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2013年 32卷 第2期
2013, 32(2): 157-159.
摘要
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摘要:
基于有限元技术的金属材料加工数值模拟对于改善加工工艺、提高工件表面质量、实现高效加工具有重要意义,其中描述材料应力应变关系的本构模型是这一分析手段的基础条件。针对TB6钛合金材料加工数值模拟分析的需要,基于万能试验机、gleeble热模拟试验机和霍普金森杆试验装置,设计并开展了多种应变率和温度工况条件下的TB6钛合金材料应力-应变试验,基于试验工作建立了TB6钛合金材料的本构关系。
基于有限元技术的金属材料加工数值模拟对于改善加工工艺、提高工件表面质量、实现高效加工具有重要意义,其中描述材料应力应变关系的本构模型是这一分析手段的基础条件。针对TB6钛合金材料加工数值模拟分析的需要,基于万能试验机、gleeble热模拟试验机和霍普金森杆试验装置,设计并开展了多种应变率和温度工况条件下的TB6钛合金材料应力-应变试验,基于试验工作建立了TB6钛合金材料的本构关系。
2013, 32(2): 160-163.
摘要:
液力变矩器是车辆液力机械传动系统中的关键部件,为提高液力机械传动系统效率,制定了液力变矩器闭解锁控制策略。通过建立可闭锁式液力变矩器动力学模型,分析其液力、滑摩、机械这3种不同工况,然后建立仿真模型。将所建立的可闭锁式液力变矩器模型应用于某履带式工程车辆的整车动力学模型中,以该车型进行仿真。仿真计算以2挡起步,在动力性换挡策略控制条件下,对液力变矩器实施闭解锁控制,计算了2挡到6挡的加速行驶过程。计算结果表明所建立的闭解锁控制策略正确、有效。
液力变矩器是车辆液力机械传动系统中的关键部件,为提高液力机械传动系统效率,制定了液力变矩器闭解锁控制策略。通过建立可闭锁式液力变矩器动力学模型,分析其液力、滑摩、机械这3种不同工况,然后建立仿真模型。将所建立的可闭锁式液力变矩器模型应用于某履带式工程车辆的整车动力学模型中,以该车型进行仿真。仿真计算以2挡起步,在动力性换挡策略控制条件下,对液力变矩器实施闭解锁控制,计算了2挡到6挡的加速行驶过程。计算结果表明所建立的闭解锁控制策略正确、有效。
2013, 32(2): 164-169.
摘要:
基于最弱环理论和光滑试样疲劳寿命的Weibull分布,建立了一种缺口件概率疲劳寿命预测方法。该方法首先基于最弱环理论和光滑试样的疲劳强度分布,通过定义缺口件的Weibull有效应力,建立了缺口件在给定循环载荷下的疲劳失效概率计算公式。基于Weibull有效应力和光滑试样的疲劳应力-特征寿命方程,可计算得到给定循环载荷时缺口件的特征疲劳寿命,进一步根据光滑试样的Weibull疲劳寿命分布可最终获得缺口件在给定循环载荷下的疲劳寿命分布。采用上述方法对TC4缺口试样进行了概率疲劳寿命预测,并与局部应力应变法预测结果进行了对比。结果表明:局部应力应变法预测结果过于保守,本文方法预测精度较高,50%失效概率时的疲劳寿命预测结果与缺口试样试验均值寿命吻合很好,10%和90%失效概率时的疲劳寿命预测结果基本分布在试验均值寿命的两倍分散带之内。
基于最弱环理论和光滑试样疲劳寿命的Weibull分布,建立了一种缺口件概率疲劳寿命预测方法。该方法首先基于最弱环理论和光滑试样的疲劳强度分布,通过定义缺口件的Weibull有效应力,建立了缺口件在给定循环载荷下的疲劳失效概率计算公式。基于Weibull有效应力和光滑试样的疲劳应力-特征寿命方程,可计算得到给定循环载荷时缺口件的特征疲劳寿命,进一步根据光滑试样的Weibull疲劳寿命分布可最终获得缺口件在给定循环载荷下的疲劳寿命分布。采用上述方法对TC4缺口试样进行了概率疲劳寿命预测,并与局部应力应变法预测结果进行了对比。结果表明:局部应力应变法预测结果过于保守,本文方法预测精度较高,50%失效概率时的疲劳寿命预测结果与缺口试样试验均值寿命吻合很好,10%和90%失效概率时的疲劳寿命预测结果基本分布在试验均值寿命的两倍分散带之内。
2013, 32(2): 170-177.
摘要:
详细介绍了集自动上下料和自动测量功能为一体的锯片磨床的磨削控制方法和砂轮磨损的补偿算法。在锯片的磨削加工前后,通过位移传感器获得锯片厚度值,以此为依据计算磨削参数和砂轮的磨损补偿量;通过数控装置和PLC的交互,利用PLC控制的机械手,实现锯片的自动上下料;两者的结合实现了锯片的全自动磨削加工。锯片磨削加工与机械手上下料并行运行,不仅节省了大量的加工辅助准备时间,而且还达到高效率、高精度、易操作的目标。
详细介绍了集自动上下料和自动测量功能为一体的锯片磨床的磨削控制方法和砂轮磨损的补偿算法。在锯片的磨削加工前后,通过位移传感器获得锯片厚度值,以此为依据计算磨削参数和砂轮的磨损补偿量;通过数控装置和PLC的交互,利用PLC控制的机械手,实现锯片的自动上下料;两者的结合实现了锯片的全自动磨削加工。锯片磨削加工与机械手上下料并行运行,不仅节省了大量的加工辅助准备时间,而且还达到高效率、高精度、易操作的目标。
2013, 32(2): 178-183.
摘要:
为了研究瓷砖刮平机刮削效果,分析了刮平机的系统结构和工作原理,并建立了刮削深度模型。分析了影响刮削深度的因素,对所建模型进行了实验验证。理论分析和实验研究结果表明:大直径滚筒、瓷砖低速进给、较大的滚刀切削深度三者配合能有效地提高瓷砖的刮削效率。
为了研究瓷砖刮平机刮削效果,分析了刮平机的系统结构和工作原理,并建立了刮削深度模型。分析了影响刮削深度的因素,对所建模型进行了实验验证。理论分析和实验研究结果表明:大直径滚筒、瓷砖低速进给、较大的滚刀切削深度三者配合能有效地提高瓷砖的刮削效率。
2013, 32(2): 184-187.
摘要:
根据现场温度测试结果,现有焦化炉炉壁最外层平均温度为40.42℃,造成热量的大量损失,不能满足工程需要。基于传热学理论和迦辽金(Galerkin)法建立了炉壁数学模型,得到现有炉壁各分界面处温度值。结果表明数学模型理论结果与实验结果吻合,表明该炉壁数学模型是准确的。根据工程实际需要,在保证最外层钢板温度小于30℃的前提下,利用数学模型可以直接计算得到在炉壁总厚度一定时炉壁的结构参数。
根据现场温度测试结果,现有焦化炉炉壁最外层平均温度为40.42℃,造成热量的大量损失,不能满足工程需要。基于传热学理论和迦辽金(Galerkin)法建立了炉壁数学模型,得到现有炉壁各分界面处温度值。结果表明数学模型理论结果与实验结果吻合,表明该炉壁数学模型是准确的。根据工程实际需要,在保证最外层钢板温度小于30℃的前提下,利用数学模型可以直接计算得到在炉壁总厚度一定时炉壁的结构参数。
2013, 32(2): 188-191.
摘要:
利用线性方程组插值求解法,建立了常用的粘弹性材料描述的两种模型间的数学联系,实现了分数导数Kelvin模型与广义Maxwell模型的转化。基于MATLAB软件,由实验数据首先建立了能准确表达BTG塑料合金松弛变化规律的分数导数Kelvin模型,并通过上述方法转化得到材料的Maxwell模型参数。研究结果表明:通过分数导数Kelvin模型转化得到的广义Maxwell模型松弛模量函数曲线与实验数据重合度非常高。
利用线性方程组插值求解法,建立了常用的粘弹性材料描述的两种模型间的数学联系,实现了分数导数Kelvin模型与广义Maxwell模型的转化。基于MATLAB软件,由实验数据首先建立了能准确表达BTG塑料合金松弛变化规律的分数导数Kelvin模型,并通过上述方法转化得到材料的Maxwell模型参数。研究结果表明:通过分数导数Kelvin模型转化得到的广义Maxwell模型松弛模量函数曲线与实验数据重合度非常高。
2013, 32(2): 192-197.
摘要:
在满足制动稳定性和ECE法规等条件下,尽量增大电动汽车驱动轴上的制动力比例,甚至仅由再生制动力矩进行单轴制动,是实现理想复合制动系统、提高制动能量回收效率的根本途径。电动汽车驱动形式和轴荷分布会影响到其坡道单轴制动行驶的纵向稳定性。对汽车上、下坡过程单轴制动4种工况下出现抱死、纵翻和纵滑的临界条件进行分析,得到电动汽车坡道单轴制动稳定性条件和再生制动强度的极限边界。
在满足制动稳定性和ECE法规等条件下,尽量增大电动汽车驱动轴上的制动力比例,甚至仅由再生制动力矩进行单轴制动,是实现理想复合制动系统、提高制动能量回收效率的根本途径。电动汽车驱动形式和轴荷分布会影响到其坡道单轴制动行驶的纵向稳定性。对汽车上、下坡过程单轴制动4种工况下出现抱死、纵翻和纵滑的临界条件进行分析,得到电动汽车坡道单轴制动稳定性条件和再生制动强度的极限边界。
2013, 32(2): 198-202.
摘要:
采用结构变更原理和单元传递矩阵法,分析了单一水平胞壁缺损对双层全三角格栅材料应力分布的影响规律。根据全三角格栅结构胞壁以拉压变形为主的特性和结构变更原理,将缺损胞壁对结构应力的影响等效为一对集中力作用下的完整桁架结构应力分布。理论分析发现:缺损胞壁对周围胞壁应力影响呈指数形式递减,递减系数可通过结构单元传递矩阵的特征值求得,与胞壁的缺损程度无关。本文中缺损胞壁对双层全三角格栅结构应力影响递减系数为0.267 9,此结论通过有限元模拟得到验证。
采用结构变更原理和单元传递矩阵法,分析了单一水平胞壁缺损对双层全三角格栅材料应力分布的影响规律。根据全三角格栅结构胞壁以拉压变形为主的特性和结构变更原理,将缺损胞壁对结构应力的影响等效为一对集中力作用下的完整桁架结构应力分布。理论分析发现:缺损胞壁对周围胞壁应力影响呈指数形式递减,递减系数可通过结构单元传递矩阵的特征值求得,与胞壁的缺损程度无关。本文中缺损胞壁对双层全三角格栅结构应力影响递减系数为0.267 9,此结论通过有限元模拟得到验证。
2013, 32(2): 203-208.
摘要:
电子回旋共振离子推力器是一种无阴极静电型推进装置,具有比冲高、无电极烧蚀和寿命长的优点,可用于深空探测和长寿命卫星。在其放电室内存在着复杂的、紧密耦合在一起含电子回旋共振区的静磁场、微波电磁场和等离子体流场,弄清放电室内复杂的场结构对于推力器的结构和性能优化有着重要的作用。为此认为放电室中的离子未被磁化,采用朗缪尔探针直接诊断放电室内的电子温度和离子密度,再根据等离子体的准中性原则,认为离子密度就反映了电子密度。根据诊断结果可以分析出放电室内的氩等离子体场结构。气体流量分别为3 sccm和8 sccm、微波功率分别为10 W和34 W时,实验诊断得到电子温度分布在1 eV～6.8 eV范围内、离子密度分布在2×1016/m3～2.8×1017/m3范围内。
电子回旋共振离子推力器是一种无阴极静电型推进装置,具有比冲高、无电极烧蚀和寿命长的优点,可用于深空探测和长寿命卫星。在其放电室内存在着复杂的、紧密耦合在一起含电子回旋共振区的静磁场、微波电磁场和等离子体流场,弄清放电室内复杂的场结构对于推力器的结构和性能优化有着重要的作用。为此认为放电室中的离子未被磁化,采用朗缪尔探针直接诊断放电室内的电子温度和离子密度,再根据等离子体的准中性原则,认为离子密度就反映了电子密度。根据诊断结果可以分析出放电室内的氩等离子体场结构。气体流量分别为3 sccm和8 sccm、微波功率分别为10 W和34 W时,实验诊断得到电子温度分布在1 eV～6.8 eV范围内、离子密度分布在2×1016/m3～2.8×1017/m3范围内。
2013, 32(2): 209-212.
摘要:
电磁冲击加载中,成形线圈是电能转化为磁场能的载体,使毛坯产生塑性变形的关键部件。介绍了平板线圈电磁驱动基本原理,通过ANSYS多物理场模拟平板线圈的简化模型,系统研究了线圈几何参数对轴向电磁力的影响;探讨了线圈驱动下驱动片上所受轴向电磁力分布规律及线圈参数对成形设备能量利用率的影响。仿真结果显示:随线圈匝数增加电磁力呈指数增加,随匝间距的增加呈指数减少,随起点距呈近似指数减小;轴向电磁力在线圈距中心轴2/3区域达到最大值;减小电感值有利于提高成形效率。
电磁冲击加载中,成形线圈是电能转化为磁场能的载体,使毛坯产生塑性变形的关键部件。介绍了平板线圈电磁驱动基本原理,通过ANSYS多物理场模拟平板线圈的简化模型,系统研究了线圈几何参数对轴向电磁力的影响;探讨了线圈驱动下驱动片上所受轴向电磁力分布规律及线圈参数对成形设备能量利用率的影响。仿真结果显示:随线圈匝数增加电磁力呈指数增加,随匝间距的增加呈指数减少,随起点距呈近似指数减小;轴向电磁力在线圈距中心轴2/3区域达到最大值;减小电感值有利于提高成形效率。
2013, 32(2): 213-216.
摘要:
面向增强现实环境下采用零件自然特征的装配引导应用,提出一种基于BRIEF算法的虚实装配场景注册融合方法。利用BRIEF算法进行装配零件图像自然特征的提取,建立零件图像的特征描述符。通过海明距离进行装配引导过程中零件图像特征描述符的匹配,实现虚实装配零件的注册;同时将虚拟装配信息在真实装配场景中叠加,用于引导用户完成装配作业过程。实验结果表明:利用该算法进行虚实注册具有较好的鲁棒性和实时性,能够较好地应用于增强现实环境下的产品装配引导过程中。
面向增强现实环境下采用零件自然特征的装配引导应用,提出一种基于BRIEF算法的虚实装配场景注册融合方法。利用BRIEF算法进行装配零件图像自然特征的提取,建立零件图像的特征描述符。通过海明距离进行装配引导过程中零件图像特征描述符的匹配,实现虚实装配零件的注册;同时将虚拟装配信息在真实装配场景中叠加,用于引导用户完成装配作业过程。实验结果表明:利用该算法进行虚实注册具有较好的鲁棒性和实时性,能够较好地应用于增强现实环境下的产品装配引导过程中。
2013, 32(2): 217-220.
摘要:
以超高负荷两级风扇第一级前掠转子为研究对象,通过定常和非定常数值模拟手段对近失速点叶尖流场进行了深入分析。为探索失稳机理,与同等气动性能下的后掠转子进行了对比。结果表明:前掠转子在近失速工况下泄漏涡涡心并未发生破碎,其流动失稳是由于端壁机匣处的低能流体集聚所致。而后掠转子的泄漏涡与激波干涉导致其向下游发展中发生破碎,表现出与常规转子相似的失速特征。
以超高负荷两级风扇第一级前掠转子为研究对象,通过定常和非定常数值模拟手段对近失速点叶尖流场进行了深入分析。为探索失稳机理,与同等气动性能下的后掠转子进行了对比。结果表明:前掠转子在近失速工况下泄漏涡涡心并未发生破碎,其流动失稳是由于端壁机匣处的低能流体集聚所致。而后掠转子的泄漏涡与激波干涉导致其向下游发展中发生破碎,表现出与常规转子相似的失速特征。
2013, 32(2): 221-224.
摘要:
将超声振动叠加到AZ31镁合金、6061和7075铝合金的镦粗压缩变形过程,以研究高频振动对轻合金塑性压缩变形时的流动特性、断裂失效方式以及压缩表面状态的影响。实验发现,叠加振动后,"体积"和"表面"两种效应对3种材料的压缩变形过程都存在不同程度的作用。具体表现为材料的屈服强度、流动应力出现降低,且降低幅度与材料特性相关,其中6061对振动效应更为敏感;随着振幅的增加,AZ31材料体积效应中的硬化机制逐渐占据主导;此外,振动有助于提高压缩表面的质量。
将超声振动叠加到AZ31镁合金、6061和7075铝合金的镦粗压缩变形过程,以研究高频振动对轻合金塑性压缩变形时的流动特性、断裂失效方式以及压缩表面状态的影响。实验发现,叠加振动后,"体积"和"表面"两种效应对3种材料的压缩变形过程都存在不同程度的作用。具体表现为材料的屈服强度、流动应力出现降低,且降低幅度与材料特性相关,其中6061对振动效应更为敏感;随着振幅的增加,AZ31材料体积效应中的硬化机制逐渐占据主导;此外,振动有助于提高压缩表面的质量。
2013, 32(2): 225-230.
摘要:
采用分子动力学方法研究了半球形刚性压头在单晶铜纹理表面上的纳观黏着滑动摩擦过程。对不同纹理密度下纹理形状和纹理深度对黏滑摩擦性能的影响进行了全面研究,通过对比分析不同纹理参数下的滑动摩擦力和基体变形,揭示了上述参数对纹理表面黏滑摩擦的影响规律。模拟结果表明:在相同的纹理密度下,柱状纹理表面的滑动摩擦力小于矩形纹理表面。相比矩形纹理,柱状纹理表面的结构稳定性较差,但纹理表面的结构稳定性随着纹理密度的增加而加强。在相同的纹理密度下,矩形纹理表面的滑动摩擦力随着纹理深度的增加而减小。
采用分子动力学方法研究了半球形刚性压头在单晶铜纹理表面上的纳观黏着滑动摩擦过程。对不同纹理密度下纹理形状和纹理深度对黏滑摩擦性能的影响进行了全面研究,通过对比分析不同纹理参数下的滑动摩擦力和基体变形,揭示了上述参数对纹理表面黏滑摩擦的影响规律。模拟结果表明:在相同的纹理密度下,柱状纹理表面的滑动摩擦力小于矩形纹理表面。相比矩形纹理,柱状纹理表面的结构稳定性较差,但纹理表面的结构稳定性随着纹理密度的增加而加强。在相同的纹理密度下,矩形纹理表面的滑动摩擦力随着纹理深度的增加而减小。
2013, 32(2): 231-234.
摘要:
针对大学生方程式(FSAE)赛车前轮定位参数的优化设计问题,基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车双横臂独立悬架的仿真模型,对前轮定位参数进行仿真分析。利用ADAMS/Insight模块进行优化设计,确定设计参变量和设计目标,对所选定的设计目标进行影响因素分析;根据优化结果修改前悬架仿真模型,再次进行前轮定位参数的仿真分析。结果表明:赛车车轮上下跳动时,优化后的前轮定位参数能够在合理的范围内变化,满足赛车悬架设计要求,赛车悬架的主要性能得到明显提高。
针对大学生方程式(FSAE)赛车前轮定位参数的优化设计问题,基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车双横臂独立悬架的仿真模型,对前轮定位参数进行仿真分析。利用ADAMS/Insight模块进行优化设计,确定设计参变量和设计目标,对所选定的设计目标进行影响因素分析;根据优化结果修改前悬架仿真模型,再次进行前轮定位参数的仿真分析。结果表明:赛车车轮上下跳动时,优化后的前轮定位参数能够在合理的范围内变化,满足赛车悬架设计要求,赛车悬架的主要性能得到明显提高。
2013, 32(2): 235-239.
摘要:
提出了一种基于应变的复合材料损伤模型,考虑了复合材料冲击过程中出现的面内纤维断裂与压缩,基体开裂与挤裂。在使用Abaqus软件进行数值模拟计算时,自编的用户子程序VUMAT和Cohe-sive模型分别实现了复合材料面板的损伤和层间分层。通过对层合板在不同能量下的低速冲击的有限元模拟发现,模拟得到的分层损伤形状和面积、冲头最大挠度、接触力和凹坑深度都与试验结果吻合较好。
提出了一种基于应变的复合材料损伤模型,考虑了复合材料冲击过程中出现的面内纤维断裂与压缩,基体开裂与挤裂。在使用Abaqus软件进行数值模拟计算时,自编的用户子程序VUMAT和Cohe-sive模型分别实现了复合材料面板的损伤和层间分层。通过对层合板在不同能量下的低速冲击的有限元模拟发现,模拟得到的分层损伤形状和面积、冲头最大挠度、接触力和凹坑深度都与试验结果吻合较好。
2013, 32(2): 240-245.
摘要:
提出了一种新的计算复合材料多钉连接载荷分配方法,即将电路模型应用到复合材料多钉连接结构载荷分配估算中,多钉连接结构中的载荷、柔度和变形分别等效于电路模型的电流、电阻和电压。在新模型中材料的胡克定律转化为电学中的欧姆定律,变形协调方程等效于电学中的电压平衡方程。该方法使复杂的多钉连接模型变成了一些由简单的串联和并联电路组成的简单模型。对n排单列连接结构的电路模型进行分析,总能找到n-1个独立的闭环电压平衡方程和一个电流平衡方程,联立这n个方程就能够计算出各个钉上的电流大小,也就是相应的载荷值。在某些支路上添加恰当的电源,还可以模拟复合材料多钉连接结构的间隙或者过盈量。通过与试验结果对比,发现该方法能较好的预测出复合材料多钉连接载荷分配。
提出了一种新的计算复合材料多钉连接载荷分配方法,即将电路模型应用到复合材料多钉连接结构载荷分配估算中,多钉连接结构中的载荷、柔度和变形分别等效于电路模型的电流、电阻和电压。在新模型中材料的胡克定律转化为电学中的欧姆定律,变形协调方程等效于电学中的电压平衡方程。该方法使复杂的多钉连接模型变成了一些由简单的串联和并联电路组成的简单模型。对n排单列连接结构的电路模型进行分析,总能找到n-1个独立的闭环电压平衡方程和一个电流平衡方程,联立这n个方程就能够计算出各个钉上的电流大小,也就是相应的载荷值。在某些支路上添加恰当的电源,还可以模拟复合材料多钉连接结构的间隙或者过盈量。通过与试验结果对比,发现该方法能较好的预测出复合材料多钉连接载荷分配。
2013, 32(2): 246-251.
摘要:
提出了高速滑块轮式烟支分离系统的一种动力学分析设计方法。在建立滑块系统动力学模型基础上,设计了滑块运动控制凸轮的升程曲线,计算了锁紧弹簧的刚度。基于结构有限元对凸轮进行模态分析,验证了凸轮设计的合理性,从而避免了系统共振。基于虚拟样机技术对系统进行动态性能分析表明,提出的分析与设计方法可以较好地反映高速滑块轮式分离系统的特性,实现准确可靠的分离运动,在减少系统动力消耗的同时避免了滑块腾跳、运动件过度磨损等现象的发生。
提出了高速滑块轮式烟支分离系统的一种动力学分析设计方法。在建立滑块系统动力学模型基础上,设计了滑块运动控制凸轮的升程曲线,计算了锁紧弹簧的刚度。基于结构有限元对凸轮进行模态分析,验证了凸轮设计的合理性,从而避免了系统共振。基于虚拟样机技术对系统进行动态性能分析表明,提出的分析与设计方法可以较好地反映高速滑块轮式分离系统的特性,实现准确可靠的分离运动,在减少系统动力消耗的同时避免了滑块腾跳、运动件过度磨损等现象的发生。
2013, 32(2): 252-256.
摘要:
介绍了少齿差滤波减速器的结构及传动原理;基于几何尺寸关系的微分模型,推导了滤波减速器受其偏心轴、双联齿轮、固定齿轮等构件回转中心偏心误差影响的传动比计算式,运用微分方程的数值解法得出了传动误差的变化曲线;对滤波减速器的传动误差进行了测试,实验验证了偏心传动计算方法的正确性。
介绍了少齿差滤波减速器的结构及传动原理;基于几何尺寸关系的微分模型,推导了滤波减速器受其偏心轴、双联齿轮、固定齿轮等构件回转中心偏心误差影响的传动比计算式,运用微分方程的数值解法得出了传动误差的变化曲线;对滤波减速器的传动误差进行了测试,实验验证了偏心传动计算方法的正确性。
2013, 32(2): 257-262.
摘要:
利用瓦楞纸板衬垫-砝码系统模拟真实的包装件。考虑了瓦楞纸板的粘弹性,对瓦楞纸板衬垫在冲击激励下的动态特性进行了建模。将系统自由响应数据表达为复指数函数叠加的形式,采用复指数法识别出自由响应数据的极点和留数。建立了瓦楞纸板衬垫冲击激励实验系统,识别出不同载荷条件下瓦楞纸板的模型参数。采用圆整冲击加速度函数模拟真实的半正弦波,分析了系统在冲击支座激励下的加速度响应。
利用瓦楞纸板衬垫-砝码系统模拟真实的包装件。考虑了瓦楞纸板的粘弹性,对瓦楞纸板衬垫在冲击激励下的动态特性进行了建模。将系统自由响应数据表达为复指数函数叠加的形式,采用复指数法识别出自由响应数据的极点和留数。建立了瓦楞纸板衬垫冲击激励实验系统,识别出不同载荷条件下瓦楞纸板的模型参数。采用圆整冲击加速度函数模拟真实的半正弦波,分析了系统在冲击支座激励下的加速度响应。
2013, 32(2): 263-268.
摘要:
探索了并联混合动力液压挖掘机的匹配方法,设计了一套基于某中型液压挖掘机的并联混合动力系统方案和一种基于分工况的综合控制策略。利用AMESim软件对发动机、电池组、液压系统和工作装置分别进行了建模和分析,最终建立了整个系统的仿真模型并对不同工况进行了仿真分析。仿真结果表明:该动力匹配方案和控制策略能够稳定发动机的工作点,可以对电池组进行有效管理和保护,获得较好的动力性指标和节能指标。
探索了并联混合动力液压挖掘机的匹配方法,设计了一套基于某中型液压挖掘机的并联混合动力系统方案和一种基于分工况的综合控制策略。利用AMESim软件对发动机、电池组、液压系统和工作装置分别进行了建模和分析,最终建立了整个系统的仿真模型并对不同工况进行了仿真分析。仿真结果表明:该动力匹配方案和控制策略能够稳定发动机的工作点,可以对电池组进行有效管理和保护,获得较好的动力性指标和节能指标。
2013, 32(2): 269-273.
摘要:
先对民用飞机客舱地板下部结构进行了坠撞响应分析,获得了该结构的原始坠撞特性;通过对结构变形模式及各个部件对撞击能量耗散情况的分析,提出了提高结构吸能特性的具体措施。数值仿真结果表明:该措施可有效控制结构的变形模式及降低初始接触刚度,提高了结构的吸能特性。制造了一个典型机身下部吸能结构试验件,并进行了垂直坠撞试验。试验结果与仿真分析结果存在较大偏差。通过对试验结果的分析,发现了仿真模型中一些被忽略的细节以及试验件制造过程中的工艺细节等是引起偏差的主要原因。通过对模型的修正,分析结果与试验结果吻合较好。
先对民用飞机客舱地板下部结构进行了坠撞响应分析,获得了该结构的原始坠撞特性;通过对结构变形模式及各个部件对撞击能量耗散情况的分析,提出了提高结构吸能特性的具体措施。数值仿真结果表明:该措施可有效控制结构的变形模式及降低初始接触刚度,提高了结构的吸能特性。制造了一个典型机身下部吸能结构试验件,并进行了垂直坠撞试验。试验结果与仿真分析结果存在较大偏差。通过对试验结果的分析,发现了仿真模型中一些被忽略的细节以及试验件制造过程中的工艺细节等是引起偏差的主要原因。通过对模型的修正,分析结果与试验结果吻合较好。
2013, 32(2): 274-278.
摘要:
采用盲孔法测量3组发动机铝合金缸盖裂纹附近和敏感部位的残余应力情况,分析缸盖内的残余应力对其裂纹产生的具体影响。考虑到缸盖的复杂结构特点和选择的测点位置,测试选用钻铣床钻盲孔和铣断通油管及其侧板,并在钻盲孔释放残余应力和铣削过程中通过30通道应变仪DRA-30A记录测点的应变时域曲线。对测试结果的分析和研究表明:通油管部分的残余应力以压应力为主,下缸体的上表面以拉应力为主,这种上压下拉的残余应力分布情况是缸盖内产生裂纹的主要原因;测点4处产生裂纹的可能性较大,测点7处通油管对下缸体的局部拉伸作用最为明显;B90组结构设计和加工工艺在3组试样中最为合理。据此测试结果和研究结论改进产品的结构和工艺后,该种缸盖满足设计要求。
采用盲孔法测量3组发动机铝合金缸盖裂纹附近和敏感部位的残余应力情况,分析缸盖内的残余应力对其裂纹产生的具体影响。考虑到缸盖的复杂结构特点和选择的测点位置,测试选用钻铣床钻盲孔和铣断通油管及其侧板,并在钻盲孔释放残余应力和铣削过程中通过30通道应变仪DRA-30A记录测点的应变时域曲线。对测试结果的分析和研究表明:通油管部分的残余应力以压应力为主,下缸体的上表面以拉应力为主,这种上压下拉的残余应力分布情况是缸盖内产生裂纹的主要原因;测点4处产生裂纹的可能性较大,测点7处通油管对下缸体的局部拉伸作用最为明显;B90组结构设计和加工工艺在3组试样中最为合理。据此测试结果和研究结论改进产品的结构和工艺后,该种缸盖满足设计要求。
2013, 32(2): 279-284.
摘要:
研究了铣削电主轴可靠性试验载荷谱的编制方法,调研和收集了国产170XD30铣削电主轴典型铣削工艺和数据。通过对相关切削数据的分析和计算,整理出了该电主轴载荷谱的样本数据,绘制了铣削电主轴载荷的相对铣削时间分布点图和累计相对铣削时间分布点图,初定总体分布模型并进行了参数估计。运用K-S检验法进行分布拟合检验,建立了国产170XD30铣削电主轴载荷谱的分布模型和五级试验加载谱。
研究了铣削电主轴可靠性试验载荷谱的编制方法,调研和收集了国产170XD30铣削电主轴典型铣削工艺和数据。通过对相关切削数据的分析和计算,整理出了该电主轴载荷谱的样本数据,绘制了铣削电主轴载荷的相对铣削时间分布点图和累计相对铣削时间分布点图,初定总体分布模型并进行了参数估计。运用K-S检验法进行分布拟合检验,建立了国产170XD30铣削电主轴载荷谱的分布模型和五级试验加载谱。
2013, 32(2): 285-288.
摘要:
在分析研究嗅觉定位理论原理的基础上,结合移动机器人技术,设计出一种能够自主完成气源定位的轮式机器人系统。该机器人系统是以Freescale半导体公司生产的16位MCU(MC9S12XDT512)为核心控制器,采用气体传感器阵列作为路径识别单元,结合轮式移动平台,配合Z字型控制搜索算法对轮式机器人进行控制完成了气体定位。在实验室现场测试中,以15 m作为起始距离,经过10次实验,误差小于5%,实现了气源定位的功能。在机器人行走机构设计上、实验方案的制定上进一步优化,则可有效地减小误差。
在分析研究嗅觉定位理论原理的基础上,结合移动机器人技术,设计出一种能够自主完成气源定位的轮式机器人系统。该机器人系统是以Freescale半导体公司生产的16位MCU(MC9S12XDT512)为核心控制器,采用气体传感器阵列作为路径识别单元,结合轮式移动平台,配合Z字型控制搜索算法对轮式机器人进行控制完成了气体定位。在实验室现场测试中,以15 m作为起始距离,经过10次实验,误差小于5%,实现了气源定位的功能。在机器人行走机构设计上、实验方案的制定上进一步优化,则可有效地减小误差。
2013, 32(2): 289-293.
摘要:
应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。
应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。
2013, 32(2): 294-299.
摘要:
超大模数齿轮齿条的承载能力是影响升降系统安全性、可靠性的关键因素。针对某风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,分析影响齿轮齿条强度的主要参数。建立齿轮齿条啮合有限元分析模型,基于有限元法,研究齿轮的变位系数x、压力角α、齿顶高系数haf*、模数m及齿条宽度b对齿轮与齿条接触强度及弯曲强度的影响规律。分析结果表明:每个参数对齿轮齿条承载能力都有较大程度的影响,但影响程度各不相同。
超大模数齿轮齿条的承载能力是影响升降系统安全性、可靠性的关键因素。针对某风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,分析影响齿轮齿条强度的主要参数。建立齿轮齿条啮合有限元分析模型,基于有限元法,研究齿轮的变位系数x、压力角α、齿顶高系数haf*、模数m及齿条宽度b对齿轮与齿条接触强度及弯曲强度的影响规律。分析结果表明:每个参数对齿轮齿条承载能力都有较大程度的影响,但影响程度各不相同。
2013, 32(2): 300-305.
摘要:
根据动力学理论,建立了机械调速式提升机的数值仿真模型。根据提升机运行的条件,通过Simulink仿真软件对提升机运行过程进行动态仿真,分析了调速制动力矩对提升机调速性能的影响。
根据动力学理论,建立了机械调速式提升机的数值仿真模型。根据提升机运行的条件,通过Simulink仿真软件对提升机运行过程进行动态仿真,分析了调速制动力矩对提升机调速性能的影响。
2013, 32(2): 306-308.
摘要:
建立了复合材料层合板三维连续介质损伤力学模型,并将该模型应用于复合材料开口层合板的损伤破坏分析中。与相关试验中开口层合板强度和损伤破坏情况对比分析表明:本文模型能够有效地模拟开口层合板从初始损伤到完全破坏的全过程,具有较高的计算精度和良好的数值模拟收敛性。基于该模型,详细分析了在单向拉伸载荷作用下开口层合板不同铺层的损伤破坏情况。
建立了复合材料层合板三维连续介质损伤力学模型,并将该模型应用于复合材料开口层合板的损伤破坏分析中。与相关试验中开口层合板强度和损伤破坏情况对比分析表明:本文模型能够有效地模拟开口层合板从初始损伤到完全破坏的全过程,具有较高的计算精度和良好的数值模拟收敛性。基于该模型,详细分析了在单向拉伸载荷作用下开口层合板不同铺层的损伤破坏情况。
2013, 32(2): 309-312.
摘要:
针对制造企业的生产效率时间序列体现的非线性的确定而又类似随机的特点,提出了基于相空间重构的制造系统的混沌研究方法。利用互信息法和CAO氏方法分别确定最佳延迟时间和最小嵌入维数,利用生产效率时间序列对制造系统相空间重构,通过Grassberger-Procac-cia算法和小数据量方法计算关联维数和最大Lyapunov指数这两个非线性特征量,结果表明制造企业在运行过程中出现混沌现象。
针对制造企业的生产效率时间序列体现的非线性的确定而又类似随机的特点,提出了基于相空间重构的制造系统的混沌研究方法。利用互信息法和CAO氏方法分别确定最佳延迟时间和最小嵌入维数,利用生产效率时间序列对制造系统相空间重构,通过Grassberger-Procac-cia算法和小数据量方法计算关联维数和最大Lyapunov指数这两个非线性特征量,结果表明制造企业在运行过程中出现混沌现象。
