最新刊期
      2016 年 第 6 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 王平,魏星,王知人
        2016, 38(6): 1143-1148. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.001
        摘要：根据板壳力学与磁弹性力学理论,建立了在横向磁场与机械载荷共同作用下的四边简支载流矩形薄板的非线性随机振动模型,利用Galerkin变分法将其化简为非线性微分动力学方程。其次使用拟不可积Hamilton系统的随机平均理论将方程等价为一个一维的It?随机微分方程,并通过计算该系统的最大Lyapunov指数来判断该系统的局部稳定性,同时利用奇异边界理论判断其系统的全局稳定性。最后通过稳态概率密度函数的变化研究了系统参数对发生的随机Hopf分岔的影响。并采用数值模拟对理论分析进行了验证。  
        关键词：矩形薄板;磁弹性;随机稳定性;随机Hopf分岔   
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        发布时间：2022-09-22
      • 翟斌,马波,孙亚玲
        2016, 38(6): 1149-1155. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.002
        摘要：螺纹松动故障是往复式压缩机严重故障之一,针对活塞杆与十字头间螺纹松动故障机理进行分析研究,采用多体动力学理论建立往复式压缩机活塞杆与十字头间连接螺纹的动力学模型,模拟螺纹松动故障,发现活塞杆沉降波形的平均值和峰峰值对螺纹松动故障敏感。通过实际故障案例分析,验证了该动力学模型与往复式压缩机实际运行规律一致,且活塞杆沉降平均值和峰峰值对该故障敏感。  
        关键词：螺纹松动故障;故障机理;多体动力学;往复式压缩机   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,谢春雪,孙九猛,安会东,谢苗,汪涛
        2016, 38(6): 1156-1160. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.003
        摘要：考虑到刮板输送机的工作环境复杂、恶劣,链条牵引刮板群推移物料时不仅会引起链条的纵向振动,而且由于物料突然增加、异物卡死等因素容易造成卡链故障,通过有限元方法将链条传动系统离散并建立了基于Kelvin-Vogit模型链条体系动力学模型,并使用理论计算公式结合实测数据确定了刮板链条的刚度系数。通过数值仿真软件Matlab对刮板输送机在卡链故障工况下进行数值仿真,得到了设备不同位置卡链时链条速度变化与张力分布特性。最后通过实验的方法测得数据与仿真结果比对,测试数据与仿真结果基本一致。  
        关键词：刮板输送机;圆环链;动力学;Kelvin-Vogit;故障载荷   
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      • 刘吉彪,程军圣,刘燕飞
        2016, 38(6): 1161-1166. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.004
        摘要：滚动轴承退化状态识别的关键在于特征提取和模式识别,局部特征尺度分解(local characteristic-scale decomposition,LCD)方法是一种新的时频分析方法,非常适用于滚动轴承振动信号的特征提取。基于变量预测模型的模式识别(Variable predictive model based class discriminate,VPMCD)方法是一种利用特征值之间的相互关系进行分类的模式识别方法,可以用于滚动轴承的退化状态识别。将LCD、VPMCD和高斯混合模型(Gaussain mixture model,GMM)相结合,提出了基于LCD和GMM-VPMCD混合模型的滚动轴承退化状态识别方法,首先对滚动轴承全寿命数据进行LCD分解并提取分量的特征值,然后利用GMM对全寿命数据的特征值进行聚类,将全寿命数据在时域上分成若干个退化状态,最后建立VPMCD模型并对测试数据进行分类,从而实现滚动轴承的退化状态识别。实验数据的分析结果表明,基于LCD的GMM-VPMCD混合模型可以有效实现滚动轴承的退化状态识别。  
        关键词：局部特征尺度分解;高斯混合模型;VPMCD;滚动轴承;退化状态识别   
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      • 吴广河,丁建明,林建辉,赵秋园
        2016, 38(6): 1167-1172. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.005
        摘要：利用滚动轴承故障信号呈现出的冲击特征,提出一种捕捉冲击特征的EEMD-RA-KU轴承故障诊断新方法。将故障信号进行EEMD(ensemble empirical mode decomposition)分解得到的IMF(intrinsic mode function)分量,利用相关分析RA(relative analysis)、峭度KU(kurtosis)联合选择IMF,并利用谱峭度确定滤波器参数对选出的IMF重构信号进行滤波,对滤波后的信号进行包络分析,利用包络谱检测轴承故障。结果表明,该方法能在强噪声背景下提取出轴承的故障特征。  
        关键词：轴承故障;EEMD;相关系数;峭度;故障诊断   
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      • 何庆中,王永斌,赵献丹,王渝皓
        2016, 38(6): 1173-1177. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.006
        摘要：以一种传统离心纺丝电锭为研究对象,采用刚柔耦合动力学建模方法建立离心电锭动态模型;以现代计算机仿真模拟技术为基础,运用Adams和Ansys联合仿真对电锭系统进行振动特性分析,获得系统受迫振动的幅频特性、相频特性信息,进而对电锭结构进行改进,并对改进结果进行软件验证。实验结果验证:该结构改进实用,有效。  
        关键词：纺丝电锭;刚柔耦合;Adams;Ansys;振动特性;结构改进   
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      • 张宁宁,潘营利,耿森林
        2016, 38(6): 1178-1183. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.007
        摘要：阶梯型圆盘声辐射器在大功率超声领域有着广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由边界条件下频率方程,并对频率方程进行数值求解,同时分析了几何参数对频率的影响,结果表明当其他参数一定时,频率随圆盘和基底圆环厚度的增加而增加,随外径的增加而减小,随内径的增加而增加,计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论对厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。  
        关键词：Mindlin理论;阶梯厚圆盘;频率方程;弯曲振动   
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      • 王平
        2016, 38(6): 1184-1188. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.008
        摘要：地下震源对地面是存在动力效应的,研究这种响应对于地震减灾、防震、震源反演等都是非常重要的。对地下存在圆形反平面谐和震源的动力学问题进行研究,首先利用虚源法写出满足半空间边界应力自由条件的位移波函数,再利用圆形震源边界上的应力边界条件推出含有未知系数的非线性方程,借助于格拉夫(Graf)加法公式和傅立叶级数展开得到未知系数的无穷线性方程组,通过有限项截断得到有限线性方程组,最终确定了介质内的位移场和应力场。利用一个算例具体讨论了地面位移响应和圆形震源边界处的环向应力的变化规律,说明了方法的有效性。  
        关键词：地下圆形震源;波函数展开法;地面位移幅度;环向剪切应力幅度   
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      • 赵丽娟,鲍文杰
        2016, 38(6): 1189-1193. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.009
        摘要：减少滚动轴承工作中的磨损、延长其在工业生产中的使用寿命具有至关重要的意义。综述了滚动轴承磨损问题的基本类型,国内外对滚动轴承磨损的研究历程,滚动轴承磨损的实验研究、数值仿真研究方法,系统介绍了工程中对失效滚动轴承的分析方法及实际生产中常用的修复方法并对滚动轴承磨损问题的发展趋势及其需要进一步研究的几个方面进行了展望。  
        关键词：滚动轴承;磨损;仿真;失效分析;修复   
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      • 初钧亮
        2016, 38(6): 1194-1197. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.010
        摘要：拉压结构杆在结构工程中广泛存在,是重要的承载元件。但因各种误差的存在拉压杆常处于偏心拉压受载状态中,研究其动态响应是保证其正确设计的理论基础。针对等截面直杆承受端部轴向偏心谐和轴向载荷作用时的动态响应问题进行了研究,利用小变形假设和线性叠加原理将问题分解为两个子问题,一个是轴向拉压问题,一个是弯曲问题。给出了细长杆件轴向位移和平面弯曲挠度随不同扰动频率的变化规律,为进一步的动态应力计算奠定了基础,研究思路与应用分离变量法和傅立叶积分变换技术,对于研究杆件承受任意偏心轴向载荷和沿轴向分布荷载的动态响应问题具有重要指导意义。  
        关键词：杆;轴向交变载荷;弯曲载荷;动态响应;安全设计   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 崔庆丰,惠虎,王昊旸,李培宁
        2016, 38(6): 1198-1204. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.011
        摘要：基于实测的材料数据,运用缺陷评定的程序,针对ASME规范案例中关于我国常用压力容器用钢Q345R冲击韧性对豁免曲线的适用性问题的相关规定进行了探讨和分析。分析结果表明所用的Q345R正火板在低温下的冲击韧性与断裂韧性均优于ASME规范的要求值,ASME规范将Q345R归类于A曲线严重低估了材料本身的韧性。  
        关键词：豁免曲线;失效评定;最低设计金属温度(MDMT);Q345R   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郭历伦,陈忠富,罗景润
        2016, 38(6): 1205-1210. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.012
        摘要：开展多螺栓连接结构预紧力实验研究,获得了其在纯拧紧力矩作用下的预紧力及其响应规律。研究采用应变片测试方法,首先对单螺栓连接结构进行了预紧力实验,获得了不同拧紧力矩条件下螺杆上的轴向应变、轴向应力及预紧力,并通过与经验公式计算结果比较,验证了预紧力测试方法的合理性。在此基础上,开展了多螺栓连接结构预紧力实验研究。为比较相同拧紧力矩条件下,多螺栓连接结构与单螺栓连接结构预紧力水平间的差异,定义了预紧力比例因子Kpro。实验结果表明,由于螺栓组内部各螺栓间的相互影响,其预紧力水平明显低于单螺栓结构,并与螺栓拧紧状态相关。就本文所采用的多螺栓连接结构而言,在拧紧力矩较低、螺栓尚未完全拧紧时,Kpro为0.7~0.8,其预紧力水平为单螺栓结构的0.7~0.8倍;当拧紧力矩较高、螺栓处于稳定的拧紧状态时,Kpr为0.6左右,其预紧力约为单螺栓结构的0.6倍。  
        关键词：螺栓连;预紧力;拧紧力矩;力矩系数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王春华,许瀚文,郝志勇,曲辉,王仲娴
        2016, 38(6): 1211-1215. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.013
        摘要：煤炭是我国重要的基础能源,然而我国高寒地区冬季采煤中由于改向滚筒表面冻粘引起的输送带跑偏、撕裂问题严重制约了冬季煤矿的安全和高效生产,给公司带来了巨大的经济损失,现有的解决方法虽然对煤的冻粘有一定缓解但无法从根本上解决问题。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4种不同材料与含水率40%煤泥的冻粘特性。实验研究发现,煤的法向与切向冻粘强度均随着材料水润滑动摩擦因数的减小而下降,呈现一定线性关系,结果表明,提高材料水润滑性能可以降低冻粘强度,这一发现对工程领域防冻粘涂层的选择和制备具有重要指导意义,值得进一步深入探索与研究。  
        关键词：煤;冻粘;水润滑;动摩擦;涂层   
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      • 张海英,董登科,陈莉,臧伟锋,闫文伟
        2016, 38(6): 1216-1219. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.014
        摘要：基于疲劳裂纹扩展门槛值和应力比的关系,提出了一种适用于疲劳裂纹扩展试验的低载截除方法。该方法综合考虑了材料裂纹扩展性能、应力幅值和应力比的影响。用中心裂纹板(M(T))试验件进行了一种飞-续-飞原谱和两种截除谱下的疲劳裂纹扩展试验。截除谱下裂纹扩展寿命与原谱下寿命差别在26%以内,但试验周期最多缩短了78%。试验结果表明,采用提出的方法进行低载截除,可显著缩短试验周期而不改变结构破坏模式,也不明显改变裂纹扩展寿命。  
        关键词：裂纹扩展;载荷谱;低载截除;门槛值;M(T)试验件   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 李明,孙聚涛,田立勇,于宁,李如玉,贾晓明
        2016, 38(6): 1220-1224. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.015
        摘要：为提高锚杆回收装置的钻进效率,实现轻量化,以锚杆回收装置的螺旋钻杆为研究对象,以钻杆的内径和外径、叶片厚度、螺距、螺旋升角、转速、头数以及叶片高度为优化参数,以钻杆输送效率最高、重量最轻、二次破碎率最高为优化目标,采用粒子群算法对钻杆结构进行参数优化,结果表明锚杆回收装置的钻进效率提高了31.4%,重量减轻了12.7%,二次破碎率提高了48.7%,提高了锚杆回收效率,增强了螺旋钻杆的耐磨程度和强度。  
        关键词：锚杆回收装置;螺旋钻杆;粒子群算法;结构优化;Matlab   
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        发布时间：2022-09-22
      • 宋瑞娟
        2016, 38(6): 1225-1228. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.016
        摘要：考虑到目前常用的温度补偿方法是使用智能算法建立温度补偿模型,并使用群智能优化算法进行优化,提高补偿精度,对于传感器非线性温漂段具有较好的补偿效果,但是对于具有较好的线性使用这种方法的效率较低,而使用常规的线性最小二乘直线拟合方法即可得到较好的补偿效果,因此本文将最小二乘直线拟合方法与RBF神经网络模型进行融合,研究一种对压力传感器进行温度补偿模型,使用蚁群算法对常规RBF神经网络进行优化,提高补偿模型的性能。通过MPX53型压阻式压力传感器进行实验研究,结果表明,使用本文研究的温度补偿方法后,传感器在各个温度下同样基本不受温度的影响,与使用全程蚁群优化RBF神经网络温度补偿方法效果相差不大,但是由于中间温度区域采用直线拟合方法,整体温度补偿的效率有所提高。  
        关键词：温度补偿;压力传感器;RBF神经网络;蚁群算法   
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      • 唐其琴,李伯阳,石运国,王国力
        2016, 38(6): 1229-1236. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.017
        摘要：以气动力热影响较大的典型弹箭结构为研究对象,研究热力复合作用下的典型弹箭结构在结构性能约束下,以减轻结构重量为目标的结构优化设计方法。通过Isight优化设计平台集成Ansys,并利用Ansys的APDL参数化建模技术和热力复合加载分析技术,建立了典型弹箭结构的仿真模型。典型算例的结果表明:优化设计后,在满足强度、刚度条件下重量减轻了19.8%,减重效果明显,验证了模型的合理性和方法的有效性,对典型弹箭结构分析模型建立和优化设计提供了参考。  
        关键词：弹箭结构;优化设计;热力复合;Isight   
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        设计·计算

      • 卢子兴,李康
        2016, 38(6): 1237-1242. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.018
        摘要：采用有限元数值模拟方法,研究了负泊松比蜂窝在不同冲击速度下的变形模式和能量吸收等动力学响应特性。数值模拟结果表明,在动态冲击下,负泊松比行为的产生机制与静态加载下一致,仍为孔壁的内凹和旋转,同时解释了交错排布的三角形和正方形蜂窝在中低速冲击下所表现出的缩颈现象。此外,数值模拟结果还使我们对二维负泊松比多孔材料的动态力学性能和能量吸收性能有了一定的认识,也为进一步研究三维负泊松比泡沫材料的冲击行为奠定了基础。  
        关键词：蜂窝;负泊松比;多孔材料;动态压溃;变形机制   
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      • 涂文兵,罗丫,王朝兵,张龙,陈齐平
        2016, 38(6): 1243-1247. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.019
        摘要：滚动轴承是机械工业的重要基础件,其内部的动态应力状态对其寿命有着重大影响。针对滚动轴承内部弹性非线性接触的特点,以深沟球轴承6304为研究对象,建立了深沟球轴承全柔体弹性接触非线性动态有限元分析模型,采用显式动力学有限元法对深沟球轴承进行了转动过程非线性接触动态仿真,获得了深沟球轴承的运动学特性和轴承内部应力在轴承转动过程中的动态变化的特点和规律。结果表明,显式动力学有限元法可在满足高精度要求情况下求解滚动轴承内部的动态应力,为进一步研究滚动轴承的承载能力和寿命提供了有力的分析方法。  
        关键词：深沟球轴承;有限元模型;动态应力;显式动力学   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李云峰,姜迪,程亚兵
        2016, 38(6): 1248-1252. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.020
        摘要：建立了在径向、轴向和倾覆力矩联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的力学模型,该模型考虑了转盘轴承的游隙参数。采用Newton-Raphson法对力学模型进行了数值求解。计算了转盘轴承的安全系数和疲劳寿命两个承载能力指标,分析了转盘轴承游隙变化对转盘轴承内部载荷分布、安全系数和疲劳寿命的影响规律。结果表明:转盘轴承游隙的变化对转盘轴承内部的载荷分布和承载能力有着显著的影响。随着转盘轴承轴向游隙的增大,转盘轴承内部承担外部载荷的滚子数量逐渐减少,受载最大的滚子载荷也随之逐渐增大。在转盘轴承的轴向游隙从0 mm增大到0.24 mm的过程中,转盘轴承的承载能力安全系数下降了16%,疲劳寿命减小了26%。  
        关键词：转盘轴承;交叉滚子;力学模型;安全系数;疲劳寿命   
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      • 熊刚,吴晓,罗涛,罗友红
        2016, 38(6): 1253-1257. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.021
        摘要：以36 t集装箱门式起重机箱形梁结构为研究对象,并结合起重机结构的有限元分析结果,采用2级常规断裂评定方法,对起重机箱形梁结构上的裂纹缺陷进行了安全评定研究。评定结果表明,六处裂纹缺陷均在安全范围内。通过建立裂纹模型,确定评定参数,进行评定计算,绘制失效评定(FAD)图,探索出一套适用于起重机金属结构安全评定的流程和方法,对指导起重机结构安全评定并最终形成统一标准具有现实工作意义。  
        关键词：起重机;箱形梁;疲劳破坏;安全评定;FAD图;评定方法   
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      • 郭瑜超,王立凯,吴存利,段世慧
        2016, 38(6): 1258-1263. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.022
        摘要：针对一种复杂的多边形蜂窝结构,基于欧拉梁模型,利用虚功原理推导了蜂窝夹芯在小变形条件下的变形计算式,由此得到了蜂窝夹芯面内两个正交方向等效弹性模量和泊松比的解析表达式,并利用数值仿真技术验证理论分析方法的正确性。最后通过该解析式,详细研究了壁板之间夹角和壁板长度对蜂窝刚度的影响。结果表明:蜂窝夹芯的壁板之间的夹角不仅影响着等效弹性模量以及等效泊松比的大小,且影响着等效泊松比的正负;等效弹性模量随着壁板长度的增大而减小。  
        关键词：多边形;蜂窝芯;虚功原理;等效弹性模量;等效泊松比   
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      • 赵丽娟,李明昊
        2016, 38(6): 1264-1270. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.023
        摘要：为对采煤机截割部齿轮进行创新设计与研究,建立了采煤机摇臂系统的刚柔耦合虚拟样机模型,研究其齿轮系统热平衡过程,确定温度载荷和边界条件,加载动力学仿真软件Adams输出的不同工况的载荷文件。应用有限元软件Ansys对齿轮进行了温度-结构耦合分析,得到了齿轮的温度场及结构场云图。将多场耦合(MFC)与神经网络(ANNs)技术结合,即采用MFC-ANNs技术,可以预测齿轮可靠工作时采煤机的运动学参数,误差仅为5.653 8×10-6,为齿轮类零件的设计与优化提供了明确的量化依据,可有效提高该类零件工作的可靠性,对采煤机实际生产具有指导意义。  
        关键词：采煤机;截割部;齿轮;多场耦合;神经网络   
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      • 徐强,许泽银,朱爱华
        2016, 38(6): 1271-1276. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.024
        摘要：为了计算偏曲轴少齿差行星减速器内齿轮副不同啮合点刚度问题,建立了该减速器内外轮齿的参数方程、啮合角方程;把轮齿看成变截面悬臂梁,并分别建立了计算不同变形的数学模型,在计算变截面弯曲剪切变形时,采用化微求和的办法,编制了求不同啮合点刚度的Matlab程序,并通过实例及实验进行验证。结果表明,该方法计算准确、快速,为进一步研究该减速器振动及最大承载能力提供重要的理论依据。  
        关键词：行星减速器;少齿差;啮合点;刚度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 孔斌,杨家勇,周斌,王曼,张龙,王波
        2016, 38(6): 1277-1282. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.025
        摘要：对两种加强槽的波纹蒙皮结构的屈曲性能进行了分析,讨论了加强槽的半径(宽度),加强槽深度,加强槽个数对临界屈曲载荷的影响,并对加强槽槽间距以及加工可行性对加强槽各个参数的取值约束进行了分析。分析结果表明,临界屈曲载荷随加强槽深度增加而增加。当加强槽深度一定时,存在一个加强槽半径(宽度)临界曲线,当处于该临界曲线左侧时,临界屈曲载荷随半径增加而增加,反之减小。当加强槽半径和深度一定时,存在一个加强槽个数的临界曲面,当处于该曲面下侧时,临界屈曲载荷随加强槽个数增加而增加。  
        关键词：机翼蒙皮;波纹结构;屈曲载荷;参数分析   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 刘旭,周春平,张开林,姚远
        2016, 38(6): 1283-1288. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.026
        摘要：缺口应力分析方法是焊接结构疲劳分析的一种局部方法,因其直接注重于分析疲劳薄弱区域焊趾和焊根的应力应变状态而具有较高的准确性。以近年来的相关文献为基础,回顾了缺口应力法的发展历史和基本原理,总结了该方法的特点以及与名义应力法、结构应力法的异同。重点从虚拟缺口半径的取值、缺口疲劳等级(FAT)和寿命曲线斜度三个方面阐述了缺口应力法的最新研究进展和发展动向,并展示了该方法在多个工业领域内的焊接疲劳应用实例。本文旨在通过缺口应力法的全面介绍,为国内焊接结构疲劳强度设计提供先进的方法借鉴。  
        关键词：焊接结构;缺口应力法;疲劳强度;发展动向;应用实例   
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        发布时间：2022-09-22
      • 高永毅,唐果,万文,邹声华
        2016, 38(6): 1289-1293. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.027
        摘要：根据非线性振动和高等板壳理论,以具有对接焊接残余应力的非线性矩形薄板为研究对象,研究了焊接残余应力对非线性构件解的稳定性影响;得出了具有焊接残余应力的非线性矩形簿板周期解的稳定和不稳定区域随焊接残余应力大小变化而变化和在不同频率范围内,焊接残余应力对周期解稳定性的影响不同以及焊接残余应力整体上是使周期解的稳定区域减少的结论;其结论对具有焊接残余应力的非线性矩形簿板的设计具有一定的指导意义。  
        关键词：焊接残余应力;非线性矩形薄板;周期解;稳定性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 韩传军,李英,张杰,严佳伟
        2016, 38(6): 1294-1299. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.028
        摘要：根据轴承接触力学和传热学理论,建立了牙轮钻头空心圆柱滚子轴承的热力耦合计算模型,分析了其温度、应力与变形分布,并研究了空心度、钻压、摩擦因数、转速、润滑脂温度和井温参数对轴承热力耦合场的影响。结果表明:牙轮钻头空心圆柱滚子轴承系统的最高温度出现在止推轴承上,最大等效应力发生在牙爪轴颈上,最大位移发生在牙轮上,最大接触应力发生在空心滚子接触副上;随着空心度的增大,空心滚子的最高温度、最大接触应力和最大变形均逐渐减小,而最大等效应力呈现出先减小后增大的趋势,空心度为55%的空心滚子等效应力最小;轴承各部件的温度、应力与变形均随钻压、摩擦因素、转速、润滑脂温度和井温的增加而增大。研究结果可为牙轮钻头轴承的设计和优化提供参考,对牙轮钻头在高温深井中的使用具有借鉴作用。  
        关键词：牙轮钻头;滚动轴承;热力耦合;有限元;温度场;应力   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 郑松林,郭正翔,冯金芝,方晶,沈永峰
        2016, 38(6): 1300-1305. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.029
        摘要：介绍一种可替代六分力测量车轮垂向力载荷的测量新方法。通过对某轿车车轮的轴头垂向加速度和车轮垂向力时域信号进行分析,建立了轴头与车轮之间的线性模型。利用实时信号转化法和数理统计的方法对采集得到的车轮垂向载荷和轴头垂向加速度信号的实时数据进行统计分析,得到了在试车场道路下轴头垂向加速度和车轮垂向力信号之间的统计推断模型。以某车型轿车车轮进行验证试验,利用四立柱道路模拟试验台对该轿车车轮垂向载荷和轴头垂向加速度进行标定,并且进行了试车场道路载荷谱采集。通过对比采集到的车轮垂向力载荷谱与推断的车轮垂向力载荷谱,验证了该模型的有效性,研究结果表明:基于轴头加速度响应的车轮载荷估计方法切实可行。  
        关键词：载荷谱;加速度信号;车轮载荷谱;相关性分析;试车场试验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨绍坤,王欣,贾兴军,高顺德,蔡福海
        2016, 38(6): 1306-1311. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.030
        摘要：失效评估图(FAD)常用来评估焊接结构出现裂纹后的安全性,BS7910中给出了三个等级的评估方法,随着评估等级增加,精度提高,需要的数据增多。该标准在压力容器和石油管道安全性评估中应用广泛。海上吊机工作等级高,年检中有时会发现疲劳裂纹,但是海上吊机维修成本高、周期长,严重影响生产效率,故对含裂纹结构进行安全性评估具有重要意义。利用邵永波实测的材料性能数据,结合Abaqus软件构建了海吊裂纹位置处T型板的3C级评估曲线并与常规的2A级评估曲线进行了对比,结果表明两者趋势一致且2A级评估偏于安全,说明该结构可按照BS7910进行安全性评估。按照常规的2A级评估给出了一定裂纹尺寸下T型板结构的临界载荷。  
        关键词：BS7910;含裂纹T-型板;安全性评估;极限承载能力;临界载荷   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘迪辉,朱睿,贺尧
        2016, 38(6): 1312-1317. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.031
        摘要：针对某款干混砂浆运输车传动轴的断裂问题,搭建一套现场实测传动轴动态扭矩、跳动量、转速等参数的测试装置,为该类新车型服役期传动系统的故障诊断与维修提供理论分析依据,该套装置还可应用在泵车,搅拌车的传动系统故障诊断。由于传动轴破坏的位置结构复杂,无法直接测量破坏位置处应力,将实测扭矩载荷通过雨流计数法统计后作为边界条件对传动轴进行有限元分析,推导出结构的S-N曲线,结合Miner法则对结构进行疲劳寿命估算。该套方法能够为工程机械传动轴寿命预测提供方案。  
        关键词：干混砂浆运输车;测试装置;有限元分析;雨流计数法;S-N曲线;Miner法则   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张威,伍星,肖正明,柳小勤
        2016, 38(6): 1318-1324. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.032
        摘要：以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,建立了等温润滑条件下考虑冲击载荷、供油条件因素的渐开线直齿轮接触疲劳寿命模型,模型由润滑接触分析数学模型和有限元显式分析模型组成。润滑模型利用多重网格法以及多重网格积分法分别对油膜压力及油膜厚度进行求解后利用数值求解结果进行显式分析。利用显式分析得到von Mises等效应力分布,根据Smith-Watson-Topper接触疲劳计算模型,对轮齿的接触疲劳寿命进行模拟预测。结果表明,随着重合度的增加,沿齿廓的因冲击导致的疲劳危险区有向节圆对应节点处靠近的趋势,同时疲劳寿命也逐渐增大,说明重合度的增大可以有效控制齿面冲击进而提升轮齿的接触疲劳寿命。相比充分供油状态,乏油状态下的齿面摩擦使齿面接触疲劳寿命降低,同时疲劳危险区明显由次表面向表面靠近,增加了接触疲劳失效的可能性,说明弹流润滑对防止接触疲劳发生的重要性,同时也为更加合理地进行齿面处理提供了理论依据。  
        关键词：渐开线直齿圆柱齿轮;弹流润滑;显式分析;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张伟,胡明敏
        2016, 38(6): 1325-1329. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.033
        摘要：基于单轴疲劳的研究成果,从疲劳机理出发,研究一种基于应变能密度与强度的干涉模型,将反复加载的应变能耗散等效为内应力的增长,建立内应力与外加应力和材料本征强度的关系,由此导出多轴疲劳寿命分析公式,然后考虑缺口处应力梯度的影响,研究缺口试样多轴加载疲劳寿命公式,并用三个不同应力集中系数的缺口试样的实验数据验证所研究模型的正确性。研究表明,该模型对包含缺口构件受多轴变幅载荷作用下的寿命有很好的预测能力。  
        关键词：多轴疲劳;高周疲劳;缺口件;寿命预测   
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        发布时间：2022-09-22
      • 高延杰,杨永发,陈炯,杨灿宇
        2016, 38(6): 1330-1334. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.034
        摘要：传统列车载荷谱的统计都是建立在实际测量的基础上,利用威布尔分布拟合测试结果,计算各级载荷。但是整个过程所需测试里程长,费时费力,威布尔参数拟合困难。更重要的是,由于事先假定载荷的分布,所以最终统计结果并不一定能反映样本的真实情况。为了克服传统载荷谱统计方法的不足,在雨流计数方法进行时间—载荷历程统计的基础上,将核密度估计算法用于SRM80型全断面道砟清筛机T100C新型转向架侧架的载荷谱统计工作。结果显示:核密度估计方法能较好的还原载荷谱原貌,弥补小子样数据不足的问题,可以为列车载荷谱统计工作节约人力物力。  
        关键词：转向架;载荷谱;雨流计数;核密度估计   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 张树峰,温泽峰,尚红霞,金学松
        2016, 38(6): 1335-1340. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.035
        摘要：基于非线性接触理论,建立了地铁弹条Ⅲ型扣件系统有限元模型。计算了弹条扣压力与弹程之间的关系,分析了Ⅲ型弹条插入铁垫板插孔不同长度下的弹条应力,研究了铁垫板端部插孔圆角半径对扣压力和应力的影响,基于数值结果,优化了铁垫板端部插孔圆角半径。结果表明:弹条插入铁垫板插孔的长度对弹条与铁垫板插孔间的接触状态影响明显;弹条应力集中区域出现在与铁垫板端部接触的弹条后端圆弧内侧表面;将铁垫板圆角半径改为8 mm,可以明显减小该区域的应力值。  
        关键词：扣件弹条;铁垫板;圆角半径;优化分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘晓东,金斌斌,朱丹丹
        2016, 38(6): 1341-1345. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.036
        摘要：防爆箱是石油钻采设备安全的保障,采用有限元方法分析防爆箱的防爆性能可以避免爆炸试验的高昂花费并极大地缩减开发周期。计算了爆炸冲击波作用下防爆箱各部分所承受的冲击载荷,考虑材料非线性,基于MSC Nastran SOL400高级非线性分析模块对防爆箱进行瞬态动力响应分析,获得各部分在爆炸冲击下的行为,并分别进行校核。研究结果可以为防爆箱的设计开发、结构优化提供参考。  
        关键词：防爆箱;冲击波;弹塑性动力学;有限元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 周迅,杨柳青,陈大为,喻财栋,胡明,陈文华
        2016, 38(6): 1346-1350. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.037
        摘要：为研究电磁谐振式弯曲疲劳试验中试件的裂纹扩展对谐振系统振动特性的影响,利用有限元软件Abaqus对系统进行了不同裂纹尺寸下的模态和强迫振动分析。根据多种裂纹尺寸条件下的分析结果,建立了试件裂纹尺寸、摆臂加速度、试件应力水平之间的关系。讨论了为实现系统恒载荷控制,在试验过程中对激振力的大小进行调整的必要性,提供了以振动加速度为参考对激励电流的幅值进行调整来进行恒载荷控制的方法。  
        关键词：电磁谐振;弯曲疲劳;有限元分析;恒载荷控制   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈洪月,李永红,毛君,张瑜,王鑫
        2016, 38(6): 1351-1355. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.038
        摘要：为研究钢丝绳输送带的压陷阻力特性,以托辊、输送带、牵引导板为压陷阻力测试系统的模型,以Ansys中Mooney-Rivlin定义橡胶覆盖层属性、以Isotropic定义钢丝绳属性,将覆盖层与钢丝绳、覆盖层与牵引导板、钢丝绳与牵引导板间设置为Glue约束,模拟钢丝绳芯橡胶输送带,仿真研究了St2000型输送带的压陷阻力特性,分析结果表明:当托辊压下力小于100 N时,压陷阻力几乎为0,受覆盖层粘弹性和滞后性的影响,压陷阻力随压下力的增加呈非线性增加,当压下力均值达到3 000 N时,压下阻力均值为26.3 N。对St2000输送带的压陷阻力进行实测,测得在3 000 N压下力作用下,压陷阻力均值为27.2 N,实验结果表明仿真模型具有一定的有效性,研究结果为橡胶输送带的耗能分析与计算提供基础。  
        关键词：橡胶输送带;实验分析;压陷阻力;数值分析;耗能   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张宇,郑升伟
        2016, 38(6): 1356-1360. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.039
        摘要：以某两厢车为例,介绍了RCAR低速后碰试验及其评价方法。以某车辆后围板外板和C柱外板变形作为研究对象,探讨了优化车辆低速后碰性能的设计方法,并经过试验验证,比优化前得到了有效改善。  
        关键词：RCAR;低速碰撞;CAE;优化设计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 吴炜,李守成
        2016, 38(6): 1361-1365. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.040
        摘要：车架是整个汽车承载基体,承载汽车大部分载荷,其性能直接影响整车的性能。针对某型特种半挂车上装设备使用的特殊要求,借助有限元方法建立了该半挂车架的计算模型,研究了车架弯曲工况下的静态特性。通过应变电测试验与有限元分析结果对比,验证了有限元分析模型及分析方法的正确性,为模型进一步的改进和优化提供依据。  
        关键词：半挂车;车架;有限元分析;应力测试   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘博,周后明,周友行,张高峰,彭锐涛
        2016, 38(6): 1366-1370. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2016.06.041
        摘要：为改善热缩刀杆与刀柄配合面的实际接触状态,对配合面接触应力分布的影响因素及规律进行了研究。采用Ansys参数化设计语言,构建了热缩刀杆与刀柄配合的参数化有限元模型,通过感压胶片测量了其配合面的接触应力,间接地验证了参数化模型的可靠性。通过获取热缩刀杆配合面的压力分布,对配合面上接触应力进行了分析计算。结果表明,随着热缩刀杆内径、厚度、配合长度、锥角的增加,配合面平均接触应力及最大接触应力减小,接触应力的均匀性降低,但接触应力的分布趋势及分布范围不变;适当增大刀柄厚度和选择适当刀杆厚度有利于减小应力集中。  
        关键词：热缩刀杆;刀柄;接触应力;参数化模型   
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        发布时间：2022-09-22
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