最新刊期
      2021 年 第 5 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 郭炜,杜国君,胡宇达
        2021, 43(5): 1017-1025. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.001
        摘要：基于Reissner夹层板理论,利用Hamilton原理建立静载荷作用下夹层圆板的非线性动力学方程。应用Galerkin法得到静载荷作用下夹层圆板的轴对称非线性振动微分方程。运用多尺度法求解并推导出主共振下系统的幅频响应方程,并依据Lyapunov稳定性理论得到系统稳态运动的稳定性判据。通过算例,得到周边简支约束下夹层圆板主共振的幅频响应曲线图,以及振动幅值随静载荷幅值、激励力幅值和夹心厚度的变化曲线图;研究了不同参数对系统共振幅值的影响规律,并对解的稳定性进行了分析。  
        关键词：夹层圆板;静载荷;主共振;稳定性;多尺度法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 胡璇,李春,叶柯华
        2021, 43(5): 1026-1034. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.002
        摘要：针对风力机齿轮箱振动信号非线性和非平稳性的特征,提出基于模糊熵(Fuzzy Entropy,FE)和灰狼算法优化(Grey Wolf Optimizer,GWO)的支持向量机(GWO Support Vector Machine,GWO-SVM)的故障诊断方法。通过集合经验模态分解算法(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)对振动信号进行分解得到若干本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量;求取各状态IMF分量的模糊熵并构建特征向量;将各特征向量输入GWO-SVM模型进行故障识别及分类。结果表明:齿轮箱振动信号不同状态下的模糊熵有一定区分度,通过GWO-SVM能对其进行精确识别和分类,且GWO-SVM相对于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO) SVM模型和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化SVM模型具有更短的运行时间和更高准确率,平均准确率高达92.5%。  
        关键词：风力机齿轮箱;故障诊断;集合经验模态分解;灰狼算法优化;支持向量机;模糊熵   
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        发布时间：2022-09-22
      • 朱学治,王克肖,李文龙
        2021, 43(5): 1035-1040. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.003
        摘要：研究了转动动力吸振器用于抑制梁结构横向弯曲振动的特性。基于谱单元法,建立了安装有转动动力吸振器的梁结构的动力学方程。然后分析了吸振器安装位置和转动惯量参数对减振特性的影响。分析结果表明,转动动力吸振器对梁结构的弯曲振动有良好的抑制效果。转动吸振器安装在梁的最大模态转角位移点上,能够获得最宽减振频带和最大的能量吸收效果。增加转动动力吸振器的转动惯量能够明显提升减振效果。最后,对吸振器的减振效果进行了实验验证。实验结果还表明,利用转动动力吸振器抑制梁结构的弯曲振动,具有提高减振效果而不增加额外附加质量的优势。  
        关键词：转动动力吸振器;梁;弯曲振动;宽频;谱单元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 韩雪飞,施展,华云松
        2021, 43(5): 1041-1049. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.004
        摘要：针对强背景噪声环境下滚动轴承故障特征信息微弱,单一利用自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)方法提取效果不佳的问题,提出了基于参数优化的多点最优最小熵解卷积(Parametric Optimized Multipoint Optimal Minimum Entropy Deconvolution Adjusted,POMOMEDA)与CEEMDAN的滚动轴承微弱故障特征提取方法。由于MOMEDA的滤波效果受其中参数-故障周期T、滤波器长度L影响较大,提出采用变步长搜索法对其进行参数寻优。首先利用多点峭度和排列熵指标筛选MOMEDA中的故障周期T与滤波器长度L,对原始信号实现自适应MOMEDA降噪;然后采用CEEMDAN方法分解降噪信号,根据加权峭度(WK)指标选取包含故障信息丰富的固有模态分量(IMF)进行信号重构;最后对重构信号做包络谱分析,提取故障特征信息。通过仿真信号和实测信号分析表明,该方法能够有效提取滚动轴承微弱故障特征信息,具有一定的可靠性。  
        关键词：POMOMEDA;CEEMDAN;加权峭度;滚动轴承;特征提取   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王鹏,程秀芳
        2021, 43(5): 1050-1055. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.005
        摘要：为了精确诊断出滚动轴承的故障,提出基于高斯函数的小波基构造方法。该方法采用叠加的高斯函数作为构造小波基函数的初始模型,使用该初始模型和滚动轴承振动信号进行数据拟合来确定小波基函数的各项系数。通过对6205滚动轴承的外圈、内圈、滚动体故障信号分析的结果表明:新构造的小波基能有效的抑制信号中的噪声成分,提取故障特征,实现精确的诊断滚动轴承的故障。在同样的分解条件下,新构造的小波基比高斯小波能更精确的诊断出滚动轴承的运行状态,具有较高的使用价值。  
        关键词：高斯函数;滚动轴承;小波基;数据拟合   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 淮文博,王旭辉,牛秦华,蔺小军
        2021, 43(5): 1056-1061. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.006
        摘要：铣削成型的航空发动机整体叶盘,其叶片型面为空间自由曲面,曲率变化大,严重制约了抛光表面质量均匀一致性。为掌握砂布轮柔性抛光工艺参数对材料切除深度影响规律,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备,开展了TC4试件单因素抛光试验,分析了工艺参数对材料切除深度的影响规律,开展正交试验建立了材料切除深度预测模型;计算了材料切除深度对工艺参数相对灵敏度,结果表明材料切除深度对压缩量最敏感,对转速比较敏感,对进给速度敏感度一般,对粒度敏感度最小;最后开展了抛光实验,结果表明实际测量切除轮廓和预测轮廓基本一致,证明了预测模型是可靠的,能用于材料切除深度预测,为提高抛光表面质量一致性提供依据。  
        关键词：柔性抛光;砂布轮;切除深度;工艺参数;影响规律   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王春华,姜红星,牛慧超,安达
        2021, 43(5): 1062-1069. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.007
        摘要：针对冲击地压下巷道支护设备防冲能力差,易遭受冲击性失效问题,提出一种应用于防冲支架立柱变梯度薄壁圆筒吸能防冲构件,设计变梯度薄壁圆管吸能构件不同的壁厚差和段数参数,对各参数变梯度薄壁圆管对其进行冲击压溃实验,并分析各相关吸能防冲性能参数,实验结果表明:变梯度薄壁圆管构件段数和厚度差的增加均会使薄壁圆管压溃初始壁厚变小,从而减小初始峰值力;在平均壁厚相同情况下,不同壁厚差和段数的变梯度薄壁圆管的平均支反力和总吸能量高于普通薄壁圆管17.6%～115.6%;在各参数变梯度薄壁圆管中,分为四段且厚度差为0.5 mm的变梯度薄壁圆管构件的初始峰值力、吸能量和平均支反力、支反力波动性能参数较优,是ZQ3300防冲支架较为理想的防冲吸能构件。变梯度薄壁圆管构件的设计可以改变普通薄壁圆管构件形成塑性铰的位置及数量,使薄壁构件变形趋向较为稳定的钻石模式和混合模式转变,提高了吸能防冲能力。  
        关键词：冲击地压;防冲支架;吸能构件;吸能防冲性能   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李坚,杨素淞,杨显昆,万振华,胡伟平
        2021, 43(5): 1070-1076. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.008
        摘要：制备了ZM6镁合金材料的光滑试样、缺口试样以及含冲击凹坑缺陷的试验件,并对这些试验件进行了疲劳试验测试,获得了含冲击缺陷时不同应力水平下试验件的疲劳寿命。基于连续损伤力学理论,在高周疲劳损伤演化模型的基础上,提出了一种新的多轴疲劳的损伤演化模型,用于描述凹坑局部材料的疲劳损伤。采用Abaqus软件对凹坑缺陷的形成过程进行模拟,得到了凹坑缺陷的几何形状和局部的残余应力应变场。通过Abaqus子程序Usdfld将材料本构和损伤演化进行耦合,从而实现含凹坑缺陷结构件疲劳寿命的计算。结果显示,预测的中值寿命结果与试验中值寿命结果一致,误差在两倍误差带内,符合工程使用的要求。  
        关键词：ZM6;冲击凹坑;疲劳寿命;连续损伤力学;残余应力   
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        发布时间：2022-09-22

        优化·可靠性

      • 张天霄
        2021, 43(5): 1082-1087. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.010
        摘要：有限概率信息系指概率信息不完备,这种不完备表现为依据现有信息无法精确地计算出产品的可靠性指标。应用可靠性设计理论和灵敏度分析的直接微分方法,以额定压力为阈值建立了有限概率信息的液压管路的可靠性设计模型,推导出了液压管路可靠性和可靠性灵敏度的矩阵形式公式,提出了不完全概率信息的液压管路在液压波动冲击环境下的可靠性和可靠性微分灵敏度分析方法,仿真确定了液压管路的可靠性微分灵敏度,给出了各个基本随机参数的变化影响液压管路可靠性和可靠性灵敏度的变化规律和大小排序,计算得到了设计参数的改变对液压管路可靠性的影响数据,解决了液压波动冲击环境下液压管路的可靠性工程问题,通过计算机程序实现了对液压波动冲击环境下液压管路的可靠性微分灵敏度分析。  
        关键词：液压管路;额定压力;有限概率信息;液压波动冲击;可靠性微分灵敏度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李永欣,常涛,杨立明,李凯伦,孙银旭,吴凤和
        2021, 43(5): 1088-1094. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.011
        摘要：应急救援车辆的三角履带轮需要在各种地形和路况条件下具备高机动性和可靠性。针对三角履带支撑架在多工况疲劳优化中的计算时程过长问题,以组合代理模型来加速优化求解,为了保证代理模型的精度,提出新的代理模型评价指标。首先,对可更换三角履带轮的支撑架在四个工况下的疲劳寿命进行分析;然后,以克里金模型和响应面模型为基础对支撑架的质量及四个工况的疲劳寿命进行组合代理模型的构建,其中,为了在寻优过程中更易逼近组合代理模型的全局最优点,使得预测值和观测值具有一致的凹凸性,提出了局部趋势误差作为构建组合代理模型的评价标准;最后,对支撑架的数学模型进行了尺寸优化。结果表明,组合代理模型不但保证了计算精度,而且具备一定的鲁棒性,减重后的三角履带轮在保证质量的前提下寿命提高了43.59%。  
        关键词：三角履带轮;多工况尺寸优化;组合代理模型;疲劳寿命;局部趋势误差   
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        发布时间：2022-09-22
      • 汪超,刘涛,辜继明,谢能刚
        2021, 43(5): 1095-1103. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.012
        摘要：为解决开孔功能梯度板多目标优化问题,提出了一种将扩展等几何分析方法(XIGA)和以材料分布变化的求解模式。针对开孔结构功能梯度板的力学计算,引入三阶剪切变形理论,并采用扩展等几何分析方法。为提高数值精度,在孔边界区域做四叉树自适应高斯积分。在材料属性描述中,以B样条函数代替传统的功能梯度材料分布函数。优化过程中,以描述材料分布的控制点作为设计变量,建立第一自然频率最大、板质量最小和屈曲临界参数最大的多目标优化问题,其中优化算法选用NSGA-II算法。通过算例表明了算法的有效性。  
        关键词：扩展等几何分析;功能梯度板;开孔;多目标优化;材料分布;三阶剪切变形理论   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘岑,杨帆,吴森林,洪凯,张恕,刘小宁
        2021, 43(5): 1104-1118. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.013
        摘要：为给选择公式或拓展公式应用范围提供依据,应用概率论知识和数理统计理论,建立了公式稳定性与精度的比较与评价方法。基于承压圆筒实际爆破压力与有关公式计算值之比是基本符合正态分布随机变量的研究,从分布参数波动范围的变化系数比较与评价公式稳定性,从分布参数取值区间的重合度比较与评价公式精度。在双侧置信度98%时和公式的应用范围内,比较与评价了中径公式、特雷斯卡公式、福贝尔公式与流变应力公式的稳定性和精度。研究表明:(1)稳定性与精度不降低是选择公式或拓展公式应用范围的基本条件;(2)对于单层承压圆筒,中径公式的实测爆破压力应用范围,可由标准规定的不超过105 MPa拓展到不超过329.6 MPa,公式的稳定性明显提高且精度不降低;特雷斯卡公式的实测爆破压力应用范围,可由标准规定的位于91.0 MPa～300 MPa之间拓展到不超过329.6 MPa,公式的稳定性明显提高且精度不降低;在实测爆破压力不超过329.6 MPa时,中径公式与特雷斯卡公式的稳定性与精度无显著差异;在流变应力公式的应用范围为实测爆破压力不低于220 MPa,以及福贝尔公式的应用范围为实测爆破压力不低于250 MPa时,两个公式的精度没有明显差异,流变应力公式的稳定性明显比福贝尔公式好;当中径公式或特雷斯卡公式应用范围为实测爆破压力不超过329.6 MPa,以及流变应力公式的应用范围为实测爆破压力不低于220 MPa时,中径公式或特雷斯卡公式的稳定性明显比流变应力公式的好,精度也高于流变应力公式。(3)对于实测爆破压力不超过209.7 MPa的扁平绕带式压力容器,中径公式的精度和稳定性比单层承压圆筒爆破压力的4个预测公式低。  
        关键词：承压圆筒;爆破强度;预测公式;精度和稳定性   
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      • 方阳,张卫文,张洋洋
        2021, 43(5): 1119-1124. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.014
        摘要：为了实现飞机客舱立柱轻量化、高效传载及设计过程兼顾减重降本原则,首先结合工程理论计算式,利用Python语言编写计算程序,再集成到Isight软件平台,采用多岛遗传算法进行优化分析,建立一套迭代优化立柱结构的分析流程。在局部最严重载荷轴向压缩情况下,考虑立柱的实际失效模式,以立柱重量最小为优化目标,安全裕度为约束条件,对某机型客舱典型立柱的剖面几何特征参数进行优化设计。在满足立柱结构承载能力及总重量最小条件下,分析计算出一组最优的剖面几何参数,实现立柱结构减重约20.4%,为客舱结构减重设计方案提供参考。  
        关键词：客舱立柱;优化设计;失效模式;安全裕度;结构减重   
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        设计·计算

      • 李刚,王玉娟,李学威,杜振军,陈禹希
        2021, 43(5): 1125-1133. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.015
        摘要：为有效解决由于脊柱损伤、脑损伤、脑血管疾病及骨关节手术所导致的人体下肢运动功能障碍,提出了一种多用途可拆卸下肢康复外骨骼设计方案,设计了基于扭矩传感器的力感知高集成助力关节,在腿部泛型尺寸结构设计的基础上,提出了一种基于螺纹传动的双向同步快调机构,实现了单手徒手快速调节外骨骼腿部长度的功能。基于外骨骼运动平衡安全性及广泛适用性等问题的考虑,将下肢康复外骨骼与可升降移动护架有机结合,提出了下肢康复外骨骼整体结构及可升降移动护架结构,既保证了外骨骼运动过程中的平衡安全性,又同时适用于轻度、中度、重度等不同程度的下肢运动功能障碍患者。为合理规划下肢康复外骨骼运动步态,进行了平地、上坡、下坡、上楼梯、下楼梯等步态数据的采集及处理,搭建了控制系统。为了验证理论研究成果,加工了实验样机,并进行了相关实验验证。实验结果表明:扭矩传感器具有较高的实时性及准确性,外骨骼具有广泛适应性,结合移动护架可为患者提供有效的减重环境,外骨骼可实现起立、坐下、平地行走、上下斜坡及上下楼梯等功能。  
        关键词：一体化助力关节;外骨骼;可升降移动护架;步态;控制系统;实验验证   
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      • 赵闵清,鲁宇明,陈文刚,林侦文,董勇峰,陈明亮
        2021, 43(5): 1134-1140. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.016
        摘要：以某轻型商用卡车驾驶室地板频繁发生开裂故障为背景,对该品牌商用车驾驶室地板强度进行故障原因分析及优化设计。首先对轻卡地板驾驶室进行CAE建模与仿真,使用电测法测得该轻型商用卡车道路行驶过程中各个测点的应变时域数据。计算结果表明,CAE计算仿真结果应力极值达160.7 MPa,电测法测得相同部位的应力极值达250.3 MPa,都远超驾驶室材料屈服强度极限。然后在此基础上判别问题性质,对翻转机构进行受力分析和计算,计算结果显示两侧扭矩极限理论差值仅为3 424.2 N·m,判断开裂原因为驾驶室本体强度过低。最终在试验及理论分析的基础上,提出增加加强板及焊缝和增加结构胶两种结构强度优化措施,并进行多方面对比分析,为后续工程结构优化与强度分析提供参考依据。  
        关键词：驾驶室;电测法;CAE;应力   
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      • 路春辉,金国光,魏展
        2021, 43(5): 1141-1148. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.017
        摘要：针对现有织机中打纬机构筘座系统存在的强度不够、振动变形以及构件断裂等现象,对其进行了结构优化;根据有限元模态计算理论,建立多自由度新型筘座脚系统的振动方程;在Ansys中分析了筘座脚的模态和振型等振动特性;在Adams中建立了新型打纬机构的刚-柔耦合模型,并进行柔性动力学仿真和应力分析。结果表明:新型筘座系统制造安装简便,满足打纬运动的力学性能要求;新型筘座脚发生共振变形的可能性很小;柔性筘座脚的打纬加速度曲线相比刚性体时波动增大,织机转速的变化对打纬机构加速度影响较大;新型筘座的主体部分应力分布较少,相比原型筘座的应力变形较小。  
        关键词：剑杆织机;打纬机构;模态分析;刚柔耦合;Adams仿真;应力分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘小柔,赵锐,石云波,郭晋,吴国璋,朱京通
        2021, 43(5): 1149-1154. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.018
        摘要：为了解决用于外弹道信息测量的MEMS加速度传感器无法承受弹丸发射过程中膛内的高过载,易产生器件损坏的问题,设计了一种具有抗高过载能力的低量程电容式加速度传感器。在传感器梁上应力较大、相对易受到撞击而产生断裂的端部位置设置了仿桥梁护舷式的防护台结构,该结构能以自身形变吸收部分撞击时的能量,从而减小传感器本身因撞击而产生的变形。有限元仿真结果表明:引入这种桥梁护舷式防护台的加速度传感器在30 000g过载情况下受到的应力由引入前的994.88 MPa降低至70 MPa,因过载导致器件损伤断裂的可能性大幅降低,符合提高传感器抗过载能力的设计预期。  
        关键词：低量程;抗过载;加速度计;防护结构;微机电系统(MEMS)   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张希恒,张孙力,白亚州,张晓康
        2021, 43(5): 1155-1161. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.019
        摘要：为了延长旋启式止回阀使用寿命,减小能量损失,通过建立阀瓣运动模型,结合结构动力学模型,采用Fluent与Ansys/Ls-Dyna有限元软件和分析模块,对阀门关闭过程阀瓣运动状况及冲击碰撞现象进行了仿真分析。结果表明:阀门关闭时,流体逆流具有滞后性,阀瓣运动速度呈抛物线式上升,动力矩先缓慢减小后又反向突然增大,阀瓣底部产生了明显的涡旋现象,流道中心线上流体流动方向变化存在时间差;在碰撞与回弹过程中,阀瓣背部圆角处以及摇杆筋板部分出现应力峰值,阀瓣发生轻微摆动,短时间内与阀座发生多次碰撞。模拟研究结果为优化设计阀门结构提供参考依据。  
        关键词：旋启式止回阀;阀瓣运动;冲击碰撞;Ansys/LS-DYNA;动态仿真分析   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 刘明伟,高艺航,张大鹏,王志祥,雷勇军
        2021, 43(5): 1162-1169. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.020
        摘要：热塑性复合材料综合力学性能优异,具有广阔的应用前景。针对弯矩作用下热塑性复合材料平面曲梁进行了静力学建模及弹塑性特性分析。根据极坐标系下平面应力问题的基本方程,基于单参数塑性模型、相关塑性流动准则以及线性应变强化规律,建立了曲梁的控制方程,得到了曲梁应力和位移的解析解。在此基础上,系统分析了曲梁几何尺寸对截面应力分布的影响,并结合Hashin失效准则对曲梁失效形式进行判断。结果表明,所建模型在研究热塑性复合材料平面纯弯曲梁弹塑性特性问题中准确有效,曲梁失效形式与径厚比密切相关。  
        关键词：热塑性复合材料;平面曲梁;弹塑性;单参数塑性模型;Hashin失效准则;径厚比   
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        发布时间：2022-09-22
      • 卫东海,李克锐,匡毅,程鹏
        2021, 43(5): 1170-1176. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.021
        摘要：调研测试了国内外焊接机床结构件的残余应力,试制了某立式加工中心用焊接床身、立柱和滑鞍并跟踪测试其焊接后与组合时效处理后的应力与变形。结果表明:焊接机床结构件普遍存在较大的残余应力、大多在100 MPa以上;所试制焊接床身、立柱、床身和滑鞍的焊接后初始残余应力最大分别达到154.9 MPa、274.4 MPa和300.6 MPa,接近或超过材料屈服强度,容易引起较大的变形。此外,立柱导轨、床身和滑鞍最大变形量也分别达到1.22 mm、2.24 mm、2.88 mm;经过"焊接后-热时效-半精加工-振动时效-精加工"的组合时效处理后,床身、滑鞍和立柱的应力与变形均显著降低,最大残余应力分别降低至18.1 MPa、39.8 MPa和41.9 MPa,均低于10%Rm,最大直线度分别为19.17μm、23.57μm和36.69μm;时隔约6个月之后,导轨面的变形量控制在1μm/1000 mm～3μm/1000 mm,具有良好的精度保持性,焊接结构件可以用于精度要求高的数控金切机床和齿轮箱等的加工场所。  
        关键词：焊接床身;残余应力;直线度;时效处理   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王凯迪,李迪,冷杨松,付秋涛,徐家川,姜宁
        2021, 43(5): 1177-1183. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.022
        摘要：为准确预测DP780钢板料在温成形条件下的成形极限曲线,将韧性断裂预测模型引入到数值模拟。基于DP780钢板料在温度范围573 K～873 K、应变率范围6.67×10-4s-1～6.67×10-3s-1的单向拉伸试验结果分析,利用强塑积指标确定了温度为673 K、应变率为3.33×10-3s-1条件下材料的温冲压成形性能较好。通过该变形条件下的简单拉伸试验和数值模拟,确定了影响DP780钢板料韧性断裂的主要因素。建立了可以预测DP780钢板料在不同应变路径下发生拉伸型断裂和剪切型断裂两种断裂机制的韧性断裂预测模型,并与温成形本构模型、Hill’48屈服准则相结合实现了刚模胀形试验的数值模拟,预测了DP780钢板料在温度为673 K下的成形极限曲线,并建立了成形极限数学模型。结果表明,利用该方法预测的成形极限结果拥有较好的精度。  
        关键词：先进高强度双相钢;成形极限;韧性断裂预测模型;数值模拟;温胀形   
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        发布时间：2022-09-22
      • 邹萍萍,景国玺,曾小春,骆旭薇,袁晓军,魏涛,林宇星
        2021, 43(5): 1184-1190. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.023
        摘要：以某发动机气缸盖为研究对象,开展了气缸盖本体材料力学性能测试与表征、气缸盖热机疲劳寿命预测研究工作。采用流固耦合方法,获得了准确的气缸盖热边界和温度场结果,温度场计算值与实测结果相符合。依照整机热冲击试验规范,采用Sehitoglu模型对缸盖的热机疲劳寿命进行了预测,仿真结果显示,缸盖最低寿命出现在第二缸火力面排气侧鼻梁区,主要由环境损伤引起,最低寿命为6 860次,满足设计要求,该气缸盖顺利通过整机热机疲劳台架试验考核。  
        关键词：发动机;气缸盖;热机疲劳;寿命预测   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 景所立,贾步超,于延尊,周宁,李静,刘久锐,程尧
        2021, 43(5): 1191-1197. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.024
        摘要：通过有限元软件建立受电弓三维有限元模型,结合断裂分析软件Franc3D研究受电弓上框架尾部疲劳裂纹的扩展特性,并对常温、大气环境以及腐蚀环境下疲劳裂纹扩展寿命进行预测。结果表明:当受电弓上框架尾部已产生2 mm的表面裂纹时,继续扩展至表面长度约为15 mm时将会穿透管壁;对于常温、大气环境,疲劳裂纹从2 mm的表面裂纹扩展为50 mm的穿透裂纹所对应的运行里程约为24万公里;在腐蚀环境下,表面裂纹扩展至相同长度对应的运行里程约为3.19万公里。  
        关键词：受电弓;疲劳;裂纹;扩展;寿命;腐蚀环境   
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        发布时间：2022-09-22
      • 丁文敏
        2021, 43(5): 1198-1205. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.025
        摘要：为有效地评估某轻客车身结构的疲劳寿命,首先利用Adams软件建立该车型的多体动力学模型,并根据实测数据进行了模型对标,验证了模型精度。然后基于实测道路载荷谱,综合应用虚拟迭代及疲劳寿命分析方法,复现了样车在试验场所采集的加速度、位移及力等响应信号,提取了车身与悬架各外连点的动态载荷。计算了车身的疲劳寿命,后排座椅支架加强筋圆角处存在疲劳失效风险,与道路耐久试验的失效结果基本一致,通过采用提高材料牌号的改进措施使得此车身结构通过了道路耐久的验证,表明了此分析方法的工程可行性。实践证明虚拟迭代与疲劳寿命分析相结合的方法能够有效地支持车身结构疲劳寿命的评估,具有一定的工程参考价值。  
        关键词：多体动力学;实测道路载荷谱;虚拟迭代;疲劳分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 郑德志,宋宗凤,梁汉新
        2021, 43(5): 1206-1212. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.026
        摘要：架设在北方某地区的垂直对数周期天线,在2018年出现了振子线的断裂现象,主要对振子线的断裂原因进行分析。通过对黄铜材料断裂的两种可能性进行分析,得出黄铜振子线断裂原因为疲劳损伤。造成疲劳损伤的原因主要有,对大吊索进行了拉紧调整及当地的温差较大,导致振子线的应力远超出原始设计时的应力。根据振子线断裂原因,提出了改进方案,以满足该地区对该天线的使用要求。  
        关键词：垂直对数周期天线;大吊索;黄铜振子线;断裂分析;疲劳损伤   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵鲁春,张子威,李顶河
        2021, 43(5): 1213-1220. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.027
        摘要：基于扩展有限元方法(XFEM),研究了双材料中界面裂纹和亚界面裂纹的动态扩展问题。建立了双材料板界面裂纹和亚界面裂纹的动态增长分析模型,该模型使用集中质量矩阵代替传统的一致质量矩阵以提高效率,并利用Newmark法进行时间积分。将该模型与在有限元软件中建立的二维弹性模型计算获得的动力响应和能量值进行比较。通过数值算例,研究了应变率和材料特性对圆形和直线双材料中界面和亚界面裂纹扩展的影响。  
        关键词：动态扩展;界面裂纹;亚界面裂纹;扩展有限元法   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 汪中厚,何中原,王振飞,杨勇明,李彦
        2021, 43(5): 1221-1227. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.028
        摘要：依据现有仿真加工方法难以获得趋近于实际加工所得齿面的仿真模型,为此提出一种高精度的插齿仿真加工方法。该方法基于CATIA平台,通过建立刀具与齿坯模型,分析刀具与齿坯的空间运动关系,结合CATIA内平移、旋转、布尔运算等命令与二次开发功能,完成了圆柱直齿轮的高精度插齿仿真加工;通过测量标准渐开线与仿真模型齿面间法向距离,完成了齿面精度测量并与实际加工参数相印证。最后,将仿真模型进行重构,并将仿真模型与重构模型分别进行有限元求解,通过将仿真模型与重构模型求解结果进行对比,验证了方法所得仿真模型的有效性。  
        关键词：圆柱直齿轮;仿真加工;插齿;高精度网格   
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        发布时间：2022-09-22
      • 杨蒙恩,娄军强,罗利敏,贡林欢,励晨,李国平
        2021, 43(5): 1228-1232. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.029
        摘要：精密RV减速器中摆线轮与针齿壳的啮合传动状态直接决定了整个减速器整机的传动性能,而核心零件摆线轮的模态振动特性对整机动态特性具有重要影响。在建立RV减速器三维模型的基础上,采用有限元法分别分析了摆线轮在自由、轴承约束以及啮合工作三种状态下的模态特性,得到了摆线轮在三种约束状态下的频率分布和振型特性。分析结果表明:在轴承约束和针齿壳约束共同作用的啮合工作状态下,摆线轮模态特性更符合实际工作状态,其固有频率显著提升,且各阶振型也发生了相应变化。该项研究为RV减速器系统的动态特性和啮合特性分析提供了有益参考。  
        关键词：RV减速器;摆线轮;啮合状态;模态分析;有限元法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 栗飞,鲜勇,职世君
        2021, 43(5): 1233-1238. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.030
        摘要：为分析药柱表面裂纹对发动机装药结构完整性的影响,在发动机管型装药内孔表面预制深度0.6 mm的表面裂纹,进行了低温-50℃点火试验。同时在发动机管型药柱模型表面设置不同深度的裂纹,采用有限元法对裂纹J积分进行了计算。结合工程实例,分析了在低温-50℃点火条件下裂纹的断裂韧度和裂纹止裂时的J阻力值。结果表明,低温点火条件下,对装药的结构完整性要求更加严苛,表面裂纹更容易扩展,但随着裂纹扩展深度的增加,在接近壳体位置时裂纹可能会发生止裂。  
        关键词：固体发动机;药柱;点火;裂纹;J积分   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张少辉,赵志刚,丁旺才,苏程
        2021, 43(5): 1239-1244. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.031
        摘要：移动多机协调吊运过程中,移动机器人由于自身的倾覆将导致系统损坏、作业失败及人员伤亡等一系列问题。首先将系统分为移动机械臂和吊运系统两部分,分别建立了其运动学模型,并运用拉格朗日法和牛顿-欧拉法分别建立了两部分的动力学模型,接下来采用数值法求解了系统的运动学逆解,然后基于力-角稳定性判据分析了系统的稳定性,最后利用Matlab软件比较了每组机械臂运动学逆解对应的稳定角大小,得到一组最优解,为后续进一步研究系统运动稳定性、轨迹规划和系统控制奠定了基础。  
        关键词：移动机械臂;多机器人系统;吊运系统;运动学逆解;稳定性分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 吴安伟,许大为,张祥儒,栗良玉
        2021, 43(5): 1245-1249. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.032
        摘要：为提升标准地铁齿轮箱吊杆橡胶关节使用寿命,分析了橡胶关节疲劳失效的原因,研究了橡胶关节不同结构的特点,设计了一种斜直线橡胶自由面和橡胶厚度渐变式的新型橡胶关节,降低了橡胶自由面的摩擦振幅和应力集中,利用有限元分析软件,通过对新型结构进行耐疲劳优化,改善了产品的结构设计缺陷,提高产品的使用寿命。  
        关键词：疲劳优化;橡胶关节;结构设计   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王璇,张洁溪,黄建娜
        2021, 43(5): 1250-1255. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.033
        摘要：空调配管停机应力的合理限值至关重要,它事关配管的可靠性和研发成本。首先,通过大量应力测试和统计分析的方法对停机应力进行研究;其次,基于配管的受力次数和S-N疲劳寿命曲线计算配管的停机疲劳寿命;最后,分别进行单零件和整机装配下配管的疲劳加速试验。结果表明:停机瞬间配管将受到2～3次的应力冲击,平均冲击次数为2.6次;第1次冲击应力最大,随后应力冲击小幅衰减;利用振动台及配重块可施加稳定的应力冲击,且能短时间达到百万次,可对构件疲劳进行快速验证;配管折弯将降低配管的疲劳寿命,运行压力及温度对配管疲劳影响较小,由于焊接部位与应力较大的折弯部存在一定距离,焊接对配管疲劳影响较小;为了保证配管在极限状态下的可靠性,配管的停机应力应限制在62 MPa以下。  
        关键词：配管;停机应力;疲劳寿命;极限值   
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      • 李金库,刘伟
        2021, 43(5): 1256-1261. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.034
        摘要：以风力发电齿轮箱时间序列载荷谱的处理为研究背景,提出了一种将时间序列载荷简化为一定数量载荷谱的处理方法。该方法以ISO6336标准为基本思想,在考虑六自由度载荷的情况下,对原始的时间序列载荷谱进行简化处理。处理后可得到在同一转速下的六自由度载荷,经过处理后的载荷谱可以作为设计载荷,方便的输入国内外主流齿轮箱商业计算软件中进行系统变形分析。并将简化后的载荷谱与风机厂商提供的扭矩载荷谱进行了齿轮强度对比,结果显示,两个载荷谱得到的结果存在微小差异,但简化后计算时间大大降低。该处理方法可供风电齿轮箱厂商及其他齿轮箱厂商的载荷处理及相应的程序编制提供参考,具有一定的实际应用价值。  
        关键词：风电齿轮箱;时间序列载荷;载荷处理;载荷谱   
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        发布时间：2022-09-22
      • 贾云龙,徐琳,项斌
        2021, 43(5): 1262-1266. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.035
        摘要：针对复合材料的分层现象,考虑初始断裂韧性和裂尖材料损伤的影响,提出了一种修正内聚力模型,并给出了内聚力模型参数确定的方法。根据相关试验,采用该方法,获得了考虑初始断裂韧性和裂尖材料损伤的内聚力模型,基于该内聚力模型对试验进行了仿真分析。结果表明,与仅考虑初始断裂韧性获取的内聚力模型相比,考虑初始断裂韧性和裂尖材料损伤的内聚力模型,可以更加准确地模拟复合材料的分层现象。  
        关键词：复合材料;内聚力模型;裂纹扩展;数值仿真   
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        发布时间：2022-09-22
      • 焦岩,于庆杰,韩松,刘金玲,赵思阳
        2021, 43(5): 1267-1270. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2021.05.036
        摘要：为对五球疲劳试验机工装接触应力进行精准计算,通过几何尺寸关系确定工装设计接触角,根据载荷变形关系及公式推导,建立外载荷与工作接触角平衡方程,采用迭代法进行求解,计算出受载下工作接触角,进而得到工装的接触应力,最后针对9.525 mm直径被试钢球的工装实际尺寸,分别采用数值算法与有限元方法进行接触应力对比分析,计算结果偏差小于2%,表明接触应力计算数值方法的可靠性,可以快速准确的用于试验方案制定,为试验工装设计提供指导。  
        关键词：五球疲劳试验机;接触应力;工作接触角;有限元方法;可靠性   
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        发布时间：2022-09-22
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