最新刊期
      2018 年 第 3 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 陈贵亮,曹伟涛,杨冬,张守林,李贺立,张改萍
        2018, 40(3): 509-514. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.001
        摘要：针对自主研发的高空幕墙安装机器人作业平台进行了多维振动的研究。构建了以两自由度并联机构为主体结构,旋转式MR阻尼器为执行器的多维减振系统。采用Lagrange方程建立了减振系统的动力学方程,分析了其振动特性,设计了一种基于磁流变液剪切工作模式的旋转式磁流变阻尼器,分析了磁流变阻尼器的力学特性,对并联机构进行了运动学和动力学分析,并根据机构运动学方程推算出平台位置状态,多维抑振系统快速抑振。借助Matlab对整个系统进行了仿真实验,分析计算了该多维抑振系统的有效性和可行性。  
        关键词：高空平台;磁流变阻尼器;并联机构;多维抑振   
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        发布时间：2022-09-22
      • 蓝双,杨晓翔
        2018, 40(3): 515-521. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.002
        摘要：采用拉伸弹簧组成的负刚度机构与正刚度线性弹簧并联,设计出一种新型的拉伸式准零刚度隔振系统,可用于隔离低频或超低频振动。建立该系统的静力学模型,得到系统具有准零刚度特性时所需满足的条件;与一种压缩式隔振系统的力-位移曲线进行对比;分析垂向弹簧的调节对系统的影响;建立该系统在简谐位移激励下的非线性动力学方程,利用谐波平衡法求得系统的近似响应;与压缩式隔振系统的位移传递率曲线进行对比;探索系统各主要参数对响应的影响;建立Adams动力学模型,通过仿真结果来证明静力学模型的正确性,并模拟基座激励振动,证明了拉伸式准零刚度系统在低频或超低频隔振中的性能远优于线性系统。  
        关键词：拉伸式准零刚度系统;低频隔振;传递率;Adams仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王名月,缪炳荣,李旭娟,杨忠坤
        2018, 40(3): 522-527. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.003
        摘要：基于局部均值分解的自适应时频分析特性和样本熵的非线性量化能力,结合径向基(RBF)函数神经网络,提出一种基于LMD样本熵和径向基函数神经网络的结构损伤识别方法。首先,应用局部均值分解方法将结构振动原始信号自适应分解为若干乘积函数分量(PF分量);然后提取前3个PF分量的样本熵,实现对PF分量的特征量化;最后将分量的样本熵作为损伤特征向量,利用径向基神经网络对高速列车比例车体下底板进行识别。实验结果证明,采用该方法识别结构损伤时,结构损伤位置和损伤程度的识别精度分别为96.97%和96.25%,证明了此方法在结构损伤诊断方面的有效性和准确性。  
        关键词：损伤识别;局部均值分解;样本熵;径向基函数神经网络   
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      • 李静娇,陈恩利,刘永强
        2018, 40(3): 528-533. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.004
        摘要：声音信号的测试与分析是滚动轴承故障检测与诊断的一种新方法,但其信噪比较低,因此提出了基于盲源分离技术和自适应Morlet小波变换诊断轴承声学信号故障的新方法。首先利用小波包将单通道的声音信号分离成2个虚拟通道的声音信号,再用盲源分离技术将信号进行源信号的提取,然后利用最小Shannon熵对Morlet小波的形状参数进行优化,找到与所测声音信号特征成份最匹配的小波,再对小波系数矩阵进行奇异值分解,通过奇异值与变化尺度的关系曲线得到最佳小波变换尺度,最后对滚动轴承故障信号进行Morlet小波变换进行故障特征提取。结果表明:该方法能有效地从强噪声背景下提取出轴承声学信号的故障。  
        关键词：声学信号;盲源分离;小波变换;Shannon熵;故障诊断   
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      • 姚嘉凌,王蒙,李智宏,任杉,孙宁
        2018, 40(3): 534-539. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.005
        摘要：汽车侧倾控制通常被动地以减小侧倾角为目标,在转弯中这种控制对提高操纵稳定性、车速、防止侧翻的效能有限。提出一种在转弯时基于主动悬架控制汽车向转弯方向侧倾的控制方法,建立包含2自由度转向模型和4自由度侧倾模型的6自由度车辆模型,通过动力学分析确立期望侧倾角,建立使稳态侧倾角误差为零的主动侧倾滑模控制。仿真计算证实了该控制方法可使乘员感知的侧向加速度和横向载荷转移率大大减小,有效提高了转弯时的操纵稳定性、平顺性、通行速度,大大减小侧翻的可能性。  
        关键词：主动侧倾;主动悬架;滑模控制;感知侧向加速度;横向载荷转移率   
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      • 毛君,谢春雪,谢苗,刘治翔
        2018, 40(3): 540-544. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.006
        摘要：为了研究采煤机斜切状态下滚筒负载特性,推导了滚筒(截齿)挤煤判断条件,运用挤压面积和煤岩破裂理论,得出了斜切状态下滚筒轴向附加载荷。准确地了解斜切进刀过程中滚筒负载的变化情况,避免了现有比例计算法和功率计算方法中出现的缺陷和误差,为采煤机主动设计提供理论依据。使用Matlab数值仿真软件得出采煤机斜切进刀过程前后滚筒受力情况,并使用Adams多体动力学仿真软件对采煤机斜切进刀过程采煤机动力响应进行仿真。得到不同牵引速度下,各个质量块的振动位移、加速度。为采煤机整机及其部件的稳定性、可靠性设计及动力学分析提供理论依据,对采煤机主动设计有一定的指导作用。  
        关键词：采煤机;斜切进刀;侧向受力;动力响应;滚筒   
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        发布时间：2022-09-22
      • 季群策,何晓晖,张梅军,张宇
        2018, 40(3): 545-551. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.007
        摘要：针对结构损伤受外界环境因素影响、损伤指标不敏感等导致的结构识别困难问题,提出了一种基于EEMD和归一化IMF能量差的结构损伤识别新方法。首先对各传感器采集到的原信号进行EEMD分解得到多个IMF分量,再对各测点分解后的IMF分量进行能量的计算并进行归一化处理,求出与未损伤前各测点IMF分量的归一化能量差值,以结构损伤前后信号的EEMD分解后的IMF分量归一化能量差值作为结构损伤敏感因子构建各状态下的变化曲线,直观的判断结构损伤的位置。对三层框架模型结构和简支梁结构进行分析,结果表明该方法可以准确判断结构损伤的发生。  
        关键词：EEMD;IMF能量;归一化能量差;框架模型;损伤识别   
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        发布时间：2022-09-22
      • 申屠留芳,赵庆佳,杨平,秦绍波,孙亚军
        2018, 40(3): 552-558. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.008
        摘要：主要研究了叠片联轴器在偏角不对中故障下系统的非线性动力学行为。首先考虑到存在小角度不对中及转子质量不平衡等特征,建立叠片联轴器转子系统的动力学模型,由第二类拉格朗日方程推导出了系统的动力学微分方程。然后采用数值方法对微分方程进行仿真求解,绘制出系统运动随转速变化和角不对中量变化的分岔图,以及不同转速下的位移响应图、轴心轨迹图、相轨迹图,并对各个图像做出了相应的非线性动力学分析。  
        关键词：叠片联轴器;角不对中;分岔;非线性动力学   
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      • 杨乐
        2018, 40(3): 559-564. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.009
        摘要：针对滚动轴承振动信号非线性、非平稳性以及故障特征难以提取的问题,提出了基于局部特征尺度分解(local characteristic-scale decomposition,LCD)和多重分形去趋势波动分析(multifractal detrended fluctuation analysis,MFDFA)的故障诊断方法。该方法首先利用LCD将振动信号分解成不同尺度下的内禀尺度分量(intrinsic scale component,ISC)。其次,对包含主要信息的前几个ISC分量进行MF-DFA分析,并选取每个ISC分量的Hurst指数作为故障特征。然后,采用线性局部切空间排列(liner local tangent space alignment,LLTSA)对故障特征进行降维以获得对故障敏感的低维特征。最后,利用支持向量机(support vector machine,SVM)对提取特征进行分类识别。滚动轴承的故障诊断实验表明,所提方法能够有效地识别滚动轴承的典型故障,具有一定的优势。  
        关键词：局部特征尺度分解;多重分形去趋势波动分析;特征提取;滚动轴承;故障诊断   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王照
        2018, 40(3): 565-569. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.010
        摘要：针对机械故障振动信号非线性、非平稳性等特点,提出了一种新的时间序列复杂性度量的方法—多尺度化基本尺度熵(Multiscale base-scale entropy,MBSE)。MBSE是基于基本尺度熵(base-scale entropy,BSE)而定义的,BSE可以对时间序列复杂性和无规则程度进行度量,而MBSE则在BSE的基础上引入了尺度因子,是对时间序列在不同尺度因子下复杂性的量度,包含有更多时间模式信息。介绍了BSE和MBSE的概念,并将其应用于滚动轴承故障振动信号复杂性度量中,由此提出了一种基于MBSE和相关向量机的滚动轴承故障诊断方法。实例分析表明该方法能有效地提取故障特征,实现故障类型的诊断。  
        关键词：多尺度;基本尺度熵;复杂性;故障诊断   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 刘小妹,卞永明,梁拥成,李安虎
        2018, 40(3): 570-575. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.011
        摘要：借助于有限元分析,探索临界距离原理应用于各种切口石墨平板脆断的有效性,其中包括U型切口平板的拉伸试样、钝V型切口半圆形弯曲试样、单边钝V型切口三点弯曲梁试样和钝V型切口的巴西圆盘压缩试样等。首先利用临界距离原理,标定材料的特征距离和内部强度应力,计算出两种石墨材料的断裂韧度,并与文献中的给定值进行了比较。然后预测了I型模式下各切口件的断裂载荷,并与实验结果进行了比较。结果表明:临界距离原理不仅可以预测切口件的断裂,还提供了一种根据切口件的断裂实验来预测材料断裂韧度的工程方法。而且,临界距离原理的最大优点是只需要切口附近的数值结果,从而避免求解切口附近复杂的解析应力场,因而适合工程应用。  
        关键词：临界距离原理;断裂韧度;石墨;切口   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郝志勇,王率领,陈志强,毛君
        2018, 40(3): 576-583. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.012
        摘要：为研究煤岩性质对刨煤机刨削过程中刨刀载荷特性的影响,开展了刨煤机整机实验研究,采用自行研制的刨刀传感器对两种煤岩性质下的刨刀载荷进行实时测试,通过无线采集模块对测试数据进行采集,得到刨刀载荷数据曲线,对其进行小波分析与分形特征研究。研究结果表明:随着煤岩硬度增加,刨刀受力逐渐增大,在刨煤机垂直刨刀X方向上,曲线的最大值为35.642 kN,在垂直煤壁Y方向上,刚接触煤壁时产生了一个瞬时脉冲,达到了曲线的最小值-19.831 kN,沿刨刀运行Z方向上,曲线最大值为20.419 kN;刨刀载荷分形维数均在1.5左右,在同一种煤岩性质下三个方向分形维数相差不大,在煤岩硬度较低的载荷曲线波动较为剧烈,为减少刨煤机刨削煤层过程中的能量消耗,形状因子越小越好。研究结果为煤岩性质判别提供一种新的思路,为刨煤机零部件设计与优化提供数据支持。  
        关键词：煤岩性质;刨刀载荷;小波分析;分形特征   
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        发布时间：2022-09-22
      • 吴亮,胡毅森,纪翔,王罡
        2018, 40(3): 584-588. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.013
        摘要：为了研究马氏体沉淀硬化不锈钢FV520B的动态力学行为,采用Instron液压试验机和分离式霍普金森压杆试验装置,在不同温度(分别为20℃、100℃、300℃、500℃、700℃)和不同应变率(分别为0.001 s-1、1 000 s-1、3 000 s-1、6 000 s-1)条件下对圆柱形试样进行了准静态和动态加载试验。基于Jonson-Cook和Power-Law两种本构模型对试验数据进行了拟合。试验结果表明,材料的屈服强度与流动应力随着温度升高而降低;在温度一定时,随着应变和应变率的增大,材料的流动应力增高,具有典型的温度软化、应变强化和应变率强化特性。研究表明,相比经典JonsonCook模型,Power-Law模型与试验结果吻合的更好,更适用于FV520B材料。  
        关键词：FV520B;动态力学性能;本构模型;温度;应变率   
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      • 汝学斌,王刚强,赖育彬,朱万刚
        2018, 40(3): 589-595. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.014
        摘要：根据高铁牵引齿轮箱特性,确定齿轮箱振动、噪声、应力测试的不同工况,并搭建试验台进行测试。箱体额定负载不变工况下,箱体的加速度幅值、空气噪声值和应力值,随转速的升高呈增大趋势。当转速值为2 500 r/min和3 500 r/min时,箱体的加速度幅值出现峰值。在额定转速和额定负载工况下,对箱体加速度和空气噪声值进行频域分析,结果表明箱体振动主要由啮合频率及其倍频引起,在啮合频率及其倍频旁存在边频带,边频间隔为输出轴转频、输入轴转频;箱体的最大空气噪声值为89.74 dB,出现在2 400 Hz附近,对应啮合频率2 391.7 Hz。试验结果可为箱体的理论分析提供试验数据。  
        关键词：高速动车;箱体;振动;噪声;应力;试验   
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      • 张天宇,何宇廷,李昌范,张腾,张胜
        2018, 40(3): 596-601. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.015
        摘要：对飞机结构常用的LY12-CZ铝合金在我国海南万宁开展自然暴露试验,分析了自然环境下该型号铝合金腐蚀规律与寿命退化规律。收集整理了该地区的环境数据,通过权重法编制了该地区的地面停放环境谱。在编制的加速环境谱下,对LY12-CZ铝合金进行加速腐蚀试验,通过腐蚀特征等效和寿命退化规律等效的方法确定编制的加速腐蚀环境谱的加速系数。为研究铝合金结构在服役环境下的寿命变化规律提供了理论基础。  
        关键词：LY12-CZ铝合金;加速腐蚀;环境谱;腐蚀特征等效;寿命退化规律;加速系数   
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        微电子机械系统

      • 龙威,公玲,杨绍华
        2018, 40(3): 602-606. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.016
        摘要：当空气静压导轨气膜厚度为微米级别时,依据Kn数定义可知此时气膜内流动可能处于滑移区,气浮支撑的内部压力和承载特性会受到稀薄效应的影响,最典型的表现为边界速度滑移和温度跃迁现象。将基于格子Boltzmann方法研究稀薄效应对空气静压导轨速度边界和温度特性的影响,得到气膜径向速度和温度分布。通过机理分析和数值计算发现:随着Kn数的增大,速度滑移程度增大;而速度滑移间接引起黏温效应,导致边界温度跳跃现象。温度跳跃相当于在导轨与气膜之间的一个附加热阻,增加流动的摩擦损耗,影响散热。  
        关键词：空气静压导轨;稀薄效应;格子Boltzmann;速度滑移   
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      • 王晓莉,穆瑞,王彩虹
        2018, 40(3): 607-612. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.017
        摘要：以离合器从动盘总成中的轴套板为研究对象,针对轴套板经碳氮共渗与磷化处理之后出现的断裂问题,利用断口宏观分析、断口微观分析、金相分析、硬度检测以及材料化学成分分析等方法对断裂的轴套板进行分析。研究的结果表明,轴套板的断裂发生在表面磷化处理之前,裂纹起始于轴套板外圆窗口区域的左端部分,并且在使用过程中扩展至贯穿断裂。此外,轴套板由于外圆区域截面较小而且表层经硬化处理,当该区域受到异常冲击时,极易引起零件的开裂,尤其当组织粗大时,其导致材料脆性增大而诱发零件的开裂。  
        关键词：轴套板;断裂失效;宏观分析;微观分析   
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        优化·可靠性

      • 高峰,贺平平,李艳,税琳棋
        2018, 40(3): 613-619. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.018
        摘要：采用无滚道控制假设建立了角接触球轴承拟静力学模型,针对传统Newton-Raphson算法在数值求解上述模型时出现初值难以确定、迭代过程不收敛以及收敛慢等问题,提出了一种Newton-Raphson的改进算法。引入中间变量,减少了未知量数目,并对非线性方程组进行分步求解,降低了选取初值的难度;在改进Newton-Raphson算法中引入迭代修正因子,并采用二分法对迭代修正因子进行优化,缩短了收敛时间;通过矩阵变换,简化了雅克比矩阵的求解过程。B7008C轴承的计算结果表明,所提出的算法优于传统的算法,采用该算法可有效降低角接触球轴承的拟静力学模型数值求解的难度并提高收敛效率。  
        关键词：角接触球轴承;拟静力学;数值求解;迭代修正因子;矩阵变换   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵丽娟,金忠峰
        2018, 40(3): 620-625. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.019
        摘要：提高装煤量是薄煤层采煤机设计中的重要内容。针对传统方法难以解决多因素影响采煤机装煤量的问题,提出了基于遗传算法(GA)与BP神经网络相结合的薄煤层采煤机装煤率预测方法。建立了薄煤层采煤机装煤量的数学模型,利用遗传算法对神经网络的权值和阀值进行优化,以仿真数据为训练和检测样本,用GA-BP算法训练网络,避免了单独使用BP神经网络训练容易陷入局部极小值以及单独利用仿真的办法工作量大,仿真时间长的问题。结果表明:利用提出的方法即加快了收敛速度也提高了训练精度,对薄煤层采煤机装煤性能的预测具有重要意义。  
        关键词：遗传算法;BP神经网络;装煤性能;预测   
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        发布时间：2022-09-22
      • 弓海霞,刘哲,王立权,侯恕萍,王臣业
        2018, 40(3): 626-631. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.020
        摘要：转动式对接裙工作在海洋的深水区域,为了解决转动式对接裙在深水工作的安全问题。本文以固定裙、方向裙、角度裙为研究对象。运用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA)对固定裙、方向裙和角度裙的关键参数进行了优化,得到了三者的最优参数。结果表明,优化之后的固定裙比优化之前减重9.76%;优化之后的方向裙和角度裙比优化之前减重13.56%;并且优化之后的固定裙、方向裙和角度裙均满足设计要求。最后,利用优化后的数据建立了转动式对接裙的三维模型,并制造了试验样机,为后续的出海试验奠定了基础。  
        关键词：转动式对接裙;灵敏度分析;多目标优化设计;强度校核;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 高斌,曹克强,胡良谋,李曙光
        2018, 40(3): 632-638. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.021
        摘要：针对三参数威布尔分布模型复杂,在小样本情况下传统方法估计精度低的问题,提出了基于GM-SVM的参数估计方法。该方法将灰色模型(grey model,GM)和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合。首先,利用灰色模型法在位置参数估计上的独特优势,其次,充分利用支持向量机在小样本情况下优良的估计效果,建立了高精度的GM-SVM威布尔分布参数估计模型,并将其应用于某型发动机叶片疲劳寿命分布的参数估计。仿真实验结果表明,该模型具有较高的参数估计精度,在小样本情况下优势较为明显,能够准确得出威布尔分布的三个参数。  
        关键词：三参数威布尔分布;小样本;灰色模型;支持向量机   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张立新,杨康,李玉玺
        2018, 40(3): 639-646. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.022
        摘要：针对现有电火花机床上没有钛合金加工电规准的问题,设计中心组合实验,综合考量空载电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔对TA7电火花加工材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的影响。建立材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的预测模型。为了同时兼顾材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率这三个相互矛盾的工艺目标,建立工艺目标优化模型,设计头脑风暴算法对优化模型进行求解。对优化结果进行验证:材料去除率、表面粗糙度和电极损耗率的实测值与优化结果的平均相对误差分别为5%、4.7%、5.5%。验证结果表明头脑风暴算法可以有效的获得TA7钛合金电火花加工的最佳工艺参数。  
        关键词：电火花成形加工;TA7;材料去除率;头脑风暴算法   
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        发布时间：2022-09-22

        设计·计算

      • 赵丽娟,王建勇,周文潮,田震,刘宏梅,贾德禹
        2018, 40(3): 647-652. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.023
        摘要：利用Ansys/LS-DYNA软件建立了复杂煤层条件下螺旋滚筒的煤岩耦合模型,得到了截割不同位置夹矸及含有包裹体螺旋滚筒受到的冲击载荷以及煤岩的塑形变形分布规律;通过对截齿的动力学分析获取了合金头与齿体的应力应变等参数的时间历程曲线,并找出了截齿在工作过程中的应力分布规律。研究表明:螺旋滚筒截割含包裹体煤层时,其工作载荷出现较大的波动,截齿的最大应力主要集中在合金头的齿尖局部接触区域及齿柄头部的轴肩处;相同牵引速度下,截齿所受应力随滚筒转速的增大而减小,若滚筒转速不变,则应力随着牵引速度的增大而增大。分析结果为薄煤层采煤机螺旋滚筒的结构设计及其截割性能的提高提供了重要参考。  
        关键词：螺旋滚筒;截齿;破煤过程;载荷   
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        发布时间：2022-09-22
      • 宋一铭,吕志军,陈东,武永美
        2018, 40(3): 653-659. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.024
        摘要：影响薄壁多孔钢构件稳定性能的因素较为复杂,(以立柱为例)已有的研究更多地考虑了截面的连续属性,而对于工程上常见的非连续截面(如孔洞尺寸)则讨论较少。针对立柱非连续截面的特点,基于立柱力学性能试验及有限元数值计算,采用基于BP神经网络的智能计算方法,建立了立柱稳定性预测模型;通过与真实试验数据比较,该预测模型相对有限元计算模型有更好的预测精度(误差不超过2%),在工程实践中具有良好的应用前景。  
        关键词：极限承载力;非连续截面;BP神经网络;截面特性;稳定性设计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张峰,余义良,郑亦媚
        2018, 40(3): 660-665. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.025
        摘要：基于Wilson非协调元技术和Reddy逐层理论(LWM),提出了非协调逐层法(ILWM),用于分析层合板壳结构的弯曲变形问题。推导了非协调逐层法的控制方程,并通过编写计算程序,进行算例分析,研究该方法的有效性。研究结果表明,对于弯曲问题,非协调逐层法的收敛速度和计算精度相比Reddy逐层理论都有很大的提高。  
        关键词：Wilson非协调元;逐层法;弯曲变形   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨云,马利云,刘丽
        2018, 40(3): 666-672. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.026
        摘要：针对新型金属带式无级变速器钢丝带的承载特性问题,建立了WR-CVT变速过程中紧边钢丝带的受力平衡方程,以P811型CVT为研究载体,运用Abaqus软件,对速比为2.35时紧边钢丝带的应力变化规律进行数值模拟。结果表明:扭矩载荷作用下交互捻钢丝带的承载特性优于同向捻钢丝带;在新型金属带进入锥轮时,交互捻钢丝带的钢丝轴向应力波动幅度达到了平均应力的37.07%,导致钢丝在轴向发生位错;变速过程中,紧边钢丝带内钢丝的应力整体变化较为明显,钢丝带在径向和轴向的承载均存在不均匀现象。  
        关键词：新型金属带;无级变速器;钢丝带;力学建模;承载特性   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 刘艳红,杨潍旭
        2018, 40(3): 673-678. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.027
        摘要：基于电磁热弹性的本构方程,进一步以相关文献为依据建立了其增维形式的本构关系,推导了电磁热弹性材料正交双曲壳的齐次状态方程。然后,通过对齐次状态方程进行了拉氏变换,得到了复杂的高次项多项式形式的系数矩阵。考虑到逆变换的方便性和求解效率问题,对拉氏变换后的系数矩阵中复杂的高次项多项式进行了分式分离处理。最后通过数值实例验证了方法的正确性,其求解效率与精细积分法相当。  
        关键词：电磁热弹性材料;齐次状态方程;正交双曲壳;拉氏变换法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 黄斌,冯立霞,项载毓
        2018, 40(3): 679-686. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.028
        摘要：随着钢铁冶炼工业的快速发展,铸造起重机逐渐往大型化及高速化方向发展,其桥架结构的动态特性直接关系到整机的可靠性与安全性。以200/63 t铸造起重机为研究对象,建立了铁水包起升动力学模型,分析不同起升工况下该阶段钢丝绳的张力;以铁水为热源及热辐射和热传导为传热方式,分析铁水包起升阶段桥架温度场;采用热弹耦合方法,加载桥架模型的节点温度,并以实际工况下的钢丝绳张力与主小车自重之和为载荷,对桥架进行瞬态动力学分析。结果表明,铁水包的起升位置及起升速度对钢丝绳的动态特性均有较大影响;桥架温度场随着铁水包的提升呈非线性变化,铁水包起升速度越快,桥架温度场的变化越明显;采用热弹耦合分析方法较准确地反应铁水包起升阶段桥架结构的动态应力及振动特性,为铸造起重机桥架的结构可靠性设计提供了理论依据。  
        关键词：铸造起重机;起升动力学;动态应力;结构振动;热弹耦合   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 蒋玮,蒋险峰,黄裕龙
        2018, 40(3): 687-694. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.029
        摘要：J积分是定量描述裂纹尖端区域应力应变场强度的重要断裂参量,J积分的快速准确测量对于评估机械装备上裂纹的稳定性和扩展性有重要意义。从J积分的原始理论公式出发,结合数字图像相关技术,提出了一种J积分测量新方法。该方法首先通过数字图像相关技术,在不同载荷下对含裂纹缺陷的紧凑拉伸试样的表面位移场和应变场进行测算;然后选取围绕裂纹尖端的矩形积分路径,用离散化的方法对积分路径进行处理,并编写Matlab程序计算J积分;最后将该方法的计算结果与美国电力研究院(EPRI)工程估算法和有限元法获得的J积分进行对比。结果表明,由本文提出的方法获得的结果与其它计算方法获得的结果相近,并且在实验测量J积分方面具有非接触、高精度、光路简单、受环境影响小等优点。方法为裂纹断裂参数J积分的实验测量提供了一种方法,并可用于大型在役机械装备上表面裂纹的安全评估。  
        关键词：J积分;数字图像相关;EPRI;有限元   
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        发布时间：2022-09-22
      • 金燕,刘少军,蒋玉孝
        2018, 40(3): 695-701. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.030
        摘要：为了得到直升机分扭传动输入级角接触球轴承的疲劳寿命,综合考虑了热应力和结构应力的共同作用。基于L-P疲劳寿命理论和Hertz接触理论,结合Goodman公式、材料的P-S-N曲线以及Miner疲劳累积损伤理论的EM修正法则,建立了直升机主减速器角接触球轴承的疲劳寿命模型。分析了角接触球轴承摩擦发热量的计算和对流换热系数的选取,确定了要加载的热载荷和边界条件,基于Ansys软件对轴承进行稳态热分析,分析径向载荷与转速对轴承稳态最高温度的影响。并在稳态热分析的基础上进行轴承热机耦合场分析,探讨了温度影响下的轴承疲劳寿命。结果表明:随着工作温度的升高,轴承寿命明显降低,摩擦发热对寿命的影响不可忽视。  
        关键词：角接触球轴承;疲劳寿命;温度分布;热机耦合;载荷分布   
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        发布时间：2022-09-22
      • 梁佳,宋绪丁,高晓伟,吕彭民,张磊
        2018, 40(3): 702-708. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.031
        摘要：以5 t装载机铲斗与动臂销轴的实测载荷为基础,研究了将随姿态变化载荷当量到动臂局部坐标系下的求解方法,利用Matlab软件编写了相应的数据处理程序,得到了装载机动臂在固定姿态下的载荷时间历程。通过静力学分析确定了动臂的危险位置,利用危险截面应力等效原则得到了动臂的等效外载荷,并在此基础上编制了动臂疲劳试验载荷谱。研究结果为动臂的疲劳试验及抗疲劳设计提供了参考依据。  
        关键词：装载机;动臂;等效载荷;载荷谱   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张东升,李留榜,于海洋,赵西贝
        2018, 40(3): 709-715. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.032
        摘要：为了探究刮板输送机哑铃销易断裂的问题,通过实验与疲劳寿命分析相结合的方式对哑铃销进行研究;首先建立哑铃销的受力模型,利用Ansys对哑铃销进行有限元分析,得到应力分布结果;运用载荷测试系统对哑铃销加载实验研究,得到哑铃销在实际工作中的载荷数据;采用nCode DesignLife对提取危险区域最大载荷数据进行雨流计数和疲劳寿命分析,对其哑铃销的损伤云图和寿命循环次数进行了讨论。研究结果表明:哑铃销损坏是从哑铃销颈部应力集中最大区域形成的疲劳开始,当裂纹扩展区扩散到一定程度后到达疲劳断裂区,使整个哑铃销断裂。根据刮板输送机的工作条件得到哑铃销产生裂纹的时间为92天。为哑铃销的结构改进安装提供设计依据。  
        关键词：哑铃销;力学模型;实验研究;载荷谱;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 习江静,董登科,陈莉,常文魁
        2018, 40(3): 716-720. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.033
        摘要：针对飞机典型连接结构中的中央翼前梁下缘条结构,对其含典型加工误差类型及误差修理后的效果进行研究。通过耐久性分析方法分析修理后连接结构的疲劳性能,通过有限元分析计算该结构的疲劳细节额定值(DFR),并设计试验件进行对比试验验证。通过试验验证,研究含误差结构相对于原结构疲劳寿命和疲劳性能的变化。对目前飞机生产加工单位采用的紧固孔误差修理方法进行有效性判定,对误差修理方法提供理论和试验数据支持。  
        关键词：中央翼前梁下缘条;制造误差;误差修理;疲劳性能;细节疲劳额定值(DFR)   
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        发布时间：2022-09-22
      • 马志全,唐东林
        2018, 40(3): 721-726. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.034
        摘要：针对应力场强法中损伤区界定存在争议的问题,在应力场强法研究的基础上,依据应力场强法的基本假设,提出一种通过应力等值线界定损伤区的方法。给出了应力等值线的求取步骤,通过算例演示了求取过程,对算例结果进行分析,得到结论:损伤区并不是一个规则的球形区域,而是不规则的,该方法可以反映真实的损伤区,与破坏机理吻合;损伤区大小与施加的载荷呈二次曲线关系,并单调递增,该方法考虑了载荷变化对损伤区的影响,在大载荷作用时依然能准确的预测构件的疲劳寿命。为了证明该方法的普适性,通过两个不同缺口形式、不同载荷形式的算例进行验证,结果表明:该方法能准确预测任何缺口形式、任何载荷形式下构件的疲劳寿命,取得了较好的预测结果。  
        关键词：应力场强法;损伤区;应力等值线;疲劳寿命预测   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 董敏,马昌飞,郭信心,李想,夏晨亮,连晓硕
        2018, 40(3): 727-732. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.035
        摘要：汽油加氢是石化生产中的重要加工工艺,其生产设备支撑平台多数采用钢结构形式,支撑平台的强度和刚度对生产安全至关重要。采用Ansys Workbench软件建立有限元模型,根据支撑平台实际受力情况,进行静载荷和地震动载荷响应分析,并对支撑平台进行优化设计,以支撑平台二层、三层H型钢轻量化和静载荷作用下的变形量小为优化目标,二层、三层H型钢的截面尺寸作为设计变量。优化后的支撑平台用钢量比优化前减少了16.8%,极大地降低了生产成本;同时支撑平台在地震动载荷作用下最大应力减少了4.2%。  
        关键词：支撑平台;静载荷;地震动载荷;优化设计;用钢量;变形量   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张铝镓,刘宏昭,康小丽
        2018, 40(3): 733-738. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.036
        摘要：加载盘的温升是非接触电磁加载装置动态加载过程中的主要问题之一。电磁加载的本质是利用电磁力来模拟工作载荷,而在动态加载过程中加载盘内会产生涡流,从而导致加载盘发热。主要分析加载盘在不同转速下的温升情况。通过红外测温仪对加载盘进行实时温度测试,以分析、计算热功率为基础,根据加载装置实际尺寸利用瞬态热路法对加载盘温升进行求解,最终得到不同转速下加载盘温升的变化情况以及加载盘的温升特性,为改善本电磁加载装置提供了重要依据。  
        关键词：高速电主轴;电磁加载;热功率;热分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 袁家俊
        2018, 40(3): 739-744. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.037
        摘要：在航空航天领域,外来物损伤(FOD)严重威胁着航空飞行器的正常运营和安全,鸟撞损伤是最常见的。基于Autodyn有限元软件,建立鸟弹SPH模型和2024航空铝合金靶板Lagrange模型,研究飞机蒙皮在受鸟撞时的动力响应及损伤特性。通过仿真结果与实验数据对比,验证SPH模拟鸟弹的有效性。探究在不同靶板叠层顺序和鸟弹撞击速度下,鸟撞对靶板最大鼓包、应力和能量的影响,比较得到抗鸟撞较好的靶板叠层方式。  
        关键词：鸟撞;靶板;叠层顺序;动态响应;数值仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 聂庆峰,余东辉,李海泓
        2018, 40(3): 745-748. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.038
        摘要：针对某伺服系统在加载试验后滚珠丝杠副丝杠台阶轴断裂的情况,从硬度偏高、材料缺陷、加工工艺以及使用加载情况等方面对故障现象进行了分析和计算,最终确定断裂原因为电火花加工导致丝杠表面处于拉应力状态且存在许多微观裂纹,加之台阶轴内部螺纹锈蚀降低了承载面积,二者综合导致了零件的扭转断裂。针对该故障原因,给出了控制电火花加工规范、增加研磨和抛光等改进措施。  
        关键词：滚珠丝杠副;台阶轴;断裂   
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        发布时间：2022-09-22
      • 卢攀,强萌,金文,周权
        2018, 40(3): 749-753. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.039
        摘要：以新型鼓泡箔片动压止推气体轴承为研究对象,采用有限差分法和Newton-Raphson迭代法通过Matlab软件编程求解流固耦合的数值模型,得到了同一温度下不同润滑气体以及同一润滑气体在不同温度下的轴承气膜压力分布、厚度分布和承载能力;研究了润滑气体物性参数对航空涡轮冷却器中箔片动压止推气体轴承静特性的影响规律。结果表明:动力黏度较大的润滑气体形成较大的气膜压力和气膜厚度分布,并产生较高的承载能力;随着轴承长时间高速运行产生的高温导致的润滑气体物性参数的改变有利于提高轴承的承载能力。  
        关键词：润滑气体;动压止推轴承;承载能力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 曾健,秦宝荣,张冬冬,谢巍,王郑兴,王星
        2018, 40(3): 754-758. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.040
        摘要：针对客户需求,依据人机工程学原理设计了一款总裁椅用搁脚机构。运用Adams软件对建立的三维模型进行运动学仿真,验证了机构的运动特性,基于AWE环境对机构进行有限元分析,校核了结构的强度和刚度,在实物样机的基础上进行力学性能测试。结果表明,设计的搁脚机构满足人机尺寸要求和运动平稳性要求,结构的静强度、疲劳强度和刚度符合BIFMA测试标准,试验研究结果与有限元分析结果相符合。  
        关键词：人机工程学;搁脚机构;运动学仿真;有限元分析;样机测试   
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        发布时间：2022-09-22
      • 田伟
        2018, 40(3): 759-762. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2018.03.041
        摘要：针对扭转梁开发过程中台架实验开裂问题,应用有限元分析和台架应力采集进行综合对比,调查开裂原因,再结合实际生产工艺提出整改方案。对整改方案进行CAE分析和样件台架验证可行性,经过方案多次优化最终解决扭转梁台架开裂问题。  
        关键词：扭转梁;台架实验;有限元   
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        发布时间：2022-09-22
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