最新刊期
      2017 年 第 4 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 栾丽君,赵慧萌,谢苗,刘治翔
        2017, 39(4): 747-753. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.001
        摘要：考虑到综掘巷道液压迈步式超前支架的工作原理,以及超前支架在支撑过程的实际工作特点,以提高支护效率、减小超前支架在支撑过程对顶板扰动影响为控制目标,研究一种超前支架速度、压力复合控制方法。该种控制方法采用伺服电机直驱定量泵代替传统电液比例阀进行速度、压力控制,使用模糊滑模变结构算法作为其控制策略。理论分析与实验结果表明,相比传统速度、压力控制方法,研究的控制方法能够减小从速度控制到压力控制时,超前支架对巷道顶板的冲击,提高支护效率,为综掘巷道液压迈步式超前支架装备的研发及控制策略的研究提供理论依据。  
        关键词：超前支架;速度压力复合控制;模糊控制;滑模变结构;伺服驱动   
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        发布时间：2022-09-22
      • 田永军,段国林,姚涛,刚建华,张萼
        2017, 39(4): 754-760. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.002
        摘要：为了对锯切噪声进行定量预估及声场分布规律的研究,提出建立声场、结构、流体多物理耦合模型。利用显式的中心差分算法提取了流固耦合(Fluid Structure Interaction,FSI)作用下多体动态接触时系统的振动响应;基于边界元法-有限元分析建模法搭建了切割系统声学模型,将系统振动响应作为声学边界,对声场辐射进行计算分析。研究了切割系统在半空间环境的声场时域、频域辐射特性;分析了结构与流体间的单、双向耦合对声场的影响;通过计算辐射面积对声功率的影响明确了噪声主要辐射区域。从现场实测数据与数值结果的比较可见,多场耦合分析在切割噪声辐射水平分析及预估方法是正确可行的。  
        关键词：有限元;边界元;多场耦合;中心差分法;噪声   
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        发布时间：2022-09-22
      • 丁雪兴,吴媛媛,张伟政,翟霄,陆俊杰
        2017, 39(4): 761-765. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.003
        摘要：为了避免所设计的干气密封高转速试验台转子在高转速运行过程中发生共振现象,应用传递矩阵法计算其固有频率,得到该转子系统在干气密封动静环质量为33.78 kg时,其固有频率为14 044.586 r/min。并用有限元方法分析该转子系统在其固有频率附近运行时的模态,得到四阶模态下的振型图。对比分析两种方法所求解的结果可知,虽然传递矩阵法和有限元方法简化的模型不相同,但结果都表明该转子系统所设计的转速能够满足要求,说明干气密封高转速试验台转子设计的合理性。  
        关键词：干气密封;高转速;固有频率;传递矩阵;有限元   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郑小霞,刘朋辉,周荣成,符杨
        2017, 39(4): 766-772. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.004
        摘要：作为机械传动系统的关键部件之一,齿轮的工作状态直接影响设备的性能,其故障在传动系统故障中占有很大的比例。针对齿轮故障信号大多为非平稳调制信号的特点,提出一种基于样条和边界特征延拓的改进LMD算法,通过采用三次样条插值,对信号的上下极值点进行插值以获得上下包络线,并采用边界局部特征尺度延拓的方法以减少端点效应问题,提高了分解精度和计算效率。仿真信号和实验平台故障数据的仿真研究表明,改进LMD算法分解后的PF分量与理想值相比误差更小,分解时间更短,能准确地分析出齿轮的故障特征。  
        关键词：齿轮;局部均值分解;三次样条插值;特征尺度延拓;故障诊断   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王朝阁,任学平,孙百祎,王建国
        2017, 39(4): 773-780. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.005
        摘要：针对滚动轴承早期故障特征信息难以识别以及从小波包分解后的频带不能有效确定并自适应提取共振带的问题,提出了频带幅值熵的概念。在此基础上,将小波包变换和Teager能量谱结合,提出了基于小波包变换自适应Teager能量谱的早期故障诊断方法。该方法首先利用小波包对采集到的振动信号进行分解,并计算各子带的频带幅值熵。然后将熵值按升序排列后依次作为阈值,提取频带幅值熵大于阈值的子带,依据峭度指标确定最佳熵阈值以及小波包最佳分解层数,从而自适应并且有效地提取出共振带。最后对共振带进行Teager能量谱分析,即可从中准确地识别出轴承的故障特征频率。通过信号仿真与实验数据分析验证了该方法的有效性。  
        关键词：滚动轴承;频带幅值熵;小波包;Teager能量谱;自适应共振带提取;早期故障   
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        发布时间：2022-09-22
      • 谢苗,贾灿,毛君,徐畅
        2017, 39(4): 781-786. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.006
        摘要：打击气压是液压锤打击参量中影响动态特性的关键因素,为了提高设备的控制精度,以液气锤为研究对象,分别建立液气锤打击过程在未发生塑性变形阶段和塑性变形阶段的拉格朗日动力学模型,利用Matlab/Simulink数值计算方法研究液气锤打击过程的运动规律,深入分析打击气压变化对锻打系统动态特性的影响,为后期设备调试提供理论依据,以达到精确控制的目的。经现场试验研究表明,控制系统可以满足液气锤精确打击工艺的要求。  
        关键词：液气锤;打击气压;动态特性;控制精度;运动规律   
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        发布时间：2022-09-22
      • 马腾飞,郭建英,沙风焕
        2017, 39(4): 787-791. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.007
        摘要：双金属复合翅片管是国内外广泛使用的一种新型换热元件。为了对U型双金属复合翅片换热管的流体诱导振动破坏进行预测和控制,需要对其振动模态进行准确分析。采用锤击法和有限元法对U型钢-铝双金属复合翅片管的面内、面外振动模态进行了实验测试和数值模拟,并分析了U型管圆弧弯管半径R对其固有频率的影响特性。在自由支撑条件下,U型钢-铝双金属复合翅片管固有频率的有限元分析值与实测值相比,前18阶频率的最大误差为7.3%。在固支-简支条件下,U型钢-铝双金属翅片管的各阶固有频率均随着圆弧弯管半径R的增大而减小。  
        关键词：U型双金属翅片管;振动模态;锤击法;有限元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 黄传金,宋海军,杜云龙,赵静,孟雅俊
        2017, 39(4): 792-796. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.008
        摘要：为了更完整的提取转子碰摩故障特征,提出了一种新的转子碰摩故障特征提取方法——全矢局部特征尺度分解(Full vector local characteristic decomposition,FVLCD)。FVLCD将局部特征尺度分解(Local characteristic decomposition,LCD)和全矢谱(Full vector spectrum,FVS)相结合,通过LCD将互相垂直通道的振动信号分解成系列内禀模态分量并用Hilbert变换对其进行解调得到包络信号;然后通过FVS融合包络信号得到相应的全矢谱,在此基础上进行机械故障诊断。转子松动-碰摩故障分析结果表明该方法有效融合两个通道的振动信号信息,获取的故障特征更全面、准确。  
        关键词：全矢;局部特征尺度分解;转子故障;全矢谱;Hilbert变换   
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      • 段振雨,储海荣,贾宏光,王玉婷
        2017, 39(4): 797-803. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.009
        摘要：为设计出具有良好减振效果的MEMS捷联惯导减振系统,提出一种根据传递函数性质及性能指标要求设计减振系统的方法。首先,根据实际应用环境,完成了对MEMS捷联惯导支架及减振器布置的设计,实现了减振系统解耦设计。接着,进行单方向正弦扫频振动,得到某惯导各惯性器件输出的幅频特性曲线;分析各幅频特性曲线,得到了惯导中各MEMS器件减振目标。最后,拟合了对数坐标下共向加速度计输出的幅频特性曲线,并根据拟合得到的曲线及性能指标要求,完成了减振系统设计。Matlab仿真分析得,减振后惯导输出很好满足了性能指标要求,减小了MEMS陀螺仪输出误差,取得了良好减振效果。仿真结果表明,针对MEMS捷联惯导减振,该方法能在满足性能指标要求的前提下,快速设计出具有良好减振效果的减振系统。  
        关键词：MEMS捷联惯导;减振;扫频振动实验;幅频特性曲线   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 伍希志,程军圣,杨宇,黄毅
        2017, 39(4): 804-809. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.010
        摘要：薄壁钢板结构运行一段时间后,其母材或焊缝附近容易产生疲劳裂纹,而传统修复方法无法适用于薄壁钢板疲劳裂纹的修复。由于CFRP加固方法对钢板不会产生附加应力,可应用于薄壁钢板疲劳裂纹的修复。论文研究在裂纹尖端钻止裂孔再粘贴CFRP方法对裂纹钢板剩余疲劳寿命的影响,首先通过五组对比疲劳试验,分析"止裂孔联合CFRP加固"方法与其他修复方法对裂纹疲劳寿命的增强效果;然后基于粘聚力理论建立CFRP加固钢板的有限元模型,对CFRP加固后的止裂孔直径、CFRP刚度、CFRP尺寸等参数进行研究。研究结果表明:采用"止裂孔联合CFRP加固"方法,裂纹钢板的剩余疲劳寿命比仅钻止裂孔和仅粘贴CFRP都提高了数十倍,甚至超过无裂纹钢板的疲劳寿命,该方法尤其适于薄壁钢板的短裂纹修复。  
        关键词：复合材料;裂纹修复;粘聚力;CFRP   
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        发布时间：2022-09-22
      • 靳刚,李华,韩建鑫,李栋,戚厚军
        2017, 39(4): 810-815. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.011
        摘要：变螺旋铣刀可降低加工过程表面位置误差,进而提高加工精度。考虑变螺旋铣刀的变端齿距和变螺旋角几何特性及刀齿的切削过程分段特性,构建了变螺旋铣刀每齿进给量时变模型和切削力预测解析模型。开展了铣削实验,验证了模型的有效性和可靠性。基于理论模型,进行了变螺旋铣刀切削力影响因素分析,结果表明:常规铣刀实验所得的切削力系数,可用于变螺旋铣刀切削过程切削力预测;铣刀变螺旋角特性可显著影响切削力,刀齿螺旋角度越大,其切削力峰值越小,而每齿的切削力相位宽度随着螺旋角的增大而增大;铣刀变螺旋角特性对切削力的影响在大轴向切削深度时更为显著。  
        关键词：铣削;切削力;变螺旋角;变齿距   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王振,胡天彤,冯宪章,孟祥智
        2017, 39(4): 816-820. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.012
        摘要：齿根部横向残余应力的合理分布对齿轮弯曲疲劳强度的影响极大,但鉴于齿轮的几何形状,目前工程上一般采用切齿暴露齿根的方法(有损检测)来完成横向残余应力的测定。为了在不破坏材料表面原有应力状态的条件下,还能较为准确的测得齿轮根部横向残余应力(无损检测),本文拟通过理论分析及试验测定相结合的方法,推导齿轮齿根横向与纵向残余应力的关系方程,得出在已知无应力布拉格角θ0的条件下,利用X射线法测得的齿轮根部纵向残余应力推导出横向残余应力的大小,为齿轮齿根横向残余应力的准确测定提供参考。  
        关键词：齿轮弯曲强度;横向残余应力;X射线测定   
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        发布时间：2022-09-22
      • 于东洋,蒋进科,宋强,方宗德
        2017, 39(4): 821-825. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.013
        摘要：考虑到安装误差及修形齿轮接触线上齿面间隙变化对齿面载荷密度、油膜厚度及局部摩擦因数的影响,提出齿面闪温最小的直齿轮修形优化设计方法,结合TCA、LTCA方法将接触线上的载荷、油膜厚度离散,根据油膜比厚判断润滑状态,确定离散点的摩擦因数,应用Blok闪温公式获得齿面闪温,通过优化确定了最佳修形齿面。算例表明:修形后齿面载荷分布均匀,受曲率半径影响主动轮啮入端闪温下降更明显,但单齿啮合区内闪温变化不明显。  
        关键词：直齿轮;承载接触分析;闪温;优化   
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        发布时间：2022-09-22

        电子机械系统

      • 陈震,周金宇,朱福先
        2017, 39(4): 826-830. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.014
        摘要：多晶体微结构有限元建模是多晶体金属材料研究的重要内容之一。针对传统方法应用的局限性以及难以精确建模问题,提出一种新型多晶体材料微结构建模方法。首先根据指定晶粒尺寸分布规律生成权圆,重点分析常规圆产生方法和依据干涉圆的干涉类型生成新圆,然后对各权圆进行边界划分,最后基于四种指定概率密度函数并结合Ansys软件进行多晶体有限元建模和网格划分实验。该方法能根据多样化的晶粒尺寸分布在较小的误差范围内建立微结构模型,有助于提高仿真的精确性和可靠性,且操作简捷。  
        关键词：多晶体建模;材料微结构;晶粒尺寸分布;有限元   
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      • 陈参,李润娟
        2017, 39(4): 831-834. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.015
        摘要：针对纳米碳管对复层材料机械性能的影响,提出纳米碳管含量与复层材料关系的数学模型,预测复层材料的机械性能指标。先引入复合材料中增强材料含量与其弹性模量之间的函数关系,而后基于复层梁理论的变换断面法推导出增强材料含量与复层材料弹性模量及应力的关系,最终通过弯曲实验获取数学模型中的关于纳米碳管复层材料的基本参数,揭示纳米碳管对复层材料力学性能的影响。此数学模型的建立方法同样适用于其他增强材料,对新型复层材料的应用有积极的指导意义。  
        关键词：纳米碳管;复层材料;数学模型;力学性能   
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        优化·可靠性

      • 沈健,郑松林,冯金芝
        2017, 39(4): 835-841. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.016
        摘要：对于电动汽车轮边减速系统齿轮组,提出一种基于道路载荷谱的轻量化优化设计方法。根据标准道路循环工况,使用计算外推等转换方法生成齿轮组载荷谱,结合该齿轮的疲劳强度特性,分析齿轮组的可靠性与耐久性。利用控制变量法了解齿轮模数与齿数参数变化对齿轮可靠性与耐久性的影响权重。在满足行驶里程的条件下实现对齿轮轻量化优化设计。  
        关键词：载荷谱;轮边驱动;减速系统;齿轮;轻量化设计   
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      • 张雷雷,贺一雄,翟伟昊,赵君尧,张峰
        2017, 39(4): 842-847. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.017
        摘要：采用基于超椭球模型的故障树分析方法来解决飞机液压刹车系统故障树中底事件故障率概率统计信息不充足的问题,并对该系统进行可靠性评估。根据液压刹车系统原理和故障机理建立系统故障树,引入超椭球模型来描述底事件不确定性,推导了系统顶事件失效概率以及各底事件重要度基于双层蒙特卡洛法的仿真流程,并与区间模型下故障树分析进行对比。结果表明:超椭球模型下的故障树分析只需要底事件失效概率取值范围,而不要求精确的概率统计信息,且相对于区间模型,其结果更加精细,更加符合工程实际。同时通过底事件重要性测度分析可以确定关键失效事件,为刹车系统改设计及重点维护提供指导。  
        关键词：液压刹车系统;超椭球模型;故障树;失效概率;蒙特卡洛法   
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      • 刘喆,陶凤和,贾长治
        2017, 39(4): 848-852. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.018
        摘要：提出了基于四阶矩理论的机械可靠性灵敏度分析的数值方法,建立了履带式车辆传动系统传动轴的力学模型,以传动轴为研究对象讨论分析了在仅知道机械构件结构随机分布参数前四阶矩的情况下机械构件的灵敏度分析问题,给出了传动轴可靠度随其各个结构参数改变的灵敏度变化规律,研究了结构设计参数的改变对传动轴可靠性的影响,为传动轴的可靠性优化提供理论依据,进而基于可靠性灵敏度分析结果对传动轴的结构改进进行研究,研究成果可以推广到相关机械可靠性灵敏度设计和结构优化领域,具有非常重要的实用意义。  
        关键词：传动轴;四阶矩技术;灵敏度分析;任意分布参数;结构优化   
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      • 赵丽娟,赵名扬
        2017, 39(4): 853-857. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.019
        摘要：基于采煤机截齿力学模型,运用Matlab开发了交叉式及顺序式排列的滚筒载荷计算程序,获得了5种典型工况下滚筒的载荷谱、截割性能参数及块煤率;通过三维离散元软件PFC分析了两种截齿排列方式的采煤机装煤性能;基于Pro/E、Matlab、Ansys、Adams联合仿真,分析了不同工况下采煤机关键零件的可靠性。研究结果表明:当采煤机截割三层夹矸煤时,截齿应采用顺序式排列,其载荷波动小,工作可靠性高;一般工况下,截齿采用交叉式排列可提高采煤机的块煤率,与顺序式相比,切削面积提高1.99倍,方正率提高21%。  
        关键词：截齿排列方式;截割性能;块煤率;装煤率;可靠性   
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        发布时间：2022-09-22

        设计·计算

      • 郭建华,孟庆鑫,于鑫,胡清明
        2017, 39(4): 858-863. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.020
        摘要：利用同步带传动爬齿机理,建立了传动误差数学模型,揭示了同步带传动误差为带轮一个节距转角的函数。基于Recur Dyn建立同步带虚拟样机动态传动仿真模型,通过数据采集及数值分析得出啮合点处带的爬齿轨迹-阿基米德螺线,仿真结果与试验结果一致,验证了仿真分析的准确性。并对新齿廓与L型梯形齿同步带进行传动精度对比研究,结果表明新齿廓同步带传动误差(Δθ=0.932 mrad)小于L型梯形齿同步带(Δθ=1.615 mrad),说明新齿廓同步带抗爬齿能力强于L型梯形齿,新齿廓同步带齿形设计更合理。  
        关键词：同步带传动;传动误差;虚拟样机;传动精度   
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      • 徐鸣涛,王丽娟,陈宗渝,程江洪
        2017, 39(4): 864-869. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.021
        摘要：汽车吸能盒是整车重要的缓冲吸能结构。管件液压成形零件具有重量轻、刚度和强度高、耐撞性能好等优点,设计管件液压成形吸能盒替代原始冲压吸能盒。采用数值模拟方法分析吸能盒吸能性评价指标,比较管件液压成形吸能盒与冲压吸能盒缓冲吸能的性能。设计吸能盒的管件液压成形加载路径,通过成形分析得到加载路径对吸能盒的壁厚分布影响较大。故以吸能盒成形后的最小壁厚最大化作为优化目标,选取加载路径上的压力控制点作为设计变量,采用部分因子方法设计试验,然后采用克里格空间局部插值法构建近似模型,最后利用遗传算法求解得到优化后的加载路径,成功增加了吸能盒成形后的最小壁厚。  
        关键词：吸能盒;管件液压成形;部分因子设计;克里格;遗传算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘祥勇,李万莉,王文佳
        2017, 39(4): 870-874. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.022
        摘要：由于水泵、燃油锅炉内管道难于检查,设计和研究了一种用于狭小空间的伸缩臂。该伸缩臂采用钢卷尺模型的机械结构,沿卷尺的边缘焊接形成机械臂。电机通过齿轮驱动分度轮,分度轮带动机械臂伸缩,伸缩臂拥有卷曲存储功能。机械臂的截面参数包括厚度、圆心角、弧长,用弹性力学的薄壳理论分析计算了圆心角的取值大小。基于Workbench软件,分析了机械臂的圆心角、厚度对机械臂X和Y方向的伸直能力的影响。结果表明随着圆心角的增大,在Y方向的变形量逐步减小,在X方向的变形量逐步增大,在40°之前变化速率快,在40°之后变化速率慢;随着厚度的增大,在X、Y方向的变形量呈变小趋势。以理论和仿真研究为依据,确定了厚度0.1 mm和45°圆心角的尺寸,最终通过实验,得出了机械臂的真实承载情况,确定了机械臂的可靠性设计参数。  
        关键词：狭窄空间伸缩臂;截面参数;伸直能力;薄壳理论;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵运才,温春彬
        2017, 39(4): 875-881. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.023
        摘要：探讨一种研究超声滚压表层残余应力的数值方法。超声滚压过程是一个强烈的塑性变形过程,涉及到复杂的静态和动态冲击挤压。根据该加工技术的原理建立了有限元模型,评估了网格参数、定义了加载方式,并通过304不锈钢圆盘的超声滚压实验对有限元模型进行验证,在此基础上,模拟了超声滚压的加工过程,分析了残余应力分布特点以及各加工参数对其影响规律。结果表明:超声滚压后,材料表面产生了分布均匀的残余压应力,随着深度的增加,残余应力先后出现一次压应力峰值和较小的拉应力峰值最后降低为0。加工参数对残余应力的幅值和深度影响程度不同,静压力、覆盖率和加工次数影响较大,振幅影响较小。  
        关键词：超声滚压;有限元分析;残余应力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 徐威,张洪信,张铁柱,高雷,张延君
        2017, 39(4): 882-886. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.024
        摘要：针对往复柱塞泵采用的阀式配流结构存在结构松散、节流损失大、效率受工作频率影响大等问题,提出了一种结构简单紧凑、节流损失小、工作稳定、配流无滞后的往复柱塞泵转套式配流系统。论述了转套式配流系统的工作原理,建立了三种不同凸轮槽型线转套的运动学模型,对比分析了三种凸轮槽型线转套对配流系统运动学特性的影响,同时对传动销进行了剪切强度分析。结果表明,与其它两种凸轮槽线型相比,正弦凸轮槽线型转套角速度和角加速度的大小和幅值均较小,且无拐点、阶跃,转套转动相对平稳,配流系统各零件的所受冲击力小。  
        关键词：凸轮槽;转套;配流系统;型线   
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      • 赵丽娟,李明昊,张品好
        2017, 39(4): 887-892. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.025
        摘要：作为掘进机关键零件的回转台,其性能对掘进机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以回转台为模态中性文件的掘进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"掘进机载荷计算程序"计算获得了截割头的载荷文件,通过Adams仿真得到了回转台的应力与应变云图;基于Adams的仿真结果,利用NSOFT软件和可靠性理论对回转台进行疲劳寿命可靠性分析,对疲劳寿命可靠度较低的10个区域进行优化,使回转台等效应力降低了35.027%,关注区域均达到可靠工作条件,满足使用要求。  
        关键词：掘进机;回转台;疲劳寿命;动态可靠性;优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 余明,凌晓涛,王乾平
        2017, 39(4): 893-898. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.026
        摘要：机翼盒段结构静强度问题复杂,开展盒段承载特性研究,对机翼结构精细化设计、重量优化及降低研制成本等具有重要意义。借助显格式技术,考虑材料非线性及损伤特性,在准静态限制内对典型的机翼盒段试验件的静力加载破坏过程进行了分析仿真。分析得到的盒段应变分布及破坏强度均与试验结果吻合度较好。研究结果为评估飞机装配结构的极限强度提供了一定参考。  
        关键词：机翼盒段;准静态;后屈曲;加筋壁板;非线性有限元;极限承载力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 潘宇
        2017, 39(4): 899-903. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.027
        摘要：传动轴是汽车传动系统中关键的部件,该部件的静动态特性设计的好坏直接关系到整车行驶的安全性及NVH问题。针对这些问题采用Abaqus软件建立传动轴总成的有限元模型,进行强度和模态分析,并通过模态实验验证有限元仿真分析模型的正确性,说明分析方法的可靠性,并通过理论计算进行论证,结果表明传动轴总成的强度与模态都满足整车匹配设计的要求,该方法为传动轴的静动态设计提供了理论依据。  
        关键词：传动轴;静动态特性;模态分析;模态实验   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热强度

      • 成磊,周德俭,吴兆华
        2017, 39(4): 904-908. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.028
        摘要：研究热循环加载对光电互联印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)可靠性的影响。在光电互联PCB的设计阶段,建立光电互联PCB的三维有限元模型,在GJB 150.5—86规定的热循环加载条件下,对光电互联PCB焊点的可靠性、光耦合效率和光纤带的可靠性进行了研究。分析表明,光电互联PCB焊点最大应力、光纤最大应力均处于安全区域,结构不会发生破坏,且光电耦合效率不会发生显著变化,保证了光传输的稳定性。研究验证了设计方案的可行性,促进了光电互联技术的工程化。  
        关键词：光电互联PCB;热循环;有限元分析;可靠性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,杨辛未,陈洪月
        2017, 39(4): 909-914. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.029
        摘要：针对掘进机横截工况下履带架驱动处焊接残余应力对疲劳断裂的影响,建立了掘进机横截时系统的力学模型,采用Matlab汇编语言计算出不同横截角下履带架所受侧向力;应用有限元方法,模拟了履带架驱动处焊接残余应力的分布规律。基于以上分析,并结合等效结构应力法对不同横截角下驱动处疲劳寿命进行了分析比较。结果表明当横截角为5°时,履带架所受侧向载荷最小,驱动处焊缝的疲劳寿命最大。  
        关键词：残余应力;掘进机;疲劳寿命;FE-SAFE   
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        发布时间：2022-09-22
      • 甘勇,李宏钊,欧阳杰威,莫宗杰
        2017, 39(4): 915-919. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.030
        摘要：针对固定圆弧半径R=180 mm差厚拼焊板,利用Dynaform数值模拟仿真技术,研究了随位置变化压边力和随行程变化压边力两种变压边力控制方式对横向圆弧焊缝拼焊板的焊缝移动及回弹的影响,研究发现:在随位置变化压边力条件下,一定范围内的压边力既能控制差厚拼焊板的焊缝移动量又能控制拼焊板的回弹角,利于板料成形。但压边力的变化超过这个范围,利于拼焊板回弹的控制,却不利于拼焊板焊缝移动的控制。在随行程变化压边力条件下,相比其他加载方式,V型加载方式既利于拼焊板的焊缝移动量的控制又利于拼焊板回弹的控制,对拼焊板的成形有着重要的影响。变压边力控制技术包括随位置变化和随行程变化的压边力,在板料成形中允许更多薄侧板料流入凹模,减少拼焊板薄侧材料的变形,缓解拼焊板由于厚度差引起的变形不均匀,控制拼焊板的焊缝移动量和回弹角,从而提高拼焊板的成形质量。  
        关键词：数值模拟;变压边力;圆弧焊缝;焊缝移动;回弹   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 赵广慧,赵莉,唐松,李举
        2017, 39(4): 920-926. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.031
        摘要：钻井过程中,井口附近的钻杆往往受到最大的拉力和扭矩,受力条件恶劣。钻杆加厚过渡带处应力集中比较严重,其内加厚过渡区消失点是疲劳裂纹萌生乃至刺漏、断裂事故发生的危险部位。以某超深直井井口附近的G105钻杆实际受力为背景,建立外表面含横向半椭圆表面裂纹的内加厚过渡段的有限元模型,数值研究拉力和扭矩组合作用下裂纹体的断裂性能。在不同的拉力扭矩载荷比条件下,得到裂纹扩展至不同深度时的临界形状比,拟合出无因次应力强度因子随裂纹扩展的变化规律,为研究拉扭组合作用下钻杆的疲劳寿命提供依据。  
        关键词：钻杆;内加厚过渡段;半椭圆表面裂纹;断裂性能;应力强度因子   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郝志勇,张佩,宋振铎
        2017, 39(4): 927-933. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.032
        摘要：为了研究斜切工况下采煤机滚筒截齿分布对载荷谱的影响规律,进而对截齿设计提供参考依据,采用等效截齿测试齿座对滚筒同一螺旋叶片不同截线上截齿载荷进行实时在线监测,同步存储后导出分析。实验结果表明:系统技术可靠、性能稳定,能够实时动态检测截齿截割力的变化,通过不同截线上截齿时间-截割力变化曲线可得:截割力曲线波动规律具有相似性,滚筒斜切截割煤岩时,截齿载荷整体曲线呈现波峰与波谷交替形式,反应截齿随截深变化截割力不断改变的过程;同一截齿的截割阻力大于其进给阻力,但其波动状态相似,都出现许多不规则波动;单个截齿上的截割阻力和牵引阻力的瞬时值服从对称性较好的Gamma分布,其分布参数随截齿所在截线与端盘距离呈一次傅里叶级数关系,为研究截齿载荷谱规律提供了一种新方法。  
        关键词：截齿;测试齿座;Gamma分布;傅立叶级数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王名月,缪炳荣,李旭娟,杨忠坤
        2017, 39(4): 934-939. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.033
        摘要：由于裂纹对结构动态行为具有重要影响,为识别结构裂纹的位置和深度,引入混合神经遗传算法。该方法将遗传算法(GA)与神经网络相结合,利用遗传算法全局寻优的特点对BP网络进行优化。通过有限元分析得到裂纹梁的固有频率,并将其作为神经网络的输入,裂纹的位置和深度作为网络的输出。首先,利用遗传算法(GA)优化网络的权重和阈值;然后将优化结果作为三层BP神经网络的初始值,经过样本数据的训练得到合适的网络;最后以裂纹梁固有频率作为测试值,得到裂纹参数的预测结果,通过理论值与预测值的比较,结果证明了该算法能够对结构损伤进行准确的识别。  
        关键词：损伤识别;逆问题;神经网络;遗传算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 迟玉伦,李郝林
        2017, 39(4): 940-944. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.034
        摘要：随着高精密磨削技术的不断发展,对数控机床的可靠性要求越来越高,磨削载荷谱是构建磨床主轴可靠性试验平台的关键科学依据。本文以轴承套圈内圆磨床主轴载荷为例,根据机床主轴实际磨削过程,利用测试机床主轴磨削功率方法对磨削加工载荷进行长期试验测试、记录和分析,研究了其载荷信号特征及处理方法,并给出了磨床主轴载荷谱的编制方法。最后,本文绘制了"空转-磨削-空转"与真实的现场载荷相一致程序载荷谱,为磨削主轴可靠性试验提供加载条件和理论依据,对提高磨床主轴可靠性设计有着重要意义。  
        关键词：轴承套圈;磨床主轴;载荷谱;实验研究   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵攀,伍开松,吴波,郗秦阳
        2017, 39(4): 945-950. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.035
        摘要：目前,基于D-P(Drucker-Prager)准则的岩石损伤本构模型在研究岩石损伤本构领域已经占据主导地位,其优越性日渐突出。主要以D-P准则的岩石损伤本构方程为基础进行分析,发现其在某些地方存在很大误差。在问题分析的众多因素中,发现泊松比是造成误差极其重要的因素。根据实验数据结果分析,发现岩石类材料的泊松比是一个不稳定值。由于泊松比用于D-P准则的损伤本构方程的全程,首次提出了类泊松比μ*(quasi-poisson’ratio)的概念,导出类泊松比的计算公式,并引入D-P准则的岩石损伤本构模型进行验证,证明在岩石中引入类泊松比的损伤本构模型更加符合实际。修正后的新模型对于软件数值分析和应用有新的突破,类泊松比概念的提出也将引起岩石力学在众多方面的改进,对岩石力学的发展有重要意义。  
        关键词：岩石;损伤本构模型;类泊松比;修正   
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        发布时间：2022-09-22
      • 高天宇,李焕良,郑铮,邵立福,潘军军
        2017, 39(4): 951-956. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.036
        摘要：针对实际工况下ZLK50型装载机液压系统载荷谱编制方法的研究,构建了基于信号无线采集方式的液压缸多工况的测试方案,统计了转斗液压缸所受载荷的时间历程,根据"from-to"形式的雨流矩阵数据统计方法,提出了基于核函数估计的幅值雨流矩阵非参数频次外推方法,以此为据建立了转斗液压缸铲掘阶段八级程序载荷谱,并完成了ZLK50型装载机转斗液压缸全作业阶段的程序加载谱编制,为装载机液压缸疲劳寿命估计提供数据支撑。  
        关键词：工程机械;载荷谱;雨流频次外推;核密度估计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 吕媛波,卓轶,张文东
        2017, 39(4): 957-960. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.037
        摘要：针对某型飞机前缘缝翼齿轮传动机构,在S-N曲线和线性累积损伤理论的基础上,推导出齿轮接触的可靠性疲劳寿命计算公式;为了从整体上把握基本随机变量对寿命分析中响应功能函数分布的影响程度,进行了各个变量全局灵敏度的计算,为齿轮的优化设计和可靠性设计提供了有效的理论指导。  
        关键词：齿轮;线性累计损伤;可靠性;疲劳;全局灵敏度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李友胜
        2017, 39(4): 961-965. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.038
        摘要：已有的研究表明利用Neuber法以及等效应变能密度法(ESED法)计算缺口尖端应力应变时,前者计算的结果偏高,后者计算的结果偏低。而利用上述两种方法计算的结果分别为估算结果的上下限。基于对两种方法计算结果的分析,在Neuber法的基础上,改进其计算方法的不足,同时在改进的过程中考虑了材料特性(弹性模量、屈服强度以及泊松比)对应力应变估算结果的影响,同时又保证改进方法估算结果位于Neuber法和ESED法之间。以LD5缺口件为算例,利用改进方法估算其缺口根部应力应变结果,并将其与有限元结果进行对比,二者吻合度较好。  
        关键词：双轴加载;缺口根部应力分析;Neuber法;等效应变能密度法;有限元结果   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 陈洪月,张坤,李恩东
        2017, 39(4): 966-970. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.039
        摘要：钢丝绳橡胶输送带动力学参数的确定是研究带式输送机动态特性和运行能耗的关键问题,首先根据橡胶输送带的松弛、时变特性对其动力学参数的过渡态和稳定态进行定义,再以标准固体模型作为钢丝绳输送带的粘弹性本构模型,推导出动应变作用下输送带的应力解析解,并根据解析解中衰减项的特征,对过渡态和稳定态进行分析,建立输送带标准固体模型参数的通用性辨识模型和简化辨识模型,最后对st1600型钢丝绳输送带进行动应变加载实验,并采用Matlab cftool工具箱对实验结果进行辨识。结果表明:在实验参数下,随着加载循环次数的增加,通用模型辨识结果与简化模型辨识结果的差值逐渐减小,当加载循环超过67次时,两种模型的辨识结果吻合,并保持稳定;可将通用模型辨识结果与简化模型辨识结果首次达到吻合时的循环加载次数或对应的加载时间,作为划分输送带动力学参数过渡态和稳定态的判别条件。  
        关键词：输送带;动力学参数;粘弹性模型;辨识模型   
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        发布时间：2022-09-22
      • 崔方圆,李言,俞嘉艺,汤奥斐,李鹏阳,韩丽丽
        2017, 39(4): 971-975. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.040
        摘要：主轴静刚度是评价电主轴静态特性的一项重要指标,对保证精密数控机床的加工精度至关重要。基于典型工况下切削力和角接触球轴承径向刚度计算公式,通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了在指定工况下电主轴前端轴向变形量及主轴静刚度。在搭建的实验平台上对电主轴进行了静刚度实验。通过对比仿真结果和实验结果,间接验证了该有限元模型的有效性。基于可靠的有限元模型,进一步仿真获得了电主轴静刚度随前后端轴承预紧力的变化情况。  
        关键词：静刚度;电主轴;有限元;预紧力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李晓豁,钱亚森,焦丽,李岩,史尚伟,翁正洋
        2017, 39(4): 976-980. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.041
        摘要：为了改善冲击破岩掘进机冲击机构在周期冲击载荷作用下破岩过程的动态特性,利用应力波合成理论和有限元分析方法,对该机冲击机构进行模态分析及谐响应分析,获得了前六阶固有频率及振型和位移-频率曲线,确定了该机构的主要变形部位和各阶主振方向和三个轴向上最薄弱共振点,采用多目标遗传算法对摇臂的结构尺寸优化,减小了机构工作状态下的最大位移响应,改善了机构的动态特性,为该型掘进机冲击机构动态特性的研究与完善提供了方法和依据。  
        关键词：掘进机;冲击机构;模态;谐响应;优化设计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 宋宗凤,王佐祥,郭伟
        2017, 39(4): 981-985. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.042
        摘要：北方某地2014年2月由于冰雪天气发生振子杆弯折,对刚性结构水平对数周期天线振子杆进行了裹冰分析。以裹冰厚度、裹冰时风速为已知条件,在有限元软件Ansys平台上,对弯折振子杆进行了详细的裹冰分析。根据分析结果,知实际裹冰厚度超出了设计裹冰厚度,引起振子杆裹冰荷载和受风面积增大,超出振子杆、振子拉线承载能力,导致振子杆失稳弯折。根据振子杆弯折原因,提出了振子杆的改进设计方案,以满足重覆冰区的裹冰要求。  
        关键词：水平对数周期天线;振子杆;弯折;裹冰分析;Ansys   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陶东波,何超,樊新波,庹前进
        2017, 39(4): 986-990. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.043
        摘要：链传动是一种结构较为紧凑、可靠性高且使用方便的机械传动。因链条是一个挠性体,在传动的过程中,多边形效应和啮合冲击是产生动载和振动的根本原因,也是比较抽象和难理解的现象,以链传动运动学原理和多刚体动力学为理论基础,运用Recur Dyn软件,对链传动的多边形效应和啮合冲击进行了模拟分析,形象直观地表达出传动过程中链条的链速的不均匀性及跳动效应。对链传动的整机仿真及机构优化分析提供了合适的虚拟样机模型,并且对关于链传动的产品改进与开发具有一定的指导和参考价值。  
        关键词：链传动;RecurDyn;多边形效应;多体动力学   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陶军
        2017, 39(4): 991-995. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.044
        摘要：针对某聚丙烯生产装置中搅拌器34-M-2001输入轴正常运行一定时间后出现多次相同键槽位置处断裂问题,综合分析该轴的强度大小、键槽受力分布及其加工工艺对应力分布的影响等关键因素,研究失效原因并提出优化改进方案。研究表明其断裂原因主要归咎于原设计轴径尺寸过小;此外,材料综合力学性能、键槽加工工艺对应力集中的影响等也是导致裂纹产生的重要因素。在不易改变轴径尺寸的情况下,通过改进材料化学成分,选用力学性能更好的材料;改变键槽尾部加工工艺,降低其键槽尾部应力集中等优化方案,能够很大程度上提高该轴的综合使用性能。改进后该输入端轴的综合使用性能会有很大的提高。上述研究对于提高传动件尤其是带键传动轴的机械性能、使用寿命等方面具有很大的参考价值。  
        关键词：输入轴;断裂;加工工艺;材料力学性能;性能优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 傅旻,林立峰
        2017, 39(4): 996-1000. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.04.045
        摘要：写字机构作为钢板热处理前标示设备的主要部件之一,其动态特性决定着标示效果的好坏。首先,应用Pro/Engneer软件建立了写字机构的三维模型,以标示典型字符"N"的运动情况为例,对写字机构进行了运动学分析,得到标示字符时速度、加速度随时间变化的规律;在此基础上,基于Ansys Workbench根据实际工况条件构建了写字机构的有限元模型,对写字机构进行了瞬态动力学分析~[1],求解出最大应力和变形随时间变化的曲线,结果表明,写字机构在工作过程中强度和刚度较好地满足要求,为其结构设计及优化提供了理论基础。  
        关键词：写字机构;动态特性;运动分析;瞬态动力学   
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        发布时间：2022-09-22
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