最新刊期
      2019 年 第 1 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 邵明月,武吉梅,王砚,应戍狄,武秋敏
        2019, 41(1): 1-6. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.001
        摘要：关于变密度纸带振动的研究多数局限于小挠度线性问题的讨论,对于变密度印刷纸带大挠度非线性振动问题的研究很少。然而,在实际中,由于印刷图文的分布不同纸带的密度是变化的。研究变密度运动印刷纸带的非线性振动特性。基于von Karman薄板理论推导出轴向运动纸带大挠度振动方程,应用Bubnov-Galerkin方法对振动偏微分方程组进行离散,利用椭圆积分法对微分方程进行求解,得出纸带非线性振动的频率表达式。分析了不同初始条件下,密度系数,无量纲运动速度和长宽比对运动纸带大挠度振动复频率的影响。该研究为提高印刷设备的工作稳定性提供理论依据。  
        关键词：非线性振动;变密度;印刷纸带;Bubnov-Galerkin法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张菊辉,陈杨,姚兆玮
        2019, 41(1): 7-12. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.002
        摘要：高阻尼橡胶支座作为隔震支座具备承载能力、恢复力和阻尼(吸收能量)三位一体的功能。以某一采用高阻尼橡胶支座进行隔震的规则连续梁桥为例,进行简化力学模型动力学分析。利用Opensees软件建立双质点简化力学模型,并与SAP2000有限元分析模型进行对比,研究简化力学模型的可行性与计算精度。结果表明:简化力学模型可以较为精确地计算出隔震桥梁的响应幅值;在相同地震波作用下,简化力学分析模型的分析结果基本能够满足工程精度要求并与有限元分析模型结果较为接近。  
        关键词：隔震桥梁;高阻尼橡胶支座;力学模型;动力学分析;有限元仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 钱若力,郭巧荣,王瑞鹏,李顶河
        2019, 41(1): 13-19. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.003
        摘要：基于逐层/实体元方法(Layerwise/Solid-Element,LW/SE),研究金字塔型点阵夹芯结构在不同边界条件下的静力与自由振动问题。首先,利用逐层理论和三维实体有限元法分别建立面板和芯体的控制方程,然后根据面板和芯体连接区域的位移协调和内力平衡条件,将面板和芯体的控制方程耦合为总体控制方程,得到点阵夹芯结构的平衡方程和自由振动方程。通过与三维弹性解对比,验证逐层/实体元方法在金字塔型点阵夹芯结构静力和自由振动分析问题上的正确性,并研究面板厚度对位移最大值和固有频率的影响规律。  
        关键词：点阵夹芯结构;静力分析;自由振动分析;逐层/实体元方法   
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      • 毛君,杨辛未,陈洪月,宋秋爽
        2019, 41(1): 20-25. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.004
        摘要：针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机行走部与刮板输送机之间的接触特性、调高油缸的支撑特性、摇臂的自身刚度以及采煤机滚筒、摇臂、机身各部分之间的连接特性和机身的振动摆角,建立了采煤机竖直方向的6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒竖直方向载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了煤岩硬度对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当煤岩的截割阻抗均值在200 k N/m～400 k N/m之间变化时,对采煤机前后截割部的振动位移影响较大,前后滚筒的变化范围分别为13. 42 mm～26. 83 mm、8. 19 mm～16. 37mm,前后摇臂的变化范围分别为5. 31 mm～10. 62 mm、3. 32 mm～6. 65 mm。最后通过实验对模型结果进行了验证。  
        关键词：采煤机;煤岩硬度;振动;数值分析;实验研究   
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      • 陈晓,黄传金
        2019, 41(1): 26-32. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.005
        摘要：机械传动被广泛应用在车辆、机床、工程机械等工程多个领域,因此研究机械传动的可靠性、损伤机理和故障诊断与信号处理方法具有重要意义和价值。传统的动态信号处理如FFT算法,即快速傅里叶变换法,因其运算速度快,谱分析特征稳定,所以得到了广泛的工程应用。但是工程实际中信号往往是非平稳的时变的非线性,非常复杂,再加之内外界噪声的干扰,分析处理较为困难,从而导致以FFT分析为主导的谱分析方法受到了很大限制。利用FFT运算速度快,特征稳定的优点,提出了对二次FFT,三次FFT算法,n次FFT算法(2n小于信号样本点数)进行探讨和研究的思想,从理论上进行探讨、并通过实验进行了验证,并将其应用于齿轮运行状态的故障特征监测和分类研究之中。分析研究表明n-FFT算法运行速度快,特征积聚度高,有利于进行齿轮运行状态的分类和故障监测与诊断。  
        关键词：N-FFT;压缩感知;稀疏表示;特征提取;齿轮系统   
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      • 赵华,余快,范宁
        2019, 41(1): 33-38. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.006
        摘要：在飞行段卫星需要承受复杂的动力学载荷条件,是引起航天器结构受损或设备故障的主要阶段。多颗卫星地面力学环境试验表明,对于质量大或质心高的一类设备,时常由于很大的加速度响应而引起结构受损,对工程研制带来较大影响。提出一种不同以往的工程解决方法,即采用间隙弹性碰撞改变刚度和限幅的非线性方法,可以达到较好的减损效果。通过构建动力学模型和仿真分析表明,该方法能够减小连接部位蜂窝板的变形和载荷,在工程上提供了一种新的解决途径。  
        关键词：卫星结构;加速度响应;损伤;碰撞限幅;仿真;减损   
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        发布时间：2022-09-22
      • 吴荣平,白鸿柏,路纯红
        2019, 41(1): 44-48. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.008
        摘要：工程实际中,柔性基础上非线性隔振系统广泛存在,而振动特性的分析却严重制约着其应用与研究。基于柔性基础上含有三次非线性刚度的迟滞干摩擦隔振系统,首先采用振型分离的方法建立了系统的动力学方程,并结合增量谐波平衡法求解了系统在发生任意阶主振动情况下的响应;随后,以基频谐波项为基础,推得了系统力传递率的计算公式,并根据公式定性分析了隔振器各参数对系统力传递率的影响。发现,适当减小刚度系数,增大阻尼系数,增大静摩擦极限均可有效降低系统的力传递率。研究为该类系统的工程实际应用提供了可靠借鉴。  
        关键词：柔性基础;干摩擦;非线性振动;增量谐波平衡法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张敏,张翼,侯尧花,马广轩
        2019, 41(1): 49-53. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.009
        摘要：分析某振动试验台简支梁的振动模态,首先利用弹性体一维振动理论得到简支梁的振动数学模型。然后利用伯努利-欧拉梁理论计算得到了简支梁振动微分方程,对简支梁设定特定的边界约束条件计算得到各阶模态参数,利用Workbench有限元仿真分析得到简支梁前五阶固有频率与振型,最后用基于Poly IIR的实验模态算法进行了简支梁实验模态参数识别,得到了简支梁横向与扭转模态频率与振型,验证了仿真值与实验值的一致性,最大误差为3%左右,可以为后续梁、板等弹性体复杂结构EMA分析研究提供一定的参考。  
        关键词：简支梁;弯曲与扭转振动;模态识别;锤击法   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 魏仁超,陈学东,范志超,聂德福,吴乔国,王璐,金有海
        2019, 41(1): 54-59. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.010
        摘要：针对离心压缩机叶轮出现的复合断裂问题,设计了I-II复合型断裂夹具和改进的紧凑拉伸试样,开展了叶轮典型材料FV520B不锈钢的试验研究。结果表明:FV520B钢I-II复合型断裂均属微孔聚集型韧性机制,只是在较大加载角度下,断口上的韧窝沿裂纹扩展方向被轻微拉长、深度变浅,主要由剪切分量占比增加所致;随加载角增加,材料总的断裂韧度增大,加载角为22. 5°和45°时较纯I型的分别增加了1. 8倍和4. 4倍,断裂韧度的I型和II型分量、及启裂角亦随之增大,采用复合型J积分断裂准则可以对试验结果进行较好地预测。本研究可为离心压缩机叶轮的复合断裂分析提供技术支撑。  
        关键词：Ⅰ-Ⅱ复合型断裂;FV520B钢;J积分;启裂角   
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        发布时间：2022-09-22
      • 彭丹华,张正文,张凯飞,张鹏,李忠华,傅广
        2019, 41(1): 60-65. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.011
        摘要：选择性激光熔化技术(SLM)可直接成形出传统方式加工工序复杂周期长甚至无法加工出的复杂零件,是增材制造(3D打印)领域最具有应用前景的技术之一。目前针对该技术的研究主要集中在拉伸、压缩等静力学方面,而许多应用场合下,动力学性能也有要求。以钛合金(Ti-6Al-4V)粉末为试验材料,对不同后处理下的SLM件进行了滚动接触疲劳性能研究。结果表明,粗糙度和硬度是影响SLM件滚动接触疲劳性能的主要因素,抛光处理和热处理能提高滚动接触疲劳寿命;粗糙度较大时SLM钛合金测试件主要是磨损失效,粗糙度较小时主要是材料脱落失效。  
        关键词：选择性激光熔化;Ti-6Al-4V;滚动接触疲劳;失效分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 关迪,范学领,肖滨,刘杰
        2019, 41(1): 66-71. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.012
        摘要：为研究随机振动条件下某型机载模块的疲劳特性,推导了功率谱密度下结构振动疲劳寿命的一般表达式,并利用高斯三区间法对其进行了简化,同时考虑了振动试验中随机信号削波处理对应力幅值概率分布的影响。随后通过有限元仿真,分析了结构振动疲劳破坏与模态振型的关系,获得了给定振动条件下疲劳危险位置的动态响应,最终给出了模块的振动疲劳寿命。计算得到的机载模块疲劳寿命和失效位置与耐久试验结果符合较好。  
        关键词：随机振动;功率谱密度;振动疲劳寿命;高斯三区间法;动态响应;耐久试验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 孙灵芳,王彤彤,李霞,朴亨
        2019, 41(1): 72-79. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.013
        摘要：在换热管污垢检测中,多物理场耦合作用下的实验还不具备开展条件,因此,建立准确的超声波传播模型,进行回波频率优选数值模拟具有重要意义。以有限元为基础,基于COMSOL Multiphysics建立了不同换热管特征下3D有限元模型,讨论了其传播特性与换热管特征和回波激励之间变化关系,求解出多层管道特征频率与回波振型。结果表明:不同换热管特征(管材和壁厚)与压力载荷之间具有相似交互关系,采用超声时域反射法检测管道污垢厚度,至少选取5 MHz回波激励,才可抑制伪吉布斯带来的振荡问题,最优检测频率为10 MHz,且壁厚在3 mm～5 mm时,检测效果达到最佳。数值模拟与实验结果一致,对管道沉积污垢的检测误差能控制在±5%以内,为不同管材特征频率选择提供了定量检测依据。  
        关键词：换热管污垢;超声回波;特征频率;数值模拟;实验检测   
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        发布时间：2022-09-22

        微电子机械系统

      • 孙宪萍,杨兵,刘强强,王雷刚
        2019, 41(1): 80-84. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.014
        摘要：为研究半轴套管热挤压变形的晶粒尺寸变化,根据动态再结晶理论,建立了材料的动态再结晶模型,并通过Deform-3D有限元分析软件研究了半轴套管在模具工作带形状不同的情况下,材料晶粒尺寸在热挤压变形过程中的变化规律。结果表明:在直线、圆弧和样条曲线三种工作带形状下进行的挤压成形,晶粒尺寸细化程度不同,圆弧型工作带模具使得材料晶粒尺寸更加细小匀称,其结果对半轴套性能和质量的提高有着重要意义。  
        关键词：半轴套管;动态再结晶;模具工作带;晶粒尺寸   
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        发布时间：2022-09-22
      • 邹新宇,黄宜军,丛彦茹,何永玲,潘宇晨,苗志滨
        2019, 41(1): 85-90. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.015
        摘要：介绍一种利用非对称聚合的三嵌段共聚物(SEBS(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene(SEBS))苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)自组装特性制造大规模整齐排列纳米阵列的分层方法,该方法混合了自下而上/自上而下两种策略。通过AFM(原子力显微镜)获得的硅基上各式各样的微观结构被用来作为球形和高长径比圆柱形聚合物排列的模板。通过原子力显微镜微加工技术的引入,实现了多畴有序阵列的定向排列,并利用硅基的形貌来控制三嵌段共聚物的自组装过程。这种"图外延"的方法可以被应用在软硬混合的情况下,即凝聚态物质系统。此外,自上而下和自下而上方法的混合运用,是一种新颖的实现分子自组装和普遍采用的形态学约束相并行的有效办法,同时也是实现二者并行的基础及沟通桥梁。  
        关键词：自组装;聚合物;微结构模板;AFM加工技术   
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        优化·可靠性

      • 马健君,赵礼辉,李通,程侃,冯金芝,郑松林
        2019, 41(1): 91-97. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.016
        摘要：为评价某型轻客的整车性能,建立了整车性能评价体系,并调研了用户的行驶需求,用户根据行驶需求的满足程度对各性能进行打分评定。分别运用层次分析法、灰色关联度法和结构熵权法确定各性能的权重系数,将其与用户评分相结合,得出整车性能评价结果。结果表明三种方法得出该车型的质量等级均一致,但相对于其它两种方法,结构熵权法能最大程度考虑用户行驶需求。因此,根据结构熵权法的结果,对该型轻客性能提出相应的改进意见。  
        关键词：轻型客车;行驶需求;层次分析法;灰色关联度法;结构熵权法;整车性能评价   
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      • 陈玉龙,李淑娟,卜文浩,王馨翊
        2019, 41(1): 98-103. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.017
        摘要：单晶硅加工过程中追求切削效率与表面质量既可以提高晶圆自身品质又可以降低生产成本。通过响应曲面法(RSM)建立关于输入参数电压、脉宽、脉间、线锯速度与工艺结果的二阶模型,方差分析表明模型方程可行性。运用改进非支配遗传算法(NSGA-II)对加工工艺进行优化可以得到一组关于工艺结果的非支配解,这些非支配解可以满足不同条件下工程加工者的需要。进行相应实验验证非支配解可行。  
        关键词：电火花线切割;单晶硅;响应曲面法;NSGA-Ⅱ   
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      • 刘小宁,杨帆,刘岑,吴元祥,刘兵,张红卫
        2019, 41(1): 104-109. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.018
        摘要：对奥氏体不锈钢进行预应变是为了获得良好的机械性能,预应变效果评价是改进钢材生产工艺的基础。应用概率论与数理统计知识,建立了预应变效果的评价体系:用F分布评价预应变对机械性能参数标准差的改变效果,用t分布评价预应变对机械性能参数均值的改变效果。以奥氏体不锈钢S30408的预应变效果评价为例,基于液氮温度下的有效拉伸试验数据,在双侧置信度为99%时,评价了S30408钢的9%预应变效果:(1) 9%预应变明显提高S30408钢屈服强度均值,其标准差基本不变;(2) 9%预应变对于S30408钢抗拉强度的均值与标准差基本无影响。  
        关键词：预应变;效果评价;拉伸试验数据;S30408钢   
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        设计·计算

      • 郭卫,郏高祥,张武,陈亚
        2019, 41(1): 110-116. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.019
        摘要：针对发动机的负荷特性和转速调节特性,建立了发动机的稳态转矩模型并确定了发动机的最佳动力性和经济性曲线,然后使用经济性加权系数法计算得出发动机的目标转速。将动力传动系统简化成双旋转质量模型,通过整车的数学模型利用Simulink建立物理模型,提出基于发动机转速调节特性的速比模糊控制方法,并分别对起步工况、制动工况和循环工况进行仿真。仿真结果显示:可以实现实际速比对目标速比很好的跟随效果,说明基于发动机转速调节特性的速比模糊控制方法能够很好的应用于速比控制。  
        关键词：转速调节特性;模糊控制;无级变速器;速比   
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        发布时间：2022-09-22
      • 花海燕,林华
        2019, 41(1): 117-124. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.020
        摘要：为探究大型结构件应力分布影响因素的影响力差异,建立了应力分布特征及其影响力知识自动获取机制。针对截面尺寸连续变化的大型结构件,提出应力普查法进行结构件区域分割与最大应力提取,通过区域危险评估确定特征区域,获得应力分布特征集;分析结构参数对特征应力与轻量化指标的影响力,建立基于多状态调整策略的知识推理模型,获取各特征应力在不同调整期望的主影响因素及其影响显著度,以此反映满足对应期望应优先调整的结构参数与优先顺序。最后,以鹅颈式动臂为例进行验证,结果表明所提方法可实现大型结构件建模、分析、应力特征提取和影响力知识获取的自动化,能高效、柔性地为大型结构件智能优化提供有价值的知识。  
        关键词：大型结构件;应力普查;特征应力;影响力知识;自动获取   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,刘晓宁,陈洪月,宋秋爽
        2019, 41(1): 125-132. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.021
        摘要：基于刚柔耦合多体接触动力学理论,对采煤机截割部传动系统进行了系统的研究,并以Recur Dyn为平台建立了包含传动系统齿轮,轴承和传动轴的采煤机截割部模型。考虑传动轴的柔性特性,建立采煤机截割部刚柔耦合传动系统。对系统中各零件之间接触参数进行设定,并进行动力学仿真分析,直观动态的描述了采煤机传动系统的工作过程。研究结果表明:第12对齿轮啮合力最大,其值为1 808 210. 8 N。轴4应变值最大,为0. 081。揭示了刚柔耦合系统和刚性系统在齿轮啮合力曲线及其频域信息的不同之处,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;传动系统建模;接触动力学   
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        发布时间：2022-09-22
      • 姚瑶,于维一,赵礼辉,马炯,冯金芝,郑松林
        2019, 41(1): 133-140. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.022
        摘要：目前结构优化步骤一般是先有限元建模,后优化分析。为提高分析精度,进而确保结构优化结果的合理性,需要对有限元模型进行验证。针对我国某重载变速箱箱体左端盖进行有限元分析。根据有限元分析结果选取测点并实测载荷。用端盖实测载荷谱对有限元模型进行验证。经数据分析后发现,齿轮啮合产生的动态载荷是静态载荷的1. 1～2. 3倍左右,但是前期有限元分析却没有考虑动载的影响,这会导致端盖在服役过程中发生早期失效。最后结合间接获得的动载系数修正载荷的边界条件,使得修改后的有限元模型精度提高。为后期的优化设计提供了精确的模型。  
        关键词：端盖;有限元分析;模型验证;动载系数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 谢苗,刘希福,符春田,于海洋
        2019, 41(1): 141-147. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.023
        摘要：为研究含间隙的采煤机截割部传动系统的非线性动力学特性,建立了考虑齿侧间隙的采煤机截割部齿轮系统动力学模型,并确立了模型中啮合刚度和阻尼的函数关系,运用变步长的Runge-Kuatt方法对动力学模型进行数值仿真,研究齿侧间隙对采煤机截割部传动系统各齿轮副啮合力的影响,结果表明:齿侧间隙增加了各齿轮副啮合力的变化量以及啮合频率倍频的幅值,齿侧间隙增大会增加啮合力的波动幅度会引起传动过程中的很大冲击力,加速齿面的磨损,同时齿侧间隙还会使齿轮由于过载而在齿轮中产生断齿。提高采煤机截割部齿轮传动系的稳定性与使用寿命,应降低其扭振程度与缩小齿侧间隙。本研究对齿轮传动系统的优化设计与研究提供理论基础。  
        关键词：采煤机截割部;齿侧间隙;齿轮传动系统;啮合力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 姚宙,郝玉敏,李亦文,李红建
        2019, 41(1): 148-156. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.024
        摘要：车身结构在碰撞中承担着变形吸能、传递碰撞力以及维持生存空间的作用,基于耐撞性前提下的白车身轻量化设计,有助于提高车辆动力性与燃油经济性,降低排放。将车身结构碰撞形式分解为轴向压溃与横向弯曲两种工况,通过研究不同等级高强钢板与不同类型材料填充组合结构在两种工况下的吸能与抗弯性能,得到针对安全部件与模块的优化结论。将这些结论应用于某量产SUV车身,仿真分析表明该方法不仅提升了车身耐撞性能,同时降低了白车身质量,实现了车身的耐撞性与轻量化设计。  
        关键词：耐撞性;轻量化;高强钢;填充材料   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 白承正,宋欣,盛宏威,沈阳,张嘉振
        2019, 41(1): 157-162. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.025
        摘要：对民机焊接加筋壁板结构的拉伸强度预估方法进行研究,依据复合材料力学中弹性模量混合律,提出一个预估飞机壁板结构拉伸强度的理论公式,并通过引入焊接接头的力学性能、离面弯矩、长桁截面形状、蒙皮应力集中等4个系数,反映各因素对壁板结构强度的影响。通过与飞机新型搅拌摩擦焊接铝锂合金壁板拉伸试验结果比较可知,理论计算值比试验值大3. 81%,误差较小,证明了本研究所建立的理论公式具有一定的可靠性和正确性,所述的预估方法可为焊接加筋壁板结构的选材、工艺性能的改进和航天设计人员预估飞机壁板强度值提供参考。此外,利用有限元方法对两组具有不同焊缝状态的壁板的拉伸力学行为进行了模拟分析,结果表明焊接加筋壁板在拉伸破损失效过程中,焊缝开裂状态对壁板抗拉强度无太大影响,同时通过有限元应力云图可以观察到壁板的高应力区,显示壁板的失效过程,在今后对新型民机焊接壁板结构的设计和选材预研阶段,可以通过有限元模拟替代飞机壁板大型结构件拉伸试验,减少预研的周期和成本,提高试验的效率。  
        关键词：民机结构;拉伸强度预估;焊接加筋壁板;有限元模拟   
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        发布时间：2022-09-22
      • 廖俊雄,陈振雷,李坚成,卢祥林
        2019, 41(1): 163-168. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.026
        摘要：建立包括活塞、连杆和缸套等构件的有限元模型,较真实地模拟了活塞在工作过程中的受力特征,对活塞等构件进行热机耦合分析,建立了考虑活塞与活塞销、活塞销与衬套、活塞裙部与缸套之间的油膜接触及压力计算模型。此外,发动机整机动力分析还为活塞强度分析提供不同曲柄角下的荷载及加速度信息。实际工程应用表明,该方法实用、可行,计算结果与实测一致,所建立的计算模型能准确反映活塞的真实工作状况,对活塞裙部压力、关键部位应力与疲劳可以进行定量评估,为发动机活塞的优化设计提供基础数据。  
        关键词：活塞;油膜;热机械应力;接触压力;疲劳   
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        发布时间：2022-09-22
      • 耿进锋,马东方,徐亮,王延清,吴克华
        2019, 41(1): 169-172. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.027
        摘要：采用小冲杆蠕变试验技术对某火电机组高压导汽管道开展566℃温度下的蠕变试验,得到了不同应力水平下挠度随时间的变化曲线。为了获得该材料的稳态蠕变特性,采用了Chakrabarty薄膜延伸模型和逆向有限元法对小冲杆蠕变试验结果进行了分析研究,获得了Norton方程中的材料参数A和n。同时对单轴蠕变试验与小冲杆分析试验获得的材料参数进行对比分析,结果表明小冲杆蠕变试验分析结果与单轴蠕变试验结果基本符合,但不同的分析方法获得的结果精度有所不同。  
        关键词：小冲杆试验;蠕变特性;Norton方程;薄膜延伸模型;逆向有限元   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 刘红彬,陈伟,王延荣
        2019, 41(1): 173-180. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.028
        摘要：研究国内外多轴低周疲劳寿命评估方法,归纳了基于临界面法及应变路径的多轴疲劳寿命评估模型,比较了其优劣及适用性。目前多轴疲劳寿命的预测主要是针对一种或少量几种材料而提出的经验或半经验的公式,当这些公式用于其他材料时,常常不能得到令人满意的结果。多轴疲劳问题十分复杂,目前的研究主要是在等温、常幅载荷条件下开展,对承受高温、变温、变幅和随机多轴载荷作用下的研究则相对较少。此外,若考虑材料缺口影响、尺寸影响、载荷、表面的粗糙度、残余应力应变等因素,其研究更加复杂,当前对于多轴疲劳的研究热衷于建立寿命预测模型,开展相关疲劳试验,很少深入研究对其微观机理。因此,多轴疲劳问题仍需进一步深入研究。  
        关键词：多轴;低周疲劳寿命;预测模型;临界面法;应变路径   
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        发布时间：2022-09-22
      • 金志浩,周玲玲,杨铮鑫
        2019, 41(1): 181-186. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.029
        摘要：运用断裂力学理论,推导了任意倾角下沿主坐标轴方向的轴向力、弯扭等6个载荷共同作用的斜裂纹轴刚度计算公式,研究了在全开的静态下,斜裂纹深度比、轴细长比和裂纹倾角等参数对轴刚度的影响。计算结果:斜裂纹的刚度随裂纹倾角的增加而减小;而斜裂纹的刚度随细长比的增加而减小;当裂纹深度较小时,刚度变化缓慢;但当裂纹深度大于轴半径一半时,裂纹轴全部载荷作用的影响都要考虑,同时要计算裂纹轴的部分耦合刚度,所产生的耦合振动会影响转子的动力学性能。  
        关键词：转子;斜裂纹;刚度;断裂力学;应变能密度函数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 马存旺,李光亮,屈保杰
        2019, 41(1): 187-195. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.030
        摘要：旋翼桨叶是直升机最重要的部件之一,集升力面、拉力面和操纵面于一身,其疲劳定寿是工程研制中必须解决的重点问题。首先对直升机旋翼桨叶疲劳定寿做了简单介绍,然后针对目前直升机复合材料桨叶疲劳定寿的主要方法-损伤容限、缺陷容限在桨叶中的定寿流程、实际应用及需要重点考虑的问题进行详细论述,并且深入分析这两种方法在实际工程应用中面临的问题;其次,介绍了基于损伤思想的剩余强度、渐进损伤和考虑桨叶动特性的几种常见的疲劳评估方法,并给出这几种方法的应用实例;最后,基于作者对该学科发展趋势的认识,总结出几点目前直升机复合材料桨叶疲劳失效研究的想法和思路,供相关人员参考。  
        关键词：直升机;复合材料桨叶;疲劳定寿;综述   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杜招鑫,董俊华,高炳军
        2019, 41(1): 196-201. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.031
        摘要：从PE100管材中直接制取环切圆棒试件(Cracked Round Bar,CRB),根据ISO 18489在不同应力比R=0. 1,0. 2和0. 3下进行疲劳裂纹扩展试验并得到裂纹扩展规律。采用外推法将试验结果外推得到R=1(即表示蠕变)时的裂纹扩展规律。对含有内部环向半椭圆表面裂纹缺陷的PE管材进行剩余寿命计算,得到了在50年服役寿命下的最大允许裂纹尺寸和相应的应力强度因子值。  
        关键词：疲劳裂纹扩展;内部环向裂纹;剩余寿命评定;应力强度因子   
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        发布时间：2022-09-22
      • 袁良信
        2019, 41(1): 202-210. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.032
        摘要：使用临界平面法计算多轴随机载荷作用下的结构寿命时,对平行于临界平面且相互垂直的剪应变历程应当选择合适的循环计数方法。针对该问题,对基于Wang-Brown方法的MWB方法进行了讨论和优化,并提出了一种基于临界面的多轴载荷循环计数方法,以材料变形的记忆性为物理基础划分计数区间,剪应变为主计数参量,正应变为辅助计数参量,逐步将计数区间分解为子计数区间和独立计数区间直至提取出所有载荷循环。对新方法、Wang-Brown方法和MWB方法的计数结果进行对比后认为新方法能够准确的提取多轴载荷历程中的损伤事件,然后将新方法应用于推耙机工作装置疲劳寿命预测中,获得的预测寿命与实际寿命相符。  
        关键词：多轴疲劳;临界平面法;循环计数;Wang-Brown法;MWB法   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 翟建华,李艺凡,魏晓华
        2019, 41(1): 211-215. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.033
        摘要：设计了一种叶片可缩回式叶片泵。通过子母式叶片泵与插装式液控换向阀的组合,实现叶片泵供油和卸荷两种状态的切换,同时换向阀的阻尼作用为高压区叶片的伸出提供条件。建立单侧轴向间隙泄漏模型,计算泄漏功率损失及油膜剪切功率损失,建立总功率损失与轴向间隙的关系方程式,求得最佳轴向间隙。提出的该型叶片泵卸荷状态下叶片缩回的条件,并基于热楔油膜理论验算了油膜剪切所造成的温升,以及该温升下油膜膨胀对叶片的作用力,验算叶片泵卸荷时叶片缩回条件,得出叶片可缩回的结论。  
        关键词：叶片泵;可缩回叶片;泄漏;最佳间隙;热楔油膜   
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        发布时间：2022-09-22
      • 欧阳慧,李德鹏,高文理,邹金伟
        2019, 41(1): 216-220. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.034
        摘要：为在设计阶段减小机构失效的可能性,运用虚拟样机技术及有限元分析方法,对某型号空调面板的运动机构进行强度校核。首先运用Adams软件对空调面板进行运动分析并导出载荷,结果表明面板总体运行平稳,但在面板完全开启时出现较大速度变化;载荷最大值出现在空调启动阶段。其次运用Abaqus软件进行有限元分析并得到应力云图,结果表明在空调启动阶段应力最大区域为面板与齿条接触位置,在面板完全开启时应力最大区域为齿轮齿条接触位置,两种情况的应力最大值都满足强度要求。最后通过Lab VIEW平台进行试验,验证了仿真结果的准确性。  
        关键词：运动机构;动力学仿真;有限元分析;强度校核   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘竹丽,王祝新,周浩,吕中宾,杨晓辉
        2019, 41(1): 221-225. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.035
        摘要：以某加强型间隔棒为研究对象,基于通用有限元分析软件Ansys,以间隔棒承受水平拉压载荷和向心力载荷模拟导线覆冰工况和短路工况,考虑间隔棒的材料非线性和间隔棒多体系统的高级接触非线性,对间隔棒进行多体系统建模及有限元分析,得到间隔棒的静态力学特性,并与实验结果对比分析。结果表明,间隔棒线夹根部为整体结构最薄弱部位,关节橡胶垫能够减小构件间的碰撞并起到蓄能的作用,为间隔棒的设计、改进和使用提供了有益的参考,并为之后输电线路系统的精细化仿真分析奠定基础。  
        关键词：间隔棒;多体非线性;静力分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 魏燕明,张雪艳,岳奕丹,张嘉嘉
        2019, 41(1): 226-231. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.036
        摘要：为了提高齿轮箱-基座耦合系统结构振动分析的计算效率,采用子结构法提取了基座在与齿轮箱各连接点处的等效质量和等效刚度,并用质量单元和刚度单元对基座进行了等效。在此基础上建立了齿轮箱-基座耦合系统的结构振动分析模型,完成了齿轮箱-基座耦合系统的结构振动分析,并与全有限元法的分析结果进行了对比。结果表明:采用子结构法分析获得的齿轮箱-基座耦合系统在各连接点处的有效加速度级与全有限元法分析结果间的差距均未超过3dB,同时子结构法的分析时间仅为全有限元法的38. 5%。  
        关键词：齿轮箱-基座耦合系统;结构振动;仿真研究;子结构法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 曹罚君
        2019, 41(1): 232-237. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.037
        摘要：以风机主齿轮箱的箱体连接螺栓疲劳强度分析为研究背景,提出一种在多轴非比例载荷谱作用下高强度螺栓连接疲劳强度的分析方法。该方法基于多轴疲劳理论,将外部多轴非比例的风力载荷谱通过连接箱体模型有限元应力计算及雨流计数处理,转化为螺栓各对应载荷方向上的应力雨流谱,然后在螺栓各计算点处进行各载荷方向上的应力合成,按照德国VDI2230标准的计算方法,结合螺栓材料的应力寿命(S-N)曲线,计算得到螺栓各计算点的疲劳损伤率,最后依据线性损伤累计理论,得出连接螺栓的疲劳安全系数。依据本文中的分析方法编制螺栓疲劳强度计算程序,再以某一型号风机齿轮箱的扭力臂与齿圈连接螺栓为例,计算得到该螺栓在风机20年工作寿命内的疲劳安全系数为1. 819。提出的方法为今后计算复杂载荷工况下的螺栓疲劳强度提供了一个新方向。  
        关键词：多轴疲劳;非比例载荷谱;高强度螺栓;风机主齿轮箱   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘长福,蔡文河,代小号,陈鑫,董树青,杜双明,宁玉恒
        2019, 41(1): 238-243. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.038
        摘要：某电厂新建机组中压外缸螺栓在168试运行过程中发生断裂,并有多条螺栓的螺纹处产生裂纹。失效分析认为该螺栓基本属于轴向大应力脆性断裂,为分析螺栓受力情况,采用有限元的方法对螺栓螺纹及螺柱的受力状况进行计算。为得到较高的精度,采用全螺纹、精细分网模型进行计算,结果表明螺纹的受力与螺柱内平均应力及螺栓材料的应力应变曲线有紧密联系;接触的前3阶螺纹承受的应力较大,最大应力约为螺杆平均应力的2. 5倍,工况下达到了屈服强度的82. 8%,往后各阶螺纹应力逐步递减;对螺栓加载过程进行了模拟,发现应力水平受加载历史影响。结合螺栓服役条件,认为本次螺栓裂纹与安全裕度不足有关,在附加应力的影响下造成螺栓开裂失效。  
        关键词：螺栓;安全裕度;应力;螺栓伸长量;有限元;应力分布;失效分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 宗邦飞,褚超美,黄永辉,谭辉
        2019, 41(1): 244-249. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.039
        摘要：针对汽车变速器壳体局部断裂失效的问题,提出一种利用动刚度特性分析变速器壳体局部変形特性的方法,并对危险频率下的壳体结构进行改进分析。以一种前橫置变速器壳体为研究对象,运用Hyperworks软件建立有限元模型,对目标壳体输入轴轴承孔关键点处施加激励,采用振动传递函数的方法,对振动强烈的变速器后壳体进行振动频率响应特性分析,获得变速器后壳体悬置点加速度频响曲线和动刚度频响曲线。进而对变速器后壳体结构进行改进,并对改进后结构进行软件验证分析。研究表明,动刚度频响曲线评价方法是一种能直观准确反应壳体结构与变形的关系,能够准确找到需要改进的壳体频率区间及部位的有效方法,并且改进的壳体结构可以有效改善壳体结构的振动特性。  
        关键词：变速器壳体;振动传递函数;振动特性;动刚度;结构改进   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王振嵘,高跃飞,刘海涛,刘松
        2019, 41(1): 250-254. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2019.01.040
        摘要：介绍一种采用棘轮和曲柄滑块组合机构的托弹装置的结构和工作原理,利用虚拟样机技术对托弹装置的工作过程进行分析,得出各部件之间的动力学关系以及缓冲机构中弹簧力的变化曲线。结果表明将棘轮单向转动特性和曲柄滑块机构急回特性应用在托弹装置上具有可行性,采用此种原理的托弹装置能够实现对弹丸的缓冲和锁紧定位的作用,满足了弹丸运输稳定性的要求。该装置结构紧凑,占用空间小,适用性广。为托弹装置的设计提供了一种新的设计思路,同时在机械领域中,对扩展组合式机构的应用范围也具有积极的意义。  
        关键词：棘轮机构;曲柄滑块;托弹装置;虚拟样机;动力学仿真   
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        发布时间：2022-09-22
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