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2016年 35卷 第6期
2016, 35(6): 821-825.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0601
摘要
PDF 1953KB
摘要:
根据结构随机振动疲劳寿命的频域分析方法,采用有限元方法计算了某型导弹吊挂的随机振动疲劳寿命,同时研究了吊挂的结构参数对振动疲劳的影响。首先计算了结构的不规则系数;然后定量分析了不同结构参数对疲劳寿命的影响;最后为了研究平均应力对随机振动疲劳寿命的影响,采用Goodman准则推导了结构的平均应力修正系数。研究结果表明应力响应标准差是影响吊挂振动疲劳寿命的主要因素;材料参数和模态阻尼对吊挂的疲劳寿命有着较大的影响;平均应力对疲劳寿命的影响也不容忽视。
根据结构随机振动疲劳寿命的频域分析方法,采用有限元方法计算了某型导弹吊挂的随机振动疲劳寿命,同时研究了吊挂的结构参数对振动疲劳的影响。首先计算了结构的不规则系数;然后定量分析了不同结构参数对疲劳寿命的影响;最后为了研究平均应力对随机振动疲劳寿命的影响,采用Goodman准则推导了结构的平均应力修正系数。研究结果表明应力响应标准差是影响吊挂振动疲劳寿命的主要因素;材料参数和模态阻尼对吊挂的疲劳寿命有着较大的影响;平均应力对疲劳寿命的影响也不容忽视。
2016, 35(6): 826-832.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0602
摘要:
为了研究煤层气排采中螺杆泵定、转子的接触应力状况,以螺杆泵转子近圆心位置的两点为对象,建立了运动方程,并比较了在纯滚动状态下的有限元分析结果与赫兹(Hertz)接触应力的误差,得出与赫兹(Hertz)接触应力相近的结果,在过盈量为0.05 mm至0.3 mm范围内,最大误差值为2.46%,最小误差值仅为0.048%;考虑定、转子接触非线性,用罚函数法引入接触界面约束条件,用ANSYS Workbench软件来求解定、转子接触应力。结果表明,螺杆泵在工作时,定子与转子的接触应力受接触位置、过盈量的影响显著;当定、转子摩擦系数不为0时,摩擦系数对接触应力的影响不敏感;当转子转速较高时,转速对接触应力的影响不敏感。
为了研究煤层气排采中螺杆泵定、转子的接触应力状况,以螺杆泵转子近圆心位置的两点为对象,建立了运动方程,并比较了在纯滚动状态下的有限元分析结果与赫兹(Hertz)接触应力的误差,得出与赫兹(Hertz)接触应力相近的结果,在过盈量为0.05 mm至0.3 mm范围内,最大误差值为2.46%,最小误差值仅为0.048%;考虑定、转子接触非线性,用罚函数法引入接触界面约束条件,用ANSYS Workbench软件来求解定、转子接触应力。结果表明,螺杆泵在工作时,定子与转子的接触应力受接触位置、过盈量的影响显著;当定、转子摩擦系数不为0时,摩擦系数对接触应力的影响不敏感;当转子转速较高时,转速对接触应力的影响不敏感。
2016, 35(6): 833-839.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0603
摘要:
结合一款救援机器人在收放实验过程中发生的机构变形卡滞现象,探究了机构受载特点和故障原因。利用仿真分析软件建立起了收放机构的刚柔耦合模型,采用刚柔耦合动力学仿真分析方法探究了设计加工误差和装配间隙对构件变形的影响。故障分析表明,机械结构设计造成的附加弯矩和加工、装配间隙是导致收放机构变形卡滞的重要影响因素。提出了优化设计方案并进行了刚柔耦合仿真验证分析。对比结果表明,优化方案有效地解决了机构中传动构件受载方式不合理的问题,有效地解决了机构的变形卡滞问题。
结合一款救援机器人在收放实验过程中发生的机构变形卡滞现象,探究了机构受载特点和故障原因。利用仿真分析软件建立起了收放机构的刚柔耦合模型,采用刚柔耦合动力学仿真分析方法探究了设计加工误差和装配间隙对构件变形的影响。故障分析表明,机械结构设计造成的附加弯矩和加工、装配间隙是导致收放机构变形卡滞的重要影响因素。提出了优化设计方案并进行了刚柔耦合仿真验证分析。对比结果表明,优化方案有效地解决了机构中传动构件受载方式不合理的问题,有效地解决了机构的变形卡滞问题。
2016, 35(6): 840-845.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0604
摘要:
机械装配作为机电产品生产制造的重要工艺,直接影响产品整体动态质量。现有机械装配质量检测分析主要集中在"静态质量",如尺寸协调性与形位公差等,而机械装配本身还具有动态质量,机械装配检测评价只关注其静态质量有失全面。在诠释"机械装配动态质量"的概念之后,基于子结构分析方法明确界定了机械装配动态传递特性函数关系,并采用本征值分析方法讨论了机械装配工艺对装配子结构部件和装配件系统的动态传递特性的影响作用。进而采用测量的频率响应函数(frequency response function,FRF)计算机械装配比率矩阵的本征值,并用其均值对机械装配动态质量进行量化计算。基于两部件机械装配的"二级子结构"集总参数模型和应用实例模型,检验了相关分析结论和所建立的量化计算方法。研究结果有助于完善现有机械装配质量检测评价技术理论。
机械装配作为机电产品生产制造的重要工艺,直接影响产品整体动态质量。现有机械装配质量检测分析主要集中在"静态质量",如尺寸协调性与形位公差等,而机械装配本身还具有动态质量,机械装配检测评价只关注其静态质量有失全面。在诠释"机械装配动态质量"的概念之后,基于子结构分析方法明确界定了机械装配动态传递特性函数关系,并采用本征值分析方法讨论了机械装配工艺对装配子结构部件和装配件系统的动态传递特性的影响作用。进而采用测量的频率响应函数(frequency response function,FRF)计算机械装配比率矩阵的本征值,并用其均值对机械装配动态质量进行量化计算。基于两部件机械装配的"二级子结构"集总参数模型和应用实例模型,检验了相关分析结论和所建立的量化计算方法。研究结果有助于完善现有机械装配质量检测评价技术理论。
2016, 35(6): 846-852.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0605
摘要:
为了研究电主轴在高速运转状态下的模态及不同转速对主轴固有频率的影响,首先应用有限元法进行电主轴的建模和分析,然后采用环境激励方法对某电主轴进行模态分析。通过实验数据比较,发现随着转速升高,离心力效应和轴承软化效应的综合作用降低了轴承径向支撑刚度,引起前三阶固有频率呈下降趋势,其对高阶固有频率的影响与转速有关。可见以主轴转速所引起的振动作为激振力的环境激励法,能够排除环境及虚模态等复杂干扰,从而准确地对高速运转状态下的主轴系统进行模态参数识别。
为了研究电主轴在高速运转状态下的模态及不同转速对主轴固有频率的影响,首先应用有限元法进行电主轴的建模和分析,然后采用环境激励方法对某电主轴进行模态分析。通过实验数据比较,发现随着转速升高,离心力效应和轴承软化效应的综合作用降低了轴承径向支撑刚度,引起前三阶固有频率呈下降趋势,其对高阶固有频率的影响与转速有关。可见以主轴转速所引起的振动作为激振力的环境激励法,能够排除环境及虚模态等复杂干扰,从而准确地对高速运转状态下的主轴系统进行模态参数识别。
2016, 35(6): 853-857.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0606
摘要:
在线超声磨粒检测结果与超声换能器声场特性密切相关,在线油液超声磨粒传感器也是基于换能器声场特性设计的,运用数值模拟方法可以有效地分析超声波声场的特性。首先从理论方面分析了在线超声磨粒检测方法;然后利用时域有限差分法求解KZK方程对超声换能器声场进行仿真;最后搭建润滑油超声波声场分布测量实验系统实际测量超声波声场特性。仿真与实验结果表明:利用时域有限差分法求解KZK方程能够很好的模拟聚焦超声换能器在润滑油中的声场分布情况,聚焦超声换能器的焦斑区域呈椭圆形,长轴约为4 mm,短轴约为0.4 mm,仿真结果与实验结果具有较好的一致性。研究结果为下一步的超声磨粒传感器设计奠定了基础。
在线超声磨粒检测结果与超声换能器声场特性密切相关,在线油液超声磨粒传感器也是基于换能器声场特性设计的,运用数值模拟方法可以有效地分析超声波声场的特性。首先从理论方面分析了在线超声磨粒检测方法;然后利用时域有限差分法求解KZK方程对超声换能器声场进行仿真;最后搭建润滑油超声波声场分布测量实验系统实际测量超声波声场特性。仿真与实验结果表明:利用时域有限差分法求解KZK方程能够很好的模拟聚焦超声换能器在润滑油中的声场分布情况,聚焦超声换能器的焦斑区域呈椭圆形,长轴约为4 mm,短轴约为0.4 mm,仿真结果与实验结果具有较好的一致性。研究结果为下一步的超声磨粒传感器设计奠定了基础。
2016, 35(6): 858-862.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0607
摘要:
国际热核聚变反应堆ITER是多个国家合作的项目,目的是建造一个大型的可控核反应系统,而ITER馈线系统中的冷质支撑件是系统稳定运行的保障。为了设计出符合工程要求的部件,主要以冷质支撑的强度设计要求为基准点,从支撑结构的确立到材料的选择等方面详细阐述了冷质支撑的设计过程,并利用有限元分析软件ANSYS对其静载荷下的主要零部件的力学性能进行了分析,从理论上论证了这种结构设计方案的科学性与可行性。
国际热核聚变反应堆ITER是多个国家合作的项目,目的是建造一个大型的可控核反应系统,而ITER馈线系统中的冷质支撑件是系统稳定运行的保障。为了设计出符合工程要求的部件,主要以冷质支撑的强度设计要求为基准点,从支撑结构的确立到材料的选择等方面详细阐述了冷质支撑的设计过程,并利用有限元分析软件ANSYS对其静载荷下的主要零部件的力学性能进行了分析,从理论上论证了这种结构设计方案的科学性与可行性。
2016, 35(6): 863-869.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0608
摘要:
针对移动式救援机器人系统参数存在误差时的控制问题,基于雅克比矩阵概念与欧拉-拉格朗日方法,建立了移动式救援机器人系统的运动学模型与动力学模型;其次,设计了移动式救援机器人系统转铰空间内的逆动力学控制算法,并分析了系统的运动学与动力学模型存在误差时,对于逆动力学控制算法的影响;接着,为了克服这种影响,引入鲁棒控制思想,设计了新的鲁棒-逆动力学控制算法,利用李雅普诺夫函数证明了控制算法的稳定性。仿真结果表明:新设计的鲁棒-逆动力学控制算法有效地消除了系统不确定性的影响,具有很好的鲁棒性。
针对移动式救援机器人系统参数存在误差时的控制问题,基于雅克比矩阵概念与欧拉-拉格朗日方法,建立了移动式救援机器人系统的运动学模型与动力学模型;其次,设计了移动式救援机器人系统转铰空间内的逆动力学控制算法,并分析了系统的运动学与动力学模型存在误差时,对于逆动力学控制算法的影响;接着,为了克服这种影响,引入鲁棒控制思想,设计了新的鲁棒-逆动力学控制算法,利用李雅普诺夫函数证明了控制算法的稳定性。仿真结果表明:新设计的鲁棒-逆动力学控制算法有效地消除了系统不确定性的影响,具有很好的鲁棒性。
2016, 35(6): 870-876.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0609
摘要:
针对自制的三层弯曲型聚吡咯导电聚合物驱动器搭建的实验系统,依据等效悬臂梁理论建立驱动器的力学模型。测量驱动器施加低电压(0~1 V)时的基体弯曲变形量,通过研究驱动器的弯曲位移与电压、力与电压的关系,建立了电压与均布载荷的函数关系式。实验结果表明,电压与垂直方向位移成线性关系,当电压为0.7 V时位移可达到17 mm,并且得到电压与应变的比例因子近似为α=0.013。最后计算驱动器各等分点的理论偏转位移与测量值的偏差,得出最大偏差很小,验证了模型的有效性。
针对自制的三层弯曲型聚吡咯导电聚合物驱动器搭建的实验系统,依据等效悬臂梁理论建立驱动器的力学模型。测量驱动器施加低电压(0~1 V)时的基体弯曲变形量,通过研究驱动器的弯曲位移与电压、力与电压的关系,建立了电压与均布载荷的函数关系式。实验结果表明,电压与垂直方向位移成线性关系,当电压为0.7 V时位移可达到17 mm,并且得到电压与应变的比例因子近似为α=0.013。最后计算驱动器各等分点的理论偏转位移与测量值的偏差,得出最大偏差很小,验证了模型的有效性。
2016, 35(6): 877-880.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0610
摘要:
利用往复式摩擦试验机对典型的滑动导轨副试样进行摩擦疲劳实验,定量地分析了接触表面的疲劳磨损性能并获得了相关的摩擦疲劳指数。实验结果表明对于灰铁200-45号钢导轨副试样,通过硬化处理,可以使其耐磨性提高3~4倍;对表面进行边界润滑,可以使其耐磨性提高5~6倍。实验获得的HT200和淬火HT200在干摩擦和边界润滑条件下的摩擦疲劳指数分别为1.12、1.33、1.43和1.41。该研究结果可以为导轨副表面疲劳磨损的理论计算提供关键参数,并为定量地进行导轨副的摩擦学分析提供参考依据。
利用往复式摩擦试验机对典型的滑动导轨副试样进行摩擦疲劳实验,定量地分析了接触表面的疲劳磨损性能并获得了相关的摩擦疲劳指数。实验结果表明对于灰铁200-45号钢导轨副试样,通过硬化处理,可以使其耐磨性提高3~4倍;对表面进行边界润滑,可以使其耐磨性提高5~6倍。实验获得的HT200和淬火HT200在干摩擦和边界润滑条件下的摩擦疲劳指数分别为1.12、1.33、1.43和1.41。该研究结果可以为导轨副表面疲劳磨损的理论计算提供关键参数,并为定量地进行导轨副的摩擦学分析提供参考依据。
2016, 35(6): 881-889.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0611
摘要:
综合评述激光软钎焊技术在电子工业的研究现状,分析激光工艺参数的优化,及其对钎料/焊点组织和性能的影响。同时分析有限元模拟在激光软钎焊中的应用现状,探讨激光软钎焊机理,以及对焊点可靠性的影响。为激光软钎焊技术的进一步研究和应用提供理论支撑。
综合评述激光软钎焊技术在电子工业的研究现状,分析激光工艺参数的优化,及其对钎料/焊点组织和性能的影响。同时分析有限元模拟在激光软钎焊中的应用现状,探讨激光软钎焊机理,以及对焊点可靠性的影响。为激光软钎焊技术的进一步研究和应用提供理论支撑。
2016, 35(6): 890-895.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0612
摘要:
考虑主轴轴颈制造中的圆度误差和圆柱度误差,应用FLUENT软件,对精密数控磨床砂轮主轴深浅油腔动静压轴承的性能进行了分析。结果表明:主轴轴颈圆度误差和圆柱度误差的种类对动静压轴承性能的影响各不相同,随着轴承间隙的变化而变化。动静压轴承承载能力、功耗以及油膜最高温升等性能参数都会随着主轴轴颈误差幅值的增加而增加;但动静压轴承流量的变化趋势却相反。要提高磨削加工精度,必须考虑精密数控磨床主轴轴颈的形状误差的影响。
考虑主轴轴颈制造中的圆度误差和圆柱度误差,应用FLUENT软件,对精密数控磨床砂轮主轴深浅油腔动静压轴承的性能进行了分析。结果表明:主轴轴颈圆度误差和圆柱度误差的种类对动静压轴承性能的影响各不相同,随着轴承间隙的变化而变化。动静压轴承承载能力、功耗以及油膜最高温升等性能参数都会随着主轴轴颈误差幅值的增加而增加;但动静压轴承流量的变化趋势却相反。要提高磨削加工精度,必须考虑精密数控磨床主轴轴颈的形状误差的影响。
2016, 35(6): 896-900.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0613
摘要:
在不同的切削条件下工件的棱边会形成毛刺与亏缺两种不同的形态。亏缺的形成同样影响着工件的精度与使用性能。基于Normalized Cockroft&Latham断裂准则建立了毛刺与亏缺形成的有限元热-力耦合模型,通过模拟结果分析,得出毛刺的形成主要由工件终端部材料的大塑性变形而产生,亏缺的形成主要由工件已加工面材料的大塑性变形造成的韧性断裂产生。并通过不同的切削条件模拟,得出了形成亏缺的界限条件。切削实验结果表明:模拟结果中的界限条件与实验结果接近。毛刺、亏缺形成有限元模型的建立为进一步深入研究其形成机理提供了一条有效的途径,其模拟结果为工件棱边质量的控制提供参考。
在不同的切削条件下工件的棱边会形成毛刺与亏缺两种不同的形态。亏缺的形成同样影响着工件的精度与使用性能。基于Normalized Cockroft&Latham断裂准则建立了毛刺与亏缺形成的有限元热-力耦合模型,通过模拟结果分析,得出毛刺的形成主要由工件终端部材料的大塑性变形而产生,亏缺的形成主要由工件已加工面材料的大塑性变形造成的韧性断裂产生。并通过不同的切削条件模拟,得出了形成亏缺的界限条件。切削实验结果表明:模拟结果中的界限条件与实验结果接近。毛刺、亏缺形成有限元模型的建立为进一步深入研究其形成机理提供了一条有效的途径,其模拟结果为工件棱边质量的控制提供参考。
2016, 35(6): 901-905.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0614
摘要:
在齿轮磨削加工的齿轮测量与对刀过程中,由于齿轮磨削余量很少,如果只对一个或几个齿槽对刀,由于各个齿槽起始角度和终止角度分布的差异,砂轮往往会对某些齿槽的某一边过度磨削,而对某些齿槽的某一边磨不上。为此,提出了基于最差齿槽边沿角度的齿轮磨削对刀法,该方法对齿轮的全部(或部分)齿槽起始角和终止角进行测量,找出偏差最大的齿槽起始边沿角度和终止边沿角度,由此计算最佳的对刀角度,以保证偏差最大的齿槽起始边沿和终止边沿都有大致相近的磨削量。
在齿轮磨削加工的齿轮测量与对刀过程中,由于齿轮磨削余量很少,如果只对一个或几个齿槽对刀,由于各个齿槽起始角度和终止角度分布的差异,砂轮往往会对某些齿槽的某一边过度磨削,而对某些齿槽的某一边磨不上。为此,提出了基于最差齿槽边沿角度的齿轮磨削对刀法,该方法对齿轮的全部(或部分)齿槽起始角和终止角进行测量,找出偏差最大的齿槽起始边沿角度和终止边沿角度,由此计算最佳的对刀角度,以保证偏差最大的齿槽起始边沿和终止边沿都有大致相近的磨削量。
2016, 35(6): 906-912.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0615
摘要:
复杂机电产品在设计初期,由于基础数据的缺乏和主观评估的局限性等不确定因素的存在,导致传统可靠性分配理论难以有效地处理这类信息,得到的可靠性分配结果也很不合理。针对这一问题,提出一种结合专家知识经验和能够有效处理不确定信息的灰色系统理论的可靠性分配模型。其核心是应用灰色决策和灰色关联分析评估各单元之间的相对失效关系,然后将整机的可靠性指标依次按线性关系分配到每个组成单元。其特点是不仅综合考虑了各种可靠性影响因素,而且还有效地减小了主观不确定评估带来的误差。最后通过实例分析,证明了该方法的可行性和准确性。
复杂机电产品在设计初期,由于基础数据的缺乏和主观评估的局限性等不确定因素的存在,导致传统可靠性分配理论难以有效地处理这类信息,得到的可靠性分配结果也很不合理。针对这一问题,提出一种结合专家知识经验和能够有效处理不确定信息的灰色系统理论的可靠性分配模型。其核心是应用灰色决策和灰色关联分析评估各单元之间的相对失效关系,然后将整机的可靠性指标依次按线性关系分配到每个组成单元。其特点是不仅综合考虑了各种可靠性影响因素,而且还有效地减小了主观不确定评估带来的误差。最后通过实例分析,证明了该方法的可行性和准确性。
2016, 35(6): 913-917.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0616
摘要:
基于智能优化方法的混合机理,将并行进化机制引入遗传算法和粒子群算法,提出一种混合智能优化排样方法(HGPA)。该算法依据个体适应度值的大小和相似性对整个种群进行合理划分,在每次迭代中,个体适应度值较好的子种群利用遗传算法进化,个体适应度值较差的子种群则利用粒子群算法处理,实现优化方法的优势互补和信息增值。同时通过设置多样性度量标准来控制种群特征信息和搜索空间。在求解不规则件排样问题的算例表明:该算法可平衡控制个体种群进化中的局部寻优和全局搜索,为智能优化的混合机理研究提供了一个新的思路。
基于智能优化方法的混合机理,将并行进化机制引入遗传算法和粒子群算法,提出一种混合智能优化排样方法(HGPA)。该算法依据个体适应度值的大小和相似性对整个种群进行合理划分,在每次迭代中,个体适应度值较好的子种群利用遗传算法进化,个体适应度值较差的子种群则利用粒子群算法处理,实现优化方法的优势互补和信息增值。同时通过设置多样性度量标准来控制种群特征信息和搜索空间。在求解不规则件排样问题的算例表明:该算法可平衡控制个体种群进化中的局部寻优和全局搜索,为智能优化的混合机理研究提供了一个新的思路。
2016, 35(6): 918-923.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0617
摘要:
基于瞬时温度分布和运动非稳定三维热传导微分方程,建立了磨削温度三维分析预测模型。对半无限固体热传导面上瞬时点热源的运动非稳定三维热传导微分方程求解,结合点热源热量计算式,把点热源按三角形分布进行累积叠加,得到的三维非稳态温度域积分方程。对单向导热三角形分布热源热量分布采用反向热传递按序算法得到磨削热量分布方程,用偏微分方程分别描述砂轮与工件及冷却液与工件交互作用时热传导情况,并考虑材料本身的热扩散,采用Gauss-Kronrod求积公式对积分方程进行数值计算,实现温度域的稳态解求解,建立磨削温度三维分析模型。将此模型与有限元模型进行对比,并通过实验进行了验证。
基于瞬时温度分布和运动非稳定三维热传导微分方程,建立了磨削温度三维分析预测模型。对半无限固体热传导面上瞬时点热源的运动非稳定三维热传导微分方程求解,结合点热源热量计算式,把点热源按三角形分布进行累积叠加,得到的三维非稳态温度域积分方程。对单向导热三角形分布热源热量分布采用反向热传递按序算法得到磨削热量分布方程,用偏微分方程分别描述砂轮与工件及冷却液与工件交互作用时热传导情况,并考虑材料本身的热扩散,采用Gauss-Kronrod求积公式对积分方程进行数值计算,实现温度域的稳态解求解,建立磨削温度三维分析模型。将此模型与有限元模型进行对比,并通过实验进行了验证。
2016, 35(6): 924-928.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0618
摘要:
键合图理论用统一的方式处理多种能量形式,广泛应用于机电系统的建模和仿真。本文在建立电、液转向系统诊断键合图模型的基础上,推导出解析冗余关系ARRs,解算出系统残差并用于故障诊断。在物理系统中安装集成多型号传感器的信号采集网络,实现物理系统运行参数的在线采集,通过车辆转向系统的故障诊断进行实例分析及检验,验证了该诊断方法的正确性和有效性。
键合图理论用统一的方式处理多种能量形式,广泛应用于机电系统的建模和仿真。本文在建立电、液转向系统诊断键合图模型的基础上,推导出解析冗余关系ARRs,解算出系统残差并用于故障诊断。在物理系统中安装集成多型号传感器的信号采集网络,实现物理系统运行参数的在线采集,通过车辆转向系统的故障诊断进行实例分析及检验,验证了该诊断方法的正确性和有效性。
2016, 35(6): 929-932.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0619
摘要:
将动态故障概率与面向对象贝叶斯网络(OOBN)相结合,在系统结构功能关系和故障模式影响分析(FMEA)的基础上,建立一种适合于复杂机械系统的动态面向对象贝叶斯网络(DOOBN)故障分析模型,该方法考虑了组件故障概率随时间的变化及组件可靠性退化对系统功能状态的影响,诊断模型具有层次性、动态性,利用该模型可以方便的对复杂系统进行故障传播的分析和关联故障的定位。在ISG-发动机上的应用表明该方法既可以简化系统的故障分析模型,又使模型描述更符合系统的实时状态。
将动态故障概率与面向对象贝叶斯网络(OOBN)相结合,在系统结构功能关系和故障模式影响分析(FMEA)的基础上,建立一种适合于复杂机械系统的动态面向对象贝叶斯网络(DOOBN)故障分析模型,该方法考虑了组件故障概率随时间的变化及组件可靠性退化对系统功能状态的影响,诊断模型具有层次性、动态性,利用该模型可以方便的对复杂系统进行故障传播的分析和关联故障的定位。在ISG-发动机上的应用表明该方法既可以简化系统的故障分析模型,又使模型描述更符合系统的实时状态。
2016, 35(6): 933-938.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0620
摘要:
针对高速车辆车轮材料的空洞现象,利用弹塑性有限元方法,建立了车轮材料含有空洞的轮轨接触三维数值模型。模型中采用了非线性的车轮材料本构关系,计算分析了空洞大小、位置和轮重对车轮材料应力应变分布的影响。计算结果表明:轮轨接触作用下,空洞附近车轮材料易出现塑性变形和应力集中现象,且在160°和340°的空洞附近应力和应变值最大;在小于1 mm范围,空洞直径为0.1 mm时车轮材料最易萌生裂纹;当空洞离踏面距离小于15 mm,空洞离踏面距离对车轮疲劳萌生影响明显;随着轮重增加,其空洞附近车轮材料应力应变会随着增大。
针对高速车辆车轮材料的空洞现象,利用弹塑性有限元方法,建立了车轮材料含有空洞的轮轨接触三维数值模型。模型中采用了非线性的车轮材料本构关系,计算分析了空洞大小、位置和轮重对车轮材料应力应变分布的影响。计算结果表明:轮轨接触作用下,空洞附近车轮材料易出现塑性变形和应力集中现象,且在160°和340°的空洞附近应力和应变值最大;在小于1 mm范围,空洞直径为0.1 mm时车轮材料最易萌生裂纹;当空洞离踏面距离小于15 mm,空洞离踏面距离对车轮疲劳萌生影响明显;随着轮重增加,其空洞附近车轮材料应力应变会随着增大。
2016, 35(6): 939-945.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0621
摘要:
提出了一种移动机器人的避障与导航方法。该方法充分考虑了人类感知、推理和决策的不确定性以及人类避障与导航的特点,基于云模型构建了一种同时具备随机性和模糊性的高鲁棒性的拟人决策算法,主要包括障碍物避让规则库、目标吸引规则库、方位偏差和距离前件正态云模型、转角后件正态云模型以及通行函数的设计,提高了移动机器人的人工智能水平,从而降低了系统对传感器和执行器性能的苛刻要求。通过理论分析计算和建模仿真试验,验证了所提出新方法的有效性。
提出了一种移动机器人的避障与导航方法。该方法充分考虑了人类感知、推理和决策的不确定性以及人类避障与导航的特点,基于云模型构建了一种同时具备随机性和模糊性的高鲁棒性的拟人决策算法,主要包括障碍物避让规则库、目标吸引规则库、方位偏差和距离前件正态云模型、转角后件正态云模型以及通行函数的设计,提高了移动机器人的人工智能水平,从而降低了系统对传感器和执行器性能的苛刻要求。通过理论分析计算和建模仿真试验,验证了所提出新方法的有效性。
2016, 35(6): 946-950.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0622
摘要:
基于双横臂悬架结构及运动学分析,推导出机构几何参数与车轮外倾角的数学表达式。利用MATLAB软件进行仿真计算,获得了车轮外倾角变化曲线形态与杆长配置的相互关系和规律,得到较为理想的双横臂悬架布置方案。从而为设计具有合理外倾角变化的双横臂悬架导向机构提供借鉴。
基于双横臂悬架结构及运动学分析,推导出机构几何参数与车轮外倾角的数学表达式。利用MATLAB软件进行仿真计算,获得了车轮外倾角变化曲线形态与杆长配置的相互关系和规律,得到较为理想的双横臂悬架布置方案。从而为设计具有合理外倾角变化的双横臂悬架导向机构提供借鉴。
2016, 35(6): 951-955.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0623
摘要:
年龄替换政策的费用率模型已广泛应用于确定关键零部件的最优预防替换年龄。传统的费用率模型是从更新-回报定理导出的,适用于无限计划水平的情况;新提出的费用率模型适用于有限计划水平的情况,但尚未受到深入的研究。本文介绍这两个费用率模型,然后完成一个详尽的参数研究和对比分析;着重分析威布尔寿命分布的形状参数和费用比与各个模型的最优预防替换年龄及其对应的费用率和可靠性的关系;主要发现新的费用率模型给出更小的预防替换年龄。
年龄替换政策的费用率模型已广泛应用于确定关键零部件的最优预防替换年龄。传统的费用率模型是从更新-回报定理导出的,适用于无限计划水平的情况;新提出的费用率模型适用于有限计划水平的情况,但尚未受到深入的研究。本文介绍这两个费用率模型,然后完成一个详尽的参数研究和对比分析;着重分析威布尔寿命分布的形状参数和费用比与各个模型的最优预防替换年龄及其对应的费用率和可靠性的关系;主要发现新的费用率模型给出更小的预防替换年龄。
2016, 35(6): 956-960.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0624
摘要:
现有仿真均针对静流场或不考虑流场,不能较好地符合Ø0.3~Ø3 mm深小孔和6 MPa内冲液冷却实际加工状况。为反映实际加工Inconel718过程中稳态流场下单脉冲瞬态温度场,采用ANSYS Flotran CFD模块,对镍基高温合金Inconel718深小孔电火花加工单脉冲温度场进行仿真。首先进行稳态流场分析,并以稳态流场为基础,加载热生成载荷,分析其瞬态温度场。仿真得出,稳定流场下,加工部位温度场并非完全对称,而是随工作介质流动方向出现一定"偏吹";同时在单脉冲下,工件局部会受热熔化但紫铜电极不会出现损耗,工具电极损耗原因为连续加工中散热不及时而导致的。
现有仿真均针对静流场或不考虑流场,不能较好地符合Ø0.3~Ø3 mm深小孔和6 MPa内冲液冷却实际加工状况。为反映实际加工Inconel718过程中稳态流场下单脉冲瞬态温度场,采用ANSYS Flotran CFD模块,对镍基高温合金Inconel718深小孔电火花加工单脉冲温度场进行仿真。首先进行稳态流场分析,并以稳态流场为基础,加载热生成载荷,分析其瞬态温度场。仿真得出,稳定流场下,加工部位温度场并非完全对称,而是随工作介质流动方向出现一定"偏吹";同时在单脉冲下,工件局部会受热熔化但紫铜电极不会出现损耗,工具电极损耗原因为连续加工中散热不及时而导致的。
2016, 35(6): 961-967.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0625
摘要:
针对大重合度斜齿轮的对数修形,建立了面向加工制造的斜齿轮对数修形齿面坐标方程。在接触力学模型基础上,编写了计算修形前后任意啮合位置的接触应力及表层Mises应力场的通用程序,并基于Ioannides与Harris疲劳寿命计算模型,分析修形前后斜齿轮的相对疲劳寿命。结果表明,对数修形能有效消除斜齿轮接触区端部的边缘应力集中,并显著提高斜齿轮的接触疲劳寿命;同一条接触线上接触应力越大的部位对数修形量也越大,从而保证了接触应力均布的修形效果。
针对大重合度斜齿轮的对数修形,建立了面向加工制造的斜齿轮对数修形齿面坐标方程。在接触力学模型基础上,编写了计算修形前后任意啮合位置的接触应力及表层Mises应力场的通用程序,并基于Ioannides与Harris疲劳寿命计算模型,分析修形前后斜齿轮的相对疲劳寿命。结果表明,对数修形能有效消除斜齿轮接触区端部的边缘应力集中,并显著提高斜齿轮的接触疲劳寿命;同一条接触线上接触应力越大的部位对数修形量也越大,从而保证了接触应力均布的修形效果。
2016, 35(6): 968-974.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0626
摘要:
针对双资源约束作业车间动态调度优化问题的求解特点,基于局部时窗调度思想构造包含动态扰动分析、动态扰动评估以及动态调度方法在内的三层动态调度系统,并结合最小化调度方案修订的动态调度实际需求,设计基于染色体还原机制与局部工序的分阶段调度优化的混合动态调度算法,最后通过仿真实验验证了基于局部时窗调度思想的动态调度方法有效降低随机扰动影响的良好应用效果。
针对双资源约束作业车间动态调度优化问题的求解特点,基于局部时窗调度思想构造包含动态扰动分析、动态扰动评估以及动态调度方法在内的三层动态调度系统,并结合最小化调度方案修订的动态调度实际需求,设计基于染色体还原机制与局部工序的分阶段调度优化的混合动态调度算法,最后通过仿真实验验证了基于局部时窗调度思想的动态调度方法有效降低随机扰动影响的良好应用效果。
2016, 35(6): 975-979.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0627
摘要:
对轴对称矢量喷管A8面的运动学研究是为了准确调整其大小,从而满足最佳膨胀比系数的要求。首先采用合理的简化方法,用收敛片及其密封片末端形成的内切圆来近似表示不规则的A8面,并且计算了误差,说明其可行性。然后根据设定条件:收敛片的圆弧形凸面通过收敛片两端,建立了A8面运动机构的数学模型。用解析式表示相关部件参数间的关系,不仅避免了计算复杂而又耗时的迭代过程,还使求解思路更加清晰。最终得出了A8做动筒的推进量与收敛片的内切圆面积的函数关系,即A8面收扩的函数表达式。接着进行仿真验证,结果表明所求函数与三维模型中测量的数据吻合,综合A8面函数表达式的准确率达到约96%。
对轴对称矢量喷管A8面的运动学研究是为了准确调整其大小,从而满足最佳膨胀比系数的要求。首先采用合理的简化方法,用收敛片及其密封片末端形成的内切圆来近似表示不规则的A8面,并且计算了误差,说明其可行性。然后根据设定条件:收敛片的圆弧形凸面通过收敛片两端,建立了A8面运动机构的数学模型。用解析式表示相关部件参数间的关系,不仅避免了计算复杂而又耗时的迭代过程,还使求解思路更加清晰。最终得出了A8做动筒的推进量与收敛片的内切圆面积的函数关系,即A8面收扩的函数表达式。接着进行仿真验证,结果表明所求函数与三维模型中测量的数据吻合,综合A8面函数表达式的准确率达到约96%。
2016, 35(6): 980-984.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0628
摘要:
为了科学评价航空发动机疲劳载荷分散性,假设任务混频固定,考虑飞行员技术差异的影响,构建了基于飞行剖面的矩阵式载荷库,建立了航空发动机载荷分散性对应的疲劳分散系数的计算模型,并通过算例分析和Monte Carlo仿真验证了模型的有效性。研究表明:航空发动机全寿命期累积疲劳载荷强度服从正态分布,累积疲劳载荷分散性随载荷库载荷强度分散性的增大而增大,随发动机寿命周期的增大而减小;航空发动机载荷分散性对应的疲劳分散系数随载荷库载荷强度变异系数的增大而增大,随发动机寿命周期的增大而减小,随载荷强度可靠度要求的提高而增大。
为了科学评价航空发动机疲劳载荷分散性,假设任务混频固定,考虑飞行员技术差异的影响,构建了基于飞行剖面的矩阵式载荷库,建立了航空发动机载荷分散性对应的疲劳分散系数的计算模型,并通过算例分析和Monte Carlo仿真验证了模型的有效性。研究表明:航空发动机全寿命期累积疲劳载荷强度服从正态分布,累积疲劳载荷分散性随载荷库载荷强度分散性的增大而增大,随发动机寿命周期的增大而减小;航空发动机载荷分散性对应的疲劳分散系数随载荷库载荷强度变异系数的增大而增大,随发动机寿命周期的增大而减小,随载荷强度可靠度要求的提高而增大。
