最新刊期
      2017 年 第 5 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 时培明,赵娜,梁凯,韩东颖
        2017, 39(5): 1001-1006. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.001
        摘要：根据齿轮裂纹会引起齿轮系统的时变啮合刚度变化这一特性,建立了含齿根裂纹故障单级齿轮传动系统的四自由度动力学模型,对裂纹故障的非线性动力学机理进行了研究。采用变步长的四阶龙格—库塔法对齿轮裂纹故障进行仿真分析,运用时频分析方法研究了裂纹信号特征,为齿轮裂纹故障诊断提供了理论支持。在此基础上,分析了齿轮裂纹在变载荷激励下的动力学特性。分析表明:在变载荷激励下,齿轮振动波形图与变载荷激励变化趋势极其相似,裂纹的存在引起波形图上出现冲击现象并且啮合频率及其倍频附近出现边频带,边频带为故障齿轮的转频;变载荷激励下,低频的边频成分明显只与外载荷激励有关,与齿轮故障无关。  
        关键词：故障诊断;变载荷;齿根裂纹;动力学特性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李建强,王修勇,孙洪鑫
        2017, 39(5): 1007-1012. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.002
        摘要：斜拉桥拉索在外部激励下容易引起大幅振动,施加轴向控制力抑制拉索横向振动是一种可行的方法。由于轴力的作用,使得拉索的振动控制系统呈非线性特性,造成求解繁琐和实现困难。首先建立了拉索非线性控制系统时间离散模型,针对控制系统控制矩阵的双线性特征提出了平均值线性化和初始值线性化方法,并从理论上分析了线性化方法对减振效果的影响。以拉索前三阶模态控制系统为例开展了仿真分析,结果表明,在自由振动和随机激励下提出的线性化方法的减振效果比非线性方法降低5%,并能取得良好的减振效果,且两种方法的减振效果基本相同。  
        关键词：拉索;振动控制;非线性特性;线性化方法;仿真分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 徐守富,孙涛,宋桂霞,石永金,郑松林
        2017, 39(5): 1013-1018. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.003
        摘要：为了分析某型商用车高速行驶时方向盘抖动的问题,采用理论分析结合试验的方法,确定了车轮为引起方向盘抖动的激励源和方向盘抖动的传递路径。然后根据对传递路径中下摆臂衬套刚度灵敏度分析,并进行优化以解决方向盘高速抖动过程中的能量吸收问题。最后,经仿真分析和试验结果对比验证,优化后的方向盘高速抖动现象得到明显改善。  
        关键词：方向盘抖动;激励源;振动传递路径   
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      • 高秀兰,张敏英,张锋涛,史革盟,鲁开讲
        2017, 39(5): 1019-1025. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.004
        摘要：建立了6-TPS并联机构全部构件和关节与动平台速度加速度的解析关系。用凯恩法建立机构运动微分方程,该方程采用了机构输出速度作为独立变量,可作为动力学控制模型对机构进行完全闭环控制。利用矩阵范数导出了主动关节驱动力相对变化量与惯量矩阵以及加速度相对变化量之间的摄动关系,提出量化机构加速度性能和动力学优化的指标。通过实例得出机构加速度性能指标是以惯量矩阵在工作空间的奇异轨迹为极限的结论,这可以用来选取动力学性能优良的工作空间。  
        关键词：并联机构;动力学;加速度性能   
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      • 蔡剑华,黄国玉,黎小琴
        2017, 39(5): 1026-1030. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.005
        摘要：为了在强噪声中有效提取齿轮的故障特征,提出了一种基于频率切片小波变换时频分析的齿轮故障诊断方法。先对信号进行频率切片小波变换,得到在全频带下的时频分布,然后在此基础上分割出含有故障特征的时频区域,再通过对该区域进行时频阈值滤波和逆变换重构分离出有效的故障特征。仿真实验和实测信号分析表明,这种方法可从噪声信号中分离出有效的特征分量,在齿轮故障诊断方面取得了较好的应用效果。  
        关键词：频率切片小波变换;时频分析;齿轮;故障诊断   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 王平,张广鹏,张延顺,黄树峰,姚娟
        2017, 39(5): 1031-1035. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.006
        摘要：在穿戴腰式行人导航系统中,行人做弯腰、上下蹲等原地起伏动作时会引起传统峰值检测法步数检测误差。为补偿此项误差,在对人体腰部运动特征分析基础上,提出一种引入角速度信息辅助的行人步数检测方法。此方法先提取人体前向、侧向角速度信息来判断行人是否前进,并联合垂向加速度计输出的峰值信号,进行组合步数检测。在对27组引入原地起伏动作的行走实验中,应用峰值检测法和本文方法检测步数的平均准确率分别是85.8%、98.84%。实验结果表明,提出的方法能有效减少原地起伏动作导致的步数误差,且具有较高的可靠性。  
        关键词：行人导航;MEMS;步数检测;峰值检测;运动特征   
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      • 张露,陈源,周明刚,刘明勇
        2017, 39(5): 1036-1041. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.007
        摘要：针对船式拖拉机样机在试验过程中出现中间轴已疲劳破坏和轴承损坏的现象,拟采用多点激励模态分析方法对其船壳动力学特征参数进行测试。试验研究中采用输出噪声估计模型获得频响函数,利用频域多参考点模态参数辨识方法进行模态参数识别,获得100 Hz以内系统的前7阶固有频率及前三阶模态振型。试验结果表明,船式拖拉机船壳存在较低的一阶固有频率,并且在发动机启动过程中由于变速箱的转动频率和发动机的振动频率分别与船式拖拉机船壳的一、二阶固有模态频率吻合,系统容易引起共振。研究结果为解决中间轴疲劳破坏问题指明了方向,为船壳设计和结构优化提供了理论依据。  
        关键词：多点激励;重相干系数;船式拖拉机;模态分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 卓轶,吕媛波,樊优优,樊俊铃
        2017, 39(5): 1042-1045. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.008
        摘要：采用四点弯曲试验对钛合金激光成形修复短梁和常规锻造后机加工短梁的静强度和疲劳强度进行了研究,考察了激光成形修复技术对TA15钛合金工字梁静强度和疲劳强度的影响。通过对比分析认为,激光成形修复技术可在修复区域和基体材料之间形成致密、均匀的冶金结合区,使得修复短梁的静强度和疲劳强度与锻造短梁的性能相近,从而为关键零部件的修复提供了强有力的技术支持。  
        关键词：激光成形修复;TA15钛合金梁;四点弯曲;强度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,谢春雪,谢苗,刘治翔
        2017, 39(5): 1046-1050. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.009
        摘要：真空电弧钎焊技术研究中,对于关键过程引弧时各关键因素参数的取值没有统一的标准,大都依据经验来决定相关参数的大小等问题,结合改造真空电弧钎焊设备,对其引弧过程影响因素进行了理论研究和实验验证。从电弧建立的基本原理着手,逐一分析了氩气流量、击穿电压、击穿距离以及钽管直径等引弧过程中各关键因素对建立电弧的影响,通过建立这些影响因素与电弧的关系模型,得出了各因素对电弧建立的影响趋势。结合真空电弧钎焊工艺要求,得出了各影响因素最有利于电弧建立的取值或取值范围。并通过实验数据验证和完善了理论研究,为提高真空电弧钎焊设备引弧成功率以其参数取值提供了可靠的依据和解决途径。  
        关键词：真空电弧钎焊;引弧机理;影响因素;参数取值   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王新波,秦剑波,谭申刚
        2017, 39(5): 1051-1056. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.010
        摘要：通过TC11钛合金3D激光快速成形件力学性能实验,获得了静拉伸、S-N曲线、DFR值和断裂韧性等性能数据,并与工程应用广泛的TC18锻件和TC21锻件性能数据进行了对比分析。结果表明:TC11激光成形钛合金的综合性能基本介于TC18和TC21之间;试样存在的未熔合或气泡等内部缺陷对疲劳性能影响较大,后续需持续完善激光成形件的制造工艺,减少内部缺陷,达到内部缺陷的可检可控,确保飞机安全。  
        关键词：3D激光成形;TC11钛合金;力学性能;实验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 欧旭升,祁玲敏,韩太坤
        2017, 39(5): 1057-1060. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.011
        摘要：急冷换热器管座角焊缝的质量对相关设备的安全稳定运行具有重要的意义。但是,现行标准中的无损检测方法无法有效的检测该焊缝内部的缺陷,提出将相控阵超声检测方法应用于急冷换热器管座角焊缝。根据某一急冷换热器中集箱管座角焊缝的规格及形状,制作了用于验证相控阵超声检测系统的模拟试样。首先经过在软件上的模拟仿真,确定了探头的规格及放置位置,最终通过检测模拟试样上的人工缺陷验证了相控阵超声检测应用于急冷换热器管座角焊缝的可行性。  
        关键词：急冷换热器;管座角焊缝;相控阵超声检测   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵燕,周占廷,万小朋
        2017, 39(5): 1061-1065. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.012
        摘要：对于采用应变法的非翼面根部飞行载荷测量,调研了不同展弦比两梁、三梁以及多梁多墙结构的地面校准试验数据,发现了应变计剖面内加载时应变计有不同大小的响应。使用3D结构变形连续性分析了上述现象的机理,结合某翼面结构,分析了应变计剖面内加载对应变计的影响和可能引起的虚假载荷。结果发现:展弦比是影响剖面内加载时应变计响应大小的一个重要因素。对于某翼面结构不同的弯矩方程,剖面内加载引起的虚假载荷与应用载荷的百分比为-24.1%~23.4%,对于不同的剪力方程,虚假载荷与应用载荷的百分比为-31.2%~-3.7%。  
        关键词：飞行载荷测量;剖面内加载;3D结构变形连续性;展弦比   
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        发布时间：2022-09-22

        微电子机械系统

      • 杨志安,赵开元
        2017, 39(5): 1066-1071. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.013
        摘要：研究电路与微梁耦合系统在有界窄带激励下的参数共振问题。建立有界窄带激励下微梁系统的随机微分方程。应用多尺度法得到系统参数共振的频率响应方程,导出系统的Ito随机微分方程,采用矩法得到系统一阶矩和二阶矩的近似表达式,数值分析系统各个参数对微梁响应的影响。结果表明,参数共振稳态解稳定的充分必要条件与系统一阶矩和二阶矩稳定的充分必要条件是一样的;当微梁上极板的宽度、厚度和长度增加时,极板振幅的二阶矩减小;当上极板的阻尼系数、轴向力以及上下极板间的距离增加时,极板振幅的二阶矩增大。  
        关键词：微梁;参数共振;多尺度法;非线性;窄带激励   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 李通,郑松林,陈铁,冯金芝,赵礼辉
        2017, 39(5): 1072-1078. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.014
        摘要：为了解决在产品研发阶段可靠性数据缺乏和可靠性影响因素不确定的问题,提出了一种基于灰色系统理论的可靠性分配模型。考虑重要程度、复杂程度、技术发展水平、制造水平、工作时间和环境条件6个影响因素,结合专家经验和已知的可靠性数据,采用灰色聚类分析法和基于灰色关联度求解指标权重的改进方法评估燃料电池汽车各子系统之间的相对失效关系。根据综合灰色评估值对各子系统的可靠性进行分配。将模型分配结果和该车实际故障数据比较,验证了这种可靠性分配模型的有效性。  
        关键词：燃料电池轿车;灰色系统理论;灰色聚类分析;可靠性分配   
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      • 赵宽,薛河,陈建军,乔心州
        2017, 39(5): 1079-1085. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.015
        摘要：以曲柄滑块机构为研究对象,分析其在考虑转动副间隙和润滑作用下并同时考虑系统参数具有随机性时滑块与连杆铰接处铰间作用力的可靠度问题。利用连续接触模型和流体动力学理论分别求出间隙处接触力及润滑碰撞力,基于Newton-Euler法建立曲柄滑块系统的动力学模型。为了克服因为参数选择不准确而使支持向量机回归的预测精度难以达到目标精度这一缺陷,通过遗传算法对支持向量机回归预测模型的各项参数进行寻优处理,获得最优参数值。然后,考虑系统物理参数及几何参数的随机性,利用该方法给出随机参数与功能函数的近似函数关系式,进而利用Monte-Carlo法计算铰间作用力的可靠度。通过算例验证了方法的可行性和有效性。  
        关键词：间隙;润滑;曲柄滑块机构;支持向量回归;可靠度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 迟玉伦,衷雪莲,吴春平,李郝林
        2017, 39(5): 1086-1091. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.016
        摘要：机床主轴作为机床核心部件之一,其可靠性分析研究对提高数控机床质量有着重要意义。分析研究机床主轴性能退化的机理,将声发射信号应用于机床主轴性能状态监测。基于机床主轴性能未知退化路径模型研究,为长寿命少失效样本条件提供了一种失效寿命估计方法,综合虚拟增广样本法对机床主轴进行可靠性评估。最后,通过实验验证了该方法的有效性和实用性。  
        关键词：声发射信号;机床主轴;性能退化;可靠性   
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      • 张立新,李玉玺,史卫朝
        2017, 39(5): 1092-1098. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.017
        摘要：针对电火花加工复杂、时变、多参数的特点,在单晶硅Si放电成型加工可行性的基础上,对材料去除率和表面粗糙度等工艺目标进行综合评价。采用中心组合设计实验综合考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对P型单晶Si放电成型加工过程中材料去除率以及表面粗糙度的影响程度,通过响应曲面法分别获得材料去除率和表面粗糙度的二次响应模型,方差分析结果表明模型具有很好的拟合程度和适应性。以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标建立工艺参数优化模型,设计遗传算法对优化问题进行求解并得到Pareto最优解集。实验结果表明,料去除率的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.8%,表面粗糙度的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.3%。表明该算法能有效快速的实现P型单晶Si放电成型加工过程的工艺参数优化。  
        关键词：放电加工;单晶硅;材料去除率;表面粗糙度;参数优化   
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      • 李凤江,张捷,廖映华,李庆琛
        2017, 39(5): 1099-1104. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.018
        摘要：针对采煤机摇臂齿轮传动系统的设计,以可靠性设计理论为基础,推导出在齿轮强度、应力都服从正态分布时的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度为约束条件,齿轮系体积最小为目标函数的优化数学模型,通过Matlab的遗传算法优化工具箱对其进行优化求解。实例结果表明,方法得到的设计参数能有效地提高摇臂齿轮传动系统的可靠度,减小齿轮传动系统的体积、重量,有利于实现产品轻量化,节约成本。  
        关键词：齿轮传动;可靠性设计;Matlab优化工具箱;遗传算法   
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        设计·计算

      • 刘晓雪,郭翰飞,张亚辉,张有为
        2017, 39(5): 1105-1111. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.019
        摘要：螺栓联接由于自身简单和实用性强的特点成为工程结构中应用最广泛的联接形式,但是由于几何结构突变造成整个结构刚度的变化,使得螺栓成为整个结构设计过程中涉及参数最多的影响因素,明确刚度特性的变化规律对于进行包含该结构动力学分析是至关重要的前提。针对螺栓联接的一种受力形式杠杆作用分别讨论了两个影响因素:预紧力大小;杠杆力与螺栓中心的距离对联接刚度变化规律的影响。计算结果表明,较大的预紧力可以保证结构的初始刚度,但是影响较为有限,预紧力增加100%的条件下,初始刚度增加13%;杠杆力与螺栓中心的距离越短,联接结构的初始刚度就越大,该距离增加30%,刚度降低60%。并基于分析结果提出了双指数形式的拟合公式,并与计算结果进行对比分析验证了拟合公式的合理性,该计算结果可以为采用螺栓联接的工程结构提供刚度计算分析方法,为此类结构进行动力学分析提供了基础刚度的研究依据。  
        关键词：螺栓联接刚度;杠杆力;预紧力;参数拟合   
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        发布时间：2022-09-22
      • 董皓,方宗德,方舟,赵晓龙
        2017, 39(5): 1112-1118. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.020
        摘要：为了分析齿侧间隙引起的船用重载人字齿轮功率四分支传动的非线性问题,结合集中参数理论,建立综合考虑时变刚度、啮合阻尼、支撑刚度及阻尼、齿侧间隙等非线性因素的动力学模型。基于人字齿轮轮齿加载接触仿真分析,提出一种精确计算人字齿轮副的时变啮合刚度激励的方法,采用数值解法,得到齿侧间隙影响下的系统在无冲击、单边冲击和双边冲击状态的动载系数和振幅。结果表明:功率四分支传动系统具有复杂的非线性特性,对齿侧间隙量的变化较为敏感,齿侧间隙从0μm~150μm变化时,系统载荷由双边冲击到单边冲击变化,齿侧间隙当大于某临界值后,系统的动力学特性不再随齿侧间隙的增大而改变。揭示了人字齿功率四分支传动非线性动态特性的变化规律,为该系统的动态均衡优化设计奠定了理论基础。  
        关键词：人字齿轮;功率四分支;承载接触分析;时变啮合刚度;非线性   
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      • 王国荣,廖崇吉,胡刚,钟林,张敏
        2017, 39(5): 1119-1125. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.021
        摘要：为研究非光滑圆柱绕流减阻性能,采用SST k-ω湍流模型对亚临界雷诺数Re=40 000下凹坑圆柱绕流进行数值模拟及减阻性能研究。对凹坑深度、内部形状、分布形式进行了结构参数敏感性分析,研究各参数对凹坑圆柱绕流减阻性能的影响规律。结果表明:凹坑圆柱具有较好的绕流减阻效果;阻力系数、升力系数均随凹坑深度增加呈先减小后增大的变化趋势,且在h=0.015D时,凹坑圆柱绕流具有最佳减阻效果;圆柱形凹坑圆柱平均阻力系数为0.923,球面形凹坑圆柱平均阻力系数为0.94;菱形分布凹坑织构的圆柱绕流阻力系数平均值为0.923,矩形情况为0.973。  
        关键词：圆柱绕流;凹坑;减阻性能;阻力系数;升力系数;斯特劳哈尔数   
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      • 陈涛,许希武,毛春见
        2017, 39(5): 1126-1131. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.022
        摘要：缝合复合材料在复合材料的厚度方向加入了缝线,不仅提高了层板的层间强度,抑制了分层的扩展,而且提高了受冲击后的压缩强度。采用开口等效法来模拟层板的初始损伤,用三维实体单元模拟层板,空间三维杆单元模拟缝线的增强作用,采用三维Hashin判据作为压缩时层板渐近损伤的失效判据,模拟缝合复合材料层板受冲击损伤后的压缩过程;得到层板的剩余压缩强度,与试验结果吻合较好。  
        关键词：复合材料;缝合层板;冲击损伤;剩余压缩强度   
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      • 况雨春,张聪,吴龙梅,董宗正,任海涛
        2017, 39(5): 1132-1137. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.023
        摘要：螺杆钻具马达定转子之间的过盈量决定了马达的密封性能并对其机械性能产生重要的影响,确定定转子之间合理的过盈量对提高马达的机械性能具有重要的意义。基于赫兹接触理论,建立了马达定子、转子二维啮合模型,遵循接触力系平衡原理,通过迭代方法得到转子运动的中心轨迹和法向过盈量。通过测量两只具有不同理论过盈量的马达定转子廓形,利用啮合模型得到其计算过盈量,并且与理论过盈量进行对比,结果表明:相较于理论过盈量,计算过盈量的值偏大。同时,对两只钻具进行整机试验,对比其机械性能发现计算过盈量更能合理解释马达的实验结果,并且计算过盈量处于合理的数值时,螺杆钻具马达将获得良好的机械性能。  
        关键词：螺杆钻具;定子;转子;啮合模型   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,刘晓宁,陈洪月,宋秋爽,袁智
        2017, 39(5): 1138-1144. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.024
        摘要：针对采煤机截割部传动系统动态特性问题,从刚柔耦合多体动力学理论出发,根据采煤机截割部传动系统的传动原理和结构参数,对采煤机截割部传动系统动态特性问题进行研究。以RecurDyn软件为仿真平台建立了采煤机截割部齿轮传动系统刚柔耦合动力学模型。模型充分考虑传动轴各方向的柔性特征,以滚筒三向截割力为激励载荷,计算出传动系统中各齿轮啮合力、各轴应变及轴承连接处的接触。研究结果表明:第11对齿轮啮合力最大,为11 272 634.4N。轴承最大接触力发生位置为轴5上的轴承1,为912 317.98N。研究结果为传动系统的优化设计及疲劳寿命预测提供依据。  
        关键词：采煤机;刚柔耦合;动力学;接触动力学;RecurDyn   
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      • 李成兵,党思宏
        2017, 39(5): 1145-1150. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.025
        摘要：管道机械损伤中最常见的类型是凹陷,这些缺陷是导致管道失效的主要原因,为深入研究其对管道安全的影响,建立符合实际工况的计算模型是有必要的。前人通过棍压模型和球压模型重点对有凹角的凹陷进行了较为全面的分析研究。本文在给出有凹角和无凹角凹陷的尺寸判别方法后,分析管道上实际检测数据发现无凹角凹陷在管道上分布较多,提出无凹角凹陷的计算模型—环向棍压模型。通过有限元软件模拟检测的凹陷尺寸验证了模型的准确性。最后,分析环向棍参数对模拟凹陷的尺寸影响,结果表明:同一深度的凹陷,可以通过改变环向棍的曲率半径去改变凹陷的长宽尺寸,以满足对实际工况中随机尺寸凹陷的模拟;进一步研究发现,无凹角凹陷对管道安全的影响有着不可忽视的作用。  
        关键词：管道凹陷;检测数据;无凹角凹陷;环向棍;有限元模型   
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      • 张明明,吴宏伟,王帅,马斌捷
        2017, 39(5): 1151-1157. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.026
        摘要：首先采用三明治夹心板等效理论建立了全高度蜂窝结构的等效模型,通过仿真计算提取出关注区域,将关注区域依据真实模型进行有限元建模,然后采用子模型分析技术进行细节分析,将仿真结果与试验结果进行对比,验证该分析方法的有效性和准确性。利用提出的分析方法对全高度蜂窝机翼结构进行仿真分析,讨论了全高度蜂窝结构各几何参数与单位质量失稳破坏载荷的关系,结果显示单位质量承载失稳载荷随着上、下板厚和壁厚增大呈现递增趋势,而随蜂窝胞单元边长增大呈递减趋势,且在一定范围内变化较小。最后采用多目标参数方法对蜂窝机翼结构进行了优化分析,结果表明蜂窝胞单元三个几何参数分别处于特定范围内时单位质量承受失稳载荷处于较大值。  
        关键词：全高度蜂窝;等效模型;子模型技术;三明治夹心板;多目标优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张志臣,赵学敏,唐德渝,刘明珠,李亮玉,龙斌
        2017, 39(5): 1158-1163. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.027
        摘要：研究三角齿型摩擦轮与柔性轨道在小变形接触条件下的滚动摩擦力,根据Crook的弹塑性滚动摩擦理论,将柔性轨道简化为弹塑性变形体建立有限元模型,分析得到的滚动摩擦力和滚动摩擦因数。设计滚动摩擦力测量试验,测定滚动摩擦力矩,对比理论值和计算值,得出齿形摩擦轮与轨道小变形接触下合适的滚动摩擦模型。  
        关键词：齿型摩擦轮;柔性轨道;滚动摩擦;有限元;Nastran   
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        发布时间：2022-09-22
      • 金迪,乔凌云,凡玉
        2017, 39(5): 1164-1168. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.028
        摘要：通过对压缩、剪切载荷作用下复合材料蜂窝夹层板的稳定性试验和采用工程算法及有限元法的稳定性计算,验证了有限元计算方法的准确性,讨论了芯层高度对薄面板复合材料蜂窝夹层板总体稳定性的影响。结果表明,增加蜂窝芯高度能显著提高薄面板复合材料蜂窝夹层板的屈曲载荷,但剩余承载能力随芯层高度增加而减小;并且单一增加芯层高度会导致屈曲载荷下面板应变增大,甚至超过许用值。  
        关键词：复合材料;蜂窝夹层结构;芯层高度;总体稳定性;屈曲载荷   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热强度

      • 王立波,刘渝,王宇,秦义
        2017, 39(5): 1169-1174. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.029
        摘要：冷挤压技术是一种高精,高效,优质低耗的先进生产工艺技术,在现代生产中发挥着重要的作用。随着新型润滑剂,新的模具钢,大吨位压力机的出现,冷挤压工艺批量成型静力强度较高的材料成为了可能。通过对冷挤压scm435合金钢的冷挤压工艺的热力耦合数值仿真,模拟了从热套过盈配合,放置工件,挤压成型,卸载,工件顶出,冷却回弹全成型过程。研究了成型过程中各阶段凹模预应力的变化,以及温度对预应力的影响。并在此基础上,提出了通过分段式模套施加非均匀化过盈量的理念,和具体的工艺实施方法,并对比研究了一体式模套凹模和分段式模套凹模在挤压整个过程中的预应力情况。  
        关键词：冷挤压;热套过盈配合;过盈间隙;非均匀化过盈量;分段式模套   
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        发布时间：2022-09-22
      • 倪敬,施黎峰,郑棱楠,杨肖
        2017, 39(5): 1175-1180. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.030
        摘要：综合考虑灰铸铁物理属性随温度变化规律、拉/压各向力学性能差异和弹塑性应变应力关系,采用有限元计算方法,研究灰铸铁制动盘在不同制动工况下的温度场、应力场、应变场以及热机裂纹强度,揭示制动盘热机开裂原因及裂纹分布规律。热机耦合计算结果表明制动盘在初始制动速度为180 km/h下,最大温度为360℃、径向压/拉应力275MPa/85 MPa、周向压/拉应力为374 MPa/100 MPa、径/周向塑性应变为-4.6×10-5/-6.75×10-5。热机开裂计算结果表明径向裂纹尖端应力强度因子ΔK为6.69MPa·m1/2大于周向裂纹尖端应力强度因子5.49 MPa·m1/2,径向裂纹张开距离大于周向裂纹张开距离,证明制动盘表面裂纹分布以径向裂纹为主且径向裂纹尺寸大于周向裂纹。  
        关键词：热机开裂;有限元计算;灰铸铁;弹/塑性应变   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杜招鑫,李海静,富阳,高炳军
        2017, 39(5): 1181-1186. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.031
        摘要：为能够提供蒸压釜的准确温度场,有效地为应力分析做准备,对某在用蒸压釜快开结构进行温度测量,并采用Ansys有限元进行温度场数值模拟,将模拟结果与实测数据进行比较验证。结果表明,模拟结果与实际情况吻合较好。根据JB4732-1995对结构进行强度评定和疲劳寿命评定,评定结果满足要求。  
        关键词：蒸压釜;稳态温度场;应力场;有限元;低周疲劳   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 张则荣,樊智敏,王永岩,杨福芹,徐俊
        2017, 39(5): 1187-1192. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.032
        摘要：基于模态理论建立了振动筛位移和应变模态参数识别模型,仿真分析了振动筛上横梁产生疲劳损伤裂纹时位移和应变模态参数的变化。分析结果表明上横梁产生疲劳裂纹后的模态频率和位移振型较疲劳损伤前均无显著变化,而应变模态振型在疲劳裂纹处发生了显著的突变,其中弯曲应变模态较扭转应变模态对疲劳损伤裂纹更敏感。以振动筛上横梁产生疲劳损伤裂纹前、后的应变模态变化率为指标判定疲劳损伤程度,由损伤程度即可确定上横梁疲劳裂纹尺寸,进而可由Paris公式的积分形式计算振动筛上横梁的疲劳剩余寿命。基于应变模态变化预测振动筛上横梁的疲劳损伤程度和疲劳剩余寿命,将有助于对其进行动态优化设计,从而提高振动筛的使用寿命。  
        关键词：振动筛;上横梁;应变模态分析;疲劳损伤;剩余寿命   
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      • 俞树荣,罗文强
        2017, 39(5): 1193-1198. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.033
        摘要：对于海洋工程平台三相分离器局部腐蚀严重且存在腐蚀影响因素较多、腐蚀数据较少的问题,提出将壁厚随腐蚀减薄作为灰色综合量,对某平台一级分离器井流物入口接管的剩余壁厚进行灰色预测。针对传统GM(1,1)模型未对数据进行预处理和新信息利用不充分的问题,综合平移和累加最新值定解法对其进行改进,并分析了改进过程中需注意的问题。通过与其他三种灰色预测模型进行精度对比,证明了改进的有效性,并在此基础上预测接管的剩余寿命,为腐蚀管理人员制定相应的防腐蚀计划提供参考。  
        关键词：分离器;腐蚀;接管;GM(1,1);预测;剩余寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 马扎根,胡文伟,王一凡,张武杰,吴孟乔
        2017, 39(5): 1199-1203. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.034
        摘要：传统的整车道路载荷测量通道多、准备周期长、数据量大,在应用于大范围用户道路载荷测量时,需要耗费大量的人力、物力。以系统辨识的理论及方法为基础,提出了以少量测量通道统计结果估计整车及零部件疲劳累积损伤的方法,并利用某A级车小范围用户道路载荷数据,以车轮纵向疲劳累积损伤估计为例进行了解释说明。将通过系统辨识得到的估计值与实测值进行对比,结果表明两者有着较高的一致性,证明该方法有效。  
        关键词：系统辨识用户;道路载荷测量;疲劳累积损伤   
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        发布时间：2022-09-22
      • 罗友红,吴晓,熊刚,丁正男
        2017, 39(5): 1204-1209. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.035
        摘要：基于失效评定图技术,考虑了载荷、断裂韧性、屈服强度,抗拉强度等参数的不确定性,并结合起重机结构的有限元分析结果,对在役36 t集装箱门式起重机箱形梁结构进行了概率断裂安全评定的研究。采用Monte Carlo随机抽样方法计算了起重机箱形梁结构的失效概率。对评定输入参数进行了敏感性分析确定了影响箱形梁失效概率的重要参数。敏感性分析结果显示,屈服强度是影响起重机箱形梁失效概率的最重要参数,其次是一次薄膜应力和断裂韧性。研究内容为起重机箱形梁的修复,监控以及安全评定提供了参考。  
        关键词：起重机;箱形梁;概率安全评定;失效概率;敏感性分析   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 孙晔,陆海桃,张海英,樊哲良
        2017, 39(5): 1210-1214. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.036
        摘要：针对传统振动试验夹具结构动态设计主要依靠经验及公式粗略计算的不足,通过构建某夹具的3维有限元模型,利用模态分析对夹具固有频率、低阶振型进行预测,对不满足要求的夹具进行改进。利用随机振动分析从固有频率、振动放大因子、正交运动范围、各固定点间振动量值差别4个方面对改进后的夹具进行仿真计算,并与试验结果对比,验证仿真结果的可靠性,判断夹具设计满足振动试验要求。  
        关键词：夹具设计;有限元;模态分析;随机振动;试验验证   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王传洋,刘海华,邱德义
        2017, 39(5): 1215-1219. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.037
        摘要：对镗铣加工中心主轴减速箱进行三维建模,分析齿轮传动情况,通过计算齿轮热流密度以及轴承发热量得出热载荷,以计算所得各换热面的对流系数作为边界条件,求解主轴减速箱温度场,并进行热-结构耦合分析得到减速箱以及齿轮轴的热变形,与额定间隙进行比对,验证了主轴减速箱工作的可靠性。  
        关键词：镗铣加工中心;主轴减速箱;热特性;可靠性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈洪武,田铖,彭聪聪
        2017, 39(5): 1220-1223. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.038
        摘要：运用Solid Works参数化建立曲柄结构的三维模型,并用Simulation进行有限元仿真分析。确定6个待优化参数,以最大应力为约束,求解最小的结构重量。采用Box-Behnken法进行优化,迭代分析49次,考虑Solid Works不能充分拟合数据,用试验设计软件Design-Expert建立Box-Behnken响应面设计,将仿真结果输入Design-Expert,分别拟合关于体积和应力的响应面函数,求得最优解。对比参考文献的结论,表明BBD在结构优化问题上有很好的应用价值。  
        关键词：Box-Behnken;优化设计;SolidWorks   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵丽娟,赵名扬,刘旭南
        2017, 39(5): 1224-1229. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.039
        摘要：为了提高煤炭开采效率及采煤机的使用寿命,分析了截齿的失效形式及原因,阐述了截齿失效造成的影响,针对截齿在不同地质条件下的选择、研发设计、制造工艺和使用进行了对策探讨,并提出了通过合理选择截齿类型及几何参数、优化截齿安装角及叶片螺旋升角、应用摩擦学理论、使用新型截齿材料、进行表面强化、加强工人操作规范等措施提高截齿的质量,为截齿的生产提供参考依据。  
        关键词：采煤机;截齿;失效形式;对策   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王晓曦,罗会信,党章,徐卫文,章勤奋
        2017, 39(5): 1230-1233. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.040
        摘要：以某炼钢厂连铸车间炉前350 t铸造起重机为研究对象,针对吊车主梁端部出现裂纹的问题,结合现场压力测试及有限元仿真对问题进行分析并提出加固方案。通过应力实测对有限元计算结果进行验证,验证有限元模型正确后对主梁端部最危险的工况进行静应力分析,有限元计算结果表明,最大应力出现在主梁端部。结合实际观察情况,以有限元计算结果为依据,认为主梁端部弯板弧度较小、端梁下盖板与主梁端部弯板对接焊缝在该处交叉,使得该处应力集中较大,从而导致起重机主梁端部产生裂纹。最后结合实际问题提出加固方案,并通过有限元计算结果可知加固效果十分显著。  
        关键词：铸造起重机;主梁端部;裂纹;有限元;加固   
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        发布时间：2022-09-22
      • 韩广冬,陈海泉,孙玉清,张金男,王生海
        2017, 39(5): 1234-1239. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.041
        摘要：船用起重机在海上作业过程中,悬挂重物的钢丝绳属于柔性件,加上风、浪等海洋环境载荷的影响,使得负载产生摆动。基于起重机海上作业时吊物的摇摆,设计开发了一种新型船用起重机伸缩套管减摇装置,利用套管的刚性约束来减小吊索的摇摆幅度,利用万向力矩结构减轻套管的受力,套管通过万向力矩运动时,依靠弹簧阻尼来存储释放能量,减少吊重的摆幅。介绍了伸缩套管装置的结构和原理,建立船、起重机、伸缩套管的数学模型,并利用Adams建立仿真模型进行运动学分析,得出伸缩套管装置具有明显的减摇效果,同时通过搭建实验平台进行实验,验证了伸缩套管装置在实际应用中具有显著的减摇效果。  
        关键词：船用起重机;伸缩套管减摇装置;Adams;运动学分析;减摇   
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        发布时间：2022-09-22
      • 甘勇,李宏钊,欧阳杰威,覃希
        2017, 39(5): 1240-1244. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.042
        摘要：为了提高拼焊板的成形质量,针对固定圆弧半径R=180 mm差厚拼焊板,利用Dynaform数值模拟仿真技术与正交设计相结合的方法,对影响横向圆弧焊缝拼焊板成形质量的强度比、凸凹模间隙、薄侧压边率、摩擦因数、总压边力、板厚比因素进行了分析。结果表明:强度比、摩擦因数、总压边力及板厚比对成形结果影响相对较大。随着薄侧母材强度的提高,其抵抗变形的能力不断增强,使得薄侧母材变形程度降低导致焊缝移动量有所降低,拼焊板成形质量有所提高。摩擦因数和总压边力对拼焊板的成形性能的影响并不是很大,但过大的摩擦因数和过大的总压边力会影响两侧母材的材料流动性,进而影响板料的最终成形质量。在设计拼焊板时,板厚搭配应仔细考虑,一般把板厚比取在1.0~1.0到1.0~1.4这个范围之间成形较为稳定,过小和过大的板厚比不利于拼焊板成形。  
        关键词：U型件;数值模拟;正交设计;圆弧焊缝;极差分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 林伟,董宗正,张立民,张建忠,王宏君
        2017, 39(5): 1245-1250. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.043
        摘要：准确了解修井作业过程中井底钻压及管柱屈曲变化规律对于高效、安全修井作业具有重要的意义。根据数值仿真原理及修井管柱受力特性,建立了修井作业管柱有限元模型,分析了管柱在井筒中的受力情况,模型计算结果与现场实验数据吻合较好。通过了水平作业管柱有限元模型,对影响水平井管柱屈曲临界载荷的摩擦因数和环空间隙等因素进行了分析。研究结果表明:摩擦因数越大其正弦和螺旋屈曲临界载荷都随着增大,且螺旋屈曲临界载荷对摩擦因数更敏感;环空间隙变大,会导致管柱的屈曲载荷减小,且当环空间隙大于35 mm时,管柱的螺旋屈曲临界载荷小于正弦屈曲临界载荷。  
        关键词：水平井;屈曲;修井管柱;仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王钟羡,郭华泾
        2017, 39(5): 1251-1254. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.05.044
        摘要：基于J-A2双参数法,通过三维有限元数值模拟,对带有表面半椭圆裂纹的承压反应堆压力容器在高温高压的工况下,即T=561 K,内压p=10 MPa,其裂纹前沿约束效应进行研究。取三组不同裂纹短长轴比a/c=1/2、1/3、1/5(a=20 mm,c=40 mm,60 mm,100 mm),取三组不同材料应变硬化指数n=10、15、20的情况进行了弹塑性分析,得到相对应的J积分和约束参量A2。研究结果表明:J积分随着短长轴比a/c减小而有所增大,而几乎不受硬化指数n的影响;硬化指数n的增大会弱化a/c对A2的影响;裂纹最深点(θ=90°)是最危险点处。  
        关键词：表面半椭圆裂纹;高温高压;约束效应;J积分;约束参量   
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        发布时间：2022-09-22
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