最新刊期
      2018 年 第 1 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 胡宇达,李文强
        2018, 40(1): 1-7. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.001
        摘要：基于Kirchhoff薄板理论并应用哈密顿原理,建立旋转运动导电圆板的磁气弹性横向振动基本方程。根据电磁场基本原理并结合一种简化的气动模型,给出旋转运动圆板所受电磁力和气动载荷的表达式。运用伽辽金法进行积分,得到圆板的磁气弹性轴对称自由振动微分方程。通过算例,得到两种边界约束条件下圆板的固有振动特性曲线图,分析了固有频率随磁感应强度、板厚、气动力、旋转速度的变化规律,给出了临界阻尼下磁感应强度与板厚、气动力、旋转速度之间的关系曲线图并进行了分析。  
        关键词：导电圆板;磁气弹性;横向振动;旋转运动;电磁场;伽辽金法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 谢苗,赵春晓,白雅静
        2018, 40(1): 8-14. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.002
        摘要：超前支护装备是用于综掘巷道的临时支护设备,为提高超前支护工作稳定性和优化结构,对其进行动态稳定性分析,建立超前支护设备主要承载元件-立柱的动力学模型,并建立参数振动微分方程,得到其动力稳定区域和动力不稳定区域,运用能量法对立柱的稳定性进行分析,为以后超前支护设备动力稳定性的判据提供了依据。  
        关键词：超前支护;动态稳定性;能量法;立柱   
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        发布时间：2022-09-22
      • 肖世富,陈红永,牛红攀
        2018, 40(1): 15-19. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.003
        摘要：应用广义Hamilton变分原理,建立了一端简支-任意位置支撑长轴转子系统的非线性模型;取低阶多项式匹配边界和约束条件构造Ritz基,分析获得了系统临界转速、致稳支撑的最优配置位置,应用有限元方法对致稳优化位置及分叉形态进行了验证;在此基础上,分析获得了转子系统跨越临界转速时的分岔模式和后屈曲解。研究表明,单边简支转子系统致稳支撑宜配置在距简支边长度约73%处;且转速跨越临界转速时,系统原平衡位置将失去稳定性,转子挠度和轴向位移分别发生叉式分岔和跨临界分岔到新的平衡位置。研究结果对于指导长轴转子系统支撑位置优化设计和了解系统超临界运行时的几何非线性效应提供了理论基础。  
        关键词：转子系统;致稳支撑;优化;几何非线性效应;临界转速;分岔;后屈曲   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张东升,于海洋,赵西贝,宋振铎
        2018, 40(1): 20-26. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.004
        摘要：以刮板输送机链轮和链条啮合传动为研究对象,分析了刮板输送机无载和有载工况下链条的动力学特性,并运用数值仿真的方法对刮板输送机特殊点处的链条速度和张力进行了仿真分析。结果表明:链条多边型效应的最主要的影响参数是链轮齿数,并且刮板输送机运行平稳性与链轮齿数成正比,13齿链轮稳定性远强于9齿链轮刮板输送机;多边形效应在有载侧对链条张力波动的影响比无载侧明显;多边形效应反应灵敏度与刮板输送机链条长度成反比,此研究结果为刮板输送机链轮和链条的选取提供了一定的理论依据,并为其动态特性研究提供了研究方法和理论基础。  
        关键词：刮板输送机;链条速度;链条张力;多边形效应   
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        发布时间：2022-09-22
      • 徐琼燕,吴印华
        2018, 40(1): 27-32. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.005
        摘要：针对线性局部切空间排列(LLTSA)在进行故障特征降维时邻域大小难以确定的问题,提出了基于邻域自适应线性局部切空间排列(NA-LLTSA)维数约简的故障诊断方法。即首先从机械振动信号中全面提取出高维的混合故障特征集;其次采用基于Parzen窗概率密度的邻域自适应线性局部切空间排列进行维数约简,获得低维特征;最后通过支持向量机(SVM)来建立低维特征与故障类别的对应关系,实现故障诊断。NA-LLTSA维数约简增强了故障特征的辨识能力,而SVM优异的模式识别能力能够进一步提高故障诊断精度。滚动轴承的故障诊断实例验证了所提故障诊断方法的有效性。  
        关键词：故障诊断;维数约简;邻域自适应线性局部切空间排列;支持向量机   
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        发布时间：2022-09-22
      • 姜姝羽,谷松,陈善搏
        2018, 40(1): 33-38. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.006
        摘要：以某卫星太阳帆板展开时卫星本体所受的冲击为研究对象,设计了一种蜂窝夹层板式冲击减振装置。从减振设计的角度出发,对冲击响应动力学模型、冲击减振设计要点进行了详细的说明。通过引入弹簧单元等对蜂窝夹层板及附属结构进行改进,并对该系统法向进行冲击特性试验研究,分析了该冲击减振装置应用于卫星后的动力学响应。结果表明,蜂窝夹层板减振装置具有良好抗冲击性能,应用于卫星单机安装板,能够有效减少冲击响应,同时满足发射条件,该设计合理。  
        关键词：卫星;太阳帆板;冲击减振;蜂窝夹层板   
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        发布时间：2022-09-22
      • 石莹
        2018, 40(1): 39-44. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.007
        摘要：针对数学形态滤波器中的腐蚀算子,结合量子理论知识,提出量子权重结构元素(quantum-inspired weighting structuring element,QWSE),用于提取机械振动信号中故障信息。首先,分析多量子位系统,并建立从量子空间到实数空间的映射方法,获得QWSE的计算式。随后,根据机械振动信号的随机性计算量子权重,根据振动信号的局部特征计算QWSE的动态高度,获得生成QWSE所需的全部参量。最后,将QWSE应用于轴承运行状态分析,准确的获取了故障周期。  
        关键词：信号处理;信息提取;数学形态滤波器;结构元素;量子理论   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张鑫,赵建民,倪祥龙,李海平
        2018, 40(1): 45-49. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.008
        摘要：运用前馈神经网络对轴承寿命分布进行预测,并提出了基于维修窗的维修决策模型。首先运用神经网络对轴承寿命分布的均值和方差进行预测,从而得到轴承的寿命分布,提出基于维修窗的维修决策模型,并与基于阈值限维修模型进行对比。并对不同的维修窗位置与最优维修点的关系进行分析。通过运用轴承全寿命退化数据对模型进行验证,计算出两种模型的维修费用率,得出在一定的时间区间采用基于维修窗的维修决策模型优于阈值限维修模型的结论。  
        关键词：滚动轴承;前馈神经网络;预测;维修窗   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 冯金芝,梁俊毅,郑松林,于佳伟
        2018, 40(1): 50-54. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.009
        摘要：以某轿车车身为对象进行道路模拟试验,从符合迭代点选择要求的多个测点中,筛选出六个信号作为台架试验的目标迭代信号。提出基于不同加速度信号间相关性的筛选方法,统计加速度信号间的相关系数,并筛选出综合相关性最大与最小的两组目标迭代信号。台架试验表明,综合相关性越大的目标迭代信号组,道路模拟试验的模拟精度越高。  
        关键词：相关系数;道路模拟;迭代;加速度信号   
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        发布时间：2022-09-22
      • 于建民,张治民,王强
        2018, 40(1): 55-60. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.010
        摘要：分析了重型车辆用高强度铝合金轮辋在实际使用过程中裂纹发生和发展的机理。采用拉伸试验机、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等手段详细表征了服役铝合金轮辋的力学性能、断口形貌、裂纹特征和腐蚀产物。分析结果表明,裂纹的形态呈"之"字形扩展,并且沿晶界断裂;裂纹起裂区和扩展区都存在腐蚀性元素S和Cl,具备典型的应力腐蚀特征。根据服役轮辋实际的装配和使用条件看,在腐蚀性介质条件下,铝合金轮辋与其配合的钢质锁圈存在电位差,接触产生电偶腐蚀。7A04铝合金经T6热处理后,在腐蚀环境中,其晶界存在的η相、S相和θ相等第二相相对于7A04基体晶粒本身为阳极而优先溶解,使得晶界成为活性路径,裂纹沿着这条活性路径扩展导致断裂。  
        关键词：高强铝合金轮辋;应力腐蚀;沿晶断裂;失效   
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        发布时间：2022-09-22
      • 唐铃,尚柏林,高星伟,陈鹏飞,尹志鹏
        2018, 40(1): 61-67. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.011
        摘要：某型发动机风扇工作叶片高低周复合疲劳试验中,如何有效地将低周疲劳和高周疲劳进行复合并加载到叶片的考核位置是试验的难点之一。通过对叶片的模态分析与测试,确定了叶片的固有频率并验证了叶片模型的准确性;在叶片模型基础上与轮盘构成组合系统,通过静力分析确定了叶片的危险考核部位,并通过振动分析确定了高周疲劳加载的频率;设计了试验夹具并与叶片构成组合系统,通过仿真计算并结合调试试验及断口分析论证,高低周复合载荷成功地施加到了叶片的考核部位。结果表明:该型发动机风扇三级工作叶片在不同转速载荷下的等效应力分布规律相似,危险部位为叶片耳环处,最大应力达到503 MPa;该型叶片轮盘组合系统存在两个危险共振转速,即n=9 890.92 r/min和n=10 979.8 r/min,共振频率为f=1 318.92 Hz、f=1 439.65 Hz;叶片断裂位置存在疲劳弧线和疲劳条带等典型的高低周复合疲劳断口特征。  
        关键词：风扇叶片;高低周复合疲劳;有限元分析;断口分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 林丹益,祝理君,章伊华
        2018, 40(1): 68-72. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.012
        摘要：针对当前材料粘弹性主要评价方法存在的不足,引入了具有非接触、完全无损等特点的空气耦合超声评价技术。基于材料粘弹性理论和空气耦合超声基本原理,提出了空气耦合超声检测进行材料粘弹性评价的理论与方法,通过测量反射系数、波速和衰减系数等参数来计算得到材料的存储模量、损耗模量和损耗角正切值。开展了空气耦合超声评价材料粘弹性的实验研究,并与成熟DMA实验进行了对比验证,结果吻合良好,证明了空气耦合超声技术评价材料粘弹性的先进性和准确性。  
        关键词：空气耦合超声;材料粘弹性;无损评价   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张向峰,秦楠,王永岩
        2018, 40(1): 73-76. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.013
        摘要：针对Huck铆钉在机车车辆应用中常出现脱落的现象,利用万能材料力学试验机对Huck铆钉铆接件进行准静态拉伸试验研究,得到了Huck铆钉铆接件拉伸性能曲线,并根据试验现象以及得到的拉伸性能曲线将铆接件的失效过程分为五个阶段,由此也获得了摩擦副失效载荷以及铆钉剪切性能和最大抗剪力,之后通过对在低应力低循环次数下进行疲劳实验的Huck铆钉铆接件进行准静态拉伸试验,发现在Huck铆钉剪切性能曲线后半段均出现载荷瞬时降低的趋势,但对剪切强度影响不大,并根据性能曲线将失效过程分成四个阶段,为铆钉铆接件的设计改进以及Huck铆钉疲劳试验起到一定的指导作用。  
        关键词：Huck铆钉;拉伸试验;剪切强度   
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        微电子机械系统

      • 赵炎翡,吕浡
        2018, 40(1): 77-82. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.014
        摘要：通过求解一般形式初值条件的扩散方程,得到恒流、恒压以及充电中断时的浓度演化,进而得到扩散诱导应力演化的解析表达式。基于解析模型,分别探究了发生在恒流阶段和恒压阶段的充电中断。充电中断时应力发生松弛,充电恢复时应力快速增加,从而必然导致一次应力涨落,对电池寿命不利。研究结果发现,中断时间越长,由充电中断导致的应力涨落就更为剧烈。另一方面,接近恒流-恒压转换时刻的中断会导致较严重的应力涨落。此外,还发现在恒流阶段发生中断导致的应力涨落比恒压阶段严重。  
        关键词：应力演化;充电中断;恒流充电;恒压充电;锂离子电池   
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      • 郭惠玉,文丰,康强,石云波,王艳阳
        2018, 40(1): 83-87. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.015
        摘要：贴片工艺是高量程MEMS加速度传感器封装工艺中一个非常重要的环节,对传感器的灵敏度和可靠性具有重要的影响。根据一种自制的、量程为XX的高量程MEMS加速度传感器的贴片封装模式,利用有限元分析法建立了传感器的贴片封装模型,基于理论、有限元方法研究了贴片胶弹性模量对传感器性能的影响。使用两种不同弹性模量的贴片胶对传感器进行了封装,开展了基于霍普金森压杆测试系统的传感器性能测试试验。模拟和试验结果表明:对于使用贴片封装模式的高量程MEMS传感器,其灵敏度随着贴片胶弹性模量的增加而相应的提高。  
        关键词：封装;贴片工艺;高量程MEMS加速度传感器;弹性模量;有限元分析;霍普金森杆   
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        优化·可靠性

      • 张氢,刘超,孙远韬,秦仙蓉
        2018, 40(1): 88-94. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.016
        摘要：针对复杂机械系统,提出了基于Copula贝叶斯网络(CBN,Copula Bayesian Network)模型的可靠性分析方法。由于复杂机械系统变量多,相互之间存在相关性,传统可靠性方法在相关性和推理性分析存在不足,而CBN模型兼有Copula函数和贝叶斯网络的优点,在考虑变量之间相关性的同时,能够依据贝叶斯网络进行可靠性概率推断。将BN转换成CBN拓扑结构,通过各个节点的边缘分布以及相关系数矩阵,构建局部t-Copula函数,实现多变量高维度表现,并利用网络的推断能力,通过已知节点失效概率推导其他节点失效概率。最后以海工平台双啮合抬升减速器为研究对象,构建CBN模型,得到各个节点之间相关结构,并进行概率推断,得到减速箱失效概率,计算结果与传统BN模型方法相比趋于保守,在实际工程上更偏安全。  
        关键词：CBN模型;相关性;多元变量;抬升减速器;可靠性   
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      • 郑松林,黄崇文,冯金芝,花菲菲
        2018, 40(1): 95-99. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.017
        摘要：纯电动汽车随着电驱动系统的引入,整车非簧载质量大大增加,操纵稳定性恶化,轮边减速器的轻量化问题亟待解决。重点研究减速器壳体的轻量化设计方法,使其在满足高耐久寿命的前提下,最大程度实现轻量化。首先对壳体进行了受力和有限元分析,分析结果表明应力最大值远小于壳体疲劳强度,因此存在轻量化空间。依据壳体疲劳寿命的要求计算出壳体允许承受的最大应力,以该最大应力为约束,对壳体的结构进行了优化。最后应用虚拟疲劳耐久仿真方法对壳体进行了检验,结果表明壳体符合高耐久寿命要求,从而验证了轻量化的合理性。  
        关键词：轮边减速器;轻量化;拓扑优化;疲劳高耐久   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王平,张广鹏,尉飞,吕斌,梁志超
        2018, 40(1): 100-105. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.018
        摘要：惯导系统所处振动环境对其测量精度的影响不可忽视。针对某光纤惯导减振系统,根据基于频响函数的子结构综合方法建立的随机振动模型,推导了IMU均方根响应对减振器设计参数灵敏度的解析解。通过数值算例,首先将其与中心差分法进行了数值对比,验证了该方法的正确性。然后使用该方法,以IMU均方根转角的均方值最小为优化目标,对减振器的刚度进行了优化,优化后惯导减振系统的角位移明显减小。结果表明所提方法能够有效抑制惯导系统的振动耦合。  
        关键词：惯性导航系统;灵敏度分析;子结构;参数优化   
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      • 雷晓波,文敏,雷蒂远,张霞妹
        2018, 40(1): 106-110. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.019
        摘要：基于Pearson-Ⅲ分布对工程极值数据具有很强的拟合能力,利用该分布对某飞机法向过载极值样本进行了分析研究。推导建立了不同偏态系数Cs下的离均系数Φp计算方法,消除了因查表插值造成的参数估算误差;考虑到常用的适线法在Pearson-Ⅲ分布曲线拟合时"最优"拟合无统一的定量评判标准,根据试飞数据的模糊性提出利用最大隶属度原则来评判曲线拟合优劣,并推导建立了隶属度函数。分析计算表明:以平均相对误差、最大误差和隶属度为衡量标准,认为该飞机法向过载极值符合Pearson-Ⅲ分布是科学合理的,也验证了相比于适线法,隶属度函数作为分布参数优化目标函数更具优越性。  
        关键词：飞机法向过载;极值预测;Pearson-Ⅲ分布;隶属度;离均系数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张静,史文谱
        2018, 40(1): 111-116. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.020
        摘要：二元函数优化问题在许多工程问题中广泛存在,其全局寻优方法一直是人们研究的热点问题之一。基于复变函数中解析函数最大模理论针对一类非负二元函数的全局寻优问题提出了一种高效方法,它可以将目标函数在有界二维区域上的寻优问题简化为一维全局优化问题的求解,给出了方法可行性的理论依据,并用三个算例验证了方法的有效性。方法和结论一方面可直接用于解决解析函数应用场合中的优化问题;另一方面对于适用的二维数学优化问题可实现高精度、高效率的全局寻优。  
        关键词：非负二元函数优化;最大值;复变函数法;一维优化   
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        发布时间：2022-09-22

        设计·计算

      • 徐建新,罗云菲,李顶河
        2018, 40(1): 117-123. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.021
        摘要：建立金字塔型点阵复合材料结构预应力下低速冲击的有限元分析模型。研究了预应力对接触载荷、接触时间、结构变形及能量吸收的影响规律。在进行低速冲击分析之前,利用静力分析结果给结构加上预应变。研究结果表明:预应力对冲击载荷峰值、接触时间及结构总能量吸收率的影响不显著,但是对结构的变形具有明显的影响;当冲击速度一定时,上面板中心点的最大位移随预拉应力的增大而增大,而下面板和芯子的最大变形随预拉应力的增大而减小;预压应力对结构变形的影响与预拉应力的情况相反。  
        关键词：预应力;复合材料;金字塔型点阵结构;低速冲击;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 孙宏图,王健,申国哲,胡平
        2018, 40(1): 124-129. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.022
        摘要：研究了一种薄壁多角管的能量吸收结构,分析对比了相同截面周长、相同材料用量、不同截面结构形式的铝合金薄壁多角管在轴向冲击载荷作用下的能量吸收特性,利用改进的折叠单元方法对薄壁多角管轴向冲击压缩力进行了理论预测,探讨了截面折角对薄壁多角管吸能特性的影响。研究表明,通过截面折角的增加能够提高薄壁管的能量吸收特性,多角管截面折角的数量与折角最短边的长度对吸能特性有重要的影响。在相同材料用量下,折角数量为12的薄壁多角管,最大压缩力效率比方管提高11.6%,但随着截面折角数量的增加使折角最短边的长度减小,薄壁管可能出现整体失稳的现象,吸能特性有所降低。  
        关键词：薄壁结构;轴向冲击;能量吸收;铝合金;有限元   
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        发布时间：2022-09-22
      • 林风梅,顾煜炯
        2018, 40(1): 130-137. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.023
        摘要：采用二维有限元方法研究了载荷、销轴与销孔间隙、摩擦因数的变化对拖曳三角板销孔最大接触应力的影响,并将有限元分析结果与几种公式计算结果进行了比较。当销轴与销孔的间隙ΔR=0时,可以采用平均挤压应力公式校核拖曳三角板的挤压强度;当销轴与销孔的间隙与销轴半径的比值λ≥0.02时,为了降低有限元分析成本,在没有更加精确的计算公式时,可以采用赫兹应力公式校核拖曳三角板承压能力,赫兹公式计算结果与有限元分析结果的误差小于10%。  
        关键词：拖曳三角板;销轴联接;接触应力;平均挤压应力;赫兹理论;有限元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 胡娟娟,胡检发,谭援强,姜胜强,杨世平
        2018, 40(1): 138-144. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.024
        摘要：基于有限元法对渐开线花键副齿廓修形进行了分析,研究了修鼓量与修鼓位置参数对花键副齿面接触压力分布的影响,并考虑了修鼓对花键副角向不对中的作用。研究结果表明:鼓形花键副齿面接触压力与接触长度均随着扭矩的增大而增大;花键副最大接触压力随着修鼓量和修鼓位置参数的增大均先减小后增大,使花键副最大接触压力最小的最优修鼓量随角向不对中量的增大而增大;适当的齿廓修鼓可以有效地减小花键副在角向不对中情况下齿面的最大接触压力和应力集中现象,改善齿面接触压力分布,减轻角向不对中带来的不良影响。  
        关键词：花键副;齿廓修形;接触压力;不对中;有限元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘岑,刘小宁,刘兵,袁小会,杨帆,张红卫
        2018, 40(1): 145-153. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.025
        摘要：为改进压力容器强度的设计方法,应用数理统计的假设检验理论,建立了拓展设计公式应用范围的精度比较法。基于52组钢制单层圆筒容器的实测爆破压力,比较了中径公式与Tresca公式的精度,根据精度不降低原理拓展了公式的应用范围。研究表明:(1)根据压力容器标准的应用实践,按设计压力分别确定设计公式的基准范围与拟拓展范围。(2)根据设计压力与实测爆破压力的关系,分别确定基准范围与拟拓展范围样本的爆破压力实测值。(3)显著度为0.05时,基准范围与拟拓展范围样本的实测爆破压力与设计公式计算值之比,分别是符合正态分布的随机变量。(4)中径公式在其拟拓展范围的精度与其基准范围的基本相同,Tresca公式在其拟拓展范围的精度高于其基准范围的。(5)将适用范围拓展到设计压力不超过100 MPa时,中径公式与Tresca公式的精度基本相同。  
        关键词：压力容器;中径公式;Tresca公式;应用范围;拓展;爆破压力;精度比较法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 胡琴,万长成,肖祥,王川
        2018, 40(1): 154-159. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.026
        摘要：海底悬跨管道所处工作环境恶劣,失效形式多样,涡激振动是导致其疲劳破坏的重要原因。为研究不同悬跨间隙比和海底流速对悬跨管道涡激振动强度的影响规律,利用Fluent软件进行了实管径高雷诺数下的二维绕流数值模拟,得到涡旋脱落形态,升力和阻力系数变化曲线。结果表明:海底悬跨管道的升力系数幅值和阻力系数均值随间隙比增大而减小,最后趋于稳定。在小间隙比情况下会出现因管道底部流速增大引起管道两侧升力极值不相等的现象;随海底流速的增加,升力系数幅值和阻力系数均值呈先增后减的趋势,规律与常规圆柱绕流一致;升力系数频率随速度增加而增大,受间隙比的影响较小。工程实际中,海底管道的铺设要尽量避免海流流速高和悬跨间距大的水域,对危险悬跨区段应设置涡激抑制装置。  
        关键词：高雷诺数;海底悬跨管道;数值模拟;涡激振动   
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        发布时间：2022-09-22
      • 段新豪,曲鹏哲,刘伟祥,张春华,陶颖,李鹏宇
        2018, 40(1): 160-164. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.027
        摘要：为了使惯性激振器的激振力在运动中也可以实现调节,满足特定的振动机械需求,设计了一种通过气压来调节偏心质量的惯性激振器。论文提出了设计思路,进行了结构设计,建立了分析计算模型。更进一步,论文建立了离心惯性力与转速、气压以及两者共同作用下的相互关系,得出了分析方程和变化曲线。论文的研究成果可以对设计生产部门有指导作用。  
        关键词：惯性激振器;激振力;可调节可变偏心质量   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 文永蓬,郑晓明,尚慧琳,徐小峻,李琼
        2018, 40(1): 165-170. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.028
        摘要：以城市轨道交通车轮为研究对象,建立了三种典型辐板型式(直辐板、单S型辐板和双S型辐板)的轨道车轮模型,研究了轨道车轮结构载荷和热载荷的计算方法,重点比较了这三种辐板型式轨道车轮在不同磨耗下的热力耦合特性,获得了热力耦合条件下的不同辐板类型轨道车轮的耦合应力特性,利用Goodman疲劳极限图对三种辐板型式轨道车轮疲劳强度校核。结果表明:三种辐板型式的轨道车轮均满足疲劳强度要求;双S型辐板车轮较直辐板车轮和单S型辐板车轮在耦合场中具有较好的抗疲劳性。  
        关键词：不同辐板;轨道车轮;不同磨耗;热力耦合   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 王新波,伍黎明,谭申刚,张胜,王亚芳
        2018, 40(1): 171-176. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.029
        摘要：在二维有限元分析的基础上,得出了典型耳片接头的二维应力强度因子修正系数;进行了典型耳片接头的三维弹塑性接触有限元模型的仿真分析,引入了耳片厚度修正因子,并结合二维应力强度因子修正结果与三维有限元应力强度因子仿真结果对耳片厚度修正因子进行了拟合,得到了典型耳片接头的三维Ⅰ型裂纹应力强度因子表达式。最后,结合相应的剩余强度试验对应力强度因子表达式的准确性进行验证,结果表明,该应力强度因子计算公式准确性较高。  
        关键词：应力强度因子;三维Ⅰ型裂纹;耳片接头;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李旭娟,缪炳荣,史艳民,王名月
        2018, 40(1): 177-182. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.030
        摘要：进行不同边界条件下板结构损伤位置和大小的评估以及传感器布置和噪音对损伤识别影响研究。主要内容包括:首先,通过薄板结构的有限元模态分析,获取有无损伤板结构点的固有特性参数的分布状况,利用离散小波变换将矩形薄板的模态节点位移数据进行分解计算,获得损伤位置数据的高频信息和奇异值。其次,进行不同边界条件下的板结构损伤识别分析,利用小波系数的最大值变化率进行板结构损伤程度的定量化评估。最后,分析了传感器布置以及噪音情况下小波变换方法对板结构损伤识别的有效性。研究结果表明,四边固支约束下的小波系数比四边简支约束的小波系数大0.5%,比两边固支约束的小波系数大0.88%;在网格g=40 mm且通过小波变换对信号进行去噪处理之后都能够有效识别板结构损伤。说明该方法针对二维板结构损伤位置及程度的识别问题具有一定的有效性,能够为车辆结构损伤识别问题提供技术思路和参考价值。  
        关键词：结构损伤;离散小波变换;损伤识别;小波系数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 周迅,喻财栋,杨柳青,高云,胡明,陈文华
        2018, 40(1): 183-188. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.031
        摘要：基于有限元Arbitrary Lagrangian Eulerian(ALE)方法和Archard磨损理论建立了CRH5型动车组车轮的磨损分析模型。通过静态以及稳态分析结合修型运算,获取了车轮在典型工况下的磨损规律,包括车轮踏面磨损程度和磨损量沿踏面分布的动态变化规律。基于以上工作,又对不同磨损程度的车轮进行了疲劳寿命分析,总结了在磨损过程中,车轮的疲劳损伤速率随磨损的动态规律。结果发现:车轮的疲劳损伤速率在初期时呈显著下降趋势,当磨损超过整个仿真磨损量的70%时趋于平稳。  
        关键词：车轮磨损;Arbitrary Lagrangian Eulerian;有限元;疲劳损伤速率   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李鸿钧,郑松林,冯金芝
        2018, 40(1): 189-194. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.032
        摘要：零件在实验工况下所受应力数据对预测其疲劳寿命至关重要。针对发动机悬置螺栓等无法通过应变片传感器直接得到载荷数据的部位,提出一种基于加速度信号的悬置螺栓疲劳寿命估计方法。通过宏观断口及力学模型分析,明确了在不同工况下造成悬置螺栓疲劳失效的主要矢量载荷与加速度载荷的转换关系。结合悬置螺栓S-N曲线,计算出不同工况下由加速度引起的弯矩和拉压波动载荷的时间历程,并进行了发动机悬置螺栓的疲劳损伤计算,从而形成了一种复杂载荷下的发动机悬置螺栓疲劳寿命分析方法。最后基于悬置螺栓在两种道路的应力载荷谱所分别对应的疲劳寿命,建立起了针对悬置螺栓的道路间的当量关系。  
        关键词：悬置螺栓;加速度信号;载荷谱;疲劳寿命;当量关系   
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        发布时间：2022-09-22
      • 祖海英,耿春丽,李大奇,宋玉杰
        2018, 40(1): 195-199. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.033
        摘要：采油用螺杆泵橡胶定子为研究对象,通过对定子橡胶材料的进行伸张疲劳试验,建立定子橡胶的S-N曲线;对螺杆泵进行力学特性分析,确定在靠近高压腔室螺旋密封带上螺杆泵最易发生疲劳失效;利用Fe-safe对螺杆泵定子橡胶进行疲劳裂纹形成寿命进行预测研究,确定螺杆泵定子橡胶各段模型的最小疲劳裂纹形成寿命和安全系数和随腔室压力的关系,即随腔室压力升高而下降,并拟合得到橡胶定子疲劳裂纹形成寿命与腔室压力的关系式。  
        关键词：螺杆泵;定子橡胶;裂纹形成寿命;S-N曲线;Fe-safe分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 罗友红,吴晓,丁正男,冯晓华
        2018, 40(1): 200-204. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.034
        摘要：针对起重机箱形梁结构及其受力情况复杂的特点,提出了一种以疲劳试验数据为基础的等效裂纹法来估算疲劳寿命。疲劳试验数据能够很好反映结构疲劳危险处的应力集中影响。箱形梁疲劳危险点处的应力集中影响可以大概等效为一未焊接平板上具有一等效裂纹,并用Paris公式计算等效裂纹的扩展寿命。通过将该方法的估算结果与文献中的疲劳试验结果进行对比分析,文中方法对于常幅载荷作用下的疲劳寿命估算是有效可行的,而对于变幅载荷作用下的疲劳寿命估算还有待进一步研究。  
        关键词：起重机;箱形梁;等效裂纹;疲劳寿命;估算   
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        研究简报

      • 翟建华,张菀麟,王乾宝,魏晓华,沈成,刘志杰
        2018, 40(1): 205-210. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.035
        摘要：刮板链作为刮板输送机传动的关键部件和易损件,在使用过程中会因为各种原因导致失效。以神东公司JOY刮板输送机为例,以扁平链为研究对象,对其失效形式进行分析。通过3D扫描仪扫描扁平链的实体模型,获得高精度的表面数据;利用逆向工程方法重构磨损扁平链的表面形貌,基于Catia对磨损前后模型进行三维比较,计算磨损前后扁平链体积、确定磨损位置、对磨损量进行量化分析。结果表明,磨损为扁平链的主要失效形式,但平环和立环的磨损量与磨损位置不同,为从事矿山机械工程人员开展失效分析与激光修复磨损扁平链提供了参考依据。  
        关键词：刮板输送机;扁平链;失效形式;三维扫描;逆向工程   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王小峰,杨帆,尤颖
        2018, 40(1): 211-216. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.036
        摘要：以跟踪支架组件在不同固定间距下的机械性能及电性能为研究对象,通过TUV测试机构测得两种安装间距下组件的挠度、功率衰减及隐裂情况满足测试要求,表明组件的两种安装方式在项目设计与建设中具有可行性。进一步结合有限元理论方法及Ansys软件,建立光伏组件有限元模型进行理论计算,通过将数值模拟结果与实测数据进行对比验证了模型的合理性,并给出了计算结果相应的控制指标,能够对组件在不同固定间距下的机械性能及电性能做出安全评估,对项目设计的安全性及成本控制具有重要的指导意义。  
        关键词：平单轴跟踪支架;光伏组件;固定间距;机械测试;有限元;挠度;应力;隐裂;成本   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,王鑫,陈洪月,张瑜
        2018, 40(1): 217-220. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.037
        摘要：为了研究刨煤机刨削过程中刮板输送机货载分布状况,建立了刨煤机性能参数与刮板输送机运输性能参数之间的数学模型,利用数值仿真得出不同刨削速比、不同刮板输送机铺设长度、不同刨煤机刨头初始位置的条件下刮板输送机的装载量曲线,并对其波动特性进行了分析。结果表明:刮板输送机的最大装载量与输送机铺设长度、刨削速比、刨煤机工作面高度、刨煤机刨煤厚度、煤的实体密度等因素有关,与刨煤机的初始位置无关;刮板输送机达到最大装载量之后,刨削速比为奇数时,装载量保持最大值并恒定不变,刨削速比为其它值时,装载量呈周期性波动变化。  
        关键词：刮板输送机;货载分布;数值仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 廖伟强,赵长明,马文姝,曾德长
        2018, 40(1): 221-226. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.038
        摘要：关节的设计与运动是游艺人形机器人设计与研究的关键所在,它直接影响着机器人动作姿态和平衡。基于此,重点研究了游艺人形机器人的关节结构设计和关节运动。利用人体工学原理和有限元分析方法,设计了机器人手部和腿部关节。建立关节坐标和计算,获得了关节位置和速度的求解方法。分析运动的平衡,有效解决机器人运动过程中的平稳性,研究滑移的作用和滑移力的计算,很好地解决了机器人行走、转身和侧移等人形动作的实现问题。提出固定频率的电流控制方法,并在此基础上实现了机器人行走关键步态的规划。  
        关键词：游艺人形机器人;关节设计;运动研究;步态规划   
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        发布时间：2022-09-22
      • 蔡芸,彭亮,刘学,程志文
        2018, 40(1): 227-232. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.039
        摘要：为了抑制波轮式洗衣机脱水桶(简称内桶)洗涤振动噪声,优化内桶结构及其性能,先用Solidworks软件建立内筒参数化有限元模型,导入Ansys Workbench软件,进行有限元分析后,获得影响内桶性能的主要尺寸参数,由此确定其结构优化设计的自变量;然后,将试验设计法和响应曲面法结合起来,在提高强度和刚度的条件下,同时以质量最轻为优化目标,通过Ansys Workbench中的试验设计法确定试验点,构建内桶的响应面模型,用拟合优度来评价响应面模型对试验设计数据的拟合程度,评估优化参数,获得最优尺寸方案;最后,利用优化后的尺寸对内桶重新建模,完成有限元动态分析。分析结果表明,优化后的结构在提高强度和刚度的同时,减轻了5%内桶质量,提高了其动态性能,为实际产品的结构优化设计提供了理论依据。  
        关键词：波轮洗衣机;响应面法;有限元分析;试验设计;多目标优化   
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        发布时间：2022-09-22
      • 梁云忠,李红,徐卫平
        2018, 40(1): 233-237. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.040
        摘要：针对开槽插孔接触件存在的分离力较离散的现状,提出了基于仿真和田口法优化开槽插孔尺寸以降低分离力的范围和离散度。分析了影响开槽插孔分离力的结构参数,仿真了开槽插孔在不同开槽深度h、开槽宽度d和过盈量δ组合下的分离力大小,并采用田口法对仿真数值进行分析处理,分析结果表明当分离力范围要求为0.3N~0.8N范围时,插孔尺寸参数组合为h=3.7mm,d=0.3mm,δ=0.05mm时,该参数组合具有最强抗干扰能力。对尺寸优化前后的接触件进行分离力对比试验,试验结果表明:插孔分离力均值从优化前0.524N到优化后0.539N,标准差从优化前的0.094变成优化后0.078。基于有限元仿真和田口法的开槽插孔分离力优化为接触件的优化设计提供了参考。  
        关键词：开槽插孔;分离力;有限元仿真;田口法;尺寸优化;电连接器   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王聪伟,方泽平,牛飞,田伟枫,梁祖典
        2018, 40(1): 238-241. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.041
        摘要：叉耳连接结构是一种广泛应用于导弹尾翼连接的结构形式。主要针对某次尾翼静力试验中该类结构在刚度和强度方面出现的问题,建立了等效简化有限元模型,系统分析了螺栓布局、被连接件刚度匹配、螺栓/螺栓孔间隙以及螺栓预紧力对叉耳连接刚度、承载能力的影响。最后,根据分析结果,结合产品工艺性,对原叉耳结构进行了改进,并通过仿真验证了结果的正确性。  
        关键词：叉耳;尾翼连接;连接刚度;承载能力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 彭春雷
        2018, 40(1): 242-246. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.042
        摘要：为了准确预测Si Cp/Al复合材料车削时的切削力,在充分考虑了Si C颗粒对铝基体影响的基础上,提出一种较为新颖的切削力理论分析方法。方法建立在正交切削模型基础上,将切削力产生归结于3个来源,即剪切变形区、前刀面摩擦区和犁耕区,分析了剪切变形力、前刀面的滑动/滚动摩擦力和犁耕力,并分别将之分解为X、Y、Z方向的力。为了验证该方法的有效性,利用PCD车刀和CA6140A车床,进行了50%的SiCp/Al复合材料的车削实验。结果表明,该切削力理论分析方法在一定的切削参数条件下能够较准确的预测切削力。  
        关键词：SiC颗粒;变形区;切削力;剪切力;摩擦力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 胡涛,张范
        2018, 40(1): 247-250. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.043
        摘要：管壳式余热锅炉上升管连接余热锅炉本体和汽包,不仅与下降管、余热锅炉本体和汽包形成整个水循环系统。对于产蒸汽量较少的余热锅炉系统,上升管还支撑整个汽包的操作质量,上升管不仅承受内压,还承受汽包操作质量、地震载荷和风载荷等。利用有限元软件Ansys对上升管进行有限元分析,并研究余热锅炉本体壳体局部应力随接管厚度不同的变化情况,确认最终上升管的厚度,达到材料的合理性和经济性。  
        关键词：上升管;地震载荷;风载荷;有限元分析;局部应力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 艾书民,于明,成晓鸣,王建方
        2018, 40(1): 251-254. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.01.044
        摘要：介绍Franc3D软件的基本理论和计算流程,通过埋藏椭圆裂纹和半椭圆表面裂纹算例和薄板算例验证了Franc3D应力强度因子计算的准确性及裂纹扩展寿命计算的可靠性,开展轮盘三维裂纹扩分析验证了软件的工程应用价值,对三维裂纹扩展分析和损伤容限设计具有参考意义。  
        关键词：损伤容限;裂纹扩展;工程应用   
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        发布时间：2022-09-22
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