最新刊期
      2017 年 第 6 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 李晶,胡宇达
        2017, 39(6): 1255-1263. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.001
        摘要：在给出薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,得到横向磁场作用下矩形薄板的磁弹性振动方程。针对一边固定三边简支的矩形薄板,通过位移模态展开并利用Galerkin法分离时间和空间变量,得到两自由度内共振非线性振动微分方程。采用多尺度法对模态方程组进行求解,得到了系统1∶3内共振情况下前两阶振动模态相互耦合的特征方程。通过算例,得到了关于系统内共振幅值的时程响应图和相图,分别讨论了无阻尼情况下系统初值、板厚以及有阻尼情况下磁场强度对内共振特性的影响,结果表明系统呈现明显的非线性内共振特征。  
        关键词：导电矩形薄板;内共振;磁场;多尺度法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈聚龙,王俊国,陈跃威,赵永翔
        2017, 39(6): 1264-1270. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.002
        摘要：轴的抗弯刚度是影响转子动力学特性的重要因素,转子圆盘厚度对抗弯刚度影响较大。应用有限元软件Ansys建立某铁路机车牵引电机转子系统的一维和三维模型。分析圆盘厚度对临界转速的影响,随着圆盘厚度减少和圆盘质量集中,第一阶临界转速线性减小,且当圆盘质量集中到非常薄的圆盘上时,三维模型计算的临界转速趋近于一维梁单元集中质量法计算的结果,在此基础上讨论一维模型的适用范围。并进行三维模型不平衡响应分析,讨论不同圆盘厚度、不平衡质量、阻尼比对不平衡响应的影响。  
        关键词：抗弯刚度;圆盘厚度;临界转速;不平衡响应   
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        发布时间：2022-09-22
      • 武红霞,韩捷,陈宏,秦东晨
        2017, 39(6): 1271-1274. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.003
        摘要：建立了裂纹转子非线性逼近模型,论述了非线性输出频域响应函数(NOFRF)及其非线性频谱分析理论,基于该理论对裂纹转子系统的各阶NOFRF进行了仿真分析,该分析结果说明了裂纹转子系统新频域成份是如何产生的,对裂纹转子的超谐波成份和亚共振现象进行了解释,并进行了试验分析,结果表明了高阶NOFRF比一阶对转子裂纹深度更敏感,为裂纹转子的精确故障诊断提供了理论基础。  
        关键词：裂纹转子;非线性频谱;故障诊断;NOFRF   
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      • 杜振军,徐磊,黄衍
        2017, 39(6): 1275-1281. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.004
        摘要：通过HHT边际谱提取铁路轨道不平顺频率结构信息,对具有相同运营条件的铁路轨道不平顺HHT边际谱进行聚类分析,形成适合描述不同运营速度及影响铁路安全、舒适运行动力学指标的轨道不平顺边际谱标准(特性)矩阵,建立轨道不平顺HHT边际谱-马氏距离模型,可用于铁路线路运行速度判别及对不平顺中存在的严重影响铁路安全、舒适运行的铁路路段进行宏观判定。  
        关键词：轨道不平顺;HHT边际谱;马氏距离;标准(特性)矩阵;频幅结构   
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      • 王吴光
        2017, 39(6): 1282-1287. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.005
        摘要：为了提高刀具磨损状态监测准确度,提出基于人工蜂群-BP神经网络算法的刀具磨损状态监测方法。使用力传感器和振动传感器设计了磨损状态监测平台;使用匹配追踪算法对信号进行了去噪;提取了信号时域、频域、时频域的特征参数,使用核主成分分析法对特征参数进行了降维,确定了反应刀具磨损状态的15个特征参数;提出了人工蜂群-BP神经网络算法的刀具磨损状态识别方法,使用人工蜂群算法优化BP神经网络算法参数;经实验验证,传统BP神经网络识别准确率为78.75%,优化BP神经网络算法识别准确率为100%。  
        关键词：刀具;磨损状态监测;匹配追踪算法;核主成分分析法;人工蜂群-BP神经网络算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张勇亮,李国林,尹洪伟
        2017, 39(6): 1288-1295. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.006
        摘要：针对传统随机共振方法存在的单级自适应随机共振方法输出响应信噪比低、参数自适应时间长且阵列随机共振方法参数设置困难等不足,提出了一种基于带极值扰动的简化粒子群(Extremum Disturbed and Simple Particle Swarm Optimization,tsPSO)算法的阵列自适应随机共振方法,实现了强噪声背景下大参数微弱信号的有效、快速检测。首先,采用并联随机共振系统,通过对各子系统的输出响应进行自相关分析并合成提高最终输出响应的信噪比;其次,在每个并联子系统中,通过随机共振系统级联的方式进一步提高输出响应的信噪比;最后,以信噪比为适应度函数,对每个子系统的参数进行自适应选择,并通过变换尺度分段搜索和采用ts PSO算法缩短参数自适应的时间。仿真实验和工程应用结果验证了该方法的有效性。  
        关键词：随机共振;阵列;自相关分析;自适应;tsPSO算法   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 孙灵芳,徐曼菲,孔盛琦
        2017, 39(6): 1296-1301. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.007
        摘要：基于Comsol Multipysics仿真软件,建立了声发射耦合的板材-污垢多层有限元模型。以弹性动力学和压力声学为理论基础,推导了薄平板型试样在平面波辐射下的声波振动控制方程,研究了流相与固相区域超声传播特性规律,实现了二维平板污垢纵、横波分离的弹性数值模拟,通过分离后的波场提取,对薄层平板沉积污垢厚度进行高精度检测。数值模拟结果表明:流相区域服从微小声波波动方程传播规律,固相区域也能很好的实现弹性纵横波的完全分离提取;超声波对薄层平板沉积污垢的检测误差在5%以内,证明了数值模拟的可行性与准确性,对于实际换热系统的运行和清污具有很好的指导作用。  
        关键词：换热设备污垢;超声检测;纵横波分离;数值模拟   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王乐,吴富强
        2017, 39(6): 1302-1309. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.008
        摘要：复合材料单向板在静力拉伸载荷作用下产生损伤后刚度会衰减下降。通过分析单向板静力拉伸破坏过程,研究了纵向、横向及剪切向应力分量对材料刚度衰减的影响,建立了考虑载荷大小和铺角变化的刚度渐进退化模型。为验证模型的合理性,对一系列不同铺角的T700/YPX3001复合材料单向板进行了静力拉伸试验,并且基于所提出的模型采用数值仿真方法模拟复合材料单向板在静力拉伸载荷作用下的损伤过程,数值仿真结果与试验结果相吻合。  
        关键词：复合材料;单向板;刚度衰减;弹性模量;数值仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 臧伟锋,苏少普,张海英,董登科
        2017, 39(6): 1310-1314. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.009
        摘要：机身壁板剪切试验方法研究是飞机结构强度研究的重要内容,基于机身壁板剪切载荷的承力特性,给出了一种新的剪切试验方法。该方法采用"D"夹具和弓形角盒模拟机身圆筒结构,用合页连接"D"夹具和机身壁板组成单闭室盒段,以扭转单闭室盒段的方式施加剪切载荷。设计加工了机身壁板试验件和试验装置,并完成验证试验。验证试验实测应力分布较为合理,且与理论解基本相符,证明该试验方法是正确的和工程可行的。该方法避免设置与机身壁板尺寸相近的过渡段和加载段,减少装配工作量,节约研究成本,并已应用于民用飞机机身壁板剪切稳定性试验。  
        关键词：机身壁板;剪切载荷;边界模拟;“D”夹具;弓形角盒;剪切应力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 车亚肖,杨新刚,高峰,黄玉美,韩文涛,高恒
        2017, 39(6): 1315-1319. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.010
        摘要：考虑所标定机械臂的几何结构特点,采用修正五参数法描述参数误差并建立机械臂末端位置误差模型;在机械臂零位标定基础上,采用单球杆一次安装测得标定所需数据;基于机械臂和球杆仪所组成闭链的几何约束条件和末端位置误差模型建立参数误差辨识模型,并用非线性最小二乘迭代法求得几何参数误差。完成了标定实验,并采用综合误差补偿法进行了机械臂误差补偿。在给定的两条测试轨迹上,球杆长度变化差分别由标定前的0.395 mm、0.456 mm减小到标定后的0.005 mm、0.010 mm。研究表明:该标定方法有效正确,提高了机械臂的位置精度。  
        关键词：机械臂;球杆仪;参数误差;标定   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张剑锋,轩福贞
        2017, 39(6): 1320-1326. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.011
        摘要：采用非线性超声技术对不同加载模式变形导致的不同强度304奥氏体不锈钢试样进行了测量。结果表明:拉伸变形、非对称循环变形和早期对称循环变形导致的304不锈钢屈服强度随超声非线性参量单调增加。基于超声非线性位错弦模型与金属流变应力理论,提出了超声非线性参量与屈服强度的幂函数关系式,利用该函数关系式对测量数据进行了拟合,得到了拉伸、非对称循环和对称循环变形条件下的超声非线性参量对材料强度的敏感系数λ分别为3.27×10-7,6.91×10-6和1.95×10-5。微观结构分析表明:敏感系数!的差异大致与不同变形条件下的材料位错微观演化机制和马氏体含量相关。  
        关键词：非线性超声;奥氏体不锈钢;变形强化;微观结构   
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      • 赵燕,周占廷,万小朋
        2017, 39(6): 1327-1331. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.012
        摘要：针对剖面内加载可能引起虚假载荷的问题,基于叠加原理,推导了一种可考虑剖面内加载的飞行载荷测量方法,并将其应用于翼面的非根部飞行载荷实测中,比较讨论了剖面内加载对载荷方程以及飞行载荷的影响。  
        关键词：飞行载荷测量;应变计校准;剖面内加载;修正的载荷方程   
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        发布时间：2022-09-22
      • 董宗正,况雨春,张聪,余江海
        2017, 39(6): 1332-1337. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.013
        摘要：为了控制并提高螺旋曲面的加工质量,对其检测方法进行研究,提出了基于接触式数字化测量数据的加工误差分析方法。根据螺旋曲面结构特点,利用定制的夹具和十字测头,实现了其特征线的快速测量。建立了导程螺旋线、截形提取、加工误差等数值计算模型,重点解决了模型算法实现、数据载入及可视化等问题,保证了数据处理的效率和精度。针对某型号螺杆钻具的转子加工误差分析结果表明,该方法能够实现螺旋曲面加工质量的快速检测,具有一定的推广应用价值。  
        关键词：螺旋曲面;检测方法;加工误差;数据处理   
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      • 刘存,万亚锋,李健
        2017, 39(6): 1338-1342. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.014
        摘要：准确计算整体加筋壁板轴压承载能力是机翼壁板设计分析中的关键因素,对飞机机翼结构效率的提高和重量控制至关重要。因此必须研究掌握更为精确的整体加筋壁板轴压承载能力计算方法。在提出加筋壁板弯曲承载能力等效法的基础上,结合壁板轴压试验研究了三种蒙皮有效宽度计算方法的准确度,同时比较喷丸与未喷丸的壁板单元压损试验结果,引入了喷丸处理对整体加筋壁板压缩强度的影响量,从而建立了更加完善准确、实用的工程计算方法。  
        关键词：整体加筋壁板;轴压;承载能力;计算方法   
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      • 聂斌英
        2017, 39(6): 1343-1347. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.015
        摘要：铜及其合金型材H13钢连续挤压轮模具常发生早期剥落失效。通过对挤压轮服役不同时间段后的显微组织观察发现:服役初期挤压轮槽表层的马氏体组织逐渐回火分解、硬度下降;随着服役时间的增加,挤压轮槽表层马氏体分解加剧、大量碳化物弥散析出,并在次表层萌生热疲劳显微裂纹;继续增加服役时间,挤压轮表层马氏体分解殆尽、碳化物严重粗化,显微裂纹向表面露头,并在熔融态铜的挤压作用下显微裂纹逐渐向基体内扩展,导致挤压轮槽开裂。  
        关键词：H13钢;铜及铜合金型材;挤压轮;显微组织演变   
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        发布时间：2022-09-22
      • 苏洪英,刘仁东,李文竹,林利,徐鑫
        2017, 39(6): 1348-1352. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.016
        摘要：采用两个不同钢种的三点弯曲试样,以载荷-缺口张开位移曲线下的塑性面积为基础计算J积分值,依据GB/T 21143-2014和GB/T 21143-2007、GB/T 2358-1994附录D两个标准相结合,用这两种不同的方法计算J积分值。结果表明:相对于不同的裂纹扩展量Δa,J积分值从低值到高值,两种方法计算J积分值的平均相对偏差<2.0%,结果一致,说明用GB/T 21143-2007、GB/T 2358-1994附录D两个标准相结合也可以准确计算J积分值,提供了一种用三点弯曲试样测试J积分值的计算方法。  
        关键词：J积分值;断裂韧性;三点弯曲试样   
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        微电子机械系统

      • 朱银龙,习爽,苏晓芳,刘英,王化明
        2017, 39(6): 1353-1359. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.017
        摘要：介电型电活性聚合物(Dielectric electroactive polymer,简称DEAP)作为一种新型智能材料,可与风力、水力结合作为一种新型的电能获取形式,将机械能转换为电能。分析DEAP发电机理、发电过程,比较恒电荷、恒电压、恒电场三种工作形式,确定选择恒电荷工作形式。讨论DEAP薄膜的发电机理和工作过程,分析了DEAP换能器的能量转换关系。基于建立的换能器模型,计算出一个工作循环换能器的发电量、输入的机械功和机电能量转换效率,同时确定初始电压、拉伸位移是影响发电量、能量转换效率的主要因素。并对此进行试验研究,试验结果验证了理论分析的准确性。  
        关键词：介电型电活性聚合物;DEAP;发电特性;能量转换   
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      • 付少利,李生娟,刘平,陈小红,刘新宽,李伟
        2017, 39(6): 1360-1365. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.018
        摘要：在原位合成分布均匀的Cu/CNTs复合粉末的基础上,采用烧结温度为650℃,加载压力为35 MPa,保温时间为10 min的放电等离子烧结(SPS)工艺制备了Cu/CNTs复合材料。并对含有不同含量的Cu/CNTs复合粉末的Cu/CNTs复合材料的微观组织和性能进行研究。结果表明,当Cu/CNTs复合材料中的Cu/CNTs复合粉末含量为20%时,CNTs沿晶界均匀分布于铜基体中,形成具有一定结合力的CNTs-Cu界面,复合材料的导电率、硬度值和抗拉强度分别为82.8%IACS、96.4HV、417 MPa,且硬度、抗拉强度达到最大。  
        关键词：Cu/CNTs复合材料;组织;导电率;力学性能   
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      • 于金凤,刘协权,倪新华,付云伟
        2017, 39(6): 1366-1370. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.019
        摘要：共晶基复相陶瓷材料中,不同相间的热膨胀系数的差异产生的缺陷是降低材料强度的重要因素。基于等效夹杂理论和相互作用直推估计法,计算得到颗粒周围缺陷在热残余应力和外载应力作用下的应力强度因子,研究了缺陷的扩展稳定性,并分析了颗粒刚度、形状、含量等参数对扩展稳定性的影响规律。结果显示:扁平形的颗粒环向最容易产生热裂纹;刚性颗粒能够在一定程度上降低外载应力在基体中平均作用效果,且长椭球状刚性颗粒的降低程度要大于扁椭球颗粒,因此有利于缺陷的稳定,柔性颗粒作用相反;当缺陷扩展量很小,应力强度因子主要受残余应力控制,缺陷扩展量较大时,应力强度因子主要受基体平均应力控制,长椭球形柔性颗粒有利于提高材料强度。  
        关键词：夹杂;缺陷;缺陷稳定性;等效夹杂理论   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 黄亚,于德介,吕辉,彭龙
        2017, 39(6): 1371-1378. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.020
        摘要：针对汽车盘式制动器的制动降噪问题,结合响应面法、复特征值分析法与可靠性分析方法,提出一种含随机模糊混合不确定参数的盘式制动器稳定性分析方法。该方法针对含随机和模糊参数的盘式制动器,建立其不稳定阶次模态的复特征值阻尼比响应面模型,实现模型参数化;基于可靠性分析原理,建立制动器稳定可靠性的功能函数,通过混合参数可靠度计算方法对制动器进行稳定可靠性分析,并用Morris方法对参数化模型的不确定参数进行全局灵敏度分析。用该方法对某型轿车的盘式制动器进行研究,分析得到该制动器系统的稳定可靠度与不确定参数的灵敏度;在稳定可靠度不理想的情况下,根据灵敏度分析结果,通过降低支撑背板密度和增加支撑背板厚度提高盘式制动器系统的稳定性。  
        关键词：随机参数;模糊参数;复特征值法;可靠性分析;Morris方法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵丽娟,赵名扬,刘旭南
        2017, 39(6): 1379-1384. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.021
        摘要：为了提高采煤机的动态可靠性和工作效率,建立了SL1000型采煤机摇臂的刚柔耦合模型,通过动力学仿真得到了摇臂壳体应力、可靠性信息;基于BP神经网络,预测了其他工况下摇臂壳体的可靠度,分析了其与煤层坚固性系数、牵引速度及滚筒截深的关系,并优化了采煤机的牵引速度;将虚拟样机技术与BP神经网络相结合,为采煤机工作可靠性的预测提供了一种全新的理念和便捷的方法,具有重要的理论意义及较强的工程应用价值。  
        关键词：采煤机;摇臂壳体;可靠性;虚拟样机;BP神经网络   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郝芳芳,范小宁,智博
        2017, 39(6): 1385-1390. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.022
        摘要：针对存在于起重机金属结构设计中的不确定性因素,提出了一种基于灵敏度分析的起重机金属结构稳健优化设计方法,建立了基于灵敏度附加目标函数及灰色关联度理论的起重机金属结构多目标稳健优化设计模型。以某桥式起重机主梁为研究对象,在对其各性能进行灵敏度分析的基础上,结合Matlab优化工具箱,应用该模型进行起重机主梁的稳健优化设计,结果显示:当考虑结构的非确定性因素时,所构建的稳健优化设计模型和灰色关联度的多目标优化解法可以在保证起重机主梁稳健及安全的前提下实现结构的轻量化设计,为其它复杂结构的稳健优化提供一定的技术指导。  
        关键词：优化设计;灵敏度设计;稳健设计;灰色关联度   
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        发布时间：2022-09-22

        设计·计算

      • 洪诚,安子军,夏婧琪,王鸽
        2017, 39(6): 1391-1397. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.023
        摘要：根据传热学理论,建立实时无隙钢球精密传动啮合副本体温度场的计算模型,结合机构的结构特点,推导出啮合副相对滑动速度、最大接触应力和摩擦因数的计算公式,建立了啮合副热流密度以及摆线槽啮合面、钢球表面和啮合副端面等区域的对流换热系数数学模型。通过有限元软件计算出啮合副本体温度场,分析了机构设计参数对本体温度场的影响规律。结果表明:中心盘的本体温度高于行星盘,且参数变化对啮合副本体温度场有较明显的影响。研究结果为实时无隙钢球精密传动啮合副热弹耦合分析与可靠性研究奠定了理论基础。  
        关键词：实时无隙;钢球精密传动;啮合副;本体温度场;热流密度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 伍建军,黄裕林,谢周伟,梁伦海,梁凯
        2017, 39(6): 1398-1403. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.024
        摘要：针对细胞注射3-RRR柔顺并联微动平台多响应优化设计中存在柔性部件"欠"变形或"过"变形而导致柔度不稳定的难题,将田口方法和满意度函数进行结合,提出了一种解决多响应稳健性优化的新方法。该方法首先通过建立微动平台多方向的铰链柔度运动模型,在此基础上进行响应曲面试验设计;然后引入田口方法对多响应进行稳定性分析;最后利用满意度函数将多响应稳定性问题转化为求综合满意度函数最大值的简化问题,得到满足约束条件的稳健性优化设计方案。实例表明该方法可以为柔性铰链多响应稳健优化设计提供一种新的解决途径。  
        关键词：多响应;田口方法;满意度函数;稳健性优化设计;柔性铰链   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郭建华,李建博,姜洪源,李文华
        2017, 39(6): 1404-1408. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.025
        摘要：针对新型人字齿带轮加工中,滚刀齿根和齿侧圆弧刃在带轮上形成的共轭曲面出现折线不光滑问题,利用空间微分几何和啮合理论对滚刀共轭齿廓上折线产生机理进行了研究。通过对滚刀齿廓曲面根切界限曲线特点分析,确定了滚刀曲面消除带轮曲面奇异点的参数约束条件,提出了在滚刀法面齿廓上增加过渡圆弧曲线消除带轮齿廓奇异点的修形方法,建立了具有根切约束条件的滚刀修形齿廓模型。在进行修形后的带轮齿廓与人字齿同步带耦合分析基础上,确定带轮修形滚刀法面齿廓齿形参数。通过计算仿真对比,修形后带轮齿廓槽顶曲线光滑,可以减小啮合过程中的磨损,为提高带轮齿面的光滑度提供了有效的修形方法。  
        关键词：滚刀;同步带带轮;齿形修形;根切界限曲线;仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘小宁,刘岑,刘兵,袁小会,杨帆,张红卫
        2017, 39(6): 1409-1417. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.026
        摘要：构建了一个具有统计性质的随机变量;借助于数理统计的假设检验理论,采用无偏估计分析了该随机变量分布参数的变化规律,建立了承压容器爆破压力计算公式精度的评价方法。基于27组钢制薄壁单层圆筒形容器爆破压力实测数据,研究了有关因素对中径公式与福贝尔(Faupel)公式精度的影响。研究表明:(1)对于径比为1.010~1.50且材料屈强比为0.488 9~0.966 0的钢制薄壁单层圆筒形容器,屈强比的大小对中径公式对应随机变量的标准差与均值没有显著影响;虽然屈强比的大小对福贝尔公式对应随机变量的均值没有显著影响,但屈强比不超过0.499 7样本的试验数据,显著增大了福贝尔公式对应随机变量的标准差;(2)在上述范围,中径公式对应随机变量的变异系数小于福贝尔公式,集中度高;用中径公式计算薄壁单层圆筒形容器爆破压力,比福贝尔公式合适;(3)将屈强比调整为0.538 8~0.966 0且径比相应调整为1.013 3~1.50时,福贝尔公式对应随机变量的变异系数显著变小,集中度得到显著提高。  
        关键词：承压容器;爆破压力;计算公式;屈强比;精度;评价方法   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 杨磊鹏,李淑娟,焦盼德,吴学亮
        2017, 39(6): 1418-1422. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.027
        摘要：低温沉积成型是一种现代绿色的增材制造技术。在沉积过程中随着沉积层的增高,冷冻所需要时间也在变化。建立了低温沉积过程的温度场模型,运用数值模拟的方法对沉积过程的温度变化进行模拟仿真。分析出凝固时间和初始温度、沉积层数、环境温度和层间等待时间的关系,找到了最短冷冻时间,提高了沉积效率。低温实验的结果也证明了模型的正确性。  
        关键词：低温成型;建模仿真;数值模拟   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 王建男,姚玉花,杨树桦,肖忠会,关振群
        2017, 39(6): 1423-1431. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.028
        摘要：超速预加载是叶轮制造过程中的重要环节,它不仅仅是检验叶轮质量的手段,更是一种巧妙的工艺过程。通过建立叶轮的有限元模型并对超速预加载工艺过程进行模拟分析,以阐释其中的力学原理。首先对半开式叶轮进行弹塑性分析,结果表明,叶轮在经过超速预加载处理后会在高应力区产生残余应力,使得其在正常工况下的最大应力有所降低;随后利用FE-SAFE分别对半开式叶轮在启停和转速小幅波动两种工况下的疲劳寿命进行分析,通过对比有无超速预加载处理的结果得知,超速预加载处理会在很大程度上提升叶轮的疲劳寿命,甚至可以避免疲劳破坏的发生;最后,对多种荷载作用下的闭式叶轮进行了疲劳分析,结果显示超速预加载处理之后的闭式叶轮可以抵抗更大的交变气动载荷而不会出现疲劳破坏。  
        关键词：叶轮;超速预加载;残余应力;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张帆,曹增强,杨晓娜,陈昶,乔婷婷,仇继伟
        2017, 39(6): 1432-1437. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.029
        摘要：针对某型机关键部位研制过程中钛合金薄壁板干涉强化的孔边距工艺问题,在有限元软件Abaqus平台上建立了3D有限元模型,分析了在循环载荷作用下,材料为TC4钛合金带孔薄壁板件的孔边距对干涉强化试件应力分布影响以及疲劳寿命预测分析。研究表明:随着边距比减小,疲劳寿命呈现明显降低趋势,疲劳破坏位置逐渐向远离孔方向移动,当边距比小于2时,疲劳破坏在薄壁板边缘处发生。  
        关键词：钛合金;干涉强化;孔边距;有限元法;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨杰,王雷
        2017, 39(6): 1438-1444. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.030
        摘要：材料的断裂韧性受裂尖拘束的影响,为了对含裂纹结构进行准确的完整性评定,需要计算拘束相关的断裂韧性。基于统一拘束参数Ap及其与断裂韧性的统一关联,提出了一种实际结构拘束相关断裂韧性的确定方法。并以核电站主管道为例,对不同长度、不同深度3D裂纹的断裂韧性与起裂弯矩进行了计算。计算结果表明:管道裂纹的断裂韧性和起裂弯矩与裂尖拘束密切相关,a/t=0.5,a/c=0.5~0.6形状尺寸的裂纹更容易发生断裂。此研究对于发展纳入拘束效应的结构完整性评定技术和方法、提高结构可靠性等方面具有重要的意义。  
        关键词：拘束;断裂韧性;管道;结构完整性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘丽艳,吴瑕
        2017, 39(6): 1445-1449. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.031
        摘要：CO2的密相状态是指其压力高于临界值、温度小于临界值的状态。为了研究密相CO2输送管道的裂纹扩展推动力变化规律,根据Maxey裂尖气体局部压力—裂纹扩展速度关系式、声速与裂纹扩展速度关联式、BWRS状态方程,建立并求解了密相CO2输送管道裂纹扩展推动力计算模型。模拟了不同输送温度下,CO2和N2混合物密相输送管道的裂纹扩展推动力变化规律。结果表明:在相同输送温度下,介质中的CO2浓度越高,管道的裂纹扩展推动力越小;当介质中的CO2浓度相同时,输送温度越高,管道的裂纹扩展推动力越高。在不发生相变的前提下,应尽量降低管道的输送温度,减少输送介质中的杂质含量,从而减小密相CO2输送管道发生裂纹扩展的可能性。  
        关键词：CO2;管道;裂纹扩展;推动力;数学模型   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵靖芸,杨秋伟,李翠红,张莹,梁超锋
        2017, 39(6): 1450-1456. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.032
        摘要：柔度方法在结构损伤识别中有着广泛的应用,研究三种基于柔度派生灵敏度的结构损伤识别方法,它们分别是:对角线灵敏度、主特征向量灵敏度和单位荷载最不利布置灵敏度。详细推导了三种派生灵敏度的计算公式,并以一个三跨连续梁为例对所提方法进行了比较验证。计算结果表明:当采用前4阶模态数据时,柔度灵敏度方法和主特征向量灵敏度方法都可以较好的识别出结构损伤。当仅采用第一阶模态时,柔度灵敏度方法基本不可用,单位荷载最不利布置灵敏度方法对于识别支座附近单元损伤特别有效,而主特征向量灵敏度方法综合表现最佳。工程实践中应根据具体的工况来选择合适的灵敏度以获得最好的识别结果。  
        关键词：损伤识别;派生灵敏度;结构;柔度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李相欣,卜继玲,龙腾蛟,黄运华,郭晓军
        2017, 39(6): 1457-1462. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.033
        摘要：以某型橡胶球铰为研究对象,提出了一种结合开裂能理论和优化理论的橡胶元件的疲劳优化方法。该方法使用开裂能预测橡胶结构的疲劳寿命,利用应力作为结构优化参量,以疲劳寿命结果指导橡胶结构优化,实现了橡胶弹性元件结构的理论优化和疲劳寿命预测,并为缩短橡胶弹性元件的结构开发周期提供了工程指导意义。  
        关键词：橡胶球铰;多轴载荷;开裂能;疲劳寿命;优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈安,魏玉龙,廖江海,董登科
        2017, 39(6): 1463-1467. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.034
        摘要：对民用飞机含纵向裂纹机身加筋壁板在增压和轴向拉伸联合载荷作用下进行损伤容限试验和数值仿真分析。通过试验深入研究了机身壁板的裂纹扩展规律和剩余强度特性,借助Ansys有限元软件计算了不同裂纹长度下的应力强度因子,对裂纹扩展寿命进行了预测,基于线弹性断裂力学给出了剩余强度特征曲线,并进行了试验结果和计算分析的对比。研究结果表明:数值分析与试验结果吻合良好,可为机身壁板损伤容限设计及评定提供依据。  
        关键词：机身壁板;纵向裂纹;损伤容限试验;裂纹扩展;剩余强度;应力强度因子   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 张娟,赵荣珍,于荣鹏,刘宏,张亚龙
        2017, 39(6): 1468-1473. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.035
        摘要：为获得风电机组主轴轴承在不同工况下的动态特性,以某汽轮厂1.5 MW风电机组为例,对主轴进行抽象简化,根据叶素理论推导出主轴轴承所承受的轴向载荷和径向载荷。利用UG软件建立主轴轴承模型,导入Adams中建立主轴轴承多刚体动力学模型,对三种不同工况下主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用进行分析。结果表明:在风机紧急刹车阶段,主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用力最大,转速突变阶段次之,启动至平稳阶段最小。  
        关键词：风电机组;主轴轴承;动态特性;动力学模型   
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        发布时间：2022-09-22
      • 况雨春,王宏君,刘建勋,林海
        2017, 39(6): 1474-1479. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.036
        摘要：在小井眼开窗侧钻中,88.9 mm直径直连型钻杆,可以有效降低沿程压耗,提高携岩能力,也可以有效传递扭矩,进行旋转钻进以提高钻进效率。为满足实际需要,为提高小井眼钻井用88.9 mm钻杆接头的承载能力,提出一种矮牙双台肩特殊扣螺纹,通过三维有限元分析,对螺纹的连接性能进行了研究,包括不同载荷下的螺纹三维应力特征以及不同轴向拉伸载荷条件下的极限工作扭矩,并绘制出钻具接头的极限工作扭矩曲线,形成不同拉力下钻具接头极限工作扭矩快速确定的方法。研究对于指导钻具接头的选用与优化设计、分析钻具接头的承载极限、确定极限钻进深度具有十分重要的意义。  
        关键词：小井眼开窗侧钻;钻杆特殊扣;三维有限元分析;应力特征;极限工作扭矩曲线   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李兢,王桂录,卫勇
        2017, 39(6): 1480-1484. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.037
        摘要：针对海缆抗侧压分析中出现沙漏模态影响仿真结果精确性的现状,采用不同的沙漏控制模式对引起海缆抗侧压分析中沙漏的形成原因进行了探讨,重点对判别沙漏严重部件和控制沙漏的方法进行了介绍。通过对沙漏严重部件的探究分析,调整不同的沙漏控制系数对沙漏模态的几种控制方法进行了研究、对比,并最终得到了海缆侧压有限元分析中沙漏模态的有效控制方法,使仿真的精确度和可靠性得到保证。  
        关键词：机械制造自动化;有效控制方法;沙漏控制系数;沙漏模态   
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        发布时间：2022-09-22
      • 韦铁平,杨晓翔,许艺青,姚进辉
        2017, 39(6): 1485-1489. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.038
        摘要：汽车衡秤体挠度过大是引起其测量误差的主要原因。将钢结构预应力处理法运用于秤台与U型梁的焊接工艺过程,建立秤体挠度和应力随着预加载荷变化的数学模型,基于有限元法实现秤体预应力处理过程。结果表明:秤体挠度的模拟结果与数学模型的变化规律一致。因此,钢结构预应力处理法的应用能有效提高秤体刚度,进而提高汽车衡的测量准确度。  
        关键词：汽车衡;刚度;预应力;数值模拟   
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        发布时间：2022-09-22
      • 潘宇
        2017, 39(6): 1490-1494. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.039
        摘要：针对某车型副车架在台架试验过程中出现开裂问题,采用有限元分析软件Hypermesh建立副车架有限元模型,分析了其强度和模态,结果发现疲劳试验时车架开裂的位置与有限元分析的基本相同,并提出结构改进措施,改进后的副车架有限元分析应力明显降低且通过了疲劳台架试验。  
        关键词：副车架;有限元法;台架试验;结构改进   
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        发布时间：2022-09-22
      • 陈伟,黄文权,李开世
        2017, 39(6): 1495-1498. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2017.06.040
        摘要：为提高Savonius风机的能量转换效率,以风机的风能利用率为优化目标,风斗直径、风斗间隙和风轮高度为变量,贝兹极限和相关实验结论为约束条件,建立了风轮结构参数优化模型,并利用Matlab求解得到其最优结构尺寸。为使风能利用率更高,对风轮结构形式进行改进,建立三维模型,利用Ansys Workbench进行流固耦合分析,验证了优化、改进后风轮结构在危险风速下的可靠性。  
        关键词：Savonius风机;风轮;结构优化;流固耦合;数值模拟   
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        发布时间：2022-09-22
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