最新刊期
      2017 年 第 3 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 张翔,黄秀全,张恒铭,陈玉春
        2017, 39(3): 493-499. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.001
        摘要：由于叶片振动诱发的非定常响应具有时间周期性的特点,采用频域谐波平衡计算技术,结合结构动力学分析方法,基于流固单向耦合的方式数值模拟了振荡叶片下的非定常流场,通过评估结构和流体之间的能量传递关系对叶片的颤振特性进行了预测。针对某两级风扇的第一级转子叶片,通过给定不同的转速和出口背压条件对比研究了叶片的气动弹性稳定性,并给出了叶片的颤振失稳边界,计算结果显示:在100%、95%、90%转速下的非失速工况中叶片存在失稳风险,意味着发生颤振的类型为超音速非失速颤振;不同工况下,激波下游和叶顶前缘附近气流做功的综和效应决定了叶片的气动弹性稳定性。  
        关键词：叶片颤振;谐波平衡法;非定常流;能量法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,张瑜,宋秋爽,袁智,陈洪月
        2017, 39(3): 500-504. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.002
        摘要：为了研究刨煤机在斜切工况下的动态特性,推导了刨刀斜切进刀时截割煤壁深度以及刨刀参加截割的条件,并采用有限元法建立了刨煤机动力学模型。对斜切工况下刨煤机动力学特性进行了数值仿真分析,得到了斜切工况下的刨头、链条的速度波动曲线及张力波动曲线;以刨头进刀速度以及中部槽摆角为设计变量,以为单位能耗最小及载荷波动率最小为目标函数,采用多种群遗传算法对其进行优化,得到刨煤机最优进刀速度为1.2 m/s,中部槽最优摆角为1°,1°,0.7°,研究结果为刨煤机在工程中的应用提供了理论基础。  
        关键词：斜切工况;优化设计;刨煤机;遗传算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 洪剑锋,丁建明,林建辉,郑树彬
        2017, 39(3): 505-510. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.003
        摘要：针对变分模态分解法分离信号的效果严重受到惩罚参数和分量个数的影响,应用信息熵差来改进变分模态分解法。首先分析信息熵差对各模态涵盖信息量变化的捕捉特性,应用捕捉特性分析不同惩罚参数条件下变分模态分解重构信号的信息熵差,应用熵差值的跳动确定若干候选惩罚参数,用这些参数条件下的变分模态分解信号的傅立叶谱来检测万向轴的动不平衡。应用万向轴的动不平衡试验数据对该方法进行试验验证,结果表明,该方法能够检测万向轴动不平衡引起的基频、倍频的故障特征,与VMD方法相比较,该方法解决了参数难选的问题,与EEMD方法相比较,该方法的故障检测力得到显著提高。  
        关键词：万向轴;动不平衡;改进变分模态分解;信息熵差   
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        发布时间：2022-09-22
      • 季云,王恒,朱龙彪,黄希
        2017, 39(3): 511-517. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.004
        摘要：随着对机电设备安全性和可靠性要求的不断提高,准确获取趋势性故障发展历程的退化特征信息并建立有效的故障预测模型是提高设备运行可靠性的关键。隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)具有描述隐藏状态和观测状态的双随机过程属性,与设备的退化过程在某种程度上是相似的,因此成为故障预测模型的研究热点。综述国内外基于隐马尔可夫模型的退化评估与预测方法,重点论述基于隐马尔可夫模型及其改进方法隐半马尔可夫模型(Hidden semi-Markov Model,HSMM)的机械设备故障预测方法,分析比较各种方法的优缺点,并总结展望基于隐马尔可夫模型故障预测方法的发展趋势。  
        关键词：故障诊断;退化评估与预测;隐马尔可夫模型;隐半马尔可夫模型   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 辛亚军,肖博,刘小蛮,程树良,李慧剑
        2017, 39(3): 518-526. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.005
        摘要：通过准静态试验测试了蜂窝铝夹芯板的局压力学性能,分析了其破坏过程、破坏形态和典型荷载-位移曲线,研究了面层厚度、孔棱大小、压头类型、边界条件等因素对其极限荷载和吸能能力的影响。结果表明,蜂窝铝夹芯板局压荷载-位移曲线表现两种典型类型,呈现出弹性阶段、局部损伤阶段、强化阶段、整体损伤阶段、压缩致密阶段、底部破坏阶段等六个主要阶段。面层厚度和孔棱大小对夹芯板局压承载力和吸能能力有一定影响,压头类型对局压承载力和刚度有较大影响,但对吸能能力影响不大,边界条件和试件厚度对夹芯板强度和吸能能力影响不大。  
        关键词：蜂窝铝;夹芯板;准静态局压;极限荷载;吸能能力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘佶,许希武
        2017, 39(3): 527-533. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.006
        摘要：针对自动铺丝复合材料T型接头,开展了Z-pin增强对结构件拉脱以及剪切性能影响的试验研究及数值模拟,拉脱试验和剪切试验分别在电子拉伸试验机(CMT5504)和MTS大吨位疲劳系统上进行。试验研究了Z-pin增强和非增强两种试件,绘制了位移-载荷曲线图。拉脱试验结果表明:Z-pin增强可显著提高拉脱承载能力,同时,与非增强T型接头相比,Z-pin增强明显延缓了掉载。试验件的破坏位置都在中间层和蒙皮之间;剪切试验结果表明;Z-pin增强可显著提高剪切承载能力,Z-pin增强试验件的破坏位置在筋条和中间层之间,非增强的试验件的破坏位置在中间层和蒙皮之间。在此基础上建立了T型件拉脱以及剪切有限元模型,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,在分层的部位建立添加非线性弹簧来模拟Z-pin的增强作用,模拟结果与实验结果比较吻合,验证了模型的有效性。  
        关键词：自动铺丝复合材料;T型接头;Z-pin;数值模拟   
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      • 齐秀飞,张佩,郝志勇,闫闯
        2017, 39(3): 534-539. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.007
        摘要：为了研究刮板输送机复杂工况下链条的力学特性,实现了刮板输送机运行过程中链条随机张力谱的在线监测,采用无线信号收发模块采集并存储检测数据,待试验结束后将数据统一导出并分析。试验结果表明:同一圆环链的两条直边张力出现明显不均等现象;采煤机截煤时,随落煤量增加靠近采煤侧一端链条张力明显大于采空侧链条张力。图像表明链条每经过一次链轮都会产生一次张力阶跃突变,时间间隔为空载运行周期的一半51 s,刮板输送机空载时下端运动阻力为16 k N,链条最大张力值为896 k N。研究结果为链条的设计和优化提供了理论依据。  
        关键词：刮板输送机;链条;在线监测;张力   
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      • 赵光辉,刘世军,李继强,徐文博,刘杰,王晓鹏
        2017, 39(3): 540-544. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.3.008
        摘要：经过传统磨削的齿轮齿面,其表面粗糙度在微观上具有典型的各向异性特征,而经过滚磨光整加工的齿面,其微观表面的纹理呈各向同性特征。根据齿轮分形接触强度理论和赫兹理论,讨论了微观形貌对齿轮接触应力计算的影响,并通过齿轮接触疲劳强度对比试验,得出传统磨削齿轮与滚磨光整齿轮的接触应力极限。通过对比试验结果表明各向同性光整工艺可以使齿面微观纹理趋于各向同性,有效提高齿轮接触疲劳强度,为相关材料齿轮寿命设计和可靠性设计提供了依据。  
        关键词：各向同性滚磨光整;分形接触模型;接触疲劳强度;接触疲劳试验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李永力,唐秀丽
        2017, 39(3): 545-550. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.009
        摘要：通过三种变质剂对低合金白口铸铁进行了变质处理及热处理,从金相、硬度、冲击韧性等各方面进行了分析研究。结果表明:低合金白口铸铁可以通过变质处理来改变组织形态和分布,增强基体的连续性,提高材料的韧性;其中Zn+Ca-Si+Nb变质剂的变质效果最好,变质处理后再进行正火处理,能进一步改善性能。  
        关键词：白口铸铁;变质处理;正火   
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      • 陈向明,张阿盈,柴亚南,刘红武,王力立,于飞
        2017, 39(3): 551-556. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.010
        摘要：由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式,针对民机复合材料机翼下蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证、有限元分析及改进设计研究。首先,根据损伤类型和下蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括含损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了124%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变。然后,建立了两类试验件的有限元模型,进行了进一步计算分析,通过对试验数据和计算结果的对比分析发现,原修理方案偏于保守,增加了结构重量成本。最后,经计算分析提出了三种改进的修理设计方案,改进后的修理构型II承载能力相对于原修理方案提高了4.7%,而结构重量降低了3.9%,该修理方法可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。  
        关键词：复合材料机翼;加筋壁板;离散源损伤;修理设计;方案改进   
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        发布时间：2022-09-22

        微电子机械系统

      • 辛彬,李淑娟,路雄,董永亨,史卫朝
        2017, 39(3): 557-563. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.011
        摘要：在半导体材料放电加工可行性的基础上,分析了影响材料去除率的几个主要因素,其中包括空载电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔。采用中心组合设计实验,考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔这3个因素对单晶Si放电加工的材料去除率的影响,建立了单晶Si放电加工的材料去除率的响应模型,进行响应面分析。方差分析结果表明模型具有很好的拟合程度和适应性。采用满意度函数(DFA)确定了单晶Si放电加工的最佳工艺参数,当峰值电流取18.5A、脉冲宽度取358.62μs、脉冲间隔取20μs时,满意度为0.912,此时材料去除率的最优值为76.26 mm~3/min。用所确定的最佳工艺参数在电火花成型机床上重复多次实验,测得P型单晶硅的平均MRR为73.86 mm~3/min。模型预测结果与最佳工艺参数下的实验结果平均相对误差为3.2%,验证实验表明该模型能实现相应的半导体材料放电加工过程的材料去除率预测。  
        关键词：电火花加工;半导体;材料去除率;响应曲面法   
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      • 史平安,万强,张灿阳,许阳光,李旭
        2017, 39(3): 564-571. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.012
        摘要：以羰基铁粉颗粒为增强相,与双组分室温硫化硅橡胶混炼的方法制备了铁凝胶试样。利用X射线衍射仪(XRD)、MTS1196材料试验机研究了铁凝胶材料的微观组织和宏观力学性能。基于材料的微观结构特征和压缩性能实验数据,并考虑磁性颗粒相互作用能的影响,建立了铁凝胶材料的力磁耦合模型,从理论上分析了磁性颗粒的粒径、含量等对铁凝胶材料的磁致效应和宏观力学行为的影响。结果表明,压缩应变较小时其对材料的磁致压缩模量的影响不大。在较大的压缩应变作用下,磁致压缩模量随着不同磁场强度、磁性颗粒质量份数、粒径比的增加而增大。但磁性颗粒质量份数达到70 wt%以上时铁凝胶材料的延展性和断裂韧度明显降低。因此,制备铁凝胶时需对以上因素进行优化组合,以获得具有良好磁致效应的铁凝胶。该研究为铁凝胶材料的工艺制备和器件功能行为的优化提供了理论依据。  
        关键词：铁凝胶;力-磁耦合;磁致效应;细观力学   
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      • 杨绍华,龙威,裴浩
        2017, 39(3): 572-578. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.013
        摘要：小孔节流是空气静压导轨中常见的节流方式,为了研究空气静压导轨气膜压力分布问题,研制了一种气体止推轴承气膜压力分布测试试验台。以小孔节流为例。基于空气静压导轨气膜压力递减规律,将气膜沿长度方向划分为压力驱动区和牛顿摩擦区。通过Fluent仿真气膜支撑区气体流态并计算其流速和压力,得到的实验结果与气体压力分布的数值分析结果吻合。得出了相关结论:气膜沿长度方向分为压力驱动区和牛顿摩擦区。通过实验验证压力分区理论的有效性。  
        关键词：气体润滑;压力分区;微尺度流动;Couette流   
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        优化·可靠性

      • 李强,毛君,张明玉,谢苗
        2017, 39(3): 579-584. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.014
        摘要：针对传统及现有一些多目标优化方法在处理实际工程优化问题时需要很强的先验认识、质量差、脆弱等不足,提出了一种与基值欧式距离最小为准则的改进粒子群算法与灰色决策相结合的分步多目标优化方法;并将该方法应用于掘进机铲板参数多目标优化,对优化前后铲板推进煤岩进行了仿真分析和对比,取得了良好的优化效果,验证了该方法的可行性,为工程实际中处理多目标优化问题提供了便利与借鉴。  
        关键词：基值欧式距离;改进粒子群算法;灰色决策;多目标优化;铲板参数   
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      • 赵丽娟,李明昊,张品好
        2017, 39(3): 585-591. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.015
        摘要：作为保护采煤机关键零部件的扭矩轴,其性能对采煤机的可靠性与使用寿命有重大影响。建立以扭矩轴、摇臂壳体、截割部行星轴和行星架为模态中性文件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,结合实际工况,基于项目组开发的"采煤机载荷模拟程序"计算获得了采煤机滚筒的载荷文件,通过Adams仿真得到了扭矩轴的最大剪切应力和扭转位移及时刻。基于神经网络和可靠性灵敏度理论得到了扭矩轴剪切应力与位移对卸荷槽结构参数的灵敏度。以采煤机牵引速度和扭矩轴剪切应力与位移为约束条件,对卸荷槽进行优化设计,结果表明:当采煤机牵引速度大于12.236 7 m/min时,扭矩轴及时断裂,提高了采煤机的可靠性与使用寿命。  
        关键词：采煤机;扭矩轴;神经网络;可靠性;灵敏度;优化设计   
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      • 梁芬,王振
        2017, 39(3): 592-597. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.016
        摘要：针对焊接机故障现象、故障原因等存在大量不确定性导致诊断效率低、诊断难度大的问题,将模糊故障树分析法应用于焊接机故障诊断中,在分析焊接机结构模型和基于T-S模型的模糊故障树分析法的基础上,以焊接机焊枪姿态和悬浮高度设置为例,建立了T-S模型模糊故障树,并进行了可靠性分析。计算结果表明,该方法克服了传统故障树分析法的缺点,不需要精确了解故障机理就能找到系统的薄弱环节。  
        关键词：焊接机;模糊故障树;故障诊断;T-S模型;可靠性分析   
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      • 陈定樑,卓宏明,陈倩清
        2017, 39(3): 598-602. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.017
        摘要：针对压力容器优化设计问题,建立以压力容器壳体质量最小为优化目标,内径和壁厚为离散设计变量的优化数学模型。提出一种改进的萤火虫算法,该算法通过采用自适应步长策略、跳出局部最优策略及空间域约束策略,改善算法的全局寻优能力和收敛性能。仿真结果表明所提出的改进萤火虫算法比基本萤火虫算法可以更快的收敛得到最优解,可有效解决压力容器优化设计问题。  
        关键词：改进萤火虫算法;压力容器;离散变量;优化设计   
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      • 丁飞,王谦,张利蓉,王春华
        2017, 39(3): 603-607. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.018
        摘要：为了提升国产高端液压支架的竞争力,急需开展可靠性工程,对于在役液压支架进行可靠性评估可以有效地为后续得的产品研发、改进提供参考,也可为新研制架型的可靠性试验提供参考。基于支持向量机对小样本数据处理具有很大的优势,提出了对在役液压支架维修情况调研获得的数据为小子样的情况下,采用支持向量回归机对液压支架故障时间的两参数威布尔分布进行了参数估计,比较了不同经验公式下所得结果的精度,选取最高精度参数评估并预测了该架型的可靠性。结果表明:支持向量机可以很好的用于液压支架小样本维修数据的可靠性评估;液压支架故障时间服从威布尔分布,某常用液压支架无故障工作时间威布尔分形状参数β=3.015 7,尺度参数η=61 728。  
        关键词：液压支架;支持向量机;威布尔分布;小样本;可靠性评估   
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        发布时间：2022-09-22

        设计·计算

      • 梁小明,李言,杨明顺,袁启龙,吴学亮,封静敏,李龙
        2017, 39(3): 608-614. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.019
        摘要：针对冷滚打成形件表面存在的鳞纹缺陷,依据冷滚打成形的基本原理,分析了鳞纹产生的原因及主要影响因素;在Abaqus软件环境下建立了有限元仿真模型,仿真了顺打和逆打方式下,滚打轮公转速度和工件水平进给速度变化时鳞纹高度和鳞纹间宽的变化规律,以及相同滚打轮公转速度和工件水平进给速度条件下,不同滚打方式时鳞纹高度、鳞间宽度和截面形状的异同;在改装的实验设备上进行冷滚打成形实验,对工件表面产生的鳞纹进行测量,获得了鳞纹二维截面形状和鳞纹高度,与仿真结果相互比较,验证了有限元仿真的正确性,可为冷滚打成形技术中工件表面质量的控制和工艺参数的选择提供参考。  
        关键词：冷滚打;鳞纹;Abaqus;顺打;逆打   
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      • 陈洪月,王鑫,毛君,张瑜
        2017, 39(3): 615-620. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.020
        摘要：为了研究实际工况下,牵引速度对采煤机滚筒工作载荷的影响,采用Tikhonov正则化方法,构建截齿载荷重构模型,并推演出牵引速度与截齿载荷关系,建立滚筒与牵引部相互耦合的动力学系统模型,运用数值仿真的方法对模型求解,并对结果运用数理统计方法得出不同牵引速度下采煤机滚筒三向力的均值及标准差,最后进行实验验证,结果表明仿真数据与实验数据的均值和标准差误差范围小于5%,验证了理论模型的正确性。  
        关键词：采煤机;滚筒三向力;耦合动力学;正则化   
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      • 江小辉,张振亚,李郝林,姚瑶
        2017, 39(3): 621-628. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.021
        摘要：机床标准件的设计及优化一直是国内外关注的重点,因为其对于机床相关性能的检测及评估起到积极作用。结合国内外通用的五轴数控机床的标准试件的优缺点,并对比ISO国际标准试件、美国NASA979系列试件、"S"形试件等试件的结构特征与机床性能检测特性的优缺点,综合现有大部分航空零件的特征,考察了这一类型工件加工机床的特性,设计出"X"形新型航空薄壁标准试件。首先对"X"形航空薄壁试件进行有限元分析并对开闭角与曲线曲率连续性等特征进行计算,根据有限元分析结果首次提出加工复杂度系数概念,对比切削力与热载荷,切削力在残余应力生成中占主导地位,在只考虑切削力的作用下,深入研究了"X"形航空薄壁试件在几何造型和机械结构设计方面的特性,证明了"X"形航空薄壁试件能够优于其他标准试件,在数控机床多轴联动精度和动态刚度特性的检测方面更具全面性与优越性。为基于"X"型新型航空薄壁标准试件的五轴数控机床综合动态精度检测特性研究提供科学依据及有效方法。  
        关键词：薄壁标准件;加工性能;加工复杂度系数;开闭角;曲线曲率   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张宝锋,崔亚辉,张安,刘凯,郭坤
        2017, 39(3): 629-634. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.022
        摘要：基于键合图理论,在考虑内外齿轮时变啮合刚度、阻尼和齿面摩擦力的基础上,使用LuGre摩擦模型,建立了NGW型行星齿轮的键合图模型,并在此模型的基础上构建了PX型和XP型单环路行星传动系统的键合图分析模型。使用20sim软件分别对XP型和PX型两种单环路行星传动系统进行了速度和效率的计算和仿真,其仿真结果表明键合图建模理论与方法可以用于解决单环路行星传动系统非线性动力学问题的分析和求解。  
        关键词：键合图;单环路;非线性;20sim;行星传动系统   
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      • 谢苗,闫江龙,毛君,董先瑞,李翠
        2017, 39(3): 635-641. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.023
        摘要：链刮板输送机是综采工作面最重要的物料输送装备,链轮链条是刮板输送机传送系统的核心部件,链轮链条的啮合问题是传动系统最突出的问题。为了研究卡链工况下链轮与链环啮合过程中链轮与链轮接触力的规律,首先从链环与链轮啮合过程进行理论分析,并对链轮链环啮合过程接触力的变化进行了分析。然后建立基于MSC.ADAMS的刮板输送机链轮链环虚拟样机模型,分析正常运行至卡链工况下链轮与链环接触的动力学特性。分析得出圆环链与链轮啮合过程中接触合力、接触切向力和接触法向力的变化规律及接触力的最大值和对应的位置。最后基于Workbench软件对链轮链环啮合过程进行了接触应力分析,得出链轮链环啮合过程中接触应力最大值和对应的位置,为刮板输送机链轮链环的优化设计提供了理论依据。  
        关键词：卡链;刮板输送机;链轮;链环;接触动力学;啮合;Adams;LS-DYNA   
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      • 李院生,张广鹏,解芳芳,王立宇
        2017, 39(3): 642-646. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.024
        摘要：螺栓结合部是机床结构中应用最普遍的固定结合部之一,直接影响着机床整机性能。应用有限元软件分析机床整机结构性能时,为了保证计算精度,需要精细划分螺栓结合部网格,导致计算规模大、耗时,因此探索简单有效的机床螺栓结合部有限元模型的处理方法具有重要意义。基于实验获取结合面基础特性参数,通过解析方法得到螺栓结合部中每个单元螺栓结合部的六项刚度,然后基于刚度等效原则将每个单元螺栓结合部等效成对称分布的四个弹簧单元,给出了等效弹簧刚度及位置的计算方法,在机床整机结构有限元分析时,以等效弹簧单元代替单元螺栓结合部,直接将其等效刚度代入有限元模型求解,可大大简化有限元计算模型。实验验证该等效方法是可行的。  
        关键词：螺栓结合部;刚度;静态特性;有限元分析   
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      • 张鑫磊,夏伯乾
        2017, 39(3): 647-651. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.025
        摘要：研究了线接触EHL状态下载荷、速度、材料参数对中心压力和二次压力峰的影响,在对大量数值解结果进行分析和回归的基础上,给出了中心压力幅值和二次峰压力幅值的拟合公式,并对拟合公式的精确性进行了检验。结果表明,在相当宽的参数范围内,提出的拟合公式的精度令人满意,可以满足工程设计要求。  
        关键词：线接触;弹流润滑;中心压力幅值;二次压力峰幅值;拟合公式   
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      • 曹忠亮,胡清明,杨英东,郭建华
        2017, 39(3): 652-656. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.026
        摘要：利用多体动力学软件RecurDyn建立汽车梯形齿同步带传动系统的虚拟样机模型,同时进行动态仿真分析,结合同步带传动特点,研究了不同的初始张力、转速以及传动负载对传动过程中同步带的等效应力的影响规律,为汽车梯形齿同步带的结构设计与优化的研究提供了一种可行的研究方法。  
        关键词：同步带;动态特性;虚拟样机;刚柔耦合接触   
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        发布时间：2022-09-22
      • 贾剑平,李宇锋,刘国平,张国琳,李斌
        2017, 39(3): 657-662. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.027
        摘要：从提高涡旋膨胀机气动功率转化效率出发,通过分析涡旋膨胀机中常用的PMP修正型线在应用中所产生的齿头入侵进气口严重的问题(最大入侵率达50%),导致进气口处气流摩擦因数增大。所以,在双圆弧加直线齿头修正型线的基础上,提出一种涡旋齿头异形修正型线的方法。根据异形齿头修正型线的特点,得出异形齿头修正型线的齿头入侵率低(最大入侵率仅为9%),进气口处气流摩擦因数小。此外,在进气过程中,任意时刻的实际进气口能够保持相对圆滑,从而减少进气口处气流摩擦因数,降低了进气口功率损耗。并且可实现涡旋膨胀机对称同步膨胀,从而达到功率平稳输出、减少机械振动的效果。因此,从理论上减少膨胀进气口功率损失,提高了涡旋膨胀机气动功率转化效率。  
        关键词：异形修正;进气口功率损耗;齿头入侵率;进气口圆滑度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵丽娟,田震,鲍文杰,刘旭南,刘宏梅
        2017, 39(3): 663-667. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.028
        摘要：介绍离散元法的数值计算方程和螺旋滚筒理论装煤率的计算方法,并结合工程实际项目,根据采煤机滚筒叶片的螺旋升角、厚度、煤与叶片的摩擦因数、滚筒转速等相关参数计算出采煤机的理论装煤率。利用Pro/E软件建立了采煤机装煤系统模型并将其导入到通用CAE软件EDEM中,根据煤层赋存条件及采煤机实际工况对装煤系统仿真模型的材料和属性等参数进行设置。通过对滚筒装煤率离散元仿真的结果和理论装煤率进行研究和分析,验证了离散元法对采煤机滚筒装煤效果仿真研究的可行性和分析的准确性,为离散元法在采煤机装煤性能方面的研究提供了重要参考。  
        关键词：离散元;采煤机;装煤性能;煤岩颗粒;仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈向明,柴亚南,袁菲,于飞,曹素
        2017, 39(3): 668-673. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.029
        摘要：建立了胶-螺混合连接结构的有限元模型,并进行了传力分析研究。利用粘聚区模型模拟胶层的失效过程,并考虑了金属结构的塑性变形。同时,通过胶接、机械连接及胶-螺混合连接三种形式分别进行了方法的验证,试验结果和模拟结果吻合较好,证明了所采用的胶-螺混合连接分析方法的有效性。另外,分别建立了单钉和双钉胶-螺混合连接结构模型,分析发现相对于胶接结构,单钉混合连接结构的承载能力并不会有明显提高。同时发现两钉胶-螺混合连接中两螺栓外侧的胶层由于较大的面外力会很快发生破坏,而两螺栓内侧的胶层由于螺栓的法向作用使得其只受纯剪切力,从而提高了该区域胶层的承载能力。鉴于此对混合连接构型进行了改进设计,很好地提高了连接强度。  
        关键词：胶-螺混合连接;内聚力模型;数值模拟;传力分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 金杨福,吴昊,钱欣
        2017, 39(3): 674-678. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.030
        摘要：帘线增强橡胶软管广泛应用于汽车、航空、航天等领域,满足力学性能是其安全使用的关键。首先对针织帘线的建模方法进行探讨,然后利用Ansys软件对针织芳纶帘线增强三元乙丙橡胶软管的力学性能进行分析,最后研究帘线针数对橡胶软管力学性能的影响。仿真结果表明,当胶管承受0.24 MPa内压时,帘线最大等效应力是胶管基体最大等效应力的三百多倍,胶管基体最大变形量是帘线最大变形量的数倍,并且胶管基体与帘线均不会发生破坏。胶管的实验爆破压力为2.04 MPa,是预测爆破压力2.10 MPa的0.97倍。随着帘线针数的增多,帘线和胶管基体上的等效应力和变形量均先急剧减小然后趋向平缓。  
        关键词：软管;橡胶;帘线;芳纶;Ansys   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热强度

      • 李振远,宋欣,沈阳,陈杨柳,张嘉振
        2017, 39(3): 679-683. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.031
        摘要：以大型Z形加筋焊接壁板为研究对象,结合理论分析和Abaqus有限元模拟研究了其压缩失稳极限载荷,为大型焊接壁板的应用提供理论支持及有限元模拟方法,节约试验成本、提高工作效率。理论部分研究了有效宽度和惯性半径之间的关系,以及当蒙皮与长桁材料不同时的平均载荷的求取方法。有限元模拟分析通过提取载荷比例因子(LPF)的极值确定壁板的极限载荷。为提高模拟的准确性,根据焊缝的强度及云图判断开焊顺序,研究开焊过程中的极限载荷的变化,确定极限载荷范围。理论值和模拟值与实验值对比验证。最后模拟分析了材料弹性模量对极限载荷的影响,由分析结果可知适当提高长桁材料的弹性模量更有利于增大整体极限载荷。  
        关键词：加筋焊接壁板;极限载荷;有限元分析;开焊   
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        发布时间：2022-09-22
      • 范渊,李言,杨明顺,姚梓萌,柏朗
        2017, 39(3): 684-691. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.032
        摘要：金属板料单点增量成形过程中成形区域厚度减薄率过大是影响成形极限的一项重要因素,预测成形区域壁厚是控制减薄率的重要方法。选取1060铝板,对单点增量成形过程中的壁厚变形过程进行分析,利用Abaqus有限元分析软件,建立单点增量成形有限元模型,利用仿真结果拟合出精度较高的壁厚预测公式,分析工具头直径、层间距、进给速度、板料厚度、成形角度等工艺参数对减薄率的影响规律,并通过试验验证有限元模拟的正确性,并提出通过改变成形轨迹控制减薄率的方法。结果表明:拟合出的壁厚预测公式所求得壁厚值比正弦定理所求得的壁厚值更接近实验值;壁厚减薄率值随着工具头直径、成形角度和板料厚度的增大而增加,随层间距的增加而减小,进给速度对减薄率影响不显著,成形角度是影响减薄率的最重要因素;采用压入点均布的成形轨迹可有效减小减薄率。  
        关键词：单点增量成形;壁厚减薄率;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杜飞鹏,刘芳,焦清雅,王飞
        2017, 39(3): 692-696. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.033
        摘要：为研究温度对等通道转角挤压(ECAP)纯钛(CP-Ti)微观结构和力学性能的影响,采用自主设计的ECAP模具在室温、300℃两种不同挤压温度下对CP-Ti(TA2)圆棒料进行1道次挤压,并观察其微观结构及对其力学性能测试。研究结果表明,ECAP 1道次后试样晶粒得到细化并且出现板条状组织和孪晶,其显微硬度和强度都有了显著地提高,而塑性有所降低。室温ECAP1道次钛试样和300℃下ECAP1道次钛试样的显微硬度和强度极限由初始的179.5 kgf·mm-2、443 MPa分别增加到234.2 kgf·mm-2、560 MPa和213.5 kgf·mm-2、544 MPa,而断裂伸长率由初始的21.5%分别降为11.5%和16.5%。  
        关键词：等通道转角挤压(ECAP);纯钛;挤压温度;微观结构;力学性能   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 谭冠军,王加阳
        2017, 39(3): 697-701. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.034
        摘要：针对车辆发动机可靠性寿命试验时间长的问题,提出采用灰色系统预测理论对车辆发动机可靠性寿命试验数据进行预测,建立了发动机可靠性寿命试验数据的无偏灰色预测GM(1,1)幂模型,通过采用试验数据序列与预测数据序列总体分布函数相等性检验方法确认无偏灰色预测GM(1,1)幂模型用于发动机可靠性寿命试验数据预测是可行的。算例结果表明,采用灰色理论预测方法预测发动机可靠性寿命试验数据并进行相关的分布函数参数估计有较高的精度,可达到缩短发动机可靠性寿命试验时间和节约试验费用目的。  
        关键词：发动机;可靠性;寿命试验数据;灰色预测方法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘铁军,赵翔,王峰会
        2017, 39(3): 702-706. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.035
        摘要：提出了一种用于工程损伤识别的刚度变化率方法。通过Neumann级数展开导出了损伤结构刚度相对变化率矩阵,将损伤位置的刚度损失视为附加的虚拟刚度,由刚度变化率的矩阵变换即可得到损伤程度的估计,该方法具有简洁的表达形式和较高的计算效率。通过三维机翼刚架模型的仿真算例对该方法进行了验证,结果表明,利用少数低阶模态即可得到损伤程度的准确估计,不同噪声水平下识别结果相对稳定。  
        关键词：损伤识别;损伤指标;模态柔度;Neumann级数展开   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张延杰,吴训成,张珏成
        2017, 39(3): 712-718. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.037
        摘要：建立斜齿轮副三维接触有限元模型,借助Ansys生成模态中性文件,利用Adams进行柔体动力学仿真获得斜齿轮副接触力作为载荷谱,结合Ansys静态接触分析获得的斜齿轮副应力应变和斜齿轮副材料的S-N曲线,在nCode中进行疲劳寿命分析并建立精确的含齿廓偏差的斜齿轮副模型,研究齿廓偏差对斜齿轮副疲劳寿命的影响。结果表明,随着齿廓偏差的增大,斜齿轮副疲劳寿命降低。  
        关键词：齿轮;动力学仿真;载荷谱;疲劳寿命分析;齿廓偏差   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李宴宾,董登科,弓云昭
        2017, 39(3): 719-722. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.038
        摘要：通过对耳片在不同加载角度下进行受力分析,针对耳片受斜向拉-压疲劳载荷的寿命分析问题,对压缩载荷进行等效处理,得到有效载荷系数λ,将疲劳载荷谱等效为Pmax~λPmin,然后通过细节疲劳额定值(DFR)方法得到耳片结构的疲劳寿命,最后通过加载角为45°的耳片疲劳试验对该方法进行了验证,证明该方法具有工程实用性。  
        关键词：耳片;拉-压载荷;细节疲劳额定值;有效当量载荷系数   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 朱小龙,芮延年,朱海民
        2017, 39(3): 723-726. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.039
        摘要：气垫带式输送机气膜厚度的大小,涉及到输送装置的承载弹性,风机的压力和工作效率等。以气膜的厚度需要保持在一定的合理范围内为条件,保证输送机的平稳有效运行为目标。通过构建气膜数学模型,运用缝隙流理论和实验测试对气垫带式输送机气膜厚度进行分析与研究。得出了气膜的峰型分布情况与分布规律,为气垫输送机的实际应用与改进优化奠定了理论基础。  
        关键词：气垫带式输送机;气膜厚度;分析与研究   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李斌,张东阳,李强,沈桓宇,杨爽
        2017, 39(3): 727-731. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.040
        摘要：水平井裸眼分段压裂完井技术的核心工具之一是压缩式裸眼封隔器,由于封隔器处于高温、高压、复杂深部地层环境,常出现坐封压力低、坐封提前失效,主要原因是封隔器的密封结构不合理,胶筒与井壁间的接触应力低。基于弹性力学理论,推导出封隔器胶筒坐封时受到的最大接触压力,并提出了一种新型压缩式裸眼封隔器四胶筒组合的密封结构,利用Abaqus对比分析了常规和新型组合胶筒在相同条件下的接触应力分布规律,并对新型组合胶筒的端面斜角进行了优选,研究了摩擦因数对新型组合各胶筒接触应力的影响。分析表明,新型四胶筒组合封隔器能更加有效的将坐封压力传递给密封胶筒,使胶筒的接触应力显著提高且分布均匀,保证了胶筒密封的可靠性。  
        关键词：分段压裂;压缩式;裸眼封隔器;胶筒;密封结构   
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        发布时间：2022-09-22
      • 朱花,杨辉,黄珍里,郭长建,余亿棚
        2017, 39(3): 732-737. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.041
        摘要：基于设计的一款仿人脚形新型爬梯轮椅,利用大型工程软件Adams,对简化的轮椅建立了多体动力学模型,并进行了虚拟样机的仿真分析研究。利用Adams中IF函数和AZ函数对轮椅前后轮处施加了旋转副,并对改变驱动电机型号和改变机械脚结构参数的轮椅动力学模型进行了多次仿真实验,结论对比了爬梯机构的运动学特性,着重分析了爬梯上升过程运动的平稳性,对合理选择驱动电机型号和机械脚参数提供了依据,为类似机构运动的参数优化提供了理论基础。  
        关键词：仿人脚形爬梯轮椅;多体动力学;电机选型;结构参数优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 高原,曹国华,秦健聪
        2017, 39(3): 738-742. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.042
        摘要：为了确保运行在海上的船用自动扶梯具有良好的安全性能,研究了船用自动扶梯金属桁架在船舶静止、横摇、纵摇、垂荡工况下所受载荷的特征,利用有限元Ansys(APDL)对金属桁架进行静力学分析,计算得到桁架在不同工况下的位移及应力,进而对金属桁架薄弱的结构进行改进设计使其满足规范要求。  
        关键词：船用自动扶梯;金属桁架;载荷;Ansys   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张冬冬,秦宝荣,王郑兴,项秉乐,周辉,戴泽斌
        2017, 39(3): 743-746. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.03.043
        摘要：针对人们对舒适性和功能性的需求,设计了一种按摩椅机架,基于三维模型对其进行数值模拟分析,通过Adams对虚拟样机模型进行运动学仿真,验证其功能性并为电动推杆的选型提供了理论依据,基于Ansys Workbench环境对结构的关键部件进行有限元分析,校核结构的强度和刚度,在制作实物样机基础上进行实验研究。研究结果表明:设计的机架能够满足零重力和零靠墙的功能要求,结构强度和刚度符合测试标准,实验研究结果与数值模拟分析结果相符合,从客观上验证了数值模拟的有效性,研究结果也为后续的结构优化设计提供了重要依据。  
        关键词：机架;数值分析;零重力;零靠墙;实验研究   
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        发布时间：2022-09-22
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