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机械动力学
考虑应变-温度耦合与高温动态结晶的钛合金本构模型研究
张铭, 刘献礼, 岳彩旭, Steven Y.LIANG, 李恒帅, 刘智博
2021, 40(11): 1641-1648. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200263
摘要(148) HTML(34)
摘要:
Ti-6Al-4V合金的高速切削加工是一个复杂的高温高应变率的热力耦合过程,为更加准确研究Ti-6Al-4V合金在高温高应变率下的真实应力-应变关系,构建了一种修正Johnson-Cook(J-C)本构模型。修正的J-C本构模型综合考虑了塑性阶段应变硬化率会随加载温度的升高而降低的现象,以及在达到高温动态结晶效应的临界温度时,Ti-6Al-4V合金的流动应力会急剧下降的现象。基于修正J-C本构模型的流动应力-应变预测结果与试验数据吻合程度良好,误差率在8%以内,准确的反映了Ti-6Al-4V合金在不同加载温度下的真实应力-应变关系。
激励点优化和加速度信号的结构损伤识别
刘满东, 彭珍瑞
2021, 40(11): 1649-1656. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200256
摘要:
通过对激励点优化布置获取结构的响应信息,提出了一种以加速度信号差曲率函数作为损伤指标,直接利用输出信号快速判断结构损伤位置的方法。首先计算模态振型,以模态保证准则(MAC)矩阵非对角元素最小值作为适应度函数,采用改进粒子群算法(MPSO)优化激励点数量和位置,再运用平均加速度幅值和均方根评价准则选择较优的激励点布置方案;然后试验激励对应的位置,获取加速度信号后计算测点处损伤前后加速度差的平方的积分值,运用曲率指标函数确定损伤位置,并对加速度信号通过巴特沃斯滤波后作为改进多尺度样本熵(MMSE)的输入样本;最后根据MMSE均值的变化,判定各工况相对损伤程度变化。结果表明:利用结构响应的加速度信号差曲率函数适合作为损伤识别的判别指标,通过三维桁架振动台中螺栓连接的状态模拟损伤,可以对不同损伤工况进行损伤诊断。
钢轨吸振器振动能量的多模态压电式俘能研究
钱韦吉, 雍胜杰
2021, 40(11): 1657-1663. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200274
摘要:
提出一种结合钢轨吸振器与多模态压电式俘能器的新型振动能量回收技术,在有效减轻轨道振动的条件下,回收钢轨吸振器的振动能量为各类轨道监测设备供能。通过建立车轮-轨道-吸振器系统的振动分析模型,研究了能量回收模块对吸振器减振性能的影响规律,并使用谐响应分析研究了能量回收模块的发电能力。分析结果显示,当多模态能量回收装置安装在钢轨吸振器上时,不会对钢轨吸振器的减振性能产生明显影响。并且,多模态结构能有效拓宽0~600 Hz频率范围内的振动能量回收频带,提高振动能量的回收效率。
切向永磁同步电机空载感应电动势谐波削弱分析
司涛, 徐士强, 童拉念, 马清芝, 王静, 高艳红, 胡文静, 尹红彬
2021, 40(11): 1664-1669. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200541
摘要:
针对切向永磁同步电机空载感应电动势谐波含量高会增加杂散损耗的问题,提出一种优化定子槽参数和转子极面偏心设计相结合的方法,以改善空载感应电动势波形。推导出切向永磁电机空载谐波感应电动势表达式,分析并确定了影响空载感应电动势谐波的关键结构参数,以降低空载感应电动势畸变率为优化目标,采用有限元法分析定子槽口宽度、定子槽高度和转子极面偏心距三个参数对电机空载感应电动势各奇次谐波和波形畸变率的影响规律,获得了最优参数。结果表明,优化后的电机能有效削弱空载感应电动势谐波、降低波形畸变率,同时提高气隙磁密、减小齿槽转矩,提升电机整体性能。
多振动源激励下船用离心泵振动特性分析
赵文斌, 张宇航, 尚欢欢, 董亮, 刘厚林
2021, 40(11): 1670-1674. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200329
摘要:
为了确定流体激励和轴系激励对离心泵振动的主要影响,通过对离心泵进行非定常流场计算,分析流体激励和轴系激励诱导离心泵振动特性。选择采用轴系不对中作为激励源,结果表明:轴系不对中时,离心泵在1APF(电机转动频率)处振动响应增强,并出现明显的2APF响应,1BPF(1倍叶片通过频率)处振级和中频段振级几乎无变化;当流体激励并伴有轴系不对中时,离心泵在1APF处和1BPF处出现明显的振动响应,1BPF处的振级与仅轴系激励时相差较大。
车丝机视觉机器人上下料系统仿真设计
周豪, 李兴成, 刘凯磊, 荀康迪, 梁栋
2021, 40(11): 1675-1680. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200279
摘要:
以石油套管接箍车丝机视觉机器人上下料系统为研究对象,利用UG和RobotStudio软件建立了接箍车丝机视觉机器人自动上下料系统仿真模型。利用Halcon图像处理软件对抓取工件进行中心定位,并开发了人机交互界面。设计了机器人专用上下料夹具,创建系统Smart动态组件,添加了I/O信号实现设备通讯。编写机器人离线仿真程序,完成机器人柔性上下料系统仿真和优化。仿真结果表明,设计的仿真系统实现了机器人视觉精准抓取工件柔性上下料功能。
移动机器人智能重采样的IRBPF-SLAM算法
槐创锋, 张子昊, 贾雪艳
2021, 40(11): 1681-1687. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200354
摘要:
为了提高激光SLAM技术的建图精度,本文提出了一种智能重采样的IRBPF-SLAM算法,算法采用BAT启发式自适应重采样,对小颗粒进行重采样,产生新的解决方案,随机选择最佳解决方案,更新蝙蝠数量,将粒子归一化,优化的机器人状态更新,最后进行粒子重置,其迭代时间可以根据滤波器发散的程度进行自适应调整。此外,将激光传感器改进提议分布融合到算法中,以获得更好的提议分布和建图结果。仿真结果表明,所提出的IRBPF具有更好的准确性、计算效率和滤波一致性。在大型室内空间中,将IRBPF-SALM算法融合到基于ROS为框架下,在阿克曼转向移动平台进行测试,测试结果表明了新方法比原始方法更具优势。
应用证据理论的三缸发动机悬置系统设计及稳定性分析
刘晓昂, 高波, 岳炼, 黄德惠
2021, 40(11): 1688-1694. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200351
摘要:
针对基于不确定性参数条件下三缸发动机悬置系统不满足稳健性设计要求问题,提出了一种基于证据理论的悬置系统优化及稳定性分析方法。在考虑了悬置系统参数不确定性的条件下,首先基于证据理论原理并结合遗传算法,对悬置系统参数进行优化设计。然后分析优化后的参数在不确定性条件下悬置系统满足稳定性设计要求的概率累计分布曲线。最后,在不确定参数区间存在波动时验证优化参数的最优性。