最新刊期
      2016 年 第 4 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 程言丽,肖正明,王旭
        2016, 38(4): 667-674. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.001
        摘要：在考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、齿面摩擦等因素的基础上,采用集中参数法建立了圆柱齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学模型。根据齿轮箱设计参数,使用龙格-库塔法求得各齿轮的振动位移,计算了齿轮副的动态啮合力。并在Adams中建立齿轮传动系统的多体接触动力学模型并进行仿真,获得齿轮啮合传动过程中的动态啮合力和振动位移、振动速度。通过台架试验,测量齿轮传动系统的振动加速度,采用数值积分计算振动速度和位移,并分析其振动特性。结果表明,在齿轮的振动速度与位移方面,集中参数求解结果与实验数据具有良好的一致性;啮合力方面两种方法均得到与理论计算值一致的结果,验证了采用两种方法对比分析研究方法的可行性。  
        关键词：齿轮动力学;集中参数法;动态响应;多体动力学   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨志安,刘志伟
        2016, 38(4): 675-679. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.002
        摘要：选单壁碳纳米管为研究对象,研究单壁碳纳米管受电压激励非线性问题。碳纳米管两端固定与固定电极板对应,在外部电压激励下,组成一个电容器,根据梁理论建立碳纳米管系统的非线性动力学方程,此方程是一个非线性偏微分方程。应用多尺度法求得系统幅频响应方程,并进行了数值计算,分析了不同的参数对共振的影响。随着碳纳米管长度和交流电压的增加,不稳定区间逐渐增大,振幅增加;随着碳纳米管半径和极板距离的增大,不稳定区间逐渐减小,振幅减小,但当σ接近零时,振幅几乎不随系统参数变化而变化。  
        关键词：单壁碳纳米管;多尺度法;弱非线性;简谐激励   
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      • 黑棣,路遵友
        2016, 38(4): 680-685. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.003
        摘要：假设油膜处于层流状态下,提出了一种求解有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法。通常在轴承-转子系统非线性动力学行为分析中,油膜力计算模型采用‘π’油膜假设。但是,实际中油膜存在区域并非是‘π’区域。假设油膜的起始角是0,而终止角需要求解。本文基于变分原理,运用分离变量法求解油膜的压力分布。从计算结果可以看出,提出的方法和有限元方法吻合的很好,同时也分析了油膜力随其它一些参数的变化。  
        关键词：油膜力;有限长轴承;分离变量;变分原理   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 屈福政,王琪,张春光,潘德国,谢正义
        2016, 38(4): 686-690. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.004
        摘要：典型销轴连接的局部结构和内部应力状态十分复杂,目前关于销轴连接的计算方法计算精度不足,设计过程中通常选用较大的强度储备来弥补。以典型的履带起重机变幅拉板的销轴连接为例,基于相似理论,完成变态模型光弹实验,分析销轴连接受力特性,研究销孔拉板的应力状态。以销孔拉板的变态模型光弹实验结果为导向,设置销轴连接有限元仿真模型的参数,为销轴设计和校核提供参考。  
        关键词：销轴连接;数字光弹实验;相似理论;Ansys分析   
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      • 张永亮,谷涛,潘健健
        2016, 38(4): 691-697. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.005
        摘要：切削颤振是制约机械产品高效、高精度加工的主要问题之一。为此,研制基于智能材料——磁流变液的减振车刀,以利用智能材料良好的机电耦合特性对切削颤振进行有效地抑制。研究表明,磁流变减振装置具有迟滞非线性特性,建立准确的减振车刀力学模型对有效实施切削颤振控制至关重要。搭建了稳态激振试验平台,通过稳态激振试验,探究不同励磁电流、激振频率下磁流变减振车刀的力——位移迟滞曲线变化规律,运用非线性迟滞理论,结合数据分解与参数识别得到不同外界激励下非线性弹性力、阻尼参数、迟滞环节的刚度及迟滞力。对磁流变减振车刀非线性迟滞模型进行了参数辨识,为后期利用该减振车刀进行颤振控制奠定了基础。  
        关键词：磁流变;非线性迟滞;稳态激振;刚度;阻尼   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王春华,曲辉,王仲娴,许瀚文
        2016, 38(4): 698-702. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.006
        摘要：为了研究我国冬季露天矿运煤过程中改向滚筒冻结煤泥问题,采用自主设计加工的实验装置,模拟生产现场,研究了不同材料,在不同温度和不同的冷冻时间的条件下冻粘特性的变化情况。结果表明不同材料与干基含水率40%的煤泥之间的冻粘强度不同,其中聚四氟乙烯(PTFE)材料在法向和切向的冻粘强度均比其他材料低,在-25℃,冷冻2.5小时的情况下切向冻粘系数为0.037 MPa,法向冻粘系数为0.076 MPa,是相同情况下的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)材料法向冻粘系数的1/3左右,是其切向冻粘系数的1/6左右;是Q235材料法向冻粘系数的1/44左右,是其切向冻粘系数的1/19左右,说明了PTFE具备良好的防冻粘能力。试验还表明温度对冻粘强度有一定影响,但不呈线性关系;冷冻时间大于3小时后冻粘强度变化比较小;材料的切向冻粘系数通常大于法向冻粘系数;界面冻粘强度与实验添加煤样的多少无关。  
        关键词：滚筒;冻粘;聚四氟乙烯(PTFE);冻粘系数;煤泥   
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        发布时间：2022-09-22
      • 马凯,王传志,董俊华,高炳军
        2016, 38(4): 703-710. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.007
        摘要：制作了焦炭塔用材15Cr MoR的对接试件,对其母材区及焊缝区金属进行了不同温度的单轴拉伸试验与全寿命单轴棘轮效应试验。利用OW-II随动强化模型对材料的棘轮效应进行预测,模型能较好地预测材料稳定段的棘轮应变率。通过单轴拉伸试验数据得出预测低周疲劳寿命的基本参数,选用考虑棘轮效应的MSRS模型对母材区焊缝区材料疲劳寿命进行预测,预测结果均在2倍误差带以内,而且预测结果均匀分布在45°精确线两侧。利用OW-II随动强化模型在相同工况下预测出的母材区焊缝区稳定段棘轮应变率,应变幅值,带入MSRS模型,预测结果表明母材区疲劳寿命明显低于焊缝区,稳定段棘轮应变率母材区明显高于焊缝区。  
        关键词：15CrMoR;棘轮效应;低周疲劳;寿命预测   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘晓蒙,戴曙光
        2016, 38(4): 711-715. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.008
        摘要：根据条纹色彩的变化确定等差线级数,是一种普遍应用的白光光弹方法。另一种具有较高的精度、操作简便,被广泛应用的光弹技术是相移法。由于色彩特征变弱,白光光弹用于辨识三级以下的等差线条纹。相移法得到的等差线都是包裹的相位,并非等差级数,解包裹等差线也是一项复杂的工作。根据受力构件中应力是连续变化的性质,将白光光弹和相移技术相结合,得到一种解包裹全场等差线的新方法。所述的解包裹方法不依赖于零级条纹,不需要确定零级条纹。最后通过分析径向受压的圆盘,演示了解包裹的新方法。  
        关键词：白光光弹;等差线;相移法;解包裹   
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        发布时间：2022-09-22
      • 薛玮飞,陈俊,陈进,徐浩,张浩
        2016, 38(4): 716-720. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.009
        摘要：针对变频空调令人烦恼的噪声A计权声压级不足以用来描述声音的质量,引进了噪声声品质的响度、尖锐度、粗糙度、波动强度等声学参数,开发了变频空调声品质评价分析系统软件,基于该声品质分析软件对美的变频空调与竞品空调进行测试分析,找出了低频音质差异。对变频空调室外机存在的低频"哄哄"声与低频周期性"嗡嗡"声等异常噪声进行了分析,得出了转子系统动不平衡、拍振分别是引起低频异声的主因,提出了和验证了消减与消除低频异音措施,从而改善了变频空调室外机噪声声品质,这对变频空调室外机噪音评价具有重要的意义。  
        关键词：变频空调;低频噪声;声品质   
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        发布时间：2022-09-22
      • 黄志强,纪苏丹,张波,邱成松,席御僖
        2016, 38(4): 721-728.
        摘要：为了评估井架在钻井作业时的安全性,以某塔形井架为原型,根据相似关系确立了缩尺比和钢材型号,建立了实验室模型井架。对模型结构进行了有限元静力分析和模态分析及相应的静力测试和模态测试,得到了模型井架的应力分布规律和前10阶固有频率和模态振型。将测试结果与有限元分析结果进行比较,误差在允许范围内,验证了仿真分析方法的正确性。最后对模型井架进行了安全评定,并根据相似关系将模型井架的评定结果外推到实际井架,进而判断实际井架的安全性并得出其满足安全性要求的结论。为实际井架的安全评定和结构优化设计提供了方法,为井架的工程设计和使用提供参考。  
        关键词：模型井架;有限元分析;实验测试;安全评定;结果外推   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王自敏,邓志刚
        2016, 38(4): 729-733. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.011
        摘要：针对永磁铁氧体元件机械强度问题,用压力试验机测试产品的承受负荷极限,用扫描电子显微镜观察样品的断面形貌,对永磁铁氧体元件预烧、细粉碎、烧结等生产环节做了对比实验,实验结果显示,预烧前按质量分数计,添加0.10%~0.20%的Zr O2,在氧含量为9%~10%,于1 290℃~1 310℃保温2 h的条件下预烧,细粉碎时料浆粒度分布优良、烧结时在永磁铁氧体元件收缩最厉害的温区内(即1 050℃~1 200℃)缓慢升温(如8℃/min),在最高烧结温区的温度稳定并有效受控,均有利于永磁铁氧体元件显微结构、磁性能及其承受负荷极限能力的改善。  
        关键词：永磁铁氧体;机械强度;负荷极限   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈小刚,魏兵,惠战荣
        2016, 38(4): 734-737. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.012
        摘要：有机玻璃由于具有较好的强度和透光性而广泛应用于飞机风挡及座舱盖等结构中,其抵抗裂纹扩展性能对飞机安全性及使用寿命具有重要的影响。采用中心裂纹拉伸(CCT)试样对三种定向有机玻璃进行了疲劳裂纹扩展试验,采用七点递增多项式法对试验结果进行处理,求得不同试验条件下定向有机玻璃疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式,对比分析了相同条件下三种定向有机玻璃的疲劳裂纹扩展性能,考核了应力比及残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响,为飞机座舱盖航空有机玻璃选材、使用及维护提供了试验依据。  
        关键词：有机玻璃;疲劳裂纹扩展;七点递增多项式法;应力强度因子;应力比   
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        发布时间：2022-09-22

        微电子机械系统

      • 宁方伟,龙威,公玲,裴浩,杨绍华
        2016, 38(4): 738-743. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.013
        摘要：空气静压导轨润滑气膜工作在微米级时,内部气流受稀薄效应影响,沿流动方向压力和流速的变化规律与宏观计算所得差异较大。在气膜高度方向上,由于特征尺度减小,气体分子间作用效果加剧,传统忽略垂直方向压力梯度变化的假设不再成立,气膜内部不仅呈现较明显的分层趋势,并且速度滑移现象越发显著。通过LAMMPS(大规模原子分子并行模拟器)、LBM(离散格子玻尔兹曼方法)和Fluent等方法模拟气膜支撑区气体流态并计算其流速和压力,得出了相关结论:润滑气膜内沿气体流动方向分为压力驱动区和牛顿摩擦区,沿高度方向分为近壁层、稀薄层、连续流层,速度滑移主要发生在压力驱动区的近壁层和稀薄层。气膜分层及速度滑移现象存在于压力驱动区和牛顿摩擦区;压力驱动区的气膜分层及速度滑移随气体流速的增加而增强,牛顿摩擦区的气膜分层逐渐弱化,速度滑移现象逐渐退化为近壁面边界层。  
        关键词：稀薄效应;速度滑移;Knudsen数;分子碰撞;牛顿摩擦   
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      • 梁颖,黄春跃,殷芮,黄伟,李天明,赵宏旺
        2016, 38(4): 744-748. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.014
        摘要：建立了微尺度球栅阵列焊点三点弯曲应力应变有限元分析模型,在三点弯曲加载条件下,分析了焊点直径、焊点高度、焊盘直径和弯曲加载速率对焊点弯曲应力应变的影响。结果表明:焊点内最大弯曲应力应变随焊点直径、焊点高度和弯曲加载速率的增大而增大、随焊盘直径的增大而减小;在置信度为90%时,焊点直径对焊点内最大弯曲应力具有显著影响,焊点高度和焊盘直径对最大弯曲应力影响不显著,焊点直径对最大弯曲应力产生影响最大、焊盘直径对最大弯曲应力产生影响次之,而焊点高度对最大弯曲应力产生影响最小。  
        关键词：微电子封装;球栅阵列焊点;三点弯曲加载;有限元分析;应力应变   
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      • 黄培,王欣源
        2016, 38(4): 749-753. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.015
        摘要：在传统的转台伺服系统中加进了自适应模糊滑逼近模控制器。解决了传统的转台伺服控制方法易随电机参数变化而变化,抗负载扰动性能差,鲁棒性弱的缺点。自适应模糊滑模控制器作为一种非连续性控制,最大优点便是其滑动模态对加给系统的干扰具有完全的自适应性。系统再利用积分滑模面设计切换函数且将其模糊化,然后采用自适应模糊逼近方法,实现了对线性系统和非线性系统的高精度控制。仿真结果表明,自适应模糊滑模逼近控制不但具有良好的鲁棒性、较快的响应速度,而且在相似的控制效果下,可以极大的削弱滑模控制固有的抖振现象。  
        关键词：伺服系统;自适应控制;模糊逼近控制;滑模变结构控制   
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        优化·可靠性

      • 何建军,陈享姿
        2016, 38(4): 754-759. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.016
        摘要：研究同时考虑结构拓扑构型、作动器位置与数目和控制器加权参数的压电智能板结构的结构/控制一体化拓扑优化设计问题。提出采用基于耦合模态空间的二次型最优控制系统设计,与基于微遗传算法和小波分析降噪相结合的策略进行一体化拓扑优化设计的实现和拓扑图提取。数值算例的结果表明,所提新方法计算量小,效率高,能够得到清晰的结构拓扑和良好的可控性。  
        关键词：结构/控制一体化拓扑优化设计;微遗传算法;小波分析降噪;拓扑图提取   
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      • 王成军,陈孝喆,刘凯,黄如杭,李刚
        2016, 38(4): 760-764. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.017
        摘要：以新型轨轮式半自动双侧浇铸机为研究对象,对浇铸机主要承载部件中凹架进行轻量化设计及优化后的模态分析,同时对浇铸机支架系统进行静力分析。基于Ansys Workbench的优化设计功能,以中凹架总重量为目标函数,总变形量为约束函数,各部分结构的截面尺寸为优化变量,对中凹架进行优化设计;通过模态分析对中凹架结构动态性能进行优化设计,减小振动,提高工作平稳性。对浇包支架系统进行应力及变形分析确定其工作安全性,在薄弱环节进行优化加强处理。优化后浇铸机性能有明显的提高,为浇铸机其它装置的优化设计提供了参考依据。  
        关键词：双侧浇铸机;中凹架;轻量化设计;模态分析;Ansys workbench   
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      • 唐德文,何志锋,谢宇鹏,袁联雄
        2016, 38(4): 765-771. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.018
        摘要：根据废旧线路板的特点,设计了一款高效节能的拆解装置。该装置先利用高温高速气体分别对废旧线路板两面进行加热解焊,再利用螺旋辊刀对废旧线路板上的插装元件和表面贴装元件进行拆卸。以插装元件的损伤最小为优化目标,对双螺旋辊刀的结构参数进行优化计算。研究结果表明:当辊刀直径为30 mm,螺旋角为26o,刀刃压力角为0o,螺旋线数为4时,废旧线路板插装元件的拆解效果最好。为废旧线路板的高效、绿色回收处理提供新的方法和技术。  
        关键词：废旧线路板;拆解装置;刀具参数优化   
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        发布时间：2022-09-22

        设计·计算

      • 万一品,贾洁,梁佳,宋绪丁
        2016, 38(4): 772-776. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.019
        摘要：为获得装载机工作装置载荷谱测点位置,全面评估工作装置的结构强度与疲劳强度。建立铲斗受力模型,利用六面体单元和接触单元对工作装置整体结构进行有限元建模,采用典型工况法对工作装置结构强度进行仿真和试验研究,结果表明仿真值与实测值基本吻合,两者误差在1.6%~7.3%之间,从而有效地确定了载荷测点位置区域。采用Goodman疲劳极限线图法对工作装置结构测点位置的疲劳强度进行评估,试验测点的应力仿真值和试验值都在Goodman曲线范围以内,表明结构满足疲劳强度要求。将静强度校核与疲劳强度评估相互结合,获得了一种较为完整的结构强度分析方法。结构强度分析与试验结果为装载机工作装置载荷谱测试与疲劳寿命分析提供依据。  
        关键词：装载机;工作装置;结构强度;疲劳强度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 姚梓萌,李言,杨明顺,张卫,柏朗
        2016, 38(4): 777-781.
        摘要：金属板材单点增量成形变形区厚度是影响零件强度和质量的重要因素,一般认为板厚遵循余弦定理只与成形角大小有关。针对圆锥件,分别通过理论计算、有限元仿真和实验对变形区厚度进行研究。将变形区厚度分区域研究,并分析工具头直径、层间距、压板内径以及成形轨迹对各区域板厚变化的影响,结果表明大的工具头直径和小的压板内径有助于减小板厚减薄率,提高板厚的均匀化程度;大的层间距可以提高板厚达到稳定值的速度;压入点均布轨迹可以增加最小板厚和平均板厚,对板厚的均匀化程度没有影响。  
        关键词：单点增量成形;变形区厚度;实验研究;有限元   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张绪美,江志刚,张良,魏少华
        2016, 38(4): 782-786. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.021
        摘要：当材料界面收到强冲击,材料两边的压力和速度会出现大的梯度区或是突变,这种情况下,数值模拟变的异常困难。采用Runge-Kutta不连续Galerkin方法对强冲击对气气和气液界面的影响进行数值研究,虚拟流体法采用r GFM,限制器采用M=150的TVB限制器,结果显示:冲击非常容易传输通过气气界面,而冲击传输很难通过气液界面;强冲击对气液界面影响的数值模拟误差很小,效果良好;对于气气界面的模拟虽然能捕捉到激波,但是在高密度区的密度模拟上存在一定误差,还需继续改进。  
        关键词：Runge-Kutta不连续Galerkin方法;强冲击;高分辨率;界面追踪   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵功,王宝瑞,阳红,崔海龙
        2016, 38(4): 787-792. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.022
        摘要：金刚石飞切机床使用的T空气静压轴承小幅度的轴向以及轴线的偏转振动对于超精密加工来说是无法忽略的,因此在其设计、参数优化以及加工使用工程准确得出其轴向承载能力(承载力和止推刚度)是非常重要的,由于工程实际中对T型空气静压轴承轴向承载能力进行测试时,存在很多误差项,比如加工误差、环境因素(温度、湿度等)对微位移测量装置的影响、加载时结构件本身的变形和偏摆等,这导致测试的刚度值与实际值之间的误差较大,通过有限元仿真研究了T型空气静压轴承轴向承载能力,如节流孔数量和供气压力对T型空气静压轴承轴向承载能力的影响等,并通过实验验证了仿真结果的准确性。  
        关键词：空气静压轴承;轴向承载能力;节流孔数量;供气压力   
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      • 贾德文,白建勇,毕玉华,张建刚,邓伟,马新华
        2016, 38(4): 793-798. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.023
        摘要：针对卧式两缸柴油机,在AVL Excite pu软件中建立其主轴承弹性动力润滑仿真模型,在考虑主轴瓦及轴颈粗糙度因素下,分析了在最大扭矩工况条件下(1 600 r/min)主轴承的润滑特性并对主轴承结构参数进行了优化。研究结果表明:各主轴承最小油膜厚度,最大油膜压力符合设计限值;第二主轴承最大油膜压力接近150 MPa的车用柴油机油膜压力极限值,其轴心轨迹有明显偏向运动,表明该轴承存在明显的轴承弯矩;以轴承弯矩为分析目标,采用试验设计方法得到对轴承弯矩影响的主轴承结构参数顺序为主轴承宽度、轴承间隙、油槽宽度、进油口位置。  
        关键词：内燃机;卧式柴油机;主轴承;弹性动力润滑;影响关系   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王珂,王双来,朱世东,尹志福,张永强
        2016, 38(4): 799-804. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.024
        摘要：对J55高强度无台肩特殊螺纹接头油管的上扣性能和四种极限失效方式的应力分布进行分析,该结构油管接头上扣后内壁齐平,有利解决抽油杆对油管的偏磨。对规格为Φ73.02×5.51 mm的J55高强度无台肩特殊螺纹接头油管进行理论建模,上扣分析、四种极限载荷失效方式(拉伸至失效、压缩至失效、内压至失效、外压至失效)的应力分布及理论极限失效载荷分析,螺纹接头在各种条件下的整体应力分布及合理性分析,密封环接触应力分析。有限元分析表明上扣后油管结构应力分布合理;密封环均保持较高的接触应力,与接头对顶的端面作为辅助密封也一直保持较高压力,特氟龙密封环的主密封和端面辅助密封共同起作用,使接头表现出良好的密封能力;四种极限载荷的失效载荷(分别为408.9 k N、584.1 k N、84.0 MPa、87.0 MPa)均高于API标准中该规格圆螺纹的强度要求,螺纹接头应力分布合理。上扣时该规格螺纹接头的螺纹中径过盈量可以适当减少,以提高抗粘扣性能;在四种极限载荷失效方式下,高强度无台肩特殊螺纹接头油管性能较好,均满足API标准中该规格圆螺纹的强度要求;密封环具有良好的主密封和辅助密封效果。  
        关键词：J55油管;特殊螺纹接头;有限元分析;应力;密封环   
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      • 谭援强,黄斌,王文,胡聪芳,张勇
        2016, 38(4): 805-810. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.025
        摘要：对于太阳轮轴与齿式联轴器相连接的行星传动装置,太阳轮浮动量直接决定了齿式联轴器所需补偿的偏转角,但由于太阳轮的浮动量受行星轮系各部件误差的综合影响,其真实值很难求解及测量。基于动力学分析原理提出了一种求解太阳轮浮动量的方法,考虑了行星轮系关键部件的制造、安装误差,运用当量啮合误差的方法建立了行星轮系的动力学模型,并根据鼓形花键与太阳轮轴的几何关系,对鼓形齿进行修形,以减小两连接轴的不对中度。最后对某行星齿轮传动装置进行试验验证,实验结果较好地证明了理论模型的正确性,具有一定的工程应用价值。  
        关键词：行星传动;动力学;太阳轮浮动量;齿式联轴器;齿廓修形   
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        发布时间：2022-09-22
      • 朱艳,王传志,董俊华,高炳军
        2016, 38(4): 811-815. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.026
        摘要：因结构原因,部分外压薄壁圆筒的加强圈尺寸受限,虽能在一定程度上对外压圆筒起到加强作用,但加强效果与大加强圈相比会有明显的差异。对一系列带加强圈的外压薄壁圆筒进行了特征值屈曲分析,表明加强圈尺寸不同时外压圆筒会有两种不同的失稳形态。加强圈尺寸足够大时,筒体失稳而加强圈不失稳,失稳波形数大于3,结构的临界压力与加强圈尺寸无关,应称之为强加强结构,加强圈为大加强圈;而加强圈尺寸较小时,加强圈与筒体同时失稳,失稳波形数随加强圈尺寸的增大会由3变为2,结构的临界压力与加强圈尺寸有关,加强圈尺寸越大,临界压力越高,应称之为弱加强结构,加强圈为小加强圈。通过参数化计算,确定了外压薄壁圆筒强、弱加强结构的分界线。对于弱加强结构确定了三波失稳与两波失稳的分界线,给出了弱加强结构三波及两波失稳的临界压力计算经验公式。与HG/T20582-2011近似计算方法给出的许用外压力相比,方法给出的结果约大100%~450%,更有利于实现结构的轻量化设计。  
        关键词：外压;薄壁圆筒;加强圈;弱加强;临界压力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李昊,葛艳艳,田陈堯,刘海马,朱文杰,肖茂华
        2016, 38(4): 816-821. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.027
        摘要：针对户外垃圾广告的清理需求,提出一种便携式垃圾广告清理机的设计思路,对其结构及功能进行设计分析。该清理机主要由浮动刷头、导杆和箱体组成。在电力驱动下,其浮动刷头能以3 000 r/min的速度旋转。采用静力学方法对刷头及导杆进行受力分析,建立其数学模型,用Matlab求得刷头的最优尺寸以及刷头电机的最佳功率。运用Pro/E建立清理机的三维实体模型,再运用Ansys对刷头进行静态和模态分析,结果显示其最大应力小于许用应力,且刚度较好,满足设计要求。为该种清理机研究提供了新的思路和方法。  
        关键词：垃圾广告;清理机;有限元分析;浮动刷头;便携式   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热强度

      • 胡刚,王国荣,袁光杰,夏焱,李泉昌,陈宝康
        2016, 38(4): 822-827. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.028
        摘要：根据煤层气专用旋转控制头润滑冷却系统要求,结合现有成熟旋转控制头润滑冷却技术,设计出无外挂冷却润滑泵站式结构。为保证该结构满足旋转控制头密封系统、轴承组的润滑冷却要求,利用有限元分析软件和室内实验对旋转控制头润滑冷却系统进行热力学分析。结果表明:该润滑冷却系统满足设计要求,其中上扶正轴承温度最高,最高温度可达71.9℃,动密封组件最高温度达60℃。此外,偏心距、密封压力、转速对润滑冷却系统影响较大,系统温度与上述三个因素近似成线性变化。  
        关键词：煤层气;旋转控制头;润滑冷却;热力学分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 林训超,梁颖
        2016, 38(4): 828-832. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.029
        摘要：建立了片式元器件无焊缝焊点有限元分析模型,研究了热循环加载条件下焊盘长度、焊盘宽度、焊点体积和焊点材料对焊点热循环应力应变的影响。结果表明:热循环加载条件下,片式元器件无焊缝焊点内的应力应变大于有焊缝焊点;在只单一改变焊盘长度、焊盘宽度和焊点体积的前提下,无焊缝焊点内的最大应力应变随焊盘长度和焊点体积的增大而增大、随焊盘宽度的增大而减小;对于Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag2、SAC305和SAC387这四种焊料,采用无铅焊料SAC305的无焊缝焊点内的最大应力应变最小。  
        关键词：片式元器件;高密度组装;无焊缝焊点;有限元模型;热循环加载   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张敏,高婵
        2016, 38(4): 833-837. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.030
        摘要：为了提高板翅式散热器的传热性能,采用遗传算法对锯齿翅片的结构参数进行了多目标优化。根据优化结果建立了散热器单元流道三维物理模型,采用计算流体动力学的方法对其温度场进行了仿真研究,得到了新翅片的传热因子、摩擦因子和综合性能评价因子。仿真结果表明:优化后翅片的传热性能得到了提高;铜翅片的传热性能优于铝翅片的。通过风洞试验验证了仿真结果的有效性。  
        关键词：遗传算法;散热特性;流固耦合;换热系数   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 王荣山,陈明亚,吕峰,郑维栋,王东辉,张亚平,樊钊
        2016, 38(4): 838-843. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.031
        摘要：承压热冲击(PTS)是制约反应堆压力容器(RPV)长周期运行的主要因素,目前大多数国家(除了美国)均采用确定性断裂力学方法(DFM)开展PTS分析。在美国,核管理当局(NRC)已经批准了基于概率性断裂力学方法(PFM)的"鉴定准则"。本文基于美国橡树岭国家重点实验室开发的FAVOR软件,对比了PTS的PFM与DFM之间一些主要差别,并通过对IAEA-TECDOC-1627报告中基准考题的计算,介绍了FAVOR软件PFM的分析方法。最后,通过分析总结国内外最新的研究成果,指出当前版本FAVOR软件(6.1版本)中所考虑模型需要完善的部分。  
        关键词：反应堆压力容器;承压热冲击;概率断裂力学;FAVOR;长周期运行   
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        发布时间：2022-09-22
      • 卢耀辉,向鹏霖,谢宁,冯振
        2016, 38(4): 844-849. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.032
        摘要：柴油机连杆螺栓在工作过程中承受螺栓预紧力及拉伸载荷,其刚度和强度决定了连杆能否正常工作。通过建立考虑螺栓螺纹细节的连杆大头部分的装配模型,利用有限元方法对其进行了刚度及静强度分析。在此基础上,对分析结果编制后处理程序,绘制螺栓材料的疲劳Goodman曲线,对螺栓进行了疲劳强度评定。分析结果表明:螺栓的刚度、静强度及疲劳强度均满足使用要求;最大当量应力出现位置在第一级螺纹上,疲劳破坏最危险位置出现在螺栓头部和杆身圆角过渡处。在静强度及刚度满足要求的前提下,使用疲劳强度分析方法更适合找到螺栓失效的位置,为螺栓设计提供参考。  
        关键词：连杆螺栓设计;强度分析;有限元;疲劳评定   
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        发布时间：2022-09-22
      • 俞树荣,韩竣羽,李淑欣
        2016, 38(4): 850-856. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.033
        摘要：将灰色理论与马尔可夫链理论结合,组合成灰色绝对马尔可夫链模型(GMCAD)和灰色叠加马尔可夫链模型(GMCPS),使用两种模型分别对油气管道的腐蚀寿命进行预测。首先通过灰色理论建立点蚀深度计算式,然后对计算出的预测值进行马氏性检验,以保证马尔可夫链的顺利应用,最后分别用绝对马尔可夫链模型和叠加马尔可夫链模型对腐蚀状态进行预测,比较两种模型所得的结果发现,两种模型都能对严重腐蚀状态做出精确预测,但是灰色叠加马尔可夫链模型的预测结果更为精准。  
        关键词：管道;腐蚀;灰色马尔可夫链模型;寿命预测   
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        发布时间：2022-09-22
      • 周银华,侯赤,赵美英,万小朋
        2016, 38(4): 857-862. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.034
        摘要：为了对复合材料多钉结构进行失效分析,本文应用复合材料连续损伤模型以及螺栓Joshon-Cook塑性力学模型,模拟复合材料单搭接多钉连接结构的失效模式,在验证方法有效性的基础上,分析了间隙配合的选取对连接结构的影响。研究发现,间隙配合对结构的失效模式、载荷响应影响并不明显,但会加剧结构的次弯曲效应;提出的模型能够准确预测连接结构的位移载荷响应以及极限失效载荷。  
        关键词：复合材料;螺栓连接;连续损伤;次弯曲;旁路载荷   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王哲,郑松林,冯金芝,于佳伟,马扎根
        2016, 38(4): 863-870. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.035
        摘要：汽车试验场道路载荷谱中包含大量的高频低幅值载荷,实测载荷谱的加速处理是建立整车四立柱台架试验的关键一步。以某轿车汽车试验场实测载荷谱为基础,结合累积疲劳损伤理论和低载强化理论,提出了一种新的小载荷删除原则,应用该准则对试车场实测载荷谱进行编辑处理,生成试验加速谱。从幅值域、伪损伤和频率域多方面对加速谱的有效性进行理论验证。结果表明该方法在保留损伤,保证损伤载荷特征和频域特征的基础上实现了加速。最后,通过建立整车台架试验,试验中出现了与汽车试验场一致的失效模式,验证了该载荷谱加速方法的合理性。该方法可为其他车型的整车四立柱台架试验载荷谱的加速编制提供一定的参考。  
        关键词：整车四立柱台架试验;载荷谱编制;低幅载荷;小载荷删除原则   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵洁,陆华,王明春
        2016, 38(4): 871-874. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.036
        摘要：从工程实际问题出发,采用有限元方法,模拟典型结构/典型分层类型,对某型飞机筋条带分层损伤的复合材料加筋壁板稳定性进行计算分析,针对分层原因提出损伤控制和修理的工程可行方案。全尺寸带分层损伤结构静强度试验表明壁板稳定性决定结构整体承载能力,由于筋条分层提高壁板工作应力的同时降低了蒙皮局部支持刚度,导致初始失稳载荷及总体承载能力的下降。试验结果较好的印证了有限元分析方法的正确性。  
        关键词：飞行器设计;复合材料;有限元;分层损伤;稳定性;修理   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 张浩宇,何宇廷,张飞,邵青,冯宇
        2016, 38(4): 875-880. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.037
        摘要：应用非线性有限元方法对加筋板的压缩稳定性进行建模数值计算,通过定义加筋板有限元模型中四边节点的约束条件模拟压缩稳定性试验中承载端简支、固支边界条件以及常用的刀口支持、螺栓顶压、夹板夹持等侧边支持夹具,根据有限元计算结果分析承载端和侧边边界条件对加筋板压缩稳定性能的影响。计算结果表明,当承载端边界约束条件为固支时,结构的屈曲载荷与承载能力均比承载端简支时有一定的增加;当承载端简支时,结构的屈曲形式与破坏失效形式随侧边边界约束条件的不同而不同,相比于侧边自由的情况,侧边施加约束可以增加结构的屈曲载荷与承载能力;当承载端固支时,不同侧边边界约束条件下结构的屈曲形式与屈曲载荷基本相同,相比于侧边自由的情况,侧边施加约束可以增加结构的承载能力。  
        关键词：边界条件;加筋板;压缩稳定性;支持夹具;有限元   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘爱国,汪洋,蔡鹏,侯超杰,刘治成,李昌杰
        2016, 38(4): 881-886. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.038
        摘要：桥门式起重机主梁结构试验系统可实现在同一个固定试验环境下,测量不同结构形式的桥门式起重机主梁挠度。首先,传统试验中常用四立柱试验机,通过有限元分析后,无法满足大跨距压弯试验的强度要求,由此,通过有限元仿真,采用两立柱试验机可以满足试验要求,同时,钢筋混凝土结构替代了传统的大跨距压弯试验中常采用的钢结构自反力船型支座,与钢结构加载架构成封闭式自反力加载系统。最后,两立柱结构形式且配合钢筋混凝土结构底座相比于常用的四立柱结构,在设备成本、安装调试方面具有较大优势。  
        关键词：有限元分析;大跨距压弯试验;两立柱试验机;钢筋混凝土结构   
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        发布时间：2022-09-22
      • 高耀东,胡鑫
        2016, 38(4): 887-891. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.039
        摘要：传统方法计算混凝土搅拌运输车搅拌叶片所受应力时,通常将搅拌功率转化为对叶片的均布载荷,但由于搅拌过程中叶片与混凝土之间的作用力并不是均匀分布的,从而使计算结果产生较大的误差。为了准确得到流体载荷对搅拌叶片的影响,研究采用流固耦合分析方法,应用CFX与Ansys Workbench对搅拌叶片进行数值模拟分析,得到搅拌叶片在搅拌与出料过程中所受的应力,并与传统应力分析结果进行对比。分析结果表明:搅拌叶片根部应力值最大,叶片端部位移最大,这为叶片的强度校核提供了可靠依据。  
        关键词：混凝土搅拌车;流固耦合;搅拌叶片;应力分析;CFX   
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        发布时间：2022-09-22
      • 宋晓华,刘静
        2016, 38(4): 892-895. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.040
        摘要：裂纹将改变梁结构局部刚度,导致其结构模态参数变化,影响结构工作特性。针对这个问题,以简支梁为研究对象,采用有限元分析方法,建立含垂直内部裂纹的简支梁有限元模型,研究垂直内部裂纹的长度和位置对简支梁的固有频率和振型的影响规律。讨论垂直内部裂纹简支梁振动曲率与裂纹长度和位置的关系。结果表明,随着裂纹长度的增加,简支梁的固有频率减小,裂纹简支梁与健康简支梁之间的差异逐渐增加;垂直内部裂纹将导致简支梁在裂纹所在截面附件的局部刚度发生变化,且裂纹的影响区域随着裂纹长度的增加而增加;振型的曲率可以用于识别简支梁垂直内部裂纹位置。  
        关键词：垂直裂纹;简支梁;有限元分析;模态分析;曲率   
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        发布时间：2022-09-22
      • 隋志军,冯志华,张志勇
        2016, 38(4): 896-899. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.041
        摘要：通过力学分析对叉车驱动桥轮毂螺栓在强化试验中发生转动和扭断的问题进行机理分析,结果表明因轮毂螺母螺纹不良造成轮辋与刹车鼓间在装配时达不到所需预紧力,当车辆制动时地面制动力大于螺栓联接产生的摩擦力,轮辋相对刹车鼓和轮毂螺母转动,螺栓承受附加的摩擦扭力,造成轮毂螺栓转动和扭断。掌握轮毂螺栓发生转动和扭断的机理,可以进一步认识轮毂螺栓在工作中的受力状况,为轮毂螺栓和螺母的失效分析提供理论依据。  
        关键词：轮毂螺栓;螺母;扭断;地面制动力;预紧力;摩擦力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王青春,刘培勇,龙玲,赵娟妮
        2016, 38(4): 900-904. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.04.042
        摘要：针对重汽王牌公司生产的重型卡车双层车架总成出现断裂情况,采用有限元结构应力应变分析技术对重型卡车车架进行优化设计改进,获取原双层车架断裂的原因,提出了单层车架改进优化与轻量化设计方案,通过其结构应力应变对比分析、试车实验验证,表明改进优化后的单层车架强度及刚度明显提高并能满足设计要求,减轻了重量。此技术已成功应用于现行产品批量生产中,市场反应良好,使企业获得了良好的社会经济效益。  
        关键词：重型卡车;车架;优化;轻量化设计;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
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