最新刊期
      2020 年 第 1 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 张建宇,李加军,杜晓钟
        2020, 42(1): 1-6. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.001
        摘要：根据风力发电机组在随机风场中变速、变载的工作特点,基于组合风速模型,研究了由随机风速引起的时变载荷(扭矩)。综合考虑了风力机齿轮传动系统的内、外部激励,利用拉格朗日方法推导出其动力学方程,对变载荷下风力机齿轮传动系统的动力学特性进行仿真计算分析,获得了风力机各级齿轮的振动位移和各齿轮副的动态啮合力,为风力机齿轮传动系统的振动特性分析和结构优化设计奠定了基础。  
        关键词：风力发电机;齿轮传动;随机风速;刚度激励;动态响应   
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        发布时间：2022-09-22
      • 徐璐,饶晓波,褚衍东
        2020, 42(1): 7-14. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.002
        摘要：探讨高速旋转的磁悬浮转子与辅助轴承瞬时接触时系统的非线性动力学行为。通过采用数值积分法,综合利用分岔图、时间响应图、Poincaré截面图和相图,首先研究了几何耦合参数α、比例反馈增益P和微分反馈增益D对系统的影响,其次研究了刚度比K和库伦滑动摩擦因数μ分别对偏心量比U的影响。结果表明:当几何耦合参数α取较大的值时,会导致转子偏移平衡位置,引发高速旋转的磁悬浮转子与辅助轴承发生碰摩,设备产生异常振动;比例反馈增益P或微分反馈增益D取较大的值,系统状态稳定,同时偏心量比U的取值会对系统状态产生显著影响。此外,辅助轴承的软装设计有利于系统稳定。  
        关键词：磁悬浮转子;辅助轴承;碰摩;振动;混沌   
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      • 王冠,张进杰,茆志伟,江志农
        2020, 42(1): 15-20. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.003
        摘要：应急柴油机是核电站最后一道安全屏障,核安全准则要求其在紧急情况下,能够在10 s内启动达到额定转速(如1 500 r/min)并具备加载条件,因此其启动性能尤为重要。启动过程中,高压空气的做功能力是启动成功的关键要素。旨在研究一种基于振动监测的高压(国内机组一般为40 bar·g)空气做功能力分析方法,进而评估启动性能。获得的大量监测数据表明:高压空气快速充入气缸会产生高频(约11 kHz)的气流激振冲击,且该冲击相位会随着转速升高而不断后移。首先结合Teager能量算子和一种自适应阈值冲击定位方法自动捕捉启动阶段每一周期各缸的高压气体冲击区域,然后提取局部冲击包络能量用于表征高压空气的做功能力,最后采用灰色评价法进行综合评估。实际测试结果验证了此方法的有效性,具有推广应用的价值。  
        关键词：应急柴油机;启动性能;监测评估;振动冲击   
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        发布时间：2022-09-22
      • 韩志伟,李春,周红杰,丁勤卫,余万
        2020, 42(1): 21-28. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.004
        摘要：海上风力机与船舶碰撞机率随着海上风场的发展而逐渐增加。为此,基于非线性动力学理论,采用Ls-Dyna模拟5 000 t级船舶在不同碰撞速度下与4 MW海上风力机单立柱三桩基础碰撞过程,研究橡胶-泡沫铝-钢结构的新型防护装置对碰撞过程中海上风力机结构动力响应的影响,对比分析有、无防护装置下海上风力机与船舶碰撞时系统能量转换、最大碰撞力及碰撞处的应力分布。结果表明:防护装置对塔顶风力机的动力响应抑制效果明显;塔顶正负向最大位移、速度和加速度较之无防护装置时分别减少了56. 4%、27. 2%和44. 2%;较之无防护装置,塔架下端结构变形能大幅降低,塔架撞深减少;防护装置可起到避免碰撞力集中施加于塔架,一定程度上减弱集中应力的作用。  
        关键词：三桩基础;海上风力机;碰撞;动力响应;防护装置   
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      • 权振亚,沈丽虹,赵富强
        2020, 42(1): 29-35. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.005
        摘要：为提高齿轮故障诊断的准确率,提出了基于内禀尺度分量符号熵和ANNC的齿轮故障诊断方法。该方法利用局部特征尺度分解(LCD)对齿轮振动信号进行分解,获取原始信号不同尺度下的内禀尺度分量(ISC);根据符号熵能有效区分不同故障信号的复杂度,计算ISC分量的符号熵,获得原始信号多个尺度下的复杂度特征作为齿轮故障的特征参数;将该特征参数输入ANNC分类器中判断齿轮故障,实现故障诊断。齿轮故障诊断实验结果表明,所提方法能够有效地识别齿轮的典型故障,相比其他一些方法,具有一定的优势。  
        关键词：内禀尺度分量;符号熵;故障诊断;齿轮   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 戴美玲,杨福俊,何小元,代祥俊
        2020, 42(1): 36-42. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.006
        摘要：以乒乓球为基本单元,对胶粘结薄壁空心球之间的连接颈进行简化,通过实验和有限元数值模拟研究了薄壁空心球两球列结构的压缩力学行为。实验结果证明了有限元模型的有效性。然后利用有限元数值方法研究了薄壁空心球以及连接颈几何、材料等参数对结构力学行为的影响。研究结果表明:(1)两球列结构中变形球经历了弹性变形、轴对称屈曲、形成非轴对称多边形、向轴对称模式转变四个阶段;(2)结构的弹性模量和屈服应力均随着空心球壁厚、连接颈半径、中心厚度以及空心球材料的弹性模量、屈服极限的增大而增大;(3)结构发生自接触行为时的应变随着连接颈中心厚度和半径的增大而增大。  
        关键词：薄壁空心球;多孔材料;压缩实验;大变形   
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        发布时间：2022-09-22
      • 葛文韬,龚春辉,刘洲,段龙杨,黄晖
        2020, 42(1): 43-49. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.007
        摘要：为快速且有效地对板簧橡胶衬套进行疲劳耐久验证,以在试验场测得的轮心六分力为输入,以后悬架多体模型为载体,采用虚拟迭代技术,提取了衬套的动态载荷。依据损伤等效原则,采用变载荷序列方法制定了衬套的台架疲劳试验规范,保证了台架试验与试验场道路的关联性,且缩短了台架试验时间,实现了5. 03倍的加速,衬套最终通过了台架疲劳试验的验证。  
        关键词：板簧衬套;虚拟迭代;动态载荷;变载荷序列法;台架疲劳试验   
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      • 张川,陈彦晖
        2020, 42(1): 50-54. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.008
        摘要：采用历时8年实测载荷谱进行裂纹扩展实验,构建预测裂纹长度的新陈代谢模型并对比试验结果与预测结果在不同条件下的误差,分析结果表明:该模型结合无损检测技术,无需大量试验拟合材料常数即可有效预测裂纹长度,预测结果准确;能够减少载荷分散性和材料分散性对于预测结果的影响,大幅提高预测结果可靠性;该模型也可以应用于腐蚀疲劳环境中的裂纹长度预测。  
        关键词：实测载荷谱;裂纹长度预测;信息更新   
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      • 杨寄诚,王言聿
        2020, 42(1): 55-60. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.009
        摘要：管道修复对于保障油气管道的安全运行起到十分重要的作用。基于玻璃纤维复合材料缠绕修复管道的内压试验,并考虑复合材料的各向异性建立了修复管道的有限元模型,有限元计算结果与试验结果高度吻合,验证了有限元模型的准确性。分析结果表明:管道修复后,缺陷中心的环向应变随内压的变化特征呈现出三阶段的非线性趋势。缺陷中心环向应变增长趋势的第二次加剧是管道失效的特征,此时,管壁的膨胀不再是均匀的,缺陷环向两侧弹性保留区的存在将会导致缺陷区域的凹陷。研究结果对管道缠绕层设计提供了参考依据。  
        关键词：玻璃纤维复合材料;油气管道;应变分析;有限元分析;修复   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 程准,郑诗强,钱煜,鲁植雄,张海军
        2020, 42(1): 61-66. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.010
        摘要：为增强液压机械无级变速器(HMCVT)在车辆领域的实用性,提出一种基于改进模拟退火算法和遗传算法的汽车用HMCVT传动参数优化设计新方法。研究以轻型载货车辆为例。新方法考虑传动效率最大化、传动特性匹配车辆设计需求以及轻量化3个方面,采用二级式的方法对某三段式HMCVT进行传动参数优化设计。具体来说,采用遗传算法以传动效率和传动特性最优为目标对行星排特性参数以及齿轮副传动比共10个第一级参数进行优化设计;采用改进模拟退火算法以轻量化为目标对齿轮齿数、模数、螺旋角以及齿宽共33个第二级参数进行优化设计。优化设计结果表明,提出的设计新方法优化效果较佳,能在很大程度上提高HMCVT的设计效率;变速器平均传动效率提高5%;传动特性能较好匹配车辆行驶需求,设计误差为0. 62%;变速器轻量化效果明显。  
        关键词：液压机械无级变速器;改进模拟退火算法;遗传算法;传动效率;轻量化;优化设计   
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      • 王永兵,李丽,赵俊花,邓兴国
        2020, 42(1): 67-73. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.011
        摘要：为了实现球头铣刀曲面加工的高效节能,以曲面铣削为例,研究基于混合算法的球头铣刀铣削路径高效节能优化方法。首先考虑主轴转速、进给量、表面质量以及无重复走刀的实际约束条件,建立以高效、节能为目标的刀具路径优化模型;根据工件加工要求,对曲面离散化以得出合理的刀触点数;引入遗传算法的交叉、变异以及逆转等操作对粒子群算法进行改进,并利用该混合算法对曲面刀具路径进行优化,以寻求最优路径;最后通过两个半精加工实验验证了该方法的有效性。  
        关键词：高效节能;铣削加工;刀具路径优化;混合算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 庹银锋,张功学,孟彦辉
        2020, 42(1): 74-80. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.012
        摘要：以单级双吸式离心泵ASP150-355R为研究对象,运用Pro/Engineer对转子结构及附属零件进行建模。通过有限元软件Ansys Workbench对转子结构做静力分析和疲劳寿命分析,得出转轴最大损伤位置和最小的疲劳寿命循环次数,与静力分析的结果形成对应,验证了疲劳分析的正确性。应用Ansys APDL命令流对转轴进行参数化建模并生成概率分析文件,通过Ansys PDS模块对转轴进行可靠性分析,得出泵轴在一定置信度下的可靠度,在置信度为95%时,转轴结构的可靠度为0. 936,该泵组在设计工况下是稳定的,转子的工作性能满足设计要求。研究结果对同类泵组在设计工况下的性能有一定参考价值。  
        关键词：Workbench;转子;泵轴;疲劳寿命;可靠性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 付涛,王德成,程鹏
        2020, 42(1): 81-86. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.013
        摘要：为了研究弹簧疲劳数据的处理方法,设计了高服役应力的圆柱螺旋压缩弹簧并进行疲劳试验。提出了弹簧疲劳数据处理的新流程,在传统威布尔可靠性分析和基于支持向量机的图估计法的基础上,采用C#和Matlab混合编程的方法开发了带有可视化界面的威布尔分布参数确定程序。利用所开发的软件程序对不同样本容量的弹簧疲劳数据进行威布尔可靠性分析,对比分析了基于支持向量机的图估计法与传统的威布尔分布参数求解方法。结果表明,无论在大样本还是小样本情况下基于支持向量机的图估计法拟合精度较好。因此基于支持向量机的图估计方法可以作为圆柱螺旋压缩弹簧疲劳寿命威布尔可靠性分析的一种方法,同时验证了所开发程序的有效性和准确性。  
        关键词：威布尔分布;弹簧疲劳;支持向量机;可视化界面   
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      • 张青,郑岩,王炫,马敏,王文波
        2020, 42(1): 87-93. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.014
        摘要：为提高B737飞机机队大气探头可靠性,以空速管故障数据为研究对象进行可靠性分析。在故障数据不完整的情况下,首先使用分布拟合评估方法确定故障数据符合右删失三参数威布尔分布,然后提出使用极大似然法进行右删失数据的三参数威布尔分布参数估计的方法,在依照威布尔分布和极大似然定义的前提下将问题转化为两参数方程求最优解问题,并使用遗传算法求得形状参数β=2. 261 4,尺度参数δ=5 317. 186,位置参数θ=13 253. 36,之后使用K-S检验验证模型拟合程度,证明了采用右删失三参数威布尔分布模型是合适的。在此基础上对机队空速管寿命和维修间隔进行预测,并给出了相应的维护建议,对于维修记录本数据清楚且工作时间较短的空速管,采用10 216飞行小时时限进行维护管理。  
        关键词：空速管;遗传算法;三参数威布尔;可靠性分析   
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      • 王子宁,伍建军,向健明,王白松,金渶棋
        2020, 42(1): 94-101. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.015
        摘要：为了充分发挥踏面制动单元(TBU)检修工装支撑座的轻量化潜力和提高优化设计的可靠性与稳健性,提出将拓扑优化与6σ稳健性优化相结合的优化策略。通过基于变密度法的拓扑优化设计,提取支撑座的拓扑结构。基于中心组合试验设计方法和有限元数值模拟技术建立系统的响应面模型。基于该模型建立支撑座的6σ稳健性优化设计模型,并采用序列二次规划法进行优化求解,利用均值一次二阶矩法获得优化结果的可靠度并转化为相应的σ水平。结果表明,优化后的支撑座各设计变量、强度和刚度的可靠度均为1,均达到了8σ水平,减重率达67. 0%,轻量化效果显著;且与拓扑优化后对其进行传统的确定性轻量化设计相比,该方法不仅使支撑座的强度和刚度得到了增强,而且还提高了优化设计的可靠性、强度与刚度的稳健性和重量的一致性。证明了该方法的有效性。  
        关键词：TBU检修工装支撑座;轻量化设计;拓扑优化;6σ稳健性优化;响应面模型   
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      • 黄羽鹏,宋洁,雷正保
        2020, 42(1): 102-108. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.016
        摘要：为了提高防撞垫吸能盒的耐撞性,首先,依法规建立正碰,斜碰,偏碰和正侧碰四种工况的车辆-防撞垫有限元模型,运用元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,分别在横向和纵向拉伸约束下对吸能盒进行拓扑优化,优化结果表明:纵向拉伸约束下得到的梁式拓扑构型不同于横向拉伸约束得到的桶式拓扑构型,其中纵向拉伸约束下的梁式拓扑构型耐撞性更优;其次,考虑设计变量不确定因素对耐撞性目标响应的影响,结合田口方法和满意度函数对新型梁式吸能盒进行多目标稳健性优化设计。结果表明,优化后的吸能盒的加速度为106. 6 m/s~2,小于200 m/s~2,安全性能良好;比吸能为2. 54 kJ/kg,较优化前提高32. 8%;总满意度提高30. 4%,稳健性显著增强。  
        关键词：防撞垫吸能盒;耐撞性;拓扑优化;纵向拉伸;多目标稳健性   
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      • 王慧,符鹏,宋宇宁
        2020, 42(1): 109-114. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.017
        摘要：为了解决硅压阻式压力传感器温度漂移现象影响工程测量精度的问题,提出一种基于萤火虫优化的BP神经网络温度补偿策略。对一般型BP神经网络利用萤火虫算法进行权值和阈值的优化,进而提高神经网络的泛化性能和搜索速度,并利用优化后的BP神经网络进行压力传感器温度补偿实验。将优化后的BP神经网络温度补偿性能与一般的神经网络和粒子群优化的神经网络进行对比分析,结果表明:萤火虫优化后的BP神经网络补偿效果显著,相比于一般的神经网络补偿误差减少了52%,相比于粒子群优化的BP神经网络补偿误差减少了23%;考虑补偿耗时,萤火虫优化的BP神经网络综合特性表现良好,补偿后的传感器数据满足课题实验需求,补偿算法可行。  
        关键词：萤火虫算法;BP神经网络;传感器;温度补偿   
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        设计·计算

      • 杜雪松,余自强,朱才朝,邓世威,黄玉成
        2020, 42(1): 115-121. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.018
        摘要：在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。  
        关键词：RV减速器;针摆传动;啮合特性;有限元法;实验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 冯岩,杜国君,马玉娇,高崇一
        2020, 42(1): 122-126. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.019
        摘要：根据构造正交各向异性周期性凸起结构凹凸板,研究了弧形凸起凹凸板的等效刚度。利用经典弹性薄板理论和板结构在宏观上周期性均匀化分布特性,推导出弧形凸起凹凸板等效刚度的解析公式。通过有限元数值分析模拟出集中载荷下四边简支弧形凸起凹凸板的数值结果,再与解析方法所求的计算结果对比,验证了等效刚度的合理性和精确性。然后利用本文解析方法计算出四边简支下弧形凸起凹凸板的固有频率,计算结果与有限元模拟结果一致,再次验证了刚度等效解析方法的正确性。提出的新方法能够较精确的计算出此类周期性凸起结构板的等效刚度,并具有直观简洁的优点,可以根据典型单元的几何参数直接计算,提高了求解效率。研究结果对其他类型周期性凸起凹凸板的静动力学进一步研究以及实际工程应用奠定了基础。  
        关键词：周期性凸起凹凸板;构造正交各项异性;等效刚度;有限元模拟;固有频率   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李永勃,吴运新,龚海,李杨
        2020, 42(1): 127-133. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.020
        摘要：首先对中子应力谱仪样品台升降机构进行了结构设计;然后用Ansys和Adams联合仿真,建立了样品台升降运动各部件的单独柔性化整机模型和多柔体模型;最后针对升降机构升至最高点、工作台中心沿X轴或Y轴平移时,对单独柔性化整机模型和多柔体模型进行仿真分析。分析结果表明,在滑台中心沿X、Y、Z方向变形量中,Z方向的平均变形量最大,为30. 12μm;各方向变形量的主要影响部件各不相同,X方向外圆筒影响最大,占75. 8%,Y方向中圆筒影响最大,占91. 32%,Z方向内圆筒影响最大,占89. 36%;在样品台的8根导轨中,内圆筒与中圆筒间4根导轨受力均匀,中圆筒与外圆筒间4根导轨受力不均匀。为样品台的优化设计改进提供了依据,旨在研制大承重高精度中子应力谱仪样品台,并实现样品台的稳定可靠。  
        关键词：中子应力谱仪样品台;升降机构;多柔体模型;有限元分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 邓世威,杜雪松,朱才朝,余自强,黄玉成
        2020, 42(1): 134-139. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.021
        摘要：对变厚齿RV传动中的少齿差行星传动进行了有限元接触分析,分析结果表明,变齿厚少齿差传动存在多齿弹性啮合效应,其啮合性能不同于按传统齿轮设计理论所得的结果。研究了一个啮合周期内,不同载荷下的多齿弹性啮合效应对变齿厚少齿差传动的轴向力、接触力、实际接触齿对数、各齿对间载荷分布、齿面接触应力及齿根弯曲应力的影响规律,分析结果为提高变厚齿少齿差行星齿轮传动的承载能力、齿轮参数优化、变齿厚齿廓修形及零部件的强度计算提供了理论依据。  
        关键词：变厚齿轮;少齿差行星齿轮传动;接触分析;弹性啮合效应;有限元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 林诺,王忠素,贺帅,夏明一,赵亚平,徐振邦
        2020, 42(1): 140-145. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.022
        摘要：为研究卫星平台微振动特性及微振动对空间载荷的影响,设计一种用于模拟空间微振动的实验设备——六维扰动力模拟器。首先进行六维扰动力模拟器理论建模分析;其次进行单轴激励器及六维扰动力模拟器结构设计和有限元仿真分析;最后进行单轴激励器模态测试和模拟器扰动力实验测试。结果表明:单轴激励器模态测试结果与有限元仿真分析结果误差不超过2. 5%;六维扰动力模拟器实验测试结果与扰动力理论分析结果的误差在5%以内,六维扰动力模拟器满足设计要求。  
        关键词：空间微振动;单轴激励器;结构设计;有限元仿真分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 谢苗,曹丽平,田博,刘玄
        2020, 42(1): 146-153. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.023
        摘要：针对一种液压支架立柱再制造方法进行参数优化研究,应用本构方程、几何方程以及线膨胀系数与温度变化量的关系建立包覆层径向收缩力的数学模型,并应用Matlab软件分别分析了材料、包覆层厚度与装配温度对包覆层径向收缩力的影响规律,得到各参量研究范围。采用RAMP插值模型对材料参数进行插值,并建立优化模型,设计优化求解过程。以推移立柱作为优化设计实例,优化后包覆层厚度减少0. 5 mm,装配温度减少80℃,径向收缩力增加0. 019 5 N/mm~2。通过Ansys对两种典型工况进行仿真,经过优化的再制造立柱在推移输送机工况与移架工况下变形量分别减少了0. 13 mm与0. 11 mm。  
        关键词：再制造;液压支架;参数优化;RAMP插值   
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        发布时间：2022-09-22
      • 程前昌,张洪信,赵清海,张延君,姜晓天
        2020, 42(1): 154-160. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.024
        摘要：转套式配流系统是一种新型的配流系统,克服了传统阀式配流系统体积大、结构松散、容积效率低等缺点,转套内凸轮槽型线直接影响转套式配流系统的运动学特性。本文通过分析正弦凸轮槽型线不自锁条件,提出四种新型凸轮槽型线,并对四种型线下的转套和传动销进行运动学分析。结果表明:线性凸轮槽型线转套的角速度和角加速度的幅值最小,分别为203. 1 rad/s、4. 961×10~4rad/s~2,一个周期内存在两次冲击;线性凸轮槽型线下传动销径向速度和加速度最小,分别为-0. 387 m/s、115. 0 m/s~2,运动过程中不存在冲击。因此,线性凸轮槽型线为最佳选择。  
        关键词：凸轮槽型线;自锁;转套;配流系统   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 高峰,程明科,李艳,贺平平,贾伟涛
        2020, 42(1): 161-168. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.025
        摘要：随着高档数控机床对主轴的运动精度的要求不断提高,研究永磁同步型磨削电主轴运行精度问题是十分必要的。在基于主轴振动误差和热分析的基础上,分别建立了径向误差运动、倾角误差运动和轴向误差运动数学模型。应用最小二乘法近似算法拟合主轴径向误差运动轨迹,然后对倾角运动误差进行建模,得到主轴回转轴线的倾斜角度。结合时域和频域信号分析方法,对轴向运动误差轨迹展开分析。为了实现一次测量主轴径向和轴向误差位移,并且获得主轴热误差,采用了典型的双标准球5-DOF测量主轴误差装置。通过国产某机床厂所研发永磁同步型磨削电主轴在试运行时主轴回转误差问题进行了实验。研究结果表明:当转速升高到最高转速,径向误差和轴向误差升高,离心力对主轴精度作用更加明显;当存在主轴偏心时,径向误差运动轨迹为逐渐由近似圆过渡到花瓣状态;双标准球五点法测试方法不仅可以判断电主轴制造存在的制造、装配等问题,并且该实验方法可应用于电主轴误差运动的实验,同时满足倾角误差、轴向误差运动和主轴温度变形的测试。  
        关键词：永磁同步型电主轴;主轴精度;误差运动;最小二乘法;双标准球五点法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王为银,吴兆华,陈古迪,汪智奇,陈小勇
        2020, 42(1): 169-174. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.026
        摘要：针对玻璃光纤埋入挠性光电印制板光纤的热应力问题。建立了挠性光电印制板三维有限元分析模型,在SnAgCu无铅焊料回流焊接工艺条件下,采用有限元热力学分析方法,利用Comsol软件分别对挠性光电印制板内部光纤埋入矩形、U型、梯形三种槽型结构时光纤的热应力值进行了研究。分析结果表明,光纤最大热应力出现在光纤两端区域;埋入无涂覆层玻璃光纤时,采用U型槽埋入光纤,光纤所受最大热应力值是116. 8 MPa,为三种结构中的最小;埋入涂覆层玻璃光纤时,采用矩形槽埋入光纤,光纤所受最大热应力值最小为100. 99 MPa;三种槽型结构内光纤端面在X、Y、Z三个方向的最大位置偏移量均小于1μm。研究结论对设计挠性光电印制板光纤埋入结构具有一定的参考价值和指导意义。  
        关键词：挠性光电印制板;回流焊;光纤埋入结构;热应力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王伟伟,董晓梅,高炳军,余伟炜,薛飞
        2020, 42(1): 175-180. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.027
        摘要：一回路核管道受热瞬态载荷作用会在敏感部位造成疲劳损伤,而核电站延寿需要监测这些敏感部位的疲劳累计损伤因子,在线监测时需对敏感部位的热瞬态应力进行快速计算。以稳压器喷淋管口受热冲击为例,采用双温度边界格林函数法进行卷积分,计算了启堆工况瞬态热应力。与有限元直接计算结果进行对比,验证了双温度边界格林函数法温度和应力快速计算的准确性。研究表明,格林函数的建立应根据流动传热边界的不同(如对流传热系数)以及温度区间的宽窄进行区间划分,在不同的区间内建立相应的格林函数。而在某一温度区间内,以该温度区间平均温度为基准并给定足够大的阶跃温度建立格林函数是可行的。  
        关键词：格林函数;热应力;核管道;热瞬态   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 邵世聪,王艾伦,李淑敏,朱卓平
        2020, 42(1): 181-187. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.028
        摘要：含轮盘裂纹的组合转子性能退化是导致燃气轮机发生运转事故或故障的重要原因之一,其性能退化规律尚不明确。基于有限元Ansys平台建立组合转子模型,对含轮盘裂纹的组合转子进行动力学分析,定义退化量指标,得出转子性能退化规律;对含轮盘裂纹的组合转子性能退化规律进行实验验证。研究结果表明:在燃气轮机运转前期,裂纹转子的性能退化轨迹较为平缓,当退化累积到一定程度时有明显通向故障的转捩点;且不同温度、转速、裂纹深长比以及不同裂纹分布位置对组合转子退化规律有较大影响。  
        关键词：组合转子;裂纹;运行工况;退化量   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郑捷,刘洋,童明波
        2020, 42(1): 188-193. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.029
        摘要：分别采用试验和理论分析的方法对飞机梁结构连接件疲劳寿命进行预测。首先在雨流统计分析的基础上确定了标记载荷,试验结果表明:该种方法能定量地记录裂纹的起裂与扩展过程。然后建立了含有柔—柔接触与预紧力的飞机三维梁结构连接件的有限元模型,有限元模型的计算结果与静力试验结果一致,误差在10%以内。最后分别采用基于有限元的局部应力应变法和数值计算方法,预测了试验件疲劳裂纹的形成寿命。对比分析了这两种方法发现:直接由局部应力应变法得出的裂纹形成寿命偏危险;而基于Femfat的计算可以得出直观的损伤云图和偏保守的裂纹形成寿命,且与试验结果相一致。  
        关键词：标记载荷;预紧力模型;有限元分析;局部应力应变法;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 汪鹏鹏,郭俊,刘启跃,王文健
        2020, 42(1): 194-201. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.030
        摘要：基于雷诺方程和有限元法,通过轮轨滚动接触二维模型,计算液体受到挤压渗入钢轨表面裂纹后的压力分布,对裂纹尖端的应力强度因子进行分析,研究了不同黏度液体对钢轨滚动接触疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:在钢轨表面出现液体后,裂纹扩展形式由Ⅱ型转变为Ⅰ型,渗入裂纹的液体更容易引起材料剥落;黏度愈大,裂纹平均扩展角度越大,扩展路径由光滑变得曲折。当黏度一定时,裂纹初始角度越大,裂纹扩展速率越低;随着黏度的增大,裂纹扩展速率减小。  
        关键词：钢轨;液体黏度;应力强度因子;滚动接触疲劳裂纹;数值计算   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李龙,谢禹钧
        2020, 42(1): 202-207. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.031
        摘要：应力强度因子作为一个重要的断裂参量,在工程构件断裂分析过程中起到至关重要的作用。基于J2积分理论和材料力学中的弯曲理论,对60度薄壁等边角钢角裂纹在拉伸和弯曲荷载作用下的应力强度因子进行分析,给出了一种简便实用的确定应力强度因子的方法,给出的方法能得到封闭解,且计算简单。并将结果与有限元解进行分析比较,进一步指出了该计算方法的有效性。  
        关键词：J2积分;应力强度因子;60度薄壁等边角钢;角裂纹;断裂   
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        发布时间：2022-09-22
      • 马立鹏,杨生,孟春玲,傅程
        2020, 42(1): 208-215. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.032
        摘要：针对1. 5 MW级风电机组叶片与轮毂连接处变桨轴承上的螺栓,提出一种计算连接螺栓的疲劳损伤值的方法。首先,运用Abaqus软件建立合理的有限元模型,对叶根中心处加弯矩载荷,利用Matlab完成弯矩时间历程谱转换成应力时间历程谱。最后对应力时间历程谱进行雨流计数法处理,再利用Miner线性累计损伤理论和S-N曲线对螺栓进行疲劳分析计算。结果表明螺栓的疲劳损伤值在安全范围内,风机到达使用寿命前螺栓的疲劳损伤很小。研究工作可以指导整个风机上连接螺栓的优化设计,为螺栓疲劳设计和寿命分析提供参考。  
        关键词：变桨轴承连接螺栓;疲劳损伤;有限元计算;Miner线性累计损伤理论   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张馨元,丁晓红
        2020, 42(1): 216-220. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.033
        摘要：针对变速箱体存在强度过剩,质量过重的现状,需要对其进行优化。目前对于优化约束的研究中,大部分学者采用静强度作为强度约束,而缺少对疲劳强度的考虑。因此基于疲劳理论的基础上,结合雨流循环计数,根据变速箱箱体规范对循环次数进行线性外推,获得循环次数进而作为其寿命,将外推循环次数与试验载荷谱循环次数作对比验证,结合90%可靠度的S-N曲线,获得理论应力幅。根据动载系数,计算得到最大应力。将其与抗拉强度进行比较,获得各个部件强度约束。可以为优化提供更为准确的约束,节省后续的验证过程,提高优化效率。  
        关键词：疲劳强度;雨流循环计数;动载系数;线性外推   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李朋
        2020, 42(1): 221-227. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.034
        摘要：针对采煤机截割部齿轮箱体在使用过程中出现的疲劳断裂问题,考虑由齿轮啮合引起的高频内部激励和由截割煤岩体引起的低频外部激励,进行疲劳失效机理分析。基于箱体力学模型,分析外部激励作用下箱体应力集中部位及应力峰值,并用有限元计算结果验证;力学模型考虑了由齿轮啮合产生的扭矩Mp及轴向力偏心L0,分析了不同摇臂摆角下Mp和L0对应力峰值的影响规律;基于采煤机截割实验,分析内部激励作用下箱体局部共振特性;将实测振动信号进行功率谱分析,得到局部共振频率并验证其为箱体固有频率;通过箱体应变模态分析,得到局部共振频率对应振型的应变分布特征并与应力集中部位进行比较。结果表明:Mp和L0会增加箱体危险截面弯曲拉应力峰值;应力集中部位与局部共振振型应变集中部位基本一致;内部激励激发了箱体15,23和27阶振型的局部共振,拍振现象的产生加剧了箱体疲劳破坏;采煤机截割部齿轮箱体疲劳断裂是由外部激励引起的应力集中和内部激励引起的局部共振共同造成。  
        关键词：疲劳断裂;力学模型;局部共振;振动实验;拍振现象   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 李冲,吕晶薇,郭瑞辰,路坦
        2020, 42(1): 228-233. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.035
        摘要：考虑材料性能和载荷的分散性,运用分布式协同响应面法对涡轮冷却叶片低周疲劳可靠性进行协同分析。运用有限元分析软件,对涡轮冷却叶片进行流-热-固耦合分析;利用人工神经网络构建其平均应力和总应变幅的响应面模型;结合GH4133镍基高温合金的疲劳试验数据,运用线性异方差回归分析方法构建材料寿命响应面模型;以叶片的平均应力和总应变幅作为输入变量,代入到材料寿命响应面模型中得到叶片低周疲劳寿命分布式协同响应面模型;将获得分布式协同响应面模型代替有限元分析模型和材料疲劳试验进行Monte Carlo可靠性分析,得到了不同可靠度下的叶片低周疲劳寿命。与传统响应面方法相比,分布式协同响应面法降低了响应面的非线性程度,提高了分析精度。  
        关键词：涡轮冷却叶片;低周疲劳寿命;可靠性;分布式协同响应面法;人工神经网络   
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        发布时间：2022-09-22
      • 童靳于,包家汉,郑近德,潘紫微,朱小龙,查从文,胡彪,何福金
        2020, 42(1): 234-238. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.036
        摘要：针对某钢厂1 580 mm热连轧F2轧机在轧制薄板时弧形齿接轴的集油盒连接销多次失效问题,对F2轧机传动系统及辊系进行了多次现场测试,并对测试信号进行时域和频域分析。建立了包括主传动系统、辊系、机架等轧机整体的三维有限元模型,针对其振动固有频率进行仿真计算,计算结果与测试结果基本一致,可确定轧机机组发生了共振,且优势频率对应的最大振动位移均出现在齿轮箱侧集油盒处,为进一步分析轧机振动特性及原因提供有效参考。  
        关键词：1 580 mm热连轧机;模态分析;共振;集油盒连接销   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张政,冯广斌,孙华刚,郝驰宇
        2020, 42(1): 239-245. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.037
        摘要：齿轮传动系统是履带车辆核心部件之一,为了掌握齿轮在系统运行过程中的载荷特性,基于刚柔耦合动力学,构建了利用Creo、HyperMesh和RecurDyn软件平台联合建模的方法,在考虑齿轮副间时变接触力和齿轮柔性的基础上,建立了系统刚柔耦合仿真模型,并依托试验台架对其准确性进行了验证。以某实际工况为例进行仿真,将刚柔耦合模型和刚性体模型的仿真结果进行对比分析,结果表明刚柔耦合模型能更加准确地对齿轮运动受力情况进行描述。根据仿真得到的齿轮应力变化规律,分析了系统运行过程中断齿故障的产生的原因。仿真过程及结果为齿轮疲劳寿预测、系统的故障诊断提供了参考和依据。  
        关键词：齿轮传动系统;刚柔耦合;载荷特性;RecurDyn   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郭瑜超,聂小华,张生贵,吴存利
        2020, 42(1): 246-250. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.038
        摘要：针对航空结构,介绍了一种有限元仿真应变与试验应变的一致性评估方法。首先研究了基于单元形函数的单元任意点仿真应变插值方法以及仿真应变与相应测量应变方向一致性转换方法,其次基于最小二乘原理,对试验应变进行线性化修正,然后分别研究了基于图形分区的应变一致性评估方法以及基于概率统计的应变一致性评估方法。最后针对某大型民机结构进行了分析和试验一致性评估,评估结果可以为模型后续的修正提供支持。  
        关键词：静力试验;结构分析;航空结构;应变;一致性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 安宇,黄兴元,黎波,赖厚坚
        2020, 42(1): 251-254. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.01.039
        摘要：液压顶升机广泛应用于矿山、建筑等工程领域,为防止液压顶升机在顶升过程和维持顶升过程中出现设备故障而发生事故,需要添加支垫物作为保险装置,随着顶升作业的进行,支垫物的高度要不断调整,这种方式既不方便又不安全。为此设计了具有自动跟随保险装置的液压顶升机,针对设计的具有自动跟随保险装置的液压顶升机,应用Ansys Ls-Dyna进行了冲击稳定性分析,得到了保险装置螺杆组合挠度和等效应力的变化规律以及螺杆组合产生的动力屈曲形态。分析结果表明螺杆组合可以承受重物在一定距离内的冲击作用,分析得到顶升过程中承重顶板与重物之间可存在的最大距离,为顶升机跟随控制设计提供了理论依据。  
        关键词：顶升机;冲击;稳定性;挠度;等效应力;动力屈曲   
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        发布时间：2022-09-22
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