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2015年  34卷  第12期

机械动力学
考虑几何非线性的风力机叶片气弹模型
吕品, 廖明夫, 尹尧杰
2015, 34(12): 1805-1812. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1201
摘要:
针对大型轻型柔性叶片存在的几何非线性变形情况,基于几何精确梁理论建立了非线性叶片梁单元,考虑了叶片预弯预扭、各向异性、变形耦合以及截面偏心的特点。对非线性结构方程的数值求解方法进行了探讨。结合动量叶素理论建立了可用于分析叶片大变形动态响应问题的几何非线性气弹模型。通过两个算例验证了结构模型的正确性。以NREL 5MW风力机叶片为研究对象,分析了叶片静态变形、固有频率、以及在阵风、偏航错误条件下的动态响应,并与FAST计算结果进行了对比,结果表明,在静态变形范围内几何非线性气弹模型与FAST非常好的吻合,进一步验证了该模型计算正确性。通过降低叶片截面弯曲刚度,发现在叶片大变形时,几何非线性气弹模型可以获得更准确的结果。
新型斜控PDC钻头冠形设计与破岩机理研究
田家林, 刘刚, 杨琳, 吴纯明, 杨志, 袁长福, 付传红, 李友
2015, 34(12): 1813-1818. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1202
摘要:
针对新型油气资源开采的复杂条件,为提高新形势下定向井造斜段井眼质量,提出一种新型斜控PDC钻头。首先根据刀翼线型轮廓设计准则,突破现有锥形心部曲线的局限,将传统锥形心部曲线变为圆弧过渡型曲线;综合考虑影响钻头造斜能力的关键因素,结合布齿参数与钻井实际工况,建立切削齿破岩过程的力学分析模型,然后在此基础上分析钻头造斜易控特性。研究结果表明:传统PDC钻头的锥形心部是制约钻头偏转的关键因素,钻头心部曲线变为圆弧轮廓后,其偏转易控特性得到较大提升。同时通过现场试验,将新型斜控PDC钻头与现有钻头的造斜段钻进性能进行对比,分析其定向钻进的破岩特性与造斜能力。研究结论对钻头破岩机理的研究及定向井技术的发展具有重要的参考价值。
基于ADAMS的双曲柄滑块机构变形履带机器人越障过程分析与仿真
孙智勇, 朱洪俊, 冷鸿彬
2015, 34(12): 1819-1824. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1203
摘要:
针对复杂环境下移动机器人越障性能的要求,提出一种采用双曲柄滑块机构改变履带外形的越障机器人。利用被动自适应装置,对履带变形过程的张紧力进行主动控制。介绍了该机器人的整体结构,阐述了其越障机构的设计和实现过程,分析验证了履带变形前后长度保持不变。为检验设计方案的有效性,对机器人爬坡、攀爬台阶和转向过程进行了分析,并利用ADAMS软件进行仿真。通过动画模拟机器人越障、转向的实际过程,验证了其越障、转向性能。
涡旋压缩机通用涡旋型线啮合条件研究
王立存, 张国进, 朱明, 聂新, 宋李俊, 绕鹏
2015, 34(12): 1825-1829. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1204
摘要:
针对涡旋压缩机研究领域中的通用型线啮合条件和型线方程相关理论的不完整性,总结了国内外文献关于控制方程和通用型线啮合条件的研究内容,利用平面曲线啮合、微分几何关系、向量计算等理论,根据涡旋压缩机实际工作原理建立了动静盘涡旋型线啮合的数学模型。分别利用动静盘涡旋型线向量表达式证明控制方程,给出讨论;用数学形式说明了通用型线啮合广义条件;通过求取动静盘涡旋型线在啮合点上的曲率半径,验证了以向量表示的型线啮合的必然性。综合以上研究总结得出了比较完整的涡旋型线共轭啮合条件及对应动静盘涡旋型线方程。
微线段环形齿球齿轮传动的齿面接触分析
苏德瑜, 罗善明, 王建
2015, 34(12): 1830-1836. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1205
摘要:
探讨了微线段环形齿球齿轮的构造过程,分析了球齿轮啮合过程中接触椭圆的变化规律,计算了微线段环形齿球齿轮的传动曲率与接触强度,建立了微线段环形齿球齿轮传动的参数化模型。采用有限元方法分析了微线段环形齿球齿轮轮齿的接触和弯曲应力,并与相同参数的渐开线球齿轮进行了对比分析。数值模拟结果表明,微线段环形齿球齿轮的接触应力和弯曲应力比渐开线球齿轮都有较大幅度的减少。
操作机器人的行为动力学避障路径规划
魏明明, 傅卫平, 蒋家婷, 杨世强, 王雯
2015, 34(12): 1837-1840. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1206
摘要:
将移动机器人行为动力学理论扩展到操作机器人三维空间,并应用到机器人路径规划中。在机器人动力系统中,将操作机器人末端执行器到达的目标位置作为吸引子,将所需绕过的障碍物作为排斥子,分别建立了趋向目标点和避障的行为动力学模型,并将两种行为耦合构成机器人整体的竞争动力学模型。仿真和实验结果表明:在行为动力学方程的控制下,末端执行器在避开障碍物的同时,安全有效的到达了目标点,证明了文中方法的有效性。
基于等效原理的板壳结构加强筋设计方法
陈冬民, 王丽娟, 陈宗渝, 涂晴
2015, 34(12): 1841-1845. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1207
摘要:
通过布置加强筋可以在零件材料成本不变的前提下有效提高板壳的结构刚度。为了能够获取加强筋布置的最佳方案,基于等效原理提出了一种新的板壳结构加强筋设计方法,此方法是根据加强筋结构不同方向上的力学特性而将其等效为一块各向异性板,进而将加强筋结构设计转化为各向异性板的结构设计;又给出了等效各向异性板性能参数的确定方法,并将这种新方法应用在汽车前纵梁吸能性的优化设计中。结果表明,此方法有较高的实用性。
精密制造与加工
基于机器视觉的活塞杆同轴度误差检测研究
王营营, 张学昌, 梁涛
2015, 34(12): 1846-1850. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1208
摘要:
针对活塞杆制造过程中同轴度检测出现的精度低,效率低问题,提出了基于机器视觉技术的活塞杆同轴度误差检测方法,并建立了同轴度误差数学模型。采集活塞杆图像并进行边缘特征提取;将基准圆柱表面分解成240个连续的横截面,待测圆柱表面分解成110个连续的横截面;基于最远Voronoi图计算出每个截面的最小外接圆的圆心,并用最小二乘法拟合出活塞杆圆柱面的轴线。以此方法获得基准轴线,求得零件的同轴度误差,并以某型号的活塞杆进行实验分析,结果与三坐标测量机(CMM)测得的误差结果相吻合,表明该方法可以有效、正确地进行同轴度误差的评定。
基于球面特征的点云配准方法研究
张学昌, 唐艳梅, 梁涛
2015, 34(12): 1851-1856. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1209
摘要:
针对多视点云的配准问题,提出了基于球面特征的自动配准方法。在测量的零件周围固定标准球,把零件和标准球作为一个整体进行点云测量。用球面拟合的方法求解标准球的球心坐标,并在待配准点云的球心坐标中搜索对应点,从而计算粗配准中的旋转矩阵和平移矩阵,实现点云的粗配准,采用融入球心坐标信息的改进的ICP算法(迭代最近点法)实现点云的精配准。这种方法大大缩少了粗配准中对应点的搜索范围,并实现了自动配准,提高了配准效率,改进的ICP算法增强了配准算法的鲁棒性,实例证明该方法有效。
复杂曲面电解加工阴极空间进给方向优化方法研究
蔡剑, 刘嘉, 赵龙
2015, 34(12): 1857-1862. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1210
摘要:
电解加工是航空发动机叶片、整体叶盘等复杂曲面零件的核心制造技术。阴极空间进给方向与阳极型面法线方向之间的θ角大小是影响电解加工精度的重要因素。传统阴极进给方向优化中,通常以θ角方差作为目标函数,在局部区域存在曲率突变的复杂曲面优化时,局部区域θ角仍可能较大,存在一定局限性。为了使全型面θ角最小,提出了以θ角集合最大夹角值为目标函数的优化新方法。以典型复杂曲面叶片为例,采用传统与提出方法分别开展进给方向优化,优化结果表明提出方法获得了合理的θ角分布。开展了两种优化方法的加工比较试验,提出方法试验样件具有更优的型面轮廓精度,证明了优化方法的可行性。
基于组合权重的数控磨床可靠性模糊分配研究
刘英, 余武, 李荣祖, 康丽娜, 王扬
2015, 34(12): 1863-1868. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1211
摘要:
可靠性分配是集工程决策、多因素综合权衡和过程优化的复杂问题。针对影响可靠性分配的因素具有不确定性的特点及其影响程度也具有模糊性等特点,提出一种将熵权法和模糊层次分析法结合的主客观组合赋权法。以数控磨床整机为例,考虑系统的故障频繁性、故障危害性、复杂性、维修性、技术水平和费效比6个影响可靠性分配的因素,根据最小鉴别信息原理建立数控磨床的可靠性目标函数,通过拉格朗日乘子法求解得到影响因素的组合权重,采用基于组合权重的模糊综合分配法,求得可靠性分配结果,与实际积累的数据进行对比,验证了该方法的可行性和有效性。
限幅器对电极丝振动抑制作用的有限元分析
杨磊, 蔡长韬, 孙林尧
2015, 34(12): 1869-1873. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1212
摘要:
为了抑制电极丝振动,研究了限幅器对电极丝振动的抑制原理和控制效果。通过LMS.Test.Lab测试系统测量线切割机床的上、下臂的模态参数和工作状态中的功率谱密度。把功率谱密度测量数据作为输入激励,利用Ansys Workbench进行电极丝的预应力模态分析和随机振动分析,对限幅器的振动控制效果进行比较。结果表明:限幅器可以降低电极丝自身的振动幅度,可以隔离机床运转时产生的振动影响,两者相辅相成共同作用,在安装限幅器之后电极丝在工作状态下的振动变形量减小了10倍,控制电极丝振动效果明显。
基于改进GAAA算法的连采机外喷雾降尘参数优化
李晓豁, 董伟松, 郭娜, 周洋, 王金兴
2015, 34(12): 1874-1879. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1213
摘要:
为提高连续采煤机外喷雾装置的降尘效率,改进安全技术和工作面环境,以雾化压力、喷雾有效作用区长度、喷雾扩散角、喷嘴直径、相邻喷雾截面圆重叠参数为设计变量,建立了降尘效率最大的目标函数,运用改进遗传算法和蚂蚁算法的混合算法(GAAA算法)对2~8 μm不同粒径粉尘的降尘效率进行整体参数优化,并对降尘效果进行了分析和模拟验证。研究表明,随粉尘粒径增加,平均降尘效率先增大后减小,耗水量逐渐增大,最优降尘参数组可使平均降尘效率达90.9%,提高了7.5%,耗水量减少了6.0%,其对煤矿井下安全事故的预防有重要意义。
直缝焊管预弯成形质量概率特性分析
闫嘉昕, 范利锋, 云建斌
2015, 34(12): 1880-1884. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1214
摘要:
在焊管制造过程中,由于存在材料性能参数等不确定因素,将直接影响直缝焊管的预弯成形质量。因此,为了研究材料性能的波动对焊管质量的影响,采用有限元法分析预弯成形过程,并通过实验验证计算结果的准确性。在此基础上,基于随机模型分析了预弯成形质量的概率分布和敏感性分析。
仪器、仪表科学与技术
数控机床故障诊断的三维显示与优化的研究
王家海, 张燕青, 周天航
2015, 34(12): 1885-1890. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1215
摘要:
针对目前数控机床故障诊断的结果输出仅是文本或者文本与图片混合的现状,提出了一种基于Web的显示三维机床模型并标记故障位置的研究方法。通过对Obj三维文件格式的理解,提出了提取文件三维数据的算法和故障位置零件和平面标记的算法,结合OpenGL的API函数接口,在ActiveX控件中绘制了三维模型,供Web使用,用于数控机床的故障诊断的规则或案例输出。并针对于数据量大的初始文件进行优化处理,力求使维护人员或使用者在网页上通过鼠标对三维模型进行人机交互操作,更加方便的标记或查看数控机床的故障部位,使得故障诊断的结果输出更加明确,帮助机床维修人员或者机床使用者快速维修数控机床,以减少因停机而带来的经济损失和不良影响,为实现智能化故障诊断打下技术基础。
飞行器模型质量特性参数一体化测量装置研究
陈平, 邓高福, 吴海瀛
2015, 34(12): 1891-1895. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1216
摘要:
质量特性参数是飞行器的重要基础参数,为实现大型飞行器模型质量特性参数的高精度测量,提出了一种将四点法和动力法相结合测量飞行器模型质量、质心、质偏、转动惯量的方法,阐述了各质量特性参数的测量原理,对测量结果进行误差分析,并研制了大型飞行器模型质量特性参数一体化测量装置,该装置能一次装夹测量所有物理参数。实验表明:该测量方法精度高,装置具有装卡工序少、操作方便效率高、稳定性好等优点。
基于滑模变结构的异步电机直接转矩控制系统研究
王剑平, 程攀, 张果, 向凤红, 毛剑琳
2015, 34(12): 1896-1902. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1217
摘要:
针对异步电机传统直接转矩控制系统转矩脉动过大,及电机参数变化和负载波动等因素使调速性能变差的问题,提出了用滑模变结构速度调节器代替传统的PI速度调节器,并根据异步电机在同步静止坐标系下的数学模型和滑模变结构理论设计了一种基于转矩误差和磁链误差的滑模控制器,利用获得的参考电压矢量,通过空间电压矢量调制得到逆变器开关控制信号。MATLAB仿真验证了该控制策略能有效减小转矩脉动和磁链脉动,在保证逆变器开关频率恒定的同时,对系统参数摄动和外部干扰表现出较强的鲁棒性。
基于dsPIC的偏差判别法插补器设计与研究
熊睿, 马国红, 聂军, 张裕明
2015, 34(12): 1903-1907. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1218
摘要:
针对传统逐点比较法插补效率和精度不高、进给脉冲分布不均匀的不足,提出了偏差判别法,以偏差的形式构建了新的判别函数,根据新的判别函数确定进给方向。同时以Microship公司的dsPIC30F5015数字信号控制器为硬件控制核心,设计了的硬件插补系统。借助于MPLAB-IDE软件开发环境,利用C语言设计了传统逐点比较法与偏差判别法的算法程序。利用MATLAB对所设计的插补器插补仿真结果表明:与传统逐点比较法比较,偏差判别法提高插补效率30%以上;插补精度提高50%以上;控制器进给脉冲分布更均匀。
运载工程
液压混合动力挖掘机回转能量回收系统的设计和控制
胡均平, 刘振, 李科军, 何二春
2015, 34(12): 1908-1913. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1219
摘要:
为了解决挖掘机在回转阶段的能量回收再利用问题,基于压力共轨(CPR)液压混合动力技术设计了一个采用两个蓄能器的闭式回转制动能量回收系统。考虑到气体温度与热传递对蓄能器工作状态的影响,建立了系统的数学模型。为了提高回转制动的平稳性,减少回转装置的能量损失,设计了自适应模糊滑模控制器对回转速度进行跟踪控制。在Matlab平台上对系统进行仿真,结果表明:自适应模糊滑模控制器有较好鲁棒性、稳定性,可平稳控制回转装置;采用该系统可消除压力共轨系统二次元件之间的压力扰动,能够实现高达49.8%的再生能量用于驱动回转系统,比同吨位的液压挖掘机节能16.7%。
周向接触弧长对闸片温度场分布影响的研究
夏德茂, 奚鹰, 黎萍, 左建勇
2015, 34(12): 1914-1918. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1220
摘要:
提出了热流分配系数受摩擦副周向接触弧长影响的观点;使用分段二次插值法确定了摩擦副周向接触弧长和热流分配系数随径向位置的变化关系;基于能量守恒法,计算和比较了2种不同热载荷下闸片的温度及其分布规律。结果表明:周向接触弧长随径向位置呈先增大后减小的变化规律,而热流分配系数的变化趋势正好与其相反;由2种不同热载荷计算得到的温度峰值发生时刻虽接近,但差值较大;温度在径向和轴向方向上的分布规律也不相同。因此,在摩擦副的热分析过程中必须考虑闸片结构带来的影响。
两用燃料发动机噪声源特性的试验研究
丁加岑, 郝志勇, 郑旭, 张焕宇, 张庆辉, 刘功文
2015, 34(12): 1919-1923. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1221
摘要:
以一台车用4缸汽油压缩天然气(CNG)两用燃料发动机为研究对象进行噪声源识别,测试工况为怠速工况、最大转矩工况与最大功率工况。首先测试发动机的1 m声压级,定位噪声最大的端面为发动机前端,再使用基于波束形成技术的声阵列系统对发动机前端和进气侧进行分析,分析结果表明汽油与CNG燃料主要噪声频段均位于1 000~2 000 Hz,进而识别出主要噪声源为链壳,通过振动测试验证了噪声源,并对两种燃料的噪声源特点进行了比较。研究表明波束形成技术在噪声源识别中具有快捷、直观的优点;两用燃料发动机CNG燃料怠速噪声较汽油燃料各对应面大5~7 dB,250 Hz以下的燃烧噪声是主要成因。
车桥耦合中轮径差对车轮磨耗的影响
蔡送宝, 李林安, 孙士刚
2015, 34(12): 1924-1928. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1222
摘要:
推导了同时考虑接触斑内刚性滑动量和弹性变形量影响的轮轨相对滑动速度计算公式;建立了车轮磨耗理论计算模型并发展了相应的数值分析程序,该计算模型中包含了车桥耦合动力学模型、轮轨滚动接触模型和材料摩擦磨损模型。应用该模型仿真分析了4种典型轮径差对车桥耦合中车轮磨耗的影响。分析结果表明:轮径差不仅会造成车轮的严重偏磨,而且会明显改变车轮踏面的磨耗区域。
基于凹坑型非光滑结构的车身气动减阻优化方法研究
杨易, 许亮, 聂云, 徐永康
2015, 34(12): 1929-1934. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1223
摘要:
采用了梯度优化法和全局优化法对凹坑型非光滑单元进行优化设计,寻求非光滑单元对汽车的最佳气动减阻效果。将凹坑型非光滑结构布置在某款集装箱货车模型的不同位置,比较减阻效果差异,确定了模型的有效减阻位置。以凹坑单元体开口直径、深度、纵向间距、横向间距为设计变量,分别采用梯度优化法和全局优化法优化凹坑型非光滑结构,比较了两种方法的差异。结果表明:梯度优化法可以快速得到适用于工程实际的优化方案;全局优化法考虑到了变量的耦合因素,优化结果更加全面、准确;经过优化,凹坑型非光滑结构可有效减小气动阻力达10.44%。
汽油机燃烧压力与燃烧噪声分析
翟俊萌, 吴坚, 边强, 张志强, 高文志
2015, 34(12): 1935-1939. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1224
摘要:
为了深入研究汽油机的燃烧噪声产生的机理,达到在发动机设计阶段实现对燃烧噪声预测目的,提出根据汽油机的气缸压力与压缩压力计算燃烧压力与燃烧噪声的方法。采用FFT方法对缸内压力、压缩压力、燃烧压力以及气体共振激励力进行了频谱特性分析,确定了各频带范围内燃烧噪声的贡献量。理论分析结果表明:在小于1 000 Hz的频率下,压缩压力引起的噪声占主要地位,在1 000~10 000 Hz的频率段,燃烧噪声占主导,而在大于15 000 Hz的频率范围内,气体共振激励力引起的噪声较大。在中频段汽油机的转速对燃烧噪声的影响较大。
汽车发动机悬置系统的多目标优化
赵旭光, 姜潮, 于盛
2015, 34(12): 1940-1946. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1225
摘要:
基于多目标优化理论,建立了一种发动机悬置系统优化设计模型,通过悬置刚度和位置参数的合理设置保证了主要振动方向上的能量解耦率最大化。分别以发动机悬置系统垂直方向和绕曲轴方向的能量解耦率最大为优化目标,以悬置刚度参数和位置参数为优化设计变量,考虑固有频率和动力总成参数的约束,构造了悬置系统六自由度模型,并利用非支配排序遗传算法对该系统进行多目标优化。最后该方法被应用于某型汽车发动机的悬置系统设计。
小半径曲线通过仿真数据处理与试验对比研究
李敏, 罗贇, 陈清明
2015, 34(12): 1947-1951. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1226
摘要:
为比较不同数据处理方式对机车小半径曲线通过动力学性能的影响,运用多体动力学软件SIMPACK建立了某大功率交流传动电力机车动力学模型,采用不同方式对机车通过R300 m小半径曲线仿真结果处理,并与试验数据对比分析。结果表明:1) 数据处理方式对机车小半径曲线通过动力学性能影响很大。轮轴横向力和轮重减载率2 m平滑后统计值比1/4周长滤波时小9.84%~22.67%,各指标变化也更平缓;脱轨系数滤波后与滤波前相比,统计值减小14.62%~28.39%,明显消除了高频干扰信号的影响,且波长越大滤波的影响越大。2) 轨道不平顺越大,同一指标采用不同方式处理后变化百分比越大,数据处理方式对机车动力学性能的影响也越大。3) 各指标试验中的评定值对应的仿真轨道不平顺均较平均值对应的不平顺大;不同线路条件,不同方向上轨道不平顺的差异性又各不相同。应在今后的分析中考虑数据处理和线路不平顺的差异性,使仿真更好地反应实际。
基于主动横向稳定器的车辆稳定性研究
郑恩瑞, 夏长高, 陈松
2015, 34(12): 1952-1955. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1227
摘要:
为了提高车辆的抗侧翻能力,设计了一种主动横向稳定器,基于MATLAB/Simulink中建立了8自由度整车动力学模型,采用PID理论进行控制,并以紧急转弯和绕桩试验两工况进行仿真分析。结果表明:主动稳定器能够大大降低车辆转向时的车身侧倾,并且能够相应地降低车轮横向载荷转移率,对提高车辆的抗侧翻能力与操稳性具有很好的效果。
汽车桥壳胀-压成形工艺压制过程的数值模拟
吴士波, 赵升吨, 张大伟
2015, 34(12): 1956-1960. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1228
摘要:
根据汽车桥壳胀-压复合成形工艺压制过程的基本步骤,通过ABAQUS有限元模拟软件对汽车桥壳压制过程进行数值模拟。研究了汽车桥壳压制过程中模具运动方式以及预制坯内部压强大小对桥壳成形件质量的影响,确定了最佳的桥壳压制模具运动方式以及预制坯内部压强的大小,并进一步分析了理想桥壳成形件壁厚分布情况。模拟结果表明:汽车桥壳胀-压复合成形工艺压制过程中,当压制模具同时运动且预制坯内部压强为30 MPa时桥壳成形件的成形质量最佳。在最佳成形条件下,桥壳成形件中间壁厚最薄,最薄壁厚为3.2 mm且大于初始设计最薄厚度,桥壳的轮廓清晰、过渡圆角大小合适且没有破裂或飞边失效,满足汽车桥壳的设计要求与使用要求。
材料科学
基于CFD模型的搅拌摩擦焊接搅拌头受力分析
吴奇, 张昭, 张洪武
2015, 34(12): 1961-1965. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1229
摘要:
搅拌头作为搅拌摩擦焊接的核心部件,其工作状态与使用寿命,对焊接过程起着决定性作用,而其受力与应力值,将直接影响搅拌头的磨损和疲劳分析。建立了AA6061-T6搅拌摩擦焊接计算流体力学模型,对搅拌头附近压力场进行分析,计算搅拌头横向受力,包括轴肩表面阻力,搅拌针上压力和搅拌针底部阻力。基于得到的搅拌针上载荷分布,进一步计算出多种转速工况下搅拌针根部危险截面疲劳应力变化规律。
ZrO2工程陶瓷砂带磨削实验及工艺研究
张叠, 黄云
2015, 34(12): 1966-1970. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1230
摘要:
采用4种不同磨料的砂带对ZrO2工程陶瓷进行对比磨削实验,并采用锆刚玉磨料的砂带进行正交试验,对材料去除量、工件表面粗糙度和砂带磨损量进行了测量,得出了ZrO2工程陶瓷最佳磨削参数。文章分析了在对ZrO2工程陶瓷进行砂带磨削加工过程中砂带粒度和磨削用量的不同对磨削加工效率、工件表面质量的影响。在磨粒切削加工模型的基础上,通过观察磨削前后陶瓷表面微观形貌分析了工程陶瓷的磨损机理。实验结果表明:随着磨削压力和砂带粒度的增大,工件表面粗糙度呈减小趋势;增加砂带线速度和磨削压力可在一定程度上提高材料去除率和磨削比,但超过临界值其表面易发生崩脆断裂;砂带线速度为19 m/s,磨削压力为15 N,砂带粒度为120#时,ZrO2工程陶瓷综合磨削效果达到最好。
基于Lamb波的修补后损伤结构健康监测方法的试验研究
张移山, 王遵, 王智
2015, 34(12): 1971-1974. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2015.1231
摘要:
利用损伤对结构中Lamb波传播特性的影响,对用复合材料补片修补后的金属损伤结构的健康监测方法进行了试验研究。在用复合材料补片对含裂纹的铝合金试件进行修理后,在复合材料补片周围安装了3个压电陶瓷传感器。压电陶瓷传感器在试验中的响应数据被周期性的记录下来。为了描述修补后损伤金属结构的健康状态,定义了3种基于传感器响应数据的损伤指数。试验结果表明,基于波形相关性的损伤指数可更好的描述修补结构的损伤发展过程。研究结论在某型飞机疲劳试验中得到了应用。