最新刊期
      2016 年 第 5 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 侯秀慧,尹冠生
        2016, 38(5): 905-910. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.001
        摘要：对一种新型蜂窝结构-负泊松比多凹角蜂窝及凹角蜂窝的面内抗冲击性能进行了系统分析。首先利用有限元软件Ansys/LS-DYNA分析了多凹角蜂窝及凹角蜂窝结构在不同速度冲击荷载作用下的变形模态,揭示了凹角蜂窝结构特有的负泊松比效应对提高其抗冲击强度的作用机制;随后根据经典理论模型,得出凹角蜂窝结构动力学强度的经验公式,与有限元结果的对比分析验证了所得理论经验公式的有效性,同时凹角蜂窝较传统正六边形蜂窝结构更高的动力学强度揭示了凹角蜂窝结构更优的吸能效果。  
        关键词：多凹角蜂窝;有限元模拟;负泊松比;动力学强度;经验公式   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘显贵,刘诗彬,毕成亚,李颖新
        2016, 38(5): 911-915. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.002
        摘要：针对某型内燃叉车在中低速工况下方向盘处振动明显,在对其转向系统进行模态分析的基础上,提出了一种基于均匀设计的结构振动优化优化方法,结合模态分析对其转向系统进行结构和振动同时优化。优化后的转向系统振动模态分析和实车试验结果均表明:改进后的转向系统结构在成本不变基础上,提高了其结构刚度,特别是叉车发动机处于常工况的低转速时,方向盘处的振动改善特别明显,振动加速度在X、Y、Z三个方向分别下降83.8%、90.3%、83.7%。该优化方法为车身、车架类结构优化设计提供参考。  
        关键词：内燃叉车;模态分析;均匀设计;振动优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 侯和平,徐卓飞,刘凯
        2016, 38(5): 916-921. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.003
        摘要：研究在经验模式分解的基础上提出了一种基于本征模式分量符号化分析的故障诊断方法:首先,对故障信号进行拓延,利用经验模式分解获取本征模式分量,实现原始信号在不同尺度下的分离;其次,依据符号动力学理论对本征模式分量进行符号化序列研究;最后,计算符号化后的本征模式分量序列的符号熵,构建特征向量表征故障特性,结合模式分类方法实现诊断。研究通过实验证明了所提出方法对于典型轴承故障有着很好的识别效果,并针对印刷机故障轴承进行实验,成功检测出了不同转速下的轴承故障。所提出诊断方法仅通过时域分量特征提取就获得了较好的诊断效果,相对减少了同类研究中频域特征提取的计算量,具备一定工程应用前景。  
        关键词：滚动轴承;故障诊断;经验模式分解;符号化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈重阳,熊邦书,黄建萍,莫燕,李新民
        2016, 38(5): 922-926. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.04
        摘要：针对局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)在提取故障特征时易受到噪声干扰的问题,提出了一种基于局部均值分解和独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先采用LMD方法提取信号PF分量;其次,对PF分量进行ICA盲源分离,得到PF分量的估计信号,有效去除了分量中的噪声成分;然后,提取估计信号的互信息、相关系数和近似熵作为特征向量;最后,采用SVM对特征向量进行故障分类,通过特征提取和故障诊断实验,结果表明LMD-ICA方法的故障识别率明显高于传统LMD方法。  
        关键词：滚动轴承;LMD;ICA;SVM   
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        发布时间：2022-09-22
      • 冷军发,王志阳,荆双喜
        2016, 38(5): 927-932. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.005
        摘要：炼胶机齿轮箱发生早期故障时,其振动信号一般很微弱,且隐含的冲击成分常被淹没在强烈的噪声中,导致齿轮故障诊断异常艰难。论文介绍了M步时延相关峭度的概念,并引出了最大相关峭度解卷积方法。该方法通过计算故障信号的最大相关峭度值来估算出感兴趣的解卷积故障周期T,然后选择合适的时延步数M对故障信号做最大相关峭度解卷积,最后对最大相关峭度解卷积滤波后的信号进行包络解调以提取出其故障特征,并诊断出了该齿轮箱轴V上的齿轮8(Z8=28)的微弱裂纹故障。最后还将最大相关峭度解卷积方法与谱峭度方法进行了对比分析。应用实例结果与对比分析验证了最大相关峭度解卷积方法应用于齿轮箱早期故障诊断的有效性。  
        关键词：炼胶机齿轮箱;故障诊断;最大相关峭度解卷积;包络解调   
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        发布时间：2022-09-22
      • 梁威,景博,焦晓璇,羌晓清,刘晓东
        2016, 38(5): 933-939. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.006
        摘要：针对机载燃油泵故障数据少、诊断方法效率低、成本高等问题,研制了机载燃油转输系统实验平台,提出了一种基于小波包和进化支持向量机的机载燃油泵故障诊断方法。该方法依据机载燃油转输系统实验平台获取的振动传感器信号与压力传感器信号,利用小波包理论对振动信号进行分解,以不同频段信号的能量值作为特征参数,并结合出口压力信号均值构造故障特征向量。然后,将基于遗传算法的支持向量机作为分类模型,以得到的故障特征向量训练并验证该分类模型。试验结果表明,方法一方面能够提高故障分类准确率,另一方面能够优化传感器的设计,即只安装一个压力传感器与一个特定方向的振动传感器即可对机载燃油泵的多故障诊断率达100%。  
        关键词：燃油泵;实验平台;小波包;支持向量机;遗传算法   
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      • 黑棣,吕延军,张永芳
        2016, 38(5): 940-946. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.007
        摘要：以固定-可倾瓦轴承支撑的单盘柔性转子为研究对象,根据转子动力学理论建立了其动力学模型。基于动态Reynolds方程和边界条件,运用Castelli法求解Reynolds方程,在单瓦坐标系下建立了单块轴瓦的非线性油膜力数据库。经过坐标变换,组装计算最终获得固定-可倾瓦轴承的油膜力。在计算油膜力的时候考虑两种情况,即考虑瓦块转动惯量和忽略瓦块转动惯量。首先将这两种情况下转子的运动轨迹进行比较,然后这种分析了考虑瓦块转动惯量时转子的动力学行为,同时也比较了在不同的预负荷和支点比的情况下转子的运动轨迹和可倾瓦瓦块的摆角。  
        关键词：固定-可倾瓦轴承;非线性动力学;稳定性;数据库;油膜力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈晓云
        2016, 38(5): 947-950. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.008
        摘要：机械运转噪声在许多场合是必须控制的,微特电机驱动系统就是其中之一。对一种家用蔬菜喷淋系统的降噪方案进行力学分析,采用力平衡方程给出了悬线偏转角、悬线长度和阻力矩等物理参数之间的函数关系式,得到了悬线张力的表达式;并提出了针对具体偏转角要求计算弹簧刚度系数和配重的方法和公式,通过一个实际算例计算了阻力矩和弹簧刚度系数分别与悬线偏转角之间的变化规律,利用数值迭代计算了给定阻力矩前提下的悬线偏转角的值,结果说明了方法的可行性。分析思路对于进一步探讨系统的动态振动和噪声控制是具有参考意义的。  
        关键词：悬吊电机系统;弹簧刚度系数;偏转角;力平衡方程;数值迭代   
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      • 赵丽娟,刘晓东,李苗
        2016, 38(5): 951-956. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.009
        摘要：齿轮是机械设备传动中主要的组成部分,减少齿轮故障发生、延长其使用寿命是工业生产中至关重要的问题。概括了近50多年来国内外齿轮故障诊断技术的研究进展,对齿轮故障诊断方法进行分类,阐述时域、频域、时频域、智能和油液检测方法在齿轮故障中的应用实例,分析齿轮故障诊断技术的特点和应用范围,并全面综述信号测量技术的研究现状和发展,详细指出齿轮故障诊断技术必然的发展趋势,为齿轮系统的故障诊断和运行状态下的预防检测提供了重要依据,对齿轮故障诊断技术的研究提供了借鉴。  
        关键词：齿轮;故障类型;诊断方法;信号处理;现状及发展   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 李臻,王文涛,王建才,崔璐,窦益华
        2016, 38(5): 957-961. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.010
        摘要：油管服役环境中常存在Cl~-、CO2等腐蚀性介质,它们会导致油管壁面产生点蚀坑。这些点蚀坑成为受交变载荷油管发生疲劳损伤的疲劳源。以现场用油管钢13Cr为研究对象,选取CO2-Cl~-腐蚀介质为环境工况,在标准CT试样上进行腐蚀疲劳裂纹扩展实验。分别测量大气环境下、含有Cl~-溶液中及含有CO2-Cl~-共存环境下的油管钢13Cr的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。对比分析这三种腐蚀工况下油管钢13Cr疲劳裂纹扩展速率的变化规律。结合断口形貌分析,探索CO2-Cl~-共存腐蚀介质中,油管钢13Cr的腐蚀疲劳失效机理。  
        关键词：腐蚀疲劳;裂纹扩展;Cl-点蚀;CO2腐蚀   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张宇,李大永,唐伟琴
        2016, 38(5): 962-966. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.011
        摘要：在使用裂纹扩展的方法预测焊点疲劳寿命时,裂纹尖端塑性区的存在会对寿命预测结果产生影响,而现有的大多数寿命预测方法在预测寿命的过程中并没有考虑裂纹尖端塑性对寿命预测结果的影响。针对几种不同的高强钢电阻点焊TS试样进行了疲劳寿命试验,得到了不同材料的疲劳寿命与裂纹扩展路径,在此基础上使用裂纹扩展的方法对TS试样的寿命进行了理论预测。考虑裂纹尖端的塑性变形,对理论寿命预测结果进行了塑性修正,修正后的曲线在高周疲劳区寿命预测结果几乎不变,在低周疲劳区寿命预测结果减小,寿命预测曲线变化趋势与实验结果相符合。高周疲劳由于载荷较小,塑性区半径小,所以塑性对疲劳寿命的影响小,低周疲劳区由于载荷较大,塑性区半径大,塑性对疲劳寿命影响较大。  
        关键词：裂纹扩展;TS试样;疲劳寿命预测;塑性修正   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王春华,许瀚文,王仲娴,曲辉
        2016, 38(5): 967-971. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.012
        摘要：煤炭是我国重要的基础能源,而煤的冻粘严重制约了冬季煤矿的安全和高效生产。压力作为煤冻结条件的次要因素,对煤的冻粘强度具有重要影响。通过自行设计的冻粘强度测试装置,在温度为-25℃和冷冻时间为3 h的条件下,测试了6种不同材料与含水率40%煤泥的冻粘特性。实验研究表明,通常压力会使煤的冻粘强度增大,如普板(Q235),预压力情况的法向冻粘强度是无压力下的6.2倍,预压力情况的切向冻粘强度是无压力下的5.9倍。然而六种材料中只有聚四氟乙烯(PTFE)的法向和切向冻粘强度在压力条件下均不增反减。某种意义上表明,压力会增大亲水材料的冻粘强度反而会降低疏水材料的冻粘强度。PTFE材料的这种优良特性在高寒地区煤炭运输领域表现了广泛的应用前景,值得进一步深入研究。  
        关键词：煤;冻粘;压力;普板;聚四氟乙烯   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 谢里阳
        2016, 38(5): 972-979. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.013
        摘要：齿轮传动系统是一个串联系统,但在系统与零件之间的关系、系统实现功能的方式、以及系统的时间属性等方面与传统意义上的串联系统有明显不同。从可靠性分析的角度,详细分析了齿轮传动系统在系统构型、载荷传递及失效等方面的特点。鉴于可靠性分析的需要,细化了机械系统分类,把串联系统划分为简单(空间或空域)串联系统(常构串联系统)和时域串联系统(变构串联系统)。根据在功能、结构、载荷等方面不同的系统,有针对性地研究可靠性分析与可靠性建模方法。以单级齿轮传动系统为例,建立了不同系统结构参数、不同服役条件下的系统可靠性模型,展示了系统可靠性变化规律,以及所建模型与传统串联系统模型之间的差异。  
        关键词：可靠性;齿轮传动系统;时域串联系统;变构串联系统   
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        发布时间：2022-09-22
      • 何建军,陈享姿
        2016, 38(5): 980-983. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.014
        摘要：研究了连续两次修改的结构动力学拓扑重分析问题。基于我们提出的耦合凝聚方法,独立和耦合质量正交化处理措施,再结合瑞利-里兹分析法,形成了适用于两次修改的增加自由度的结构拓扑大修改的快速动力学重分析方法。该方法减少了两次直接分析所需要的大量计算量,且操作简单,易于实现。数值算例结果表明,对于这类涉及两次修改的拓扑大修改重分析问题,所提的方法是十分有效的。  
        关键词：连续两次修改;耦合凝聚;动力学拓扑重分析;质量正交化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈小明,赖喜德,唐健,朱李,赵玺
        2016, 38(5): 984-989. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.015
        摘要：针对ESO在2-D结构模型优化中出现的畸变单元以及优化结果可能落入局部最优问题,提出2种算法。其一,基于畸变单元特征的筛选和删除算法。畸变单元的修正只需通过一个参数控制,该参数由其周围单元的联接个数决定;其二,通过区间逼近算法确定满足单元删除判定条件所对应的最小初始删除率R0min,以该删除率作为起始值,通过设定一定大小的增量确定多个初始删除率R0。将以上算法植入到原有ESO优化步骤中,分别以得到的不同初始删除率开始优化,根据性能参数从优化得到的多个拓扑结构中筛选出可用结构。对多个2-D结构拓扑优化表明,改进的ESO方法在工程适应性和稳定性上优于现有ESO方法,且避免了单一结果落入局部最优解的不足。  
        关键词：拓扑优化;渐进结构优化;畸变单元;有限元   
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      • 彭细荣,隋允康
        2016, 38(5): 990-995. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.016
        摘要：为解决应力约束下结构拓扑优化问题中应力近似显式计算量大、效率低的问题,提出采用内力一阶近似的方式对应力约束进行近似处理。并与满应力方法(即内力零阶近似)、应力倒变量一阶近似两种方法进行应力近似好坏及优化求解效率等对比。为更清晰地比较不同应力近似方法在优化求解过程中的设计变量、目标函数及约束等迭代历史,采用变量连接技术减少应力约束拓扑优化算例的设计变量数目。拓扑优化结果表明:采用内力一阶近似的方式对应力约束进行近似处理较其它两种应力近似方式效果更好,优化迭代次数最少,求解效率最高,得到的最优结构最轻。  
        关键词：结构拓扑优化;应力约束;应力近似;内力一阶近似;满应力法   
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      • 张锋涛,史革盟,韩亚锋
        2016, 38(5): 996-1000. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.017
        摘要：将凯恩方程用于Delta并联机构动力学建模,使得机构运动方程由形式简单的广义主动力和广义惯性力表示。以关节驱动力矩在整个编程空间的最大值,作为量化机构动态性能的全局性能指标,同时将机构对编程空间的要求处理成对结构参数的约束,基于性能指标实现了机构的动力学性能优化设计,兼顾了机构对编程空间及动力学性能两方面的要求。将机构性能指标看作结构参数的多元函数,借助灵敏度量化性能指标随结构参数变化的方向和幅度,以避免求优过程的盲目性。性能指标对参数扰动不敏感,有利于机构长期保持其优良的原始性能。  
        关键词：并联机构;动力学性能;优化设计;编程空间;灵敏度   
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      • 李春洋,陈守华,李羚玮
        2016, 38(5): 1001-1007. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.018
        摘要：多态系统可靠性能够更加详细地描述复杂系统在不同性能水平下的可靠性,其优化问题研究促进了多态系统可靠性理论在工程中的应用。对多态系统可靠性优化的相关研究工作做了阶段性总结,并分析了今后该领域的发展趋势。从多态系统可靠性冗余分配优化、维修/冗余策略优化、部件位置优化、可靠性增强优化、多目标优化以及优化算法等六个方面分析了目前的研究情况,展望了今后在模糊多态系统可靠性优化、考虑相关失效的多态系统可靠性优化、RAMS+C多态系统可靠性优化等方面需要开展的研究工作。  
        关键词：多态系统;可靠性优化;通用生成函数;多目标优化   
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        设计·计算

      • 兴辰,周储伟,孙玉林
        2016, 38(5): 1008-1015. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.019
        摘要：建立了混杂复合材料纤维和纤维束两个尺度的三维有限元模型。纤维尺度模型包含了单种纤维和树脂基体,考虑了纤维、基体、纤维/基体界面等微观失效机理,以此得到了单种纤维复合材料(纤维束)的强度参数;纤维束尺度模型包含了不同种类的纤维束,考虑了纤维束自身及相邻纤维束之间界面的失效。模型中各组分材料的损伤和失效均采用粘聚力模型模拟,反映出材料中裂纹的分布和扩展情况。两级模型的计算均采用显式有限元算法,可考虑纤维断裂时释放出的能量对周围材料的冲击效应。两级模型还分别引入了纤维和纤维束强度参数的Weibull分布,考虑了破坏的随机性。用上述模型模拟了不同混杂比例、不同混杂方式的碳/玻纤维混杂复合材料拉伸失效过程。研究发现碳纤维束体积含量小于等于10%时有明显的二次破坏现象,此时夹芯混杂材料的最大伸长率和拉伸强度略高于分散混杂材料;当碳纤维束体积含量大于10%时,二次破坏不明显,且两种混杂方式对材料的强度影响不大。  
        关键词：混杂复合材料;有限元分析;粘聚力模型;Weibull分布;拉伸性能   
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        发布时间：2022-09-22
      • 尹益辉,吴菊英,王沪毅,高洋
        2016, 38(5): 1016-1020. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.020
        摘要：在曲率较大的柱形或球形凸、凹接触界面之间的压力测量过程中,一般会将测试前呈平直薄片的柔性传感器敏感元压至与被测表面面型一致,这样就会因敏感元自身面型变化而引入测量误差。这是这类接触界面压力测量传感器研制中必须关注的问题。针对这一背景,以圆柱形接触界面为例,采用作者以前建立的含柔性泡沫元件组合结构的近似数值分析方法,建立凸圆柱面-柔性压磁材料薄片-凹圆柱面的有限元模型,通过数值模拟和相应实验,得到了不同曲率圆柱面加载下柔性压磁敏感材料薄片所受轴向压缩应力与轴向压缩应变之间的关系。结果表明,加载面曲率越小,应力-应变曲线的近似线性段的斜率就越大,在加载面曲率半径大于20 mm时,其影响基本可以忽略。该结果对于将柔性压磁敏感材料薄片作为敏感元开发大曲率柱形或球形接触界面之间的压力测量传感器具有理论指导意义。  
        关键词：接触界面曲率;柔性压磁敏感材料;力学特性;传感器敏感元;柱面形接触界面压力传感器   
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      • 张世隆,王建中,施家栋,刘小军
        2016, 38(5): 1021-1028. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.021
        摘要：微小型地面移动机器人高越障性能与便携性是一对难以解决的矛盾。北京理工大学研制的小型四轮机器人采用车体翻转方式实现了小型移动机器人爬楼梯功能,该机器人重约2.5 kg,便于携带,可短距离抛掷使用。针对上述翻转爬楼梯机器人样机,提出跌落分析3项关注点及评估标准,建立了橡胶材料的超弹性本构关系模型及金属材料考虑应变率的弹塑性模型。基于Abaqus建立有限元模型,对高度1 m情况下水平、竖直、侧向竖直三种典型跌落姿态进行仿真计算,寻找机构存在问题,并在车轮、壳体、电机轴联接方式等方面提出改进措施。对改进后结构进行对比计算,结果验证了改进措施的有效性,改进后机器人能够承载高度3 m的跌落冲击。  
        关键词：微小型机器人;抗跌落冲击;超弹性;弹塑性   
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      • 韩传军,陈飞,张杰,余成
        2016, 38(5): 1029-1034. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.022
        摘要：为研究胶筒与套管之间摩擦接触问题,运用MMW-1型立式万能摩擦磨损实验机对胶筒与套管之间摩擦因数进行了测定;以测定数据为依据,基于橡胶材料Mooney-Rivlin模型,采用罚函数与库伦摩擦原理,考虑橡胶大变形非线性,对胶筒与套管摩擦接触问题进行了数值模拟。结果表明:接触面在无润滑剂下的摩擦因数最大,为0.515,油基润滑下最小,为0.122,其余润滑条件下介于0.122~0.515之间;随着摩擦因数的增大,摩擦应力逐渐增大,接触压力逐渐减小,胶筒等效应力先增大后减小,摩擦因数为0.3时,可以得到较好的接触压力;随着轴向载荷的增大,接触压力、摩擦应力及胶筒等效应力逐渐增加;在轴向载荷不变下,胶筒厚度对接触问题影响较大;最后对胶筒的结构进行了优化设计,得到全段圆弧设计为更好的胶筒结构。  
        关键词：胶筒;摩擦因数;等效应力;数值仿真   
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      • 李可君,裴扬,宋笔锋,易华辉
        2016, 38(5): 1035-1040. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.023
        摘要：为研究商用发动机发生非包容失效时转子碎片对飞机结构的冲击损伤,数值模拟了三分之一高压涡轮盘碎片在机翼油箱不同剩余油量情况下以不同散射角飞出的过程,确立了碎片依次与涡轮机匣和机翼整体油箱相互作用的连续动态响应。仿真采用Johnson-Cook本构模型和失效准则定义固体材料属性,SPH模型定义燃油粒子,分析对比了撞击过程中碎片的速度变化,机翼油箱的破坏变形和应力分布情况。结果表明:碎片的速度损失和能量衰减都随散射角和剩余油箱增加而增加;涡轮机匣吸收了绝大部分的转子能量,同时由于燃油的阻滞能力,对碎片的能量也有一定的吸收作用;燃油对油箱壁的液压冲击破坏作用在大尺寸碎片撞击下表现不明显。针对数值模拟结果最后对油箱结构边界设计进行了定性分析。  
        关键词：非包容失效;大尺寸碎片;涡轮机匣;整体油箱;数值模拟   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张晓美,安子军,薛进
        2016, 38(5): 1041-1045. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.024
        摘要：建立双级摆线钢球行星传动啮合副的力学模型,对两级啮合副和转臂轴承进行了受力分析。利用赫兹理论推导出了内、外摆线齿面的接触应力,并绘制了不同齿数时摆线齿面的应力变化曲线。结果表明,摆线齿面的接触应力随齿数的增多而减小,最大接触应力发生在内摆线槽内侧齿面上。最后,通过实例,利用Matlab计算出了该最大接触应力。对摆线钢球行星传动的设计应用提供了重要的理论依据。  
        关键词：双级;摆线钢球行星传动;应力;强度;啮合副   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,董先瑞,谢苗,闫江龙,白雅静
        2016, 38(5): 1046-1052. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.025
        摘要：虽然简易升降式智能立体停车位缓解了市民停车问题,但是立体停车位台板在上升的过程中框架会变形问题,降低了立体停车位稳定性,缩短了立体停车位设备的工作寿命。框架变形属于非线性结构问题,为解决框架变形问题首先建立了框架的力学模型,并对框架的倾翻力矩、支撑力、强度进行了计算,然后利用有限元分析软件Ansys Workbench模块对回转立柱在0°和90°两个工况下的框架进行了力学性能仿真计算,得到了两种工况下框架的变形量、主要变形方向、主应力和最大应力位置,最后利用测试软件系统对样机进行了变形测试。根据样机测试的结果验证了力学模型的正确性,根据分析结果分析出立体停车位设备框架存在的问题,并提出了框架改进的建议,为提供立体停车位框架稳定性的设计提供了重要参考价值。  
        关键词：立体停车位;框架;力学模型;Workbench;力学分析   
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      • 赵林林,范平清,王岩松
        2016, 38(5): 1053-1059. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.026
        摘要：基于RNGk-ε湍流模型,对汽车前风窗玻璃的除霜性能进行研究。建立B柱前乘员舱模型和完整乘员舱模型,研究计算域对除霜仿真结果的影响。为保证分析结果的准确性,模型中将驾乘人员及座椅包含在内,且在仿真过程中考虑人体热源的影响。数值分析结果表明,完整乘员舱模型的计算收敛时间比B柱前乘员舱模型增加44%,而两种模型的出风口风量分配和前风窗稳态风速相差很小。两种模型的前风窗平均温度、霜层液态分数差距比较明显,完整乘员舱模型的瞬时除霜结果与实验值能较好吻合,且能准确反映驾驶员呼吸点的温度。因此,当以除霜风道的风量分配为分析目标时可采用B柱前乘员舱模型,但在研究瞬时除霜效果、评价除霜工况下的车内热环境时,必须采用完整乘员舱模型进行分析。  
        关键词：RNGk-ε湍流模型;前风窗玻璃;除霜;计算域   
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        发布时间：2022-09-22
      • 庞敬礼
        2016, 38(5): 1060-1065. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.027
        摘要：为了解决汽车行驶过程中湿式制动器发热量大、稳定差等问题,提出一种可实时控制湿式制动器油液温度的新型制动器布置方案,并通过对新型制动器布置方案工作原理进行分析,建立新型湿式制动器计算模型,最后通过实验样机实验的方法对安装实时温控系统的新型湿式制动器进行可行性验证。理论计算及实验验证表明:二者的结果基本一致,安装实时温控系统的湿式制动器制动扭矩波动得到明显抑制,制动扭矩平稳性明显提高,各阶段制动扭矩都大于传统湿式制动器;安装实时温控系统的湿式制动器冷却液温度相对传统湿式制动器能够控制在70℃附近,对提高汽车制动系统的性能具有重要作用。  
        关键词：湿式制动器;温控系统;实时;制动扭矩;冷却液温度   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 程亚平,李志刚,张强
        2016, 38(5): 1066-1070. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.028
        摘要：根据感应加热线圈变压器串联等效电路模型,对感应加热线圈内径大小与感应加热效果的关系进行了理论分析,通过有限元建模计算不同内径下的感应加热效果的数据,采用多项式拟合法处理数据得到最佳拟合多项式,反映数据之间整体的变化规律。结果表明:心表温差、功率与内径大小之间呈现递减趋势,加热时间与内径大小之间呈现递增趋势。依据最佳拟合多项式建立内径优化模型,利用遗传算法求解优化模型,得到内径最优值为49.15 mm,该最优值为感应加热线圈优化设计提供理论依据。  
        关键词：钢绞线;感应加热线圈;结构参数;有限元分析;遗传算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈国强,彭文静,吴安如
        2016, 38(5): 1071-1075. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.029
        摘要：弯曲变形是焊接变形的主要形式,特别易于出现在Y型焊接接头中。应用数字图像相关技术(Digital Image Correlation简称DIC)技术研究Y型焊接接头在拉伸过程中的应变分布情况,实验研究结果表明:在坡口角平分线上应变呈近似线性分布,在坡口底部压应变最大,坡口外侧拉应变最大,在坡口区域出现应变集中,但应变分布曲线形式在不同的区域不一致。为了减小焊接接头的应变集中,将焊接试样进行退火处理,结果表明应变分布明显比没有退火之前均匀。  
        关键词：焊接接头;数字图像相关(DIC)技术;弯曲变形;应变集中   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 高潮,何宇廷,侯波,张腾
        2016, 38(5): 1076-1081. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.030
        摘要：飞机结构疲劳寿命分散系数是飞机疲劳寿命评定工作中的一个重要可靠性指标。目前,我国飞机定寿工作中采用全机疲劳试验总试验小时除以疲劳寿命分散系数得出机群安全寿命的结论。通常,在不考虑机群服役环境差异而导致的环境分散系数时,所选取的疲劳寿命分散系数主要考虑两部分,一是机群使用载荷差异导致的载荷分散系数,二是结构材料与制造质量差异导致的结构分散系数。介绍分析了服从对数正态分布与威布尔分布时飞机结构疲劳寿命分散系数的表达形式;对于同型飞机结构疲劳寿命在不同载荷谱下服从对数正态分布的情况,推导了疲劳寿命分散系数可用载荷分散系数与结构分散系数乘积表示的条件;对于同型飞机结构疲劳寿命在不同载荷谱下不服从同一分布的情况,通过等损伤原理可以将服役飞机实际飞行小时数折算到同一试验载荷谱条件下的当量飞行小时数,计算同一试验载荷谱下的结构分散系数,以此作为疲劳寿命分散系数求得的飞机结构安全寿命可作为单机寿命管理的基准寿命值。  
        关键词：飞机结构;疲劳寿命;分散系数;对数正态分布;威布尔分布   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘迪辉,贺尧
        2016, 38(5): 1082-1086. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.031
        摘要：某款干混砂浆运输车上空压机支座螺栓孔开裂,导致螺栓容易被拉出。由于空压机结构的特殊性,空压机支座螺栓孔受到动载作用,这个动载难以在试验中直接得到。采用动力学仿真软件Adams,建立刚柔耦合模型,采用弹簧替代螺栓,对螺栓的受力进行仿真分析,最后得到螺栓孔的拉力,确定螺栓孔开裂的原因。结果表明:螺栓孔上的最大拉应力超过抗拉强度,从而导致螺栓孔开裂。  
        关键词：螺栓孔;动力学;螺栓;仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 沈孝鹏,轩福贞
        2016, 38(5): 1087-1092. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.032
        摘要：ASME NH高温结构设计标准中对结构的非弹性应变提出了限值,但该应变限值存在诸多争议,如未考虑应力多轴效应的影响,且对所有材料设定统一的设计容限值等。对550℃下承受内压的316不锈钢弯头进行了蠕变模拟,主要研究应力多轴效应对蠕变设计中应变容限的影响。使用含有损伤参量的本构方程,并根据延性耗竭模型定义了新的损伤参量。当弯头的薄膜应变和弯曲应变达到ASME NH中相应限值时,考察各损伤参量是否达到相应的临界值,以确定该应变限值是否保守。结果显示,当弯头的薄膜应变达到1%的限值时,弯头中的各损伤参量远小于相应的临界值。这说明对于316不锈钢,ASME NH中的非弹性应变的限值在多轴效应存在的情况下仍然是保守的,可以用于该温度下含多轴应力状态结构的设计和校核。  
        关键词：316不锈钢;ASME NH;应力多轴度;应变线性化;蠕变延性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 曹增强,胡朝阳,甘学东,赵勇,王杰,韩超众
        2016, 38(5): 1093-1098. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.033
        摘要：针对某型机研制中遇到钛合金耳片结构小边距孔的强化问题,以Forcemate压合衬套为强化方法,研究其对小边距孔的强化效果。结合有限元方法分析干涉量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%对孔周应力应变的影响,并将小边距孔与常规边距孔的应力结果进行对比。对强化后的耳片施加循环外载,获得干涉量与疲劳寿命之间的关系,最终为最佳工艺参数的选取提供理论依据。  
        关键词：小边距孔;压合衬套;干涉配合;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨大鹏,王均杰,赵耀,李天匀
        2016, 38(5): 1099-1102. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.034
        摘要：主要研究准静载荷作用下的硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的J积分问题。综合考虑了准静作用应力,塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法与卡氏定理计算了硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的J积分。作图分析了弹塑性弯曲裂纹尖端J积分大小与材料硬化指数之间的变化关系。在幂硬化材料中,弹塑性弯曲裂纹尖端J积分随着材料硬化指数n的增大而减少,当n等速均匀增加时,弹塑性弯曲裂纹尖端J积分加速减少,减少的幅度越来越大。当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端J积分随外载荷的不断减小而逐渐减小。建立了一个计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹J积分的理论模型。  
        关键词：准静载荷;硬化材料;弯曲裂纹;二阶摄动方法;J积分   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 张胜,何宇廷,李昌范,陈涛,张浩宇,谭翔飞
        2016, 38(5): 1103-1107. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.035
        摘要：基于Ansys软件,提出了一种适用于高锁螺栓过盈配合连接件的螺栓预紧力准确模拟施加方法。考虑螺栓过盈配合、螺栓预紧力等特征,对飞机典型连接件的三维有限元弹塑性模型进行了建立。计算了不同板间摩擦下连接件危险部位的最大等效应力,并通过分析连接件上2个点应变值的变化规律,得出最大等效应力变化的原因。结果表明,最大等效应力随板间摩擦因数的增加,呈现先减小再增大的趋势,且为连接件板间的摩擦力传载和连接件上下板两自由端外翘综合作用的结果。该分析计算结果可为此类连接件的有限元分析和耐久性设计提供参考。  
        关键词：连接件;板间摩擦;预紧力;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 程海鹰,石头,杨涛
        2016, 38(5): 1108-1112. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.036
        摘要：为垂直加载力设计大跨度小变形的承载横梁。横梁设计跨度为3 422 mm,在工作平面终点处施加最大的垂直加载力10 k N,横向位移为1 100 mm,此时要求横梁变形量小于50μm。以16 mm钢板为主要材料,仿照工字钢的强抗压性,以及等强度梁的抗变形能力,借助Ansys Workbench软件,设计符合工况的非标的重量轻的小变形横梁,使其达到设计变形量和许用应力。以横梁的总变形和等效应力最小为目标函数,以仿工字钢和仿等强度梁的关键结构尺寸P3,P4,P5,P6为设计变量,对横梁进行结构优化,并分析横梁的最大变形为40μm。通过对非标横梁进行垂直加载力的实验分析可知,加载力10 k N时系统最大变形为38μm,两者相对误差为5%。结果表明,优化设计后的横梁能够满足工况设计要求。  
        关键词：微变形梁;垂直加载;响应面;结构优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 高创宽,周忠可
        2016, 38(5): 1113-1117. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.037
        摘要：首先通过实测获得了一系列具有横向纹理的表面粗糙度数据;然后,借助傅里叶非线性变换拟合出粗糙度函数,并将其叠加到油膜厚度方程中形成了混合热弹流润滑模型;基于此模型,针对中、重载渐开线直齿圆柱齿轮传动,通过改变粗糙度数据共进行了280组数值计算。计算结果显示:当齿面粗糙度的均方根值σ≤0.3μm时,粗糙齿面接触时的主剪应力最大值τmax,r仅比光滑齿面的相应值τmax,s大5%左右;但当σ≥0.5μm时,τmax,r比τmax,s约大15-20%。通过对计算结果的回归分析,建立了中、重载齿轮传动粗糙度系数的理论公式。  
        关键词：齿轮传动;接触应力;横向粗糙纹理;粗糙度系数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 董宗正,付必伟,席燕卿,刘旭
        2016, 38(5): 1118-1122. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.038
        摘要：水平定向穿越管道起吊过程中,管道的吊点位置决定管道入土角度,如入土角度偏大或者偏小,都可能导致管道在入土时发生卡管或瘪管事故。通过对管道起吊过程的受力分析,结合材料力学知识,得到管道的吊点位置与入土角度的数学模型,并利用实验研究验证其准确性。研究表明吊点2的位置对入土角度的影响比吊点1敏感。实验结果与理论计算结果的相对误差是5.8%,表明该数学模型可用于现场指导。  
        关键词：定向穿越;吊点位置;管道;入土夹角   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郝佳俊,钱小辉,马骁妍,衡月昆,王灵淑,王元清
        2016, 38(5): 1123-1129. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.039
        摘要：针对大型有机玻璃球与外围网架的连接节点进行结构设计,利用Abaqus对连接节点进行承载性能分析,模拟了结构所涉及的多重非线性问题,对比了不同理想边界条件下的计算结果。根据初步的节点结构制作等比例模型并进行承载实验,按照实验结果对结构做出改进,并对改进的节点结构进行承载性能分析。改进结构的模型承载实验结果符合预期,与有限元计算结果吻合良好。  
        关键词：江门中微子实验;连接节点;非线性有限元;模型实验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 蒲志新,周淑烨,丁丹丹
        2016, 38(5): 1130-1134. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.040
        摘要：基于非线性理论和多体接触动力学理论,建立了采煤机牵引部齿轮传动系统的全刚体模型和刚-柔耦合模型,运用Ansys软件将刚性齿轮柔性化,将建好的模型分别导入到RecurDyn多体动力学软件中进行仿真分析,在仿真动画环境下直观、动态的描述了轮齿啮合接触过程,并根据仿真结果对传动系统进行了优化改进。对比全刚体模型和刚-柔耦合模型的仿真结果,研究表明牵引部传动系统采用刚-柔耦合多体动力学模型的动态性能更符合实际,同时也解决了大型机械传动系统进行多体接触仿真的难题,为齿轮多体动力学模型在工程中的应用奠定了基础。  
        关键词：齿轮传动;非线性接触;多体动力学;RecurDyn   
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      • 鹿霖
        2016, 38(5): 1135-1138. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.041
        摘要：介绍一种并联对称输出机构,该机构由基于长度效应的恒增力杠杆机构与基于角度效应的肘杆机构经创新组合而成,具有明显的增力效果。论文对该机构的工作原理进行了详细阐述,同时进行了力学分析及特性曲线的绘制,最后给出其在生产实践中的应用实例。该机构结构并联、功能串联,具有简单高效的特点。  
        关键词：双工位;肘杆机构;杠杆机构;夹具;冲压机   
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        发布时间：2022-09-22
      • 冯瑞亮,蒋卫良,朱立平
        2016, 38(5): 1139-1142. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.05.042
        摘要：针对现有自行车健康性与舒适性不能两全的状况,提出了一种鞍座高度可调的方法来改善其短暂停靠的不便。其原理是在传统的自行车结构的车鞍座下部增设刚性可锁定气弹簧,通过安装在车把附近的闸线快速控制气弹簧的伸缩,从而实现车鞍座升降。确定气弹簧设计参数后,对气弹簧的动作过程进行数学建模,得到活塞运动速度、行程及受力三者之间的关系。在将人体重力设定为活塞受力后,利用Matlab仿真出行程z及活塞运动速度v的随时间t的变化规律,车座可在5 s内降到最低位置,达到了快速降高的要求。  
        关键词：新型自行车;气弹簧;Matlab;车鞍   
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        发布时间：2022-09-22
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