最新刊期
      2016 年 第 3 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 张阳,彭艳,孙建亮,臧勇
        2016, 38(3): 429-434. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.001
        摘要：板带连轧机组是由多个工作机座及其辅助设备组成的复杂工作系统,其中每个工作机座都是一个多变量、非线性动态系统,并通过板带与其相邻的工作机座相互作用。板带轧机系统可视为由机架、液压装置、辊系、运动板带等多个刚体和可变形体组成的柔性多体机械系统。轧制过程中,轧机辊系发生振动的同时还与其接触的轧件存在相对运动。因此在动力分析中,轧机辊系与机架间板带的弹性变形和刚性运动相互耦合作用。综合考虑辊系的垂直运动、轧辊的转动以及板带刚性运动和弹性变形,通过动力学分析,实现柔性多体机械系统中刚体和可变形体位移场的描述,进而确定由于系统构件刚性运动与弹性变形同时作用引起的强非线性惯性耦合与刚度耦合作用规律,建立板带连轧机柔性多体系统耦合振动机理模型,分析耦合作用下辊系的动态响应和轧机工作稳定性,为实现轧件厚度动态控制提供理论依据。  
        关键词：板带轧机;柔性多体系统;运动板带;耦合振动   
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        发布时间：2022-09-22
      • 卢进南,谢苗,毛君
        2016, 38(3): 435-441. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.002
        摘要：超前支护装备主要由两组可互相推移的框架组成,属于综掘巷道顶板临时支护的一种。为提高超前支护装备的稳定性、避免共振的发生,在分析超前支护装备工作原理的基础上,提出超前支护单组支撑状态的力学模型,采用拉格朗日方法和广义空间坐标系原理,建立超前支护装备的动力学数学模型和状态空间模型。以劳斯-赫尔维茨判据作为其动态稳定性判断条件,参考煤矿井下常用激扰力数学模型,结合Matlab和现代控制理论对超前支护单组支撑组的振动特性进行仿真,得出系统动态响应。最后,利用超前支护装备实验样机和振动测试系统,对超前支护装备进行模态分析,研究结果表明:超前支护装备易发生共振的频率范围约42.353 Hz~42.994 Hz。  
        关键词：超前支护装备;稳定性;状态空间;模态分析   
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      • 张道坤,霍睿,李淑颖,王志东
        2016, 38(3): 442-446. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.003
        摘要：建立了隔振对象-非线性隔振支承-柔性基础组成的耦合系统的一般性动力学模型,研究了应用振动功率流对非线性隔振系统进行效果分析的计算方法,给出了动力学方程初值问题表达式;并且基于Runge-Kutta法以某小型无人机的发动机隔振系统为算例,对几种非线性隔振器的隔振效果进行了数值仿真和分析。研究表明并联刚度隔振器和分段线性隔振器可有效减少隔振系统功率流的传递。  
        关键词：非线性;隔振;柔性基础;功率流   
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      • 张科元,王文健,郭俊,刘启跃
        2016, 38(3): 447-452. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.004
        摘要：钢轨打磨列车作业时存在一定打磨压力波动,从而影响打磨钢轨的表面不平顺。在考虑加载机构的运动行为及砂轮-钢轨接触行为的基础上,建立了打磨小车动力学分析模型,利用该模型研究了钢轨高低不平顺、打磨速度、钢轨波磨、打磨小车结构参数等因素对钢轨打磨压力波动的影响。结果表明:轨道高低不平顺是打磨压力产生波动的主要原因;提高打磨速度,打磨压力波动减小;特定的钢轨波磨波长会使打磨机构产生共振,导致打磨压力波动出现峰值;优化打磨小车一系定位刚度和打磨单元的轻量化有利于减小打磨压力波动,提高钢轨打磨作业的稳定性。  
        关键词：钢轨打磨;压力波动;打磨速度;钢轨波磨   
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      • 尹志朋,李全通,高星伟,陈鹏飞,唐铃
        2016, 38(3): 453-458. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.005
        摘要：基于有限元方法建立某型航空发动机压气机叶片模型,通过模态仿真获得了该叶片在榫头固支约束下的动力学特性,研究了离心力对叶片振动的影响,并通过模态试验对计算模型和仿真数据进行验证;利用循环对称法对建立的叶片轮盘有限元模型进行振动分析,获得叶轮耦合系统在不同工作转速下的振型和频率,并与单个固支叶片进行比较,结果表明,相同阶次下叶片耦合系统的自振频率较低;通过Campbell图分析得出了叶片耦合系统可能发生共振的频率及相应的转子转速,为其故障诊断、可靠性分析以及寿命估算提供了参考依据。  
        关键词：压气机叶片;叶片轮盘耦合;振动特性;有限元   
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      • 郭俊材,范斌,彭军,赵伟,王登辉,干宇文,王帅,于兰峰
        2016, 38(3): 459-463. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.006
        摘要：桥式起重机与门式起重机是使用量最大的起重设备,在设计门式起重机时有必要对其结构动态特性进行研究。以某厂生产的L型门式起重机为例,利用有限元法,通过模态分析得出前六阶固有频率及振型,通过谐响应分析得出对L型门机动态特性影响最大的固有频率,以该阶固有频率为指标,对其结构参数进行动态灵敏度分析,通过分析获得对结构动态特性影响较大的参数,在一定程度上简化了优化模型,为该门机结构的动态优化奠定了基础,并为其他同类结构的动态设计提供了参考。  
        关键词：L型门式起重机;动态特性;有限元法;模态分析;谐响应分析;动态灵敏度分析   
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      • 林辉,丁佳,吕琳,甘伟
        2016, 38(3): 464-469. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.007
        摘要：为分析凸轮轴扭振对配气机构影响,通过配气机构动力学实验,计算凸轮轴动态扭矩。通过模态分析,得到凸轮轴临界转速和扭振状况,在此基础上,分析扭振随工况变化的关系,进一步讨论扭振对配气机构影响。结果表明,凸轮轴临界转速在正常工况以外,随转速升高,扭振影响变大,并影响配气正时。计及扭振后凸轮轴扭矩增长更快。额定工况下,凸轮轴最大扭矩4.5 N·m,最大扭振幅值0.06°。  
        关键词：配气机构;动态扭矩;扭振   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 张鹏林,刘瑞君,魏小红,孔鹏,邓辉清
        2016, 38(3): 470-474. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.008
        摘要：针对裂纹对风电塔筒服役过程中的危害问题,采用声发射(AE)技术提取塔筒裂纹特征信号。通过塔筒的AE信号衰减试验及塔筒原材料(Q345E钢)的三点弯曲试验,采用小波分析法提取不同类型AE信号在相同频率段内所占的能量比例系数。结果表明:AE信号在焊缝处衰减较母材明显,在塔筒中传递距离最远可达6 m;Q345E钢弯曲损伤破坏程度与AE信号响应特性之间具有对应关系;不同类型AE信号在相同频率段内所占的能量比例系数差异明显,由此可根据其AE技术定性判断风电塔筒服役的安全程度。  
        关键词：裂纹;风电塔筒;声发射技术;AE信号;小波分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘晓蒙,戴曙光
        2016, 38(3): 475-479. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.009
        摘要：光弹性实验获取的数据,只给出了构件内部任意一点的主应力差值及其方向。为求取平面应力的三个分量,还需要建立补充方程进行应力分解。使用斜射法计算应力分量时,考虑到实验获取数据不精确的特点,可以采用多角度斜射,构成非线性超定方程组求解应力分量。传统方法对于非线性超定方程组的求解较为困难,将非线性超定方程组叠加,改为求最小绝对值,可以使用粒子群算法求解应力分量。通过计算机仿真径向受压的圆盘,选取10个斜射角度,建立方程组求出应力分量,验证了粒子群算法的可行性,得到了满意的仿真实验结果。  
        关键词：光弹性法;应力分离;斜射法;粒子群算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张胜,何宇廷,张腾,李昌范,张浩宇
        2016, 38(3): 480-484. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.010
        摘要：在谱载下对单片通孔试件及三种不同长度的双片紧固孔试件进行了耐久性试验研究。考虑螺栓干涉量、螺栓紧固力等特征,通过三维有限元仿真得到了结构的薄弱部位。根据结构的耐久性试验分析结果,提出了一种用于结构原始疲劳质量(IFQ)评估的"裂纹超越数概率比较法",并建立了各组试件的控制应力水平曲线与之对比。结果表明,本文提出的结构IFQ评估方法有效,双片紧固孔试件的IFQ高于单片通孔试件,且随结构长度的减小而提高。  
        关键词：耐久性;原始疲劳质量;当量初始缺陷尺寸;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杜宝,罗健,胡飞,柳小勤,伍星
        2016, 38(3): 485-489. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.011
        摘要：传统的平面近场声全息在其重建过程中,无论采用波数域滤波或是正则化方法,都无法解决其本身的不适定性,进而无法提高重建精度。基于压缩感知的平面近场声全息,有效地利用了质点振速信号的稀疏性,将传统地直接求解质点振速转化为间接求解稀疏系数,避免了重建过程中的不适定问题。结合基于Tikhonov正则化方法的平面近场声全息,从数值仿真角度分析了两种方法的重建精度,结果表明,基于压缩感知的平面近场声全息方法具有很好的重建精度,尤其是在重建面的边界区域。最后,应用该方法有效地识别出了冰箱的噪声源,为其噪声控制提供有效依据。  
        关键词：平面近场声全息;压缩感知;Tikhonov正则化   
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        发布时间：2022-09-22

        微电子机械系统

      • 周金宇,朱福先,陈震
        2016, 38(3): 490-494. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.012
        摘要：多晶体的Schmidt因子是结构疲劳寿命分析的重要变量。分别针对有织构和无织构多晶体,在细观尺度上建立Schmidt因子与晶粒随机欧拉角之间关系,证明取向分布一致的体心立方晶和面心立方晶在总体上具有相同的Schmidt因子,从而实现立方晶材料Schmidt因子的细观概率建模。在算例中基于细观概率模型进行统计模拟,得到多晶体疲劳裂纹萌生区晶粒群最大Schmidt因子的概率分布,为机械结构,尤其是微机械、微机电结构的疲劳可靠性分析提供理论基础和有效工程方法。  
        关键词：多晶体;疲劳寿命;Schmidt因子;概率分析   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 白图娅,范利锋,闫嘉昕,高颖,王斌,云建斌
        2016, 38(3): 495-501. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.013
        摘要：大型直缝焊管JCO成形法在很多国家得到了广泛的应用。但JCO成形过程弯曲变形次数较多,生产效率低下,严重制约JCO成形技术的进一步发展。因此,在确保焊管成形质量的前提下减少生产工步、提高生产效率是目前亟需解决的关键问题。通过有限元分析技术和实验研究等相互结合的方法,分析焊管JCO成形过程;采用响应面技术,实现关键成形技术参数和焊管成形质量的预测;通过对JCO成形技术参数进行优化设计,实现减少加工工序、提高生产效率这一目标,这对于提高我国JCO成形技术水平具有重要意义。  
        关键词：大口径直缝焊管;JCO成形;径向基函数;遗传算法;灰色系统理论   
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        发布时间：2022-09-22
      • 邱瑞斌,陈园,雷飞,杨绍勇,李勇俊
        2016, 38(3): 502-508. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.014
        摘要：考虑不确定性因素的稳健设计是提高轿车设计中结构可靠性与碰撞安全性的有效途径。传统的轿车车身优化设计,由于忽略加工、制造和环境等不确定性因素,导致设计目标如碰撞性能或者轻量化效果不稳健。研究了考虑不确定性因素干扰下的6σ稳健性设计,以某轿车侧面碰撞为实例,首先根据相关碰撞法规建立了准确的有限元模型并进行了验证,然后在建立了确定性优化模型以及代理模型后,采用序列二次规划算法求得了最优解并进行可靠性分析,最后采用6σ稳健性设计方法对原车身B柱进行了轻量化研究和改进并与确定性优化结果以及原车身B柱进行了对比分析。分析结果表明,优化后的轿车车身B柱碰撞工况下性能稳健性得到全面的提高,且质量相比于原车身B柱减小了3.2%。  
        关键词：轻量化;稳健设计;径向基函数;侧面碰撞   
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      • 冯帅,冯金富,王聪,齐铎,李永利
        2016, 38(3): 509-514. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.015
        摘要：传统的可靠性评估依赖于产品的失效数据,需要大量的统计数据和试验样本,试验周期长、费用高。针对这一问题,提出了在不需要失效数据的前提下,通过性能退化数据进行可靠性评估的方法。方法建立了基于最小二乘支持向量机的性能退化模型,并用改进的NSGA-Ⅱ算法对模型参数进行了寻优,给出了优化结果和可靠性评估过程。最后通过实例验证了该方法的有效性和可行性。  
        关键词：可靠性评估;失效数据;最小二乘支持向量机;参数寻优   
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      • 雷正保,刘彦丽
        2016, 38(3): 515-521. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.016
        摘要：针对纯电动汽车尾部耐撞性要求,采用结构拓扑优化和正交试验设计相结合的方法,以国内某款纯电动汽车为实例,通过建立车尾拓扑优化模型,有限元模型,尺寸优化模型,在满足碰撞安全性法规前提下,以实现最优整车加速度和汽车尾部吸能区吸能量为两个优化目标,对纯电动汽车尾部进行优化设计,最终得出合理的优化构型,实现对电动汽车尾部耐撞性的优化设计。  
        关键词：尾部耐撞性;拓扑优化;正交试验;优化设计   
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      • 何朝兵
        2016, 38(3): 522-525. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.017
        摘要：利用逆变换法添加缺损的寿命数据,获得了带有不完全信息随机截尾试验下韦布尔分布的完全数据似然函数。得到了变点位置参数等未知参数的满条件分布。对各参数分别进行Gibbs抽样。把Gibbs样本的均值作为参数的贝叶斯估计。给出了MCMC方法的具体步骤。随机模拟的结果表明估计的精度较高,效果较好。  
        关键词：完全数据似然函数;满条件分布;MCMC方法;Gibbs抽样;Metropolis-Hastings算法   
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      • 张宁菊,赵美林
        2016, 38(3): 526-530. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.018
        摘要：针对磨削强化试验有一定盲目性的现状,深入地探讨磨削过程的磨削用量的优化设计,提出按砂轮地貌优化切削用量的思路。以比磨削能为优化目标,以表面粗糙度和容屑空间为约束条件建立数学模型,得到一个完整的磨削强化的优化模型。以40Cr为研究对象,采用单纯形法或图解法求解,得出一组磨削用量的最佳组合。为正确评价优化用量的磨削强化效果,进行试验验证,取材料在变切深时进行研究。通过测量试验时的磨削力、计算比磨削能和热源强度等从理论角度进行分析;通过测试试件的维氏硬度和观察其金相组织,从试验的角度研究磨削强化的效果。结果表明,优化数据较为合理,磨削强化在其指导下进行试验,可以减少盲目性,提高强化效果。  
        关键词：磨削强化;磨削用量;优化设计;数学模型;40Cr   
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        设计·计算

      • 孔春岩,梁政,张德荣
        2016, 38(3): 531-536. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.019
        摘要：在双层套管开窗侧钻中,油层套管、水泥环、技术套管和地层岩石的硬度都各不相同,并且钻头在双层套管开窗过程中和导向器、油层套管、水泥环、技术套管、地层岩石的接触面不同。考虑开窗钻头在双层套管开窗侧钻时和油层套管壁、水泥环、技术套管壁及地层岩石的实际接触情况,建立双层套管开窗钻头弯矩数学模型,并结合现场工程实例,利用Matlab软件求解出三种不同工况下钻头弯矩与钻头水平移动距离的关系曲线。进而借鉴金属切削力学理论,研究钻头在开窗侧钻过程中的切削力、切削扭矩,校验开窗钻头的强度,提出了防止双层套管开窗侧钻过程中发生钻头憋卡断裂事故的技术建议。分析计算可为双层套管开窗钻头的设计与施工参数确定提供参考。  
        关键词：双层套管;开窗侧钻;开窗钻头;钻头弯矩;强度校核   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨维平,侯亮,蔡惠坤,李胜玉,张恩来,王文武
        2016, 38(3): 537-542. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.020
        摘要：挖掘机发动机罩通常由薄板件与加强筋通过焊接而成。在发动机和路面的激励作用下,其薄板结构容易产生严重的振动响应,直接导致结构某些薄弱位置的变形、开裂等问题。利用HyperWorks软件建立了某型挖掘机发动机罩有限元模型,对其进行了模态分析,得到了其在自由状态下的前四阶固有频率及振型,并通过模态实验验证了仿真结果的准确性。依据实验与数值模态分析结果,对该发动机罩进行了结构优化。与原结构相比,优化后发动机罩刚度有所提高,典型振型的最大变形量大幅降低,其动态性能得到明显改善。  
        关键词：模态分析;发动机罩;HyperWorks;结构优化   
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      • 王瑶,张进杰,刘锦南,幺子云,江志农
        2016, 38(3): 543-548. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.021
        摘要：往复压缩机气阀是整个机体中故障率最高的部件。针对网状阀的结构和运动特点建立了阀片运动规律数学模型,利用Matlab和Ansys软件对阀片瞬态运动规律及动应力分布进行仿真研究,讨论了气阀弹簧刚度及阀片过渡圆弧弧度对气阀阀片动应力分布的影响。研究结果表明:阀片运动过程中的变形应力大于撞击产生的冲击应力;两段铣薄的弹性臂弹性变形最大,该区域产生最大等效应力;改变弹簧刚度和过渡圆弧弧度可以有效地降低应力值,延长阀片寿命。分析结果对进行气阀优化设计、提高网状阀寿命有重要理论意义。  
        关键词：往复压缩机;网状阀;瞬态运动规律;动应力;仿真研究   
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      • 刘国平,方滨,王维强,胡瑢华
        2016, 38(3): 549-553. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.022
        摘要：目前鞭炮生产工艺流程复杂,需要进行多工位加工,且各工位分散距离远,需要人工多次长距离搬运,难于实现多工位自动一体化生产,生产效率低。基于一种新型可重复利用的六边形快拆装夹具的实用性,设计了一种可自动夹取该六边形快拆装夹具的可同步伸缩夹取机构,并利用Adams仿真软件进行运动学仿真分析,论证这种新型可同步伸缩夹取机构能够实现对该六边形快拆装夹具进行自动夹取及实现该夹具对正六边形鞭炮饼的自动夹紧和定型。为实现鞭炮的多工位自动一体化生产提供了可行方案,具有重要的实用意义。  
        关键词：鞭炮;六边形快拆装夹具;可同步伸缩夹取机构;Adams仿真   
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      • 秦超,田士涛
        2016, 38(3): 554-558. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.023
        摘要：为了准确模拟航天大型真空罐罐体与罐门以及底座与地面之间的接触,提出一种应用gap单元的非线性有限元分析方法。应用MSC.Patran和MSC.Nastran建立了某型号航天大型真空罐的有限元模型,为了考虑在真空罐工作过程中部件之间的非线性接触带来的影响,引入了非线性接触单元,并利用非线性有限元方法对该真空罐在三种工况下进行了强度分析,得到三种工况下罐体与罐门间的最大间隙分别为0.015 mm、0.017 mm以及0.018 mm,并对底座提出了减重优化的建议。通过计算结果分析了应用gap单元模拟非线性接触的合理性,结果表明gap单元能够有效的模拟罐体与罐门以及底座与地面之间的接触,从而为航天大型真空罐提供了更准确的强度分析方法。  
        关键词：航天大型真空罐;gap单元;非线性有限元分析   
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      • 张佳佳,蒋发光,杨凤申,杨茂君,詹晋
        2016, 38(3): 559-563. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.024
        摘要：首先以薄壁构件拉压弯扭理论为基础建立钻机井架平面内稳定性计算模型,根据能量法和势能驻值原理对井架进行了平面内稳定性理论计算和数值模拟验证,数值模拟与理论计算结果基本吻合。然后对5种常用结构钢井架进行了材料非线性分析。结果表明:5种结构钢井架在提升钻进过程中发生线性屈曲时井架薄壁的最大应力超过了材料的屈服强度,失稳类型为弹塑性失稳;弹塑性失稳安全系数y随着材料屈服强度x的增大而增大,线性拟合函数关系为y=0.007 07x-0.016 51;屈服强度大于313.5 MPa的钢材料满足井架平面内弹塑性稳定性要求。  
        关键词：桅形井架;能量法;平面内稳定性;材料非线性;弹塑性失稳   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨慧
        2016, 38(3): 564-569. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.025
        摘要：基于Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka方法,提出一个可研究颗粒增强超弹性基复合材料力学性能的大变形细观模型。该模型基于单一分子链模型建立,可分析纯橡胶材料和复合材料的力学特性,并着重研究橡胶基体与夹杂颗粒间的协同作用机制。通过与已有实验结果和分析模型对比验证了该模型的准确性。研究发现,用Mori-Tanka方法计算小变形问题与实验数据比较吻合,但对于大变形问题有较大的偏差;用网络模型来研究高弹性体变形问题具有一定的合理性,可以比较准确的解释微观组织的变形机理,并对研究颗粒与分子链间相互作用变形有一定的意义。  
        关键词：聚合物基复合材料;微观结构;微观力学;计算模型   
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      • 周洪,颜廷俊,张岗
        2016, 38(3): 570-574. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.026
        摘要：在长期服役过程中,海洋平台吊机处于十分恶劣的环境,服役吊机结构容易受到由老龄化引起的功能退化,如腐蚀损耗、疲劳裂纹或局部凹陷等,影响其安全使用。根据现场实际测绘的吊机数据,应用有限元软件Ansys对其建立有限元模型。得到了吊机的应力分布云图,指出了其应力较大部位,对这些区域进行了现场应力测试。并将有限元的计算结果与测试结果进行了比较,除测点1 941外,其余测点相差在14%以内。最危险区域应力值为247.96 MPa小于吊机材料的许用应力,满足强度要求。分析吊机关键部位应力变化与起升角度β的关系,当起吊重物接近最大工作载荷时,建议选取在β>15°的情况下工作。  
        关键词：海洋平台;箱体吊机;有限元模型;应力测试;强度计算   
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        发布时间：2022-09-22
      • 钱双林,何斌,姚利科,倪春海,吕建东
        2016, 38(3): 575-579. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.027
        摘要：针对大运动柔性梁的动力学问题,采用绝对节点坐标有限元法建立了非线性单元动力学方程。在单元动力学方程中节点广义加速度和节点广义内力之间呈线性关系,基于此并结合结构力学传递矩阵法,提出了全新的绝对节点加速度平面梁有限元传递矩阵法。与传统有限元传递矩阵法相比,方法的传递矩阵和时程积分方法无关,便于不同常微分方程数值方法的引入。最后通过大运动小变形梁算例验证了此法。  
        关键词：有限元;传递矩阵;非线性动力学;绝对节点坐标   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨咸启,刘胜荣,曹建华
        2016, 38(3): 580-584. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.028
        摘要：Hertz接触应力理论是经典的理论,它涉及的计算过程比较繁杂。针对一般的接触问题,通过理论分析和数值拟合,给出了接触曲率函数与接触椭圆率的关系,利用接触曲率函数直接计算出接触椭圆率,不再需要查表和插值计算这种麻烦和不准确的过程,使得接触计算变得相对简化。同时,根据弹性力学分析的结果,建立了接触区表面下关键点的应力状态估计方法和材料屈服强度校核方法。为工程实际应用带来很大的便利。  
        关键词：接触应力;屈服强度;曲率函数;椭圆率   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热强度

      • 张胜跃,卿黎,冯秋霞,张宇栋
        2016, 38(3): 585-590. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.029
        摘要：为合理规划装备制造过程中常用的T形管环状接头焊接路径,提出了一种基于有限元Simufact.Welding和Matlab模拟平台,引入约束因子和改进信息素的更新规则,对传统蚁群算法进行改进,以提高蚁群算法信息素的更新效率,并增强该算法在连续空间路径的搜索能力。该方法建立了T形管环状接头的焊接仿真,并对其相应的焊接路径分别进行分析,结果表明:相较于传统的蚁群算法,基于改进型蚁群算法所得的焊接路径不仅节约了时间资源,而且减少了焊丝耗材的浪费。同参数、同条件下,焊接的工作效率同比提高7.79%,三维焊接路径移动距离同比减少6.31%,且提高了2.92%的可靠性。因此,该方法对优化T形管环状接头的焊接路径有效且可行。  
        关键词：T形管环状接头;三维焊接路径;有限元;Matlab;智能算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 任超,邵将,曾晨晖,薛和平
        2016, 38(3): 591-595. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.030
        摘要：基于有限元方法,建立了小外形封装((Small Outline Package,SOP)三维模型,分析了热循环载荷下5种引脚结构对焊料变形和应力应变情况的影响,对互连可靠性进行了评估,并选取3种试验样件进行热循环试验,对数值模型进行了验证分析。试验和模拟结果均表明,引脚结构与封装互连可靠性密切相关,二次成型的引脚能够有效地降低焊料变形和应力水平,其中较小的弯曲半径、较高的引脚高度效果最优,数值计算和实物试验结果吻合,数值模型能够准确地反映产品的实际情况。  
        关键词：引脚结构;有限元法;SOP;可靠性   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 郑松林,邓鑫,冯金芝,赵礼辉,于佳伟
        2016, 38(3): 596-602. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.031
        摘要：进行整车室内道路模拟试验时,迭代目标谱的选择是关键一步,目前通用的方法是选择中值损伤谱作为迭代目标谱,以某轿车在汽车试验车采集到的载荷谱为例,阐述了一种最小标准差谱作为迭代目标谱的载荷谱的选择方法,并在数值统计分析、雨流循环损伤分布、冲击响应谱和频域疲劳损伤谱四个方面对最小标准差谱和中值损伤谱进行了对比分析,结果表明:最小标准差谱优于中值损伤谱。最后通过进行整车室内台架试验,验证了结论。  
        关键词：道路模拟;迭代;载荷谱;损伤;标准差   
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        发布时间：2022-09-22
      • 姜峰,万亚鹏,梁瑞
        2016, 38(3): 603-610. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.032
        摘要：针对海洋石油平台集输压力容器管理体系的需要,采用有限元软件Ansys及局部缺口应力应变方法对集输系统最为薄弱的斜接结构进行研究,给出裂纹萌生预测和可靠性的计算方法,并对60度斜接管进行裂纹萌生预测和可靠性计算以作为示例。研究裂纹萌生发生的部位,对影响裂纹萌生预测结果的无量纲参数如接管倾斜角、开孔率、筒体与接管的厚度比、筒体的径厚比进行结构参数研究。研究表明,局部应力应变法由于只需要承压材料的应变特性数据、结构的疲劳缺口系数和应力应变加载史,因此可以很好地适用于有真实焊缝影响或多荷载联合作用情况下的裂纹萌生预测;在简化的斜接管模型中,裂纹萌生始终发生在内相贯线的锐角侧,为真实情况下裂纹的寻找缩小了范围;小倾斜角、大开孔率、大厚度比和大径厚比将降低斜接结构裂纹萌生寿命,其中当倾斜角为30度时造成的不利影响尤为显著;考虑到局部缺口应力应变法所固有的分散性,提出的预测具有一定可靠度的斜接管裂纹萌生的方法是一种简单有效的方法。其研究结果为制定和优化海洋石油平台集输压力容器检修策略提供了一定的参考。  
        关键词：检修策略;分析设计;裂纹萌生;可靠性;结构参数研究;应力集中;有限元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 魏天添,唐雪松
        2016, 38(3): 611-617. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.033
        摘要：用约束应力区描述材料损伤状态,建立耦合宏微观效应的跨尺度疲劳裂纹模型,可描述材料疲劳破坏从微观缺陷到宏观断裂的整个过程。约束应力的分布取决于材料的损伤状态。假定约束应力为线性分布,在远场均匀拉应力作用下,应用Muskhelishivili方法,对跨尺度裂纹模型进行了解析求解,得到了裂纹张开位移与跨尺度应变能密度因子的解析解。以跨尺度应变能密度因子作为疲劳裂纹从微观到宏观扩展的控制参量,对疲劳破坏全过程进行了数值模拟计算。以LC4铝合金板为例,利用模型精确再现出不同疲劳荷载作用下的实验S-N曲线。由于模型考虑了微观因素的影响,疲劳实验数据的发散特性也精确再现出来。另外,通过数值计算,分析了微观效应对疲劳裂纹扩展行为的影响。  
        关键词：S-N曲线;疲劳裂纹扩展;跨尺度裂纹模型;约束应力区;应变能密度因子;微观效应   
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        发布时间：2022-09-22
      • 徐可君,王永旗,夏毅锐,秦海勤
        2016, 38(3): 618-625. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.034
        摘要：对基于飞参的航空发动机载荷谱循环提取方法和损伤计算时转速幅值低于10%的小循环去除方法进行总结,指出各自优缺点;根据实际飞参数据计算分析某型航空发动机使用过程中的转速循环分布规律,基于Miner线性累积损伤理论计算幅值低于10%的转速小循环对航空发动机高压转子部件疲劳损伤的影响,比较分析不同小循环的去除方法对疲劳损伤计算结果影响,指出各自优缺点;基于EGD-3标准,提出按疲劳强度极限标准去除小循环,并经计算验证其合理性,同时确定某型航空发动机疲劳计算时转速小循环去除的敏感系数为0.3%。  
        关键词：航空发动机;飞参;载荷谱;小循环;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 覃海艺,吴会平,贾敬华,马宁
        2016, 38(3): 626-630. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.035
        摘要：由于静力隐式有限元算法很难准确模拟车轮径向疲劳试验,着重研究用动力显式有限元算法进行模拟的方法。论文详细介绍了车轮有限元网格、材料性能参数、轮胎简化、螺栓预紧、焊缝设置、转鼓转动、径向力加载等过程的设置方法及注意事项,列出车轮应力及表面压力的分布,提出判断分析结果合理与否的方法,最后详细介绍材料S-N曲线的选择方法,并对有限元分析及试验寿命结果进行比较,该动力显式模拟设置方法可得到较理想的分析结果。  
        关键词：径向疲劳试验;动力显式算法;螺栓预紧;车轮表面压力;焊缝S-N曲线   
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        发布时间：2022-09-22
      • 褚志刚,刘心,夏金凤,姜勇
        2016, 38(3): 631-634. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.036
        摘要：为探究仅基于响应测量的随机子空间法能否准确识别循环对称结构的重根模态,以制动盘为例,分别对其进行基于随机子空间法的模态分析及传统的试验模态分析,并提取了相应的模态参数,结果显示二者前9阶固有频率最大误差仅为0.66%,且振型吻合。表明仅基于响应测量的随机子空间法同样适用于循环对称类结构的模态分析。  
        关键词：模态分析;随机子空间法;重根模态;循环对称结构   
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        发布时间：2022-09-22
      • 贾德文,白建勇,秦飞,范德文
        2016, 38(3): 635-639. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.037
        摘要：针对高爆发压力柴油机连杆工作时容易产生疲劳断裂,采用多体动力仿真分析方法获得连杆工作时的动态载荷谱,并在此基础上,应用动态应力恢复方法获得连杆疲劳寿命危险区域,并针对该区域进行断裂仿真分析。分析结果表明连杆在产生疲劳裂纹后继续工作的工作循环次数从百万次降低到万次,因此一旦发现连杆产生裂纹最好及时更换,避免灾难性事故的发生。  
        关键词：柴油机;连杆;疲劳分析;断裂分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王兴文,董金善,王学明,郝阳
        2016, 38(3): 640-644. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.038
        摘要：基于有限元分析方法,采用Ansys分析软件平台对整体相连齿啮式快开结构进行弹性应力分析、疲劳分析,获得了齿啮式快开结构应力分布规律,通过接触单元法来模拟卡箍齿与啮的接触过程,在满足强度和抗疲劳性能的要求下,以齿啮式快开结构的质量最轻为目标函数,通过有限元优化设计分析方法对整体相连齿啮式快开结构进行优化,优化分析后质量降低了26.97%。  
        关键词：齿啮式快开结构;弹性应力分析;疲劳分析;优化设计;有限元方法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 邓三鹏,王英飞,祁宇明,周旺发
        2016, 38(3): 645-648. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.039
        摘要：基于多体系统传递矩阵法对某型号包伞机进行有限元分析,针对整体结构的应力、位移进行了多点云图的研究,综合考虑机构的受力及变形对包伞机进行优化,经试验验证:优化后提高了包伞机的工作强度,满足了长时间满负荷工作要求。  
        关键词：包伞机;Ansys workbench;有限元分析;结构优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 上官建林,刘德平
        2016, 38(3): 649-652. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.040
        摘要：为解决塔式起重机转场时重心过高,通过性差的问题,将塔身及其上所附部件整体放倒固定运输,不失为一种快捷高效的方法。采用四杆机构实现塔身放倒功能,介绍了其工作原理,并对各部件进行受力分析,利用Matlab对其进行仿真和优化。算例及工程实际验证了方法的可行性和实用性。  
        关键词：塔式起重机;四杆机构;受力分析;Matlab;优化设计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 胡倩如,颛昕
        2016, 38(3): 653-656. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.041
        摘要：钢琴琴弦在弦枕处最容易断裂,研究琴弦在此处的断裂性质对琴弦的设计及调律具有重要的意义。首先对琴弦的张挂形式以及工作时的受力和振动方式进行了宏观分析。然后在收集到的百组琴弦中选取三组相同键号、相同型号并且已知使用寿命的琴弦的断口为研究对象,利用扫描电子显微镜(SEM)对断口形貌进行分析。结果表明,琴弦和弦枕的相互摩擦造成琴弦表面磨损,使得受损区域应力集中。在交变弯曲载荷的作用下,疲劳裂纹萌生并沿截面向深处发展。当裂纹扩展到超过琴弦的断裂强度时发生了韧性断裂,SEM下可观察到断口呈明显的纤维状。  
        关键词：钢琴琴弦;弦枕;磨损;疲劳;断裂   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘旸,刘吉彪
        2016, 38(3): 657-661. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.042
        摘要：以一种光学设备滑架部件为例,分析了滑架轴承和滑杆相对运动时滑杆存在的严重磨损问题。通过对现有滑动结构失效的分析,对滑动结构进行了多方面优化研究,得出滑动结构的优化设计方案,并设计了新的滑动结构。对新结构的实际使用寿命进行实践验证,结果表明新的滑动结构可有效减少滑杆的磨损。  
        关键词：滑架;行程轴承;磨损;优化设计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 黄万甲,韩亮
        2016, 38(3): 662-666. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.03.043
        摘要：针对某型通用飞机飞行员座椅/约束系统水平动态冲击试验中临界状态的选择问题,通过仿真模拟及试验验证相结合的方式对座椅动态冲击试验的临界状态进行选取,同时验证其在最危险的状态下也能满足适航的安全性要求。通过试验验证表明,仿真分析较好地模拟了装机动态水平冲击试验,为以后的相关研究工作打下基础。  
        关键词：座椅/约束系统;动态水平冲击;仿真;验证   
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        发布时间：2022-09-22
      • 2016, 38(3): 667.
        摘要：<正>郑州机械研究所焊接技术研究中心是国内较早从事焊接技术研究的单位之一,下设特种焊接材料研究室、钎焊材料技术公司、焊材装备研究室、焊接工艺研究室及中心办公室。依托该中心建有新型钎焊材料与技术国家重点实验室、河南省焊接工程技术研究中心、河南省焊接技术与装备院士工作站。该中心实行开放式管理,接纳国内外专家学者开展研究工作。提供焊接技术咨询、技术服务、技术培训和焊接工  
          
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        发布时间：2022-09-22
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