值研究结果表明:在不同的辐板刚度条件下,并车传动系统会出现次谐波响应、拟周期响应以及混沌响应等典型的非线性振动特性;当辐板刚度达到109N/m时,系统动载系数激增到最大值1.35;辐板阻尼对动载系数的影响也是非线性的,但总体上随着阻尼比的增加,动载系数呈下降的趋势。
2016, 35(3): 396-400.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0313
摘要:
针对现有半自主遥控挖掘机器人存在的不足,提出一种基于动作的挖掘机器人遥操作控制方案。首先在综合论述该遥操作系统控制原理基础上,重点阐述了挖掘机各工作装置遥操作的实现,并搭建基于动作的挖掘机器人遥操作实验平台进行实验验证。结果表明:该遥操作系统不仅设备简单轻便,操作灵活,而且主-从端跟随性能良好,能达到挖掘机遥操作作业的基本要求,为挖掘机器人遥操作系统的开发与设计提供参考。
针对现有半自主遥控挖掘机器人存在的不足,提出一种基于动作的挖掘机器人遥操作控制方案。首先在综合论述该遥操作系统控制原理基础上,重点阐述了挖掘机各工作装置遥操作的实现,并搭建基于动作的挖掘机器人遥操作实验平台进行实验验证。结果表明:该遥操作系统不仅设备简单轻便,操作灵活,而且主-从端跟随性能良好,能达到挖掘机遥操作作业的基本要求,为挖掘机器人遥操作系统的开发与设计提供参考。
2016, 35(3): 401-407.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0314
摘要:
针对目前结构的设计易造成塑性变形时应力集中区域分布不合理的问题,通过有限元仿真技术,开展对侧翻保护装置在触地碰撞时其结构塑性行为的研究。以国产KZ-28型震源车侧翻保护装置为对象,研究其结构塑性变形区域分布规律,针对其结构应力集中易造成连接处破坏的现象,通过在结构上合理设置塑性铰孔的方法进行改善,并利用正交试验法选出塑性铰孔最优设置方案。仿真结果可知:设置有塑性铰孔的KZ-28型侧翻保护装置的应力集中区域分布更加合理,避免了对连接处的破坏,并且提升了整体吸能能力。通过合理设置塑性铰孔改善应力集中分布区域和提升吸能能力的方法为进一步提高侧翻保护装置结构性能提供了科学依据。
针对目前结构的设计易造成塑性变形时应力集中区域分布不合理的问题,通过有限元仿真技术,开展对侧翻保护装置在触地碰撞时其结构塑性行为的研究。以国产KZ-28型震源车侧翻保护装置为对象,研究其结构塑性变形区域分布规律,针对其结构应力集中易造成连接处破坏的现象,通过在结构上合理设置塑性铰孔的方法进行改善,并利用正交试验法选出塑性铰孔最优设置方案。仿真结果可知:设置有塑性铰孔的KZ-28型侧翻保护装置的应力集中区域分布更加合理,避免了对连接处的破坏,并且提升了整体吸能能力。通过合理设置塑性铰孔改善应力集中分布区域和提升吸能能力的方法为进一步提高侧翻保护装置结构性能提供了科学依据。
2016, 35(3): 408-413.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0315
摘要:
基于CFD理论,数值模拟了低冲角下(冲蚀角α7Pa,在这种高强度冲击的反复作用下,材料更容易发生疲劳失效;2)当α30°时,材料表面的磨痕主要为瞬时高温氧化和疲劳剥落引起的夹杂着白色氧化铁颗粒的蚀坑。40Cr试件失重量随冲蚀角变化趋势与三次样条曲线吻合得很好。
基于CFD理论,数值模拟了低冲角下(冲蚀角α7Pa,在这种高强度冲击的反复作用下,材料更容易发生疲劳失效;2)当α30°时,材料表面的磨痕主要为瞬时高温氧化和疲劳剥落引起的夹杂着白色氧化铁颗粒的蚀坑。40Cr试件失重量随冲蚀角变化趋势与三次样条曲线吻合得很好。
2016, 35(3): 414-419.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0316
摘要:
利用拉格朗日法及系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人的动力学模型;通过引入参数自适应调节律对系统不确定性边界值进行在线预估,基于增广法提出一种区别于传统鲁棒控制的改进鲁棒控制方案。通过对参数自适应调节律的开启与闭合的仿真结果表明,所提改进鲁棒控制方案对驱动具有不确定性双臂空间机器人执行所指定的双臂关节运动具有良好的控制效果和抗扰动能力。
利用拉格朗日法及系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人的动力学模型;通过引入参数自适应调节律对系统不确定性边界值进行在线预估,基于增广法提出一种区别于传统鲁棒控制的改进鲁棒控制方案。通过对参数自适应调节律的开启与闭合的仿真结果表明,所提改进鲁棒控制方案对驱动具有不确定性双臂空间机器人执行所指定的双臂关节运动具有良好的控制效果和抗扰动能力。
2016, 35(3): 420-424.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0317
摘要:
针对传统直壁件多道次渐进成形工艺存在的路径规划复杂、加工时间长、壁厚过度减薄的现状,提出了一种拉弯辅助渐进成形直壁件的新工艺。该工艺包含三个步骤:预成形、拉弯组合成形直壁和校形。基于此工艺进行了试验研究,结果表明:拉弯组合成形直壁件壁厚减薄程度小,壁厚分布均匀,加工时间明显缩短,更加符合实际生产的需要;预成角直接决定直壁件最终壁厚,预成形角越大,壁厚减薄越大;在周向压应力的作用下,直壁部分出现局部区域增厚现象,且预成角越小,增厚区域越大。
针对传统直壁件多道次渐进成形工艺存在的路径规划复杂、加工时间长、壁厚过度减薄的现状,提出了一种拉弯辅助渐进成形直壁件的新工艺。该工艺包含三个步骤:预成形、拉弯组合成形直壁和校形。基于此工艺进行了试验研究,结果表明:拉弯组合成形直壁件壁厚减薄程度小,壁厚分布均匀,加工时间明显缩短,更加符合实际生产的需要;预成角直接决定直壁件最终壁厚,预成形角越大,壁厚减薄越大;在周向压应力的作用下,直壁部分出现局部区域增厚现象,且预成角越小,增厚区域越大。
2016, 35(3): 425-430.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0318
摘要:
碳纤维复合材料加工中易产生分层、毛刺、撕裂等缺陷,是难加工材料。通过建立超声端铣碳纤维复合材料模型,分析两种角度下端铣碳纤维复合材料机理。采用纵扭共振旋转超声端铣和普通端铣碳纤维复合材料进行试验研究。试验结果表明:纵扭共振旋转超声端铣下,碳纤维复合材料已加工表面平整,刀具磨损少;而普通端铣条件下的已加工表面沟槽、凹坑较多,刀具磨损较大;超声端铣效果优于普通端铣。
碳纤维复合材料加工中易产生分层、毛刺、撕裂等缺陷,是难加工材料。通过建立超声端铣碳纤维复合材料模型,分析两种角度下端铣碳纤维复合材料机理。采用纵扭共振旋转超声端铣和普通端铣碳纤维复合材料进行试验研究。试验结果表明:纵扭共振旋转超声端铣下,碳纤维复合材料已加工表面平整,刀具磨损少;而普通端铣条件下的已加工表面沟槽、凹坑较多,刀具磨损较大;超声端铣效果优于普通端铣。
2016, 35(3): 431-436.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0319
摘要:
基于求解点接触弹流润滑(EHL)问题的高效直接算法,研究了点接触EHL状态下载荷、速度、材料参数对二次压力峰和中心压力的影响,在对大量数值解结果进行分析和回归的基础上,给出了二次压力峰和中心压力对载荷、速度、材料参数关系的拟合公式,并对拟合公式的精确性进行了检验,结果显示,在相当宽的参数范围内,所提出的拟合公式的计算结果与数值解的相对误差小于10%,为研究零件在点接触EHL状态下的最大应力及疲劳寿命预测提供了一个简单而实用的工具。
基于求解点接触弹流润滑(EHL)问题的高效直接算法,研究了点接触EHL状态下载荷、速度、材料参数对二次压力峰和中心压力的影响,在对大量数值解结果进行分析和回归的基础上,给出了二次压力峰和中心压力对载荷、速度、材料参数关系的拟合公式,并对拟合公式的精确性进行了检验,结果显示,在相当宽的参数范围内,所提出的拟合公式的计算结果与数值解的相对误差小于10%,为研究零件在点接触EHL状态下的最大应力及疲劳寿命预测提供了一个简单而实用的工具。
2016, 35(3): 437-443.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0320
摘要:
动态压力波信号的异常识别是声波法输油管道泄漏检测和泄漏定位的关键。从时间序列角度出发,提出一种基于模糊集理论的输油管道泄漏检测定位方法。该方法首先采用小波分解和半硬软阈值法去除动态压力波信号噪声;其次选取固定长度的正常动态压力波信号子序列作为模板序列,并对现场采集所得动态压力波信号选取相同长度的子序列作为被匹配序列,构造两子序列信号所对应功率谱的模糊集并计算其相似度;最后根据模糊相似度判定输油管道是否存在泄漏现象,若发生泄漏,可利用检测信号和模板信号的模糊熵差确定泄漏位置。实验表明,建议方法简单、有效且定位精度高。
动态压力波信号的异常识别是声波法输油管道泄漏检测和泄漏定位的关键。从时间序列角度出发,提出一种基于模糊集理论的输油管道泄漏检测定位方法。该方法首先采用小波分解和半硬软阈值法去除动态压力波信号噪声;其次选取固定长度的正常动态压力波信号子序列作为模板序列,并对现场采集所得动态压力波信号选取相同长度的子序列作为被匹配序列,构造两子序列信号所对应功率谱的模糊集并计算其相似度;最后根据模糊相似度判定输油管道是否存在泄漏现象,若发生泄漏,可利用检测信号和模板信号的模糊熵差确定泄漏位置。实验表明,建议方法简单、有效且定位精度高。
2016, 35(3): 444-447.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0321
摘要:
实验中发现,当负电容值选取较小时,基于负电容压电分流阻尼控制系统将不稳定。针对这个问题,利用反馈控制理论推导了负电容压电阻尼振动控制系统模型,并对其进行了稳定性分析,最后,基于dSPACE实时仿真系统,利用模拟电路和压电元件,设计并建立了四边固支的压电合金板的振动控制实验平台,进行了基于负电容压电分流阻尼的振动控制方法的稳定性实验研究,理论分析和实验结果表明:当负电容值大于且接近于或小于压电片的容抗值时,系统将不稳定,负电容压电阻尼振动系统稳定性的研究将会对负电容在振动和噪声控制系统中的应用具有重要指导意义。
实验中发现,当负电容值选取较小时,基于负电容压电分流阻尼控制系统将不稳定。针对这个问题,利用反馈控制理论推导了负电容压电阻尼振动控制系统模型,并对其进行了稳定性分析,最后,基于dSPACE实时仿真系统,利用模拟电路和压电元件,设计并建立了四边固支的压电合金板的振动控制实验平台,进行了基于负电容压电分流阻尼的振动控制方法的稳定性实验研究,理论分析和实验结果表明:当负电容值大于且接近于或小于压电片的容抗值时,系统将不稳定,负电容压电阻尼振动系统稳定性的研究将会对负电容在振动和噪声控制系统中的应用具有重要指导意义。
2016, 35(3): 448-452.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0322
摘要:
针对传统遗传算法早熟与收敛性差的问题,对遗传机制提出了改进策略,并与粒子群算法相混合,建立了一种混合遗传算法。该算法进一步被应用于火箭减载缓释机构的套筒外形优化问题。采用PATRAN的二次开发语言PCL对减载缓释机构进行参数化建模,通过对套筒的外形进行离散与优化,得到了满足Keepers提出的缓释特性的套筒外形。优化结果表明,混合遗传算法收敛速度较快,可行性高,有很好的工程适用性。
针对传统遗传算法早熟与收敛性差的问题,对遗传机制提出了改进策略,并与粒子群算法相混合,建立了一种混合遗传算法。该算法进一步被应用于火箭减载缓释机构的套筒外形优化问题。采用PATRAN的二次开发语言PCL对减载缓释机构进行参数化建模,通过对套筒的外形进行离散与优化,得到了满足Keepers提出的缓释特性的套筒外形。优化结果表明,混合遗传算法收敛速度较快,可行性高,有很好的工程适用性。
2016, 35(3): 453-459.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0323
摘要:
目前车辆悬架关键紧固件的强度设计大多依赖于经验公式,难以保证其可靠性。如何保证足够的设计强度一直是关键紧固件设计与选型的难题。首先建立了极限工况下纵向、侧向、垂向和复合类整车模型,通过整车道路试验修正模型参数,利用修正后的整车模型求解轮胎受力。其次改进了ADAMS悬架模型,基于轮胎受力得到各极限工况下的关键紧固件受力,根据最大值进行强度设计与选型。应用实例表明,该设计方法能保证悬架关键紧固件的强度设计与选型具有足够的可靠性,满足各极限工况下的使用要求。
目前车辆悬架关键紧固件的强度设计大多依赖于经验公式,难以保证其可靠性。如何保证足够的设计强度一直是关键紧固件设计与选型的难题。首先建立了极限工况下纵向、侧向、垂向和复合类整车模型,通过整车道路试验修正模型参数,利用修正后的整车模型求解轮胎受力。其次改进了ADAMS悬架模型,基于轮胎受力得到各极限工况下的关键紧固件受力,根据最大值进行强度设计与选型。应用实例表明,该设计方法能保证悬架关键紧固件的强度设计与选型具有足够的可靠性,满足各极限工况下的使用要求。
2016, 35(3): 460-464.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0324
摘要:
为探索焊点布置对乘用车车身振动特性的影响,将变密度拓扑优化法应用于车身焊点布置的设计中,改善乘用车车身共振问题。首先,确定影响车身低阶模态频率的关键部件,然后将车身结构进行分区,最后应用变密度法对车身关键部件的焊点进行分区拓扑优化。结合乘用车车身焊接工艺,以车身低频固有振动特性为优化目标,以车身焊点体积最少为约束条件,以焊点单元密度为设计变量,对车身结构焊点布置进行拓扑优化。经模态分析,结果表明拓扑优化后车身焊点数目缩减了2.38%,车身的一阶模态频率为27.53Hz,提高了1.28Hz。将变密度法应用于乘用车车身焊点布置拓扑优化设计,有助于确定车身焊点的最佳布局,减少结构共振的可能性。
为探索焊点布置对乘用车车身振动特性的影响,将变密度拓扑优化法应用于车身焊点布置的设计中,改善乘用车车身共振问题。首先,确定影响车身低阶模态频率的关键部件,然后将车身结构进行分区,最后应用变密度法对车身关键部件的焊点进行分区拓扑优化。结合乘用车车身焊接工艺,以车身低频固有振动特性为优化目标,以车身焊点体积最少为约束条件,以焊点单元密度为设计变量,对车身结构焊点布置进行拓扑优化。经模态分析,结果表明拓扑优化后车身焊点数目缩减了2.38%,车身的一阶模态频率为27.53Hz,提高了1.28Hz。将变密度法应用于乘用车车身焊点布置拓扑优化设计,有助于确定车身焊点的最佳布局,减少结构共振的可能性。
2016, 35(3): 465-471.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0325
摘要:
针对四轮独立驱动电动汽车,设计了一种再生制动控制策略。充分考虑车速、电池的SOC(充电状态)、电池的最大充电电流和最大充电电压、电机的转矩特性、汽车制动Ⅰ曲线以及ECE法规曲线等因素的影响,该控制策略兼顾了制动稳定性和制动能量的回收效率。基于Simuliuk和AVLCruise软件平台进行了系统建模和联合仿真。仿真结果表明,该优化控制策略在保证制动安全、稳定的前提下,极大地提高了制动能量的回收效率。
针对四轮独立驱动电动汽车,设计了一种再生制动控制策略。充分考虑车速、电池的SOC(充电状态)、电池的最大充电电流和最大充电电压、电机的转矩特性、汽车制动Ⅰ曲线以及ECE法规曲线等因素的影响,该控制策略兼顾了制动稳定性和制动能量的回收效率。基于Simuliuk和AVLCruise软件平台进行了系统建模和联合仿真。仿真结果表明,该优化控制策略在保证制动安全、稳定的前提下,极大地提高了制动能量的回收效率。
2016, 35(3): 472-476.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0326
摘要:
碳纤维增强复合材料是一种典型弹脆性材料,其纤维铺层方向与材料加工性能、破坏机理和切削质量有着密切的关系。针对复合材料各向异性的特点,利用Abaqus/Explicit有限元仿真软件,基于Hashin失效准则,建立碳纤维复合材料单向纤维铺层二维正交切削宏观模型。研究不同铺层方向条件下纤维和基体的破坏机理,开展复合材料平面铣削试验,并将试验加工得到的铣削表面与仿真结果进行了比较,验证了模型的合理性。
碳纤维增强复合材料是一种典型弹脆性材料,其纤维铺层方向与材料加工性能、破坏机理和切削质量有着密切的关系。针对复合材料各向异性的特点,利用Abaqus/Explicit有限元仿真软件,基于Hashin失效准则,建立碳纤维复合材料单向纤维铺层二维正交切削宏观模型。研究不同铺层方向条件下纤维和基体的破坏机理,开展复合材料平面铣削试验,并将试验加工得到的铣削表面与仿真结果进行了比较,验证了模型的合理性。
2016, 35(3): 477-483.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0327
摘要:
建立了模拟粗糙表面的小波模型,该模型可生成各向同性高斯表面、各向异性高斯表面;分析了模拟表面的统计参数和自相关函数;验证了该模型的正确性和有效性。小波模型与Johnson转换系统结合,模拟了给定偏态、峰态的非高斯表面,结果显示目标值和模拟值吻合。另外,将支承面曲线从二维推广到三维,研究表明三维支承面曲线能够更加准确反映表面真实信息;定义的粗糙峰曲线和空穴曲线为未来研究粗糙表面微润滑、微摩擦、微磨损提供基础。
建立了模拟粗糙表面的小波模型,该模型可生成各向同性高斯表面、各向异性高斯表面;分析了模拟表面的统计参数和自相关函数;验证了该模型的正确性和有效性。小波模型与Johnson转换系统结合,模拟了给定偏态、峰态的非高斯表面,结果显示目标值和模拟值吻合。另外,将支承面曲线从二维推广到三维,研究表明三维支承面曲线能够更加准确反映表面真实信息;定义的粗糙峰曲线和空穴曲线为未来研究粗糙表面微润滑、微摩擦、微磨损提供基础。
2016, 35(3): 484-488.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0328
摘要:
复合材料胶接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用,其应力状态对于修理效果有重要影响。本文中得到了修理结构中胶层的应力分布的解析解,与有限元数值结果吻合较好,表明该解析解合理有效。基于该解析解分析了胶层中的应力分布随修理参数的变化,结果表明:增加补片长度和厚度可以降低胶层中的剪应力,但是两者都有临界值,超过临界值后剪应力降低的趋势减缓;胶层中的剪应力随着胶层的厚度增加而减小,随着剪切模量的增加而增大。
复合材料胶接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用,其应力状态对于修理效果有重要影响。本文中得到了修理结构中胶层的应力分布的解析解,与有限元数值结果吻合较好,表明该解析解合理有效。基于该解析解分析了胶层中的应力分布随修理参数的变化,结果表明:增加补片长度和厚度可以降低胶层中的剪应力,但是两者都有临界值,超过临界值后剪应力降低的趋势减缓;胶层中的剪应力随着胶层的厚度增加而减小,随着剪切模量的增加而增大。
2016, 35(3): 489-492.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0329
摘要:
针对飞机蒙皮铆接搭接结构,通过疲劳试验研究得到了两种新型铝锂合金Al-Li-S-4和2198-T8试件的细节疲劳额定值(DFR),同时借助扫描电镜观察疲劳裂纹的萌生和扩展行为。研究结果表明:Al-Li-S-4铆接结构的DFR值为102.24MPa,2198-T8的DFR值为83.09MPa,前者的铆接疲劳性能优于后者;两者疲劳断口有较大差异,前者断口比较平坦而后者相对粗糙,前者疲劳条纹更加细密,疲劳条带间距更小。
针对飞机蒙皮铆接搭接结构,通过疲劳试验研究得到了两种新型铝锂合金Al-Li-S-4和2198-T8试件的细节疲劳额定值(DFR),同时借助扫描电镜观察疲劳裂纹的萌生和扩展行为。研究结果表明:Al-Li-S-4铆接结构的DFR值为102.24MPa,2198-T8的DFR值为83.09MPa,前者的铆接疲劳性能优于后者;两者疲劳断口有较大差异,前者断口比较平坦而后者相对粗糙,前者疲劳条纹更加细密,疲劳条带间距更小。
