最新刊期
      2020 年 第 2 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 高峰,贾伟涛,李艳,张东亚,程明科,吴文武
        2020, 42(2): 255-262. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.001
        摘要：考虑轴承预紧力这一非线性因素对轴承支承动态刚度的影响,建立了磨削电主轴系统动力学模型。在转子系统中考虑由于转子质量偏心而产生的不平衡力,采用数值积分方法研究电主轴转子系统在轴承不同预紧力、不同转速下系统的非线性动力学行为。结果表明:轴承预紧力是影响电主轴转子系统非线性动力学特性的一个重要因素,合理的选择转子系统的工作参数,可提高系统的稳定性。  
        关键词：磨削电主轴系统;轴承预紧;非线性动力学   
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        发布时间：2022-09-22
      • 贺妍,王宗彦
        2020, 42(2): 263-269. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.002
        摘要：混合蛙跳算法(SFLA)是将竞争进化策略和有限度随机搜索有机结合的群智能优化算法,已应用于各种优化问题。分析混合蛙跳算法用于全局优化问题的优势,并建立了基于混合蛙跳优化BP神经网络(SFLA-BP)算法模型,进行了仿真研究。以行星齿轮箱为工程实例,分析了行星齿轮故障信号传递路径复杂,相互耦合,呈现非线性的特性。应用核主元分析(KPCA)提取了时、频域敏感的特征参数,特征属性由27维压缩到9维,并建立了结构为9-14-4的神经网络故障诊断系统。充分利用混合蛙跳算法全局搜索的优势实现了行星齿轮不同磨损程度的故障诊断。诊断结果表明:SFLA-BP模型与BP神经网络相比,整体输出误差较小,诊断的准确率提高了12. 5%,对不同损伤程度的故障可以达到准确的识别效果。  
        关键词：混合蛙跳算法(SFLA);BP神经网络;行星齿轮箱;故障诊断;核主元分析(KPCA)   
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        发布时间：2022-09-22
      • 毛君,郭浩,陈洪月
        2020, 42(2): 270-275. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.003
        摘要：为了准确预测采煤机螺旋滚筒截割载荷,提出了一种基于深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)的预测模型。DBN模型以2个导向滑靴受力、2个平滑靴受力、摇臂振动、惰轮轴受力、截割电机电流7个特征参数作为可视输入,通过非监督逐层贪婪学习得到更好的高层特征表示,增强识别过程的智能性,避免人工特征提取的繁琐与不精确,最后预测出前滚筒的三向载荷和负载扭矩。对所提出的方法进行了测试,测试结果表明该方法适用于采煤机螺旋滚筒载荷预测,具有强大的特征提取能力且性能优于BP神经网络,可以为滚筒及采煤机的设计、研究、评价提供理论参考。  
        关键词：采煤机;螺旋滚筒;截割载荷;深度信念网络   
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        发布时间：2022-09-22
      • 秦波,尹恒,王卓,赵文军,马涛,王建国
        2020, 42(2): 276-285. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.004
        摘要：在行星齿轮箱故障智能诊断中,针对其振动信号特征"难提取"、构建的特征向量集"质量差"以及基于极限学习机的故障分类模型"精度低"的问题,提出一种如何捕获其振动信号中敏感瞬态冲击特征并据此构建高维特征向量集与提升极限学习机故障分类精度的行星齿轮箱太阳轮的状态辨识方法。首先,将所测取振动信号分别经快速峭度图求解和变分模态分解,筛选出与其最大峭度值对应中心频率fω相匹配的若干个本征模函数,然后,求其改进多尺度排列熵值来构建高维特征向量集;其次,利用去噪自动编码器使极限学习机隐含层节点的输入权值和阈值满足正交条件实现其隐含层的分层;最后,将上述特征向量集作为分层核极限学习机的输入,通过训练建立行星齿轮箱太阳轮的故障分类模型。结果表明,所提方法实现了太阳轮振动信号中敏感瞬态冲击特征的有效提取及其特征向量集的高质量构建,同时也提高智能诊断模型的分类精度。  
        关键词：敏感特征提取;特征向量集构建;分层极限学习机;行星齿轮箱;故障识别   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张东升,张猛,倪雪
        2020, 42(2): 286-292. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.005
        摘要：以一种新型移动滚轮托架输送机结构为研究对象,通过对移动滚轮托架输送机运行理论分析,提出了对其起连接和牵拉作用的关键部件—钢丝绳运行稳定安全的要求。在Adams所建立虚拟样机模型的基础上,应用Adams/View的宏命令完成对连接滚轮托架的钢丝绳微元模型建模。通过对输送机运动系统进行动力学仿真,实现整机移动滚轮托架及钢丝绳完整运行一周。在此过程中重点对换向轮处相邻三段钢丝绳动态特性进行分析,得出钢丝绳位速度,位移变化曲线等,并得到钢丝绳微元间轴套力、钢丝绳与托架铰接力,钢丝绳与换向轮接触力等力学特性曲线。结果表明:因预紧装置的作用使钢丝绳运动趋势相同,但有微小偏差,且由于钢丝绳柔性体的振动,产生了Y轴、Z轴在平稳运输段的速度变化。在输送机换向处,钢丝绳与换向轮作用产生一定冲击作用,导致钢丝绳与轴套力、托架与钢丝绳铰接力合力产生较大变化,因此在输送机换向处需要注意采取措施,防止钢丝绳断裂。  
        关键词：滚轮托架;钢丝绳;微元模型;轴套力;虚拟样机;动态特性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李默,刘永葆,王强
        2020, 42(2): 293-298. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.006
        摘要：以某舰用燃机低压转子系统的支撑结构为背景,考虑转子系统的横倾角,建立非对称滚动轴承支撑的转子动力学模型。采用变步长四阶龙格库塔法对系统的动力学方程组进行求解,用非线性理论对仿真结果进行分析。研究表明,低转速时,横倾角对系统的稳定性影响比较小;高转速时,横倾角主要对系统的1/2分频谐波产生影响,系统出现单一混沌岛或两个混沌岛的现象;当转子系统横向左倾和右倾角度相同时,横倾角对系统的非线性动力学产生相同的影响。研究结果可以为转子系统的设计、监测和故障诊断提供一定的理论依据。  
        关键词：横倾角;非对称支撑;滚动轴承;非线性   
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      • 黑棣,郑美茹
        2020, 42(2): 299-307. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.007
        摘要：考虑拉杆转子轮盘间的接触效应,并将此接触效应等效为一个具有非线性刚度的抗弯弹簧,从而建立了拉杆转子的运动模型,并推导了拉杆转子的运动方程。为了求解拉杆转子的动力学响应,将Wilson-θ法和预估-校正机理相结合提出了一种有效的计算方法,同时结合Floquet理论分析了拉杆转子的分岔行为。在计算时,首先比较了拉杆转子与整体转子的运动稳定性,结果显示拉杆转子比整体转子更稳定。最后,分别以量刚一转速、圆盘偏心量、转轴刚度为控制参数分析了拉杆转子的动力学行为,计算结果揭示拉杆转子具有周期、转周期、周期三、周期五等丰富的运动行为。  
        关键词：拉杆转子;稳定性;分岔;Wilson-θ法;Floquet理论   
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      • 张萍
        2020, 42(2): 308-312. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.008
        摘要：偏心受力杆在工程中随处可见,其应力和强度计算直接关乎到它们的工作可靠性,尤其是动态应力计算更为关键。利用线弹性动力学理论研究了偏心受力杆件在稳态力作用下的弯曲正应力和轴向正应力的计算问题,给出了解析表达式,并通过数值算例计算了杆件不同截面处弯曲正应力幅度和轴向正应力幅度随扰动频率的变化规律,理论分析和数值算例结果表明,杆件中最大弯曲正应力幅度和轴向应力幅度的大小受扰动频率的影响较为明显,这与相应的静态问题分析是完全不同的,分析和结论对于偏心压杆的动态可靠性设计有一定参考意义。  
        关键词：偏心受力杆;稳态轴向力;弯曲正应力;轴向正应力;扰动频率   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 甘磊,吴昊,仲政
        2020, 42(2): 313-318. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.009
        摘要：针对316L不锈钢开展一系列多轴低周疲劳试验,该材料显现出了较为显著的非比例附加强化特性;基于四种应变法模型进行疲劳寿命预测,结果显示:ASME等效应变模型、Itoh模型均无法有效反映非比例附加强化对寿命的影响,前者预测结果偏于危险,后者预测结果趋于保守,而与临界平面法结合的Fatemi-Socie模型、Susmel模型预测结果则较好。为便于应用,针对ASME等效应变模型的不足,对等效应变中的塑性项进行修正,使其可更有效的反映非比例加载路径对寿命的影响,发展一种优于一般修正方法的实用方法,采用包括316L不锈钢在内的六种材料的多轴疲劳试验数据对其进行了验证。  
        关键词：多轴低周疲劳;316L不锈钢;寿命预测;应变法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 伍强,秦涛,沈明学,熊薇,彭金方,季德惠,熊光耀
        2020, 42(2): 319-324. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.010
        摘要：在轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触疲劳和表面磨损行为的影响研究,对比分析了车轮表面气体软氮化对轮轨表面损伤的作用机理。结果表明:表面氮化处理可使车轮表面依次形成约3μm～5μm厚均匀致密的白亮层和约20μm后的扩散层;车轮表面氮化处理后,干态下轮轨间黏着系数降低了11. 7%、水态下降低了18. 4%,但氮化处理仍可保持轮轨间较高的黏着系数,可以避免车轮打滑等现象的发生;渗氮处理不仅明显提高了车轮表面的耐磨性,而且也有效降低了钢轨试样的磨损,其磨损量分别减小了58. 05%和10. 77%。简言之,车轮渗氮处理有效降低了轮轨系统的综合磨耗,提高了车轮材料的滚动接触疲劳抗力。该方法有望应用于实际,从而有效提高轮轨系统的服役寿命、减缓重载条件下轮轨材料的损伤。  
        关键词：车轮氮化;表面磨损;疲劳裂纹;滚动接触;黏着系数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王春华,王琛
        2020, 42(2): 325-330. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.011
        摘要：采煤机截齿齿体的耐磨性能直接影响截齿的使用寿命。在分析对比了现有的截齿齿体耐磨技术的基础上,通过对仿生学中凹坑形非光滑表面的耐磨机理分析研究,设计出了一种齿体带有凹坑形非光滑表面的截齿齿体结构,并进行了模拟的摩擦磨损试验。通过对16种不同参数凹坑结构的摩擦磨损试验结果研究表明,凹坑形非光滑表面结构的耐磨性相对于光滑表面有显著的提升,并通过正交试验分析了凹坑形仿生非光滑结构各参数对耐磨性的影响。  
        关键词：截齿齿体;仿生;凹坑;耐磨性;正交试验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 由于,张伟,王春生
        2020, 42(2): 331-336. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.012
        摘要：为了验证叶片在高低周复合载荷作用下的疲劳寿命,建立了叶片高低周复合疲劳试验技术。基于圆柱滚子轴承和直线滑轨提出了正交载荷解耦方法,利用外部信号触发方式建立联合载荷协调加载控制技术。以某涵道尾桨风扇叶片为研究对象,开展其在离心载荷/低循环疲劳和气动载荷/高循环疲劳耦合作用下的疲劳试验。试验复合载荷控制精度优于±1%,同步协调加载时间间隔小于0. 3 s。结果表明,提出的高低周复合疲劳试验技术有效地解决了叶片正交载荷解耦和协调加载控制等技术难点。为提高叶片类部件的高低周复合疲劳寿命预测精度提供技术支持。  
        关键词：叶片;复合载荷;正交载荷解耦;协调加载控制;试验技术   
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        微电子机械系统

      • 王兴国,舒海生,张靓
        2020, 42(2): 337-342. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.013
        摘要：构造由两种匀质材料交替分布的半无限周期结构的径向声子晶体柱壳模型,针对径向波在其中由内向外传播情况进行了理论分析。采用数值分析的方法讨论分析了有限周期径向声子晶体柱壳表面局域态出现的规律,同时借助力学状态向量总传递矩阵特征值法获得能带结构进而对数值结果进行了验证。最后,详细分析了有限周期径向声子晶体柱壳结构内部应力大小及分布情况。研究表明,径向声子晶体柱壳存在弹性波带隙,表面局域态出现与否与自由表面的波速有关;而径向声子晶体结构应力集中出现与否与加载面的波速有关。  
        关键词：径向声子晶体;表面局域态;波速;应力集中   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 朱姿娜,吴鹏,赖磊捷
        2020, 42(2): 343-349. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.014
        摘要：为实现压力容器的零泄漏动密封传动,提出一种磁力耦合驱动结构的优化设计方法。以耗费永磁材料最少的情况下实现传递转矩最大、涡流损耗最小为优化目标,构建改进粒子群算法,对磁力耦合驱动结构进行参数优化设计。根据优化结果设计磁力耦合驱动结构,并通过三维有限元仿真及试验检测验证了所设计结构可满足实际应用的转矩要求,实现了压力容器的零泄漏动密封,可为同领域磁力驱动结构的设计提供指导。  
        关键词：磁力耦合;动密封;改进粒子群优化;三维有限元;试验分析   
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      • 刘成龙,周金宇,邱睿,庄百亮,胡健
        2020, 42(2): 350-356. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.015
        摘要：采用通用生成函数方法分析复合材料层合板的可靠性。定义了载荷、强度参数通用生成函数和复合算子及相应的性能结构函数,分别构建了各单层板的抗力、抗力序列和系统抗力等通用生成函数。根据终层失效准则建立层合板的可靠性分析模型。在通用生成函数复合运算中,通过K-means聚类和同类项合并技术缩减计算量提高效率。该方法适用于含有众多随机变量(包含非正态随机变量)且功能函数为非线性的结构系统可靠性评估,并考虑了系统中各抗力序列之间因含有相同失效单元,以及抗力序列内部的失效单元共享同一随机载荷源而引起的失效相关性。针对该方法给出算例,可靠度计算值与蒙特卡罗法仿真结果接近。新方法可为复合材料层合板可靠性分析提供一种新思路。  
        关键词：复合材料层合板;终层失效;可靠性;通用生成函数;K-means聚类   
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      • 冯金芝,杨志峰,杨振毅,林阳,郑松林
        2020, 42(2): 357-364. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.016
        摘要：悬架的关键部件如横向稳定杆、橡胶衬套和弹簧等,常因材料和制造工艺的不稳定导致悬架系统的刚度出现波动,对车辆平顺性和操稳性品质产生影响。以麦弗逊前悬架为研究载体,将零部件的刚度特性变化作为噪声变量,将硬点坐标值作为设计变量,采用二次响应面法建立了高精度的近似模型。基于同样的约束条件,采用序列二次优化算法,分别对悬架的硬点进行确定性以及稳健性优化设计,并用蒙特卡罗模拟对各自的优化结果进行稳健性分析。仿真计算结果表明:基于6σ的稳健性优化设计不仅使悬架的性能得到优化而且在可靠性水平方面更有优势。  
        关键词：悬架;序列二次规划法;确定性优化设计;稳健性优化设计   
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      • 刘岑,杨帆,刘兵,袁小会,张红卫,刘小宁
        2020, 42(2): 365-373. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.017
        摘要：研究单层圆筒容器爆破压力的概率分布,是建立压力容器的可靠性设计方法和构建压力容器强度计算公式精度评价体系的一项基础工作。基于84组单层圆筒容器的实测爆破压力,应用数理统计理论的假设检验方法,对单层圆筒容器爆破压力的概率分布进行了分析。研究表明:(1)根据中国标准的工程实践,按设计压力可将容器爆破压力计算公式的应用范围划分为3个总体:设计压力不超过35 MPa,位于35 MPa～100 MPa之间,以及不超过100 MPa。(2)根据设计压力与爆破压力的关系,公式应用范围样本的实测爆破压力为:不超过105. 5 MPa,位于91. 0 MPa～329. 6 MPa之间,以及不超过329. 6 MPa。(3)显著度为0. 05时,样本实测爆破压力与中径公式和Tresca公式计算值之比,是6个符合正态分布的随机变量。(4)在双侧置信度为98%时,分别得到6个随机变量分布参数的取值范围。  
        关键词：单层;圆筒容器;爆破压力;概率分布;总体;样本   
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        设计·计算

      • 朱鲜飞,冯蕴雯,薛小锋,朱铮铮
        2020, 42(2): 374-383. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.018
        摘要：适坠性的本质是研究对人(机组人员和乘客)的保护,而乘员头部伤害在坠撞事故中占有较大的比重。为了研究水平冲击条件下不同撞击速度对乘员头部伤害的影响,提出以乘员损伤等级(Abbreviated Injury Scale,AIS)和乘员伤害风险概率来评价乘员伤害的综合评估方法,并以典型民机双椅管三联座椅为研究对象,利用LS-Dyna软件构建了假人-座椅-约束系统动力学仿真模型,分析了不同撞击速度(8. 0 m/s、10. 0 m/s、12. 0 m/s、14. 0 m/s、16. 0 m/s)对乘员头部伤害的影响及伤害发生的阶段、特点等。假人动态响应分析结果表明:在飞机纵向坠撞过程中,乘员有可能受到严重的头部和腿部伤害,乘员头部伤害随着撞击速度的增大而快速增大,乘员伤亡率随着撞击速度的增大而呈指数式增长,乘员腿部运动剧烈,增大了与舱内其他设施碰撞的风险,此外,乘员低头运动幅度、安全带载荷峰值与撞击速度亦成正比关系。因此,当坠撞事故发生时应设法控制水平撞击速度(13. 0 m/s时,乘员伤亡率<10%; 16. 0 m/s时,乘员伤亡率>80%)。  
        关键词：假人-座椅-约束系统;水平冲击;头部伤害;撞击速度;数值仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 韩志伟,周红杰,李春,丁勤卫
        2020, 42(2): 384-391. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.019
        摘要：海上风力机与船舶碰撞概率随着海上风电场建设而逐渐增加。为此,基于非线性动力学理论,采用LS-Dyna模拟4 MW海上风力机单立柱三桩基础受船舶碰撞的过程,对比p-y曲线法和固定底端约束法,研究桩柱能量转换、水平位移与土层深度关系、接触力、剪切力及应力应变关系。结果表明:较之固定底端约束法,p-y曲线法中桩柱受船舶碰撞能量转换迅速;固定底端约束法下船舶碰撞海上风力机基础,其钢管柱底端更易遭受破坏;土层由浅至深,三根钢管柱水平位移逐渐减小,土层对桩结构稳定性影响最大的是浅层土,改善浅层土体性质可有效提高桩体安全;船舶质量增加,单立柱三桩基础所受接触力、剪切力增加; p-y曲线法与固定底端约束下产生的接触力差值随着船舶质量增加而增加,剪切力差值随着船舶质量增加而减小。  
        关键词：海上风力机;单立柱三桩基础;碰撞;土层;钢管柱   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李莺珏,魏克湘,周舟
        2020, 42(2): 392-397. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.020
        摘要：随着风电发电技术的不断发展,对风力机的各项性能要求越来越高,气动噪声问题已成为风电行业研究的关键方向。以提高叶片的气动性能和降低噪声为设计目标,基于改进的Hicks-Henne型函数优化翼型结构方程,并结合多目标粒子群优化算法,对S8035翼型进行优化设计;利用Xfoil软件对优化后的翼型进行评估计算,并对其气动噪声和流动特性进行模拟仿真。分析结果表明优化后的叶片具有更好的气动特性和更低的噪声特性,验证了该设计方法的可行性。  
        关键词：风力发电;翼型结构;气动噪声;优化设计;多目标粒子群算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李云鹏,程自力,张红涛,万国伟
        2020, 42(2): 398-403. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.021
        摘要：输出主轴是某石油钻机的关键部件之一,其可靠性直接影响着石油钻机的使用寿命与经济成本。运用有限元方法对原输出主轴的结构进行了应力分析,发现在某些位置出现较大的应力集中现象;提出优化改进方案,并对改进前后的输出主轴进行对比分析,根据分析结果确定了输出主轴最终的改进方案,结果表明:改进后的输出主轴安全系数显著提高,并运用有限元方法对该输出主轴进行了模态分析,验证了输出主轴的工作转速在安全范围内。本研究对提高石油钻机输出主轴使用性能方面有一定的指导意义。  
        关键词：石油钻机;输出主轴;有限元;模态分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 牛宏伟,张帅,文敏
        2020, 42(2): 404-413. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.022
        摘要：在薄膜复合材料的制备和工作过程中,由面内残余应力或外加应力引起各层间的失配应变经常造成薄膜结构的屈曲。针对刚性薄膜/柔性基体这类复合材料结构的屈曲行为,基于复变函数理论建立了结构弹性稳定性分析方法,分别对单轴和双轴面内压应力引起的屈曲特征参数进行数值求解。结果表明临界前屈曲薄膜应力是结构的固有特征,取决于材料和几何参数;在单轴和非等双轴应力作用下,临界前屈曲薄膜应力随薄膜/基体弹性模量比增大而减小,面内仅有一个方向屈曲波数不为零;在等双轴应力作用下,临界前屈曲薄膜应力和无量纲屈曲波长的影响因素由基体/薄膜厚度比决定,任何满足波数方程的屈曲模态都有可能出现。  
        关键词：薄膜;屈曲;基体;弹性稳定性;厚度比;临界应力;波长   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郝孟军,张明
        2020, 42(2): 414-419. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.023
        摘要：接头设计是飞机、汽车和舰船等复合材料结构工程应用的重要内容。针对易发生次弯曲效应的复合材料单钉单剪机械接头,建立含沉头螺栓的机械接头有限元模型,在试验验证模型有效性的基础上,分析对比了层合板厚度对接头挤压失效和次弯曲的影响。发现了薄层合板接头的挤压失效载荷与厚层合板接头的挤压失效载荷相近。同时,在发生挤压失效时,出现了薄层合板接头的次弯曲现象没有厚层合板接头的次弯曲现象严重的现象。考虑到工程中机械接头一般设计为挤压失效模式,本研究所发现的接头失效特征可为工程结构充分发挥复合材料的减重潜力提供一定建议。  
        关键词：复合材料;机械连接;次弯曲效应;挤压强度;有限元   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 黄淞,陈志平,李尤
        2020, 42(2): 420-425. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.024
        摘要：安定性分析是一种有效的预测压力管道在热-机载荷作用下的棘轮与交变塑性失效的方法。为了克服现有安定性分析方法无法同时考虑材料的随动强化行为以及温度对材料性能的影响的缺点,提出一种基于降维迭代法的数值算法。该算法将同时考虑随动强化和依赖于温度的屈服函数的安定性分析问题转化为具有固定屈服面的理想弹塑性安定性分析问题,降低了求解的复杂性。算例表明,方法可以提高热-机载荷作用下压力管道棘轮与交变塑性失效预测的准确性,具有一定工程应用价值。  
        关键词：棘轮;安定性分析;温度影响;随动强化;压力管道   
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        发布时间：2022-09-22
      • 金贺荣,段昌新,戴超
        2020, 42(2): 426-430. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.025
        摘要：为研究热加工过程中变形参数对EH40船板钢流变应力的影响规律,利用Gleeble—3800实验机对试样进行热模拟压缩实验,获得了EH40船板钢在应变率为0. 1 s-1～10 s-1和变形温度为900℃～1 200℃条件下的真应力-应变曲线,分析曲线得出:变形温度和应变速率均对EH40船板钢的动态再结晶和动态回复产生重要影响,升高变形温度或降低应变速率,均有利于变形过程中动态再结晶的发生,有助于材料的晶粒细化。采用包含Zene-Hollomon参数的双曲正弦模型,获得了该材料的热变形方程、热变形激活能、Z参数数学模型。经验证,所建立的本构关系计算值与实验值平均相对误差为3. 13%,能够很好地反应EH40船板钢的实际热变形行为特征。  
        关键词：EH40船板钢;热压缩变形;流变应力;本构方程   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 孙嵩松,万茂松,徐晓美
        2020, 42(2): 431-436. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.026
        摘要：针对曲轴弯曲疲劳特性的预测研究,首先利用应力梯度法对曲轴的应力分布进行拟合研究,在此基础上利用拟合得到的应力分布函数结合不同定义形式的临界距离法,对材料属性一致、但是结构不同的曲轴的疲劳特性进行预测研究,并对预测结果进行试验验证。研究结果表明,当基于间接定义的临界距离法在预测结构不同的曲轴的疲劳特性时,临界点法和临界线法的预测结果几乎一致,同时误差也较大;而当利用直接定义的临界距离法在对该类曲轴的疲劳特性进行预测时,较临界点法误差较大,而临界线法具有更高的预测精确度,更适合在实际工程当中采用。  
        关键词：临界距离;曲轴;疲劳特性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 祝青钰,蒋觉义
        2020, 42(2): 437-442. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.027
        摘要：飞机机身蒙皮结构多紧固件,孔边裂纹扩展过程中的加速效应主要表现为多条疲劳裂纹之间应力强度因子的相互干涉。基于Muskhelishvili复变函数理论和有限截项原则,提出一种修正的近似迭加方法,用于求解远场应力作用下的多圆孔边裂纹应力强度因子,并分析了双孔等长裂纹、双孔不等长裂纹、三孔等长裂纹、三孔不等长裂纹等四种开裂模式的应力强度因子变化规律。算例表明,随着相邻裂纹尖端逐渐趋于接近,裂纹间的干涉效应表现明显,无量纲应力强度因子快速增加。  
        关键词：复变函数法;多圆孔边裂纹;应力强度因子;裂纹干涉;迭加法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 栾世杰,于佳伟,郑松林,井清
        2020, 42(2): 443-452. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.028
        摘要：用户使用道路载荷特征的研究与建立是对车辆结构件疲劳强度合理轻量化设计的基础和前提。以往研究方法大多基于参数法概率密度估计对用户使用道路载荷特征进行统计分析。以某型商用车用户使用载荷特征的大范围数据调研为基础,分别采用参数法和非参数核密度估计方法,建立了典型用户使用道路载荷特征的概率密度分布模型,研究表明非参数核密度估计方法较之传统参数法更能准确表征用户使用载荷的分布特征。采用非参数核密度估计方法计算了90%分位下的各项用户使用道路载荷特征,结合实测用户道路载荷谱,基于非参数雨流矩阵外推方法构建了该型商用车减震弹簧应变的全寿命周期载荷,并依此载荷制定了台架疲劳试验规范。研究方法为其他结构件的用户关联疲劳试验规范的合理制定提供了一定的参考。  
        关键词：用户使用载荷特征;核密度估计;雨流矩阵外推   
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        发布时间：2022-09-22
      • 潘雪娇,董绍江,穆书锋,赵兴新
        2020, 42(2): 453-458. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.029
        摘要：柔性轴承是谐波减速器中波发生器的关键零部件之一,对其载荷和寿命研究是谐波减速器可靠运行的关键。考虑柔性轴承装配后发生套圈显著挠性变形且与凸轮轮廓不同,假设内圈变形量未知,建立变形协调方程组对柔性轴承的载荷分布进行了研究,进而对其疲劳寿命进行了计算。利用有限元软件仿真分析了柔性轴承装配后的变形特点。结果对比表明,假设与仿真相符,载荷分布情况相符,疲劳寿命受到载荷影响。为柔性轴承的载荷分析和疲劳寿命评估提供了参考。  
        关键词：谐波减速器;柔性轴承;挠性变形;载荷分布;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 贡林欢,左健民
        2020, 42(2): 459-463. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.030
        摘要：成形磨削精度高,砂轮修整灵活,逐渐替代展成磨。基于成形磨削技术,提出一种RV摆线轮分段修形方法。具体地,在工作段采用转角修形保证共轭啮合,在非工作段采用样条曲线过渡保证顶隙。该方法克服了等距+移距组合修形无法完全吻合转角修形曲线,且不满足共轭啮合条件的缺陷。分别将分段修形与组合修形应用在RV-20E的摆线轮修形中,结果显示,组合修形在工作段与目标曲线离差较大,修形效果较差,分段修行完全满足共轭啮合条件。  
        关键词：摆线轮;分段修形法;RV减速器;成型磨削   
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        发布时间：2022-09-22
      • 田震,荆双喜,赵丽娟,张建军
        2020, 42(2): 464-468. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.031
        摘要：为研究刨削过程中刀座在随机载荷作用下的动态特性及其疲劳寿命,根据BH38/2×400型刨煤机应用煤层煤样性质结合刨煤机结构及其运动参数,利用项目组编制的"刨煤机设计计算系统"软件计算出了刨刀受到的随机载荷,并将刨刀所受载荷施加给刨煤机多体系统模型进行仿真。仿真得到了刀座在工作过程中的动应力及变形情况,通过对刀座应力信息进行雨流计数处理预测出刀座的疲劳寿命。研究结果表明:在与煤发生复杂力学作用下,刀座受力具有非线性的特点;刀座矩形通槽与刨刀背脊接触位置以及刨刀安装方形螺钉所在位置承受较高动应力;采用雨流计数法对刀座累积疲劳损伤进行分析,预测得到刀座疲劳寿命约为475. 7 d;通过对刨削试验测得的刨削阻力与计算值进行比较,结合刨煤机实际应用情况,验证了仿真结果的准确性。  
        关键词：刨煤机;刀座;随机载荷;动态特性;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 马少林,缪馥星
        2020, 42(2): 469-474. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.032
        摘要：应用有限元法对薄壁结构在轴向冲击下进行了数值模拟,分析了薄壁管的截面形状、诱导孔尺寸对其结构的变形模式及吸能能力的影响。结果表明:薄壁管棱边上受到的冲击力较大,随着截面边数在一定范围内的增加,正多边形和星形多边形薄壁管的吸能指标参数呈递增的趋势。含诱导缺陷薄壁管的初始峰值力较之前降低了50%。若含诱导缺陷薄壁管长度不变,随着宽度的减小,薄壁管的吸能量、平均压缩力及比吸能逐渐增加。应用有限元分析结果并结合响应面法对含诱导缺陷薄壁管进行了优化设计,为诱导型薄壁吸能结构的优化设计提供初步的数据和分析结果。  
        关键词：薄壁结构;能量吸收;响应面法;有限元分析;优化设计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 雷正保,陈小勇,张家波
        2020, 42(2): 475-479. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.033
        摘要：针对目前可导向防撞垫的吸能单元在碰撞变形过程中挤压两侧波形板而导致波形板散落造成二次损伤的现状,从而提出了一种"H"型的吸能单元构型。根据我国《公路护栏安全性能评价标准》(JTGB05-01-2013)评价标准,设计了一种满足80 km/h碰撞速度的TA级可导向防撞垫,并通过建立车辆-防撞垫有限元仿真模型结合碰撞仿真试验,对TA级可导向防撞垫的碰撞安全性进行综合分析。结果表明,仿真计算所得车辆运行轨迹没有出现侧翻、攀爬和骑跨等现象,各碰撞工况车体的最大加速度分别为:17. 3g、16. 5g、14. 6g、8. 1g,满足碰撞安全性法规的评定标准要求。  
        关键词：可导向防撞垫;吸能单元;有限元;碰撞安全性   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李钰,陈丽,姜宏志,艾卓,王根源,曹金鑫
        2020, 42(2): 480-485. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.034
        摘要：航天器空间结构的尺寸稳定性直接关系到航天器有效载荷和平台的在轨运行性能。为改进空间结构在轨环境下的尺寸变形测量与验证方法,开展了地面模拟在轨真空热环境下的结构热变形试验方法研究。在对国内外相关试验方法与测量系统典型案例分析的基础上,基于工业摄影测量原理提出了单相机+多摄站测量方式的试验方案,并研制了相机保护系统和相机二维运动机构,相机在真空热环境下通过运动机构的弧形导轨可以在一个弧面内二维运动进行不同角度图像拍摄,用来满足多摄站的测量需求;随后针对真空热环境下测量,分析了相机保护系统的光学窗口对测量相机标定结果的影响,通过仿真与试验验证了相机拍摄景深、圆形标志点对比度和比例因子对测量精度的影响,并提出了采集多曝光图像处理方法,从不同曝光下拍摄的圆形标志点图像中优选最佳的圆心提取和识别结果进行融合计算,来保证获取较好的对比度和亮度图像。最后结合典型试验件对提出的真空热环境下结构热变形测量方法进行了试验验证,试验结果达到0. 043 mm的测量精度,表明该方法可以有效满足未来航天器空间结构热变形的测量需要。  
        关键词：工业摄影测量;热变形;环境试验;测量精度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 黄孝卿,沈晓辉,张磊,肖峰
        2020, 42(2): 486-491. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.035
        摘要：随着重载列车的不断发展,辐板的热-机疲劳成为车轮破坏的主要形式。基于Ansys有限元软件,对车轮辐板的制动热应力进行分析,利用单轴疲劳准则和Haigh-Goodman疲劳极限图对车轮辐板进行疲劳评估。分析了制动热应力对车轮辐板单轴疲劳的影响。结果发现:(1)未考虑制动热应力下,新制轮和磨耗轮辐板的各节点的抗疲劳性能均满足要求;制造态残余应力使辐板的疲劳薄弱位置发生了转移;最易发生疲劳的截面为0°、180°和40°～60°。(2)考虑制动热应力下,新制轮和磨耗轮辐板的各节点的抗疲劳性能均满足要求,但是在FPH和BPR处平均应力未能达到安全要求。  
        关键词：热-机疲劳;车轮辐板;制动热应力;有限元   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张自鹏,刘存,尹凯军
        2020, 42(2): 492-498. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.036
        摘要：为研究喷丸残余应力对加筋壁板压缩强度的影响,采用Abaqus用户子程序引入典型喷丸残余应力,使用温度场等效法将喷丸残余应力转化为温度场边界条件。计算了不同残余应力峰值和残余压力层深度下加筋壁板结构局部屈曲和后屈曲特性。结果表明,喷丸影响系数与残余应力峰值和压应力层范围相关。给出了一种喷丸影响系数的简单确定方法,并对工程算法进行了修正。最后通过喷丸模拟获取了一组喷丸型材的残余应力分布,通过喷丸和未喷丸型材压缩试验结果对比,验证了工程修正方法的准确性。  
        关键词：喷丸;残余应力;加筋壁板;屈曲;温度场;影响系数;修正   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王向玲,张林
        2020, 42(2): 499-503. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.037
        摘要：基于蜘蛛、螃蟹节肢动物的爬行方式,采用作图法设计一种满足预定轨迹要求的齿轮-连杆组合机构:多足机器人。利用Solid Works软件对该机器人零件进行装配,并采用其中的Motion模块添加马达进行运动仿真分析,得出爪端速度曲线,验证了该机构的可行性。另外,该机器人搭载了TGAM脑电模块采集脑电数据,通过蓝牙串口发送给PC机进行数据处理,最后将数据发送给Arduino平台控制多足机器人以不同速度前进,实现脑波控制机器人的目的。  
        关键词：齿轮-连杆组合机构;多足机器人;Solid Works;Motion模块;TGAM脑电模块;Arduino平台   
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        发布时间：2022-09-22
      • 姬芳芳,姜丽飞
        2020, 42(2): 504-508. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2020.02.038
        摘要：建立三种不同空调导流罩数值模拟模型,应用流体数值分析软件Star-ccm+对其气动阻力进行对比分析,结果表明迎风面和背风面均采用圆弧面结构的方案2和仅迎风面采用圆弧面结构的方案3较优。并通过与无侧风工况风洞试验数据对比,以验证模拟数据的准确性。同时通过数值模拟计算方案2和方案3进排风口的压力分布,评价不同导流罩外形对冷凝器进排风及新风进风功能的实现,为空调导流罩的设计提供依据。  
        关键词：STAR-CCM+;阻力;功能;优化   
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        发布时间：2022-09-22
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