最新刊期
2024年第46卷第5期
- 摘要：研究了两端弹性约束轴向变速运动梁的主-参联合共振问题。根据哈密顿原理,推导导电梁在平行载流导线激发磁场中的磁弹性非线性振动方程。由两端弹性约束边界条件得到振型函数,再对方程进行伽辽金积分法离散,然后利用多尺度法得到稳态运动的近似解析解,并对稳态解的稳定性进行了分析。通过算例,用数值方法对解析解结果进行验证,并分析不同参数对共振振幅及频率的影响。结果表明,系统发生主-参联合共振时,弹簧刚度和外激励力主要影响系统振幅,而轴向速度、电流、轴向力对振幅和共振频率都有影响;系统的稳定区域随弹簧刚度的增大而增加。关键词：磁弹性;轴向变速运动梁;弹性约束;主-参联合共振;多尺度法13|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：针对强噪声背景下滚动轴承早期微弱故障特征难以提取的问题,结合自适应局部迭代滤波(Adaptive Local Iterative Filter,ALIF)和非局部均值(Non-Local Means,NLM)去噪方法的优势,提出了一种ALIF-NLM轴承微弱故障特征提取方法。首先,构建了加权峭度-能量比准则来筛选ALIF分解的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量并重构信号。其次,结合峭度对冲击信号的敏感性同能量熵对信号能量分布均匀性和复杂程度的评价性能构建最小能量熵-峭度比指标,并以该指标为适应度函数,利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法实现了NLM方法中参数组合的自适应选取。最后,利用自适应NLM对重构信号进行故障特征提取。仿真和试验分析结果表明,该方法能有效提取出强噪声背景下的滚动轴承微弱故障特征信息。关键词：强噪声;滚动轴承;自适应局部迭代滤波;粒子群优化;非局部均值去噪;微弱特征提取10|7|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：建立了含干摩擦-刚性约束的单自由度振动系统动力学模型,给出在考虑干摩擦和碰撞耦合条件下分段光滑振动系统动力学约束条件,同时引入非线性刚度因素,通过协同仿真的方法得出系统响应周期运动类型和分布区域,重点讨论了质量块发生速度黏滞和位移黏滞的动力学特征,并对低频小间隙参数域内的基本周期转迁规律进行了量化表征。研究表明,质量块与皮带之间发生的速度黏滞响应主要受激励频率影响;由于干摩擦的存在,质量块与约束面首次发生碰撞的速度更为复杂;质量块与刚性约束之间的碰撞振动响应与间隙δ和激励频率ω同时存在很强的关联关系,在低频小间隙参数域涌现了丰富的动力学响应特征。关键词：干摩擦;刚性约束;速度黏滞;位移黏滞;颤碰6|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：选煤厂带式输送机转载点处两皮带有一定高度差,受上端面煤块大小、含水量等因素影响,会对皮带机造成不同程度的振动冲击,从而影响皮带机带身及托辊的使用寿命。为探究物料流对转载点振动冲击的影响,结合现场调研及相关理论,推出落料冲击的影响因素主要为物料流粒度级别和含水量。然后利用光纤振动传感器、数据采集卡等器材和Labview测试系统进行现场试验,将落料口下方带式输送机在不同物料流冲击下的振动信号进行采集和处理,试验结果表明,不同粒度物料流对转载点振动冲击不同,小粒度物料流对转载点的振动波形峰值为大粒度物料流的20%,自功率谱波形峰值为0.625%;不同含水量对转载点振动冲击不同,含水量少的物料流对转载点的振动波形峰值为含水量多物料流的60%,自功率谱波形峰值降低为45%。研究结果可为降低皮带机转载点振动冲击提供合理的方法。关键词：带式输送机;转载点;振动冲击;光纤振动传感13|15|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：新能源汽车的热管理系统直接影响整车的性能,对其空调用涡旋压缩机的性能和工作可靠性提出了很高的要求,其中涡旋压缩机传动轴的质量不平衡响应对涡旋压缩机的性能和使用寿命尤为重要。针对某型号设计转速为0~7000 r/min的涡旋压缩机传动系统,基于分布质量模型,采用模态法分析了轴系的固有特性和不同转速工况下的不平衡响应,且考虑仿真转速设置的鲁棒性,将转子系统设置在0~7000 r/min的工况内,得到前6阶固有频率、振型以及正涡动临界转速15452 r/min和32839 r/min。而后,通过气体载荷激励下的谐响应分析,得到主轴偏心销、平衡块以及尾部的变形和应力随频率变化的规律。最后,对样机进行试验,测得加速度时域和频域响应曲线。结果表明,该涡旋压缩机在0~7000 r/min设计转速下并未达到临界转速;在271.96 Hz和517.01 Hz及其边频处的不平衡振动对转子的影响较大,与谐响应分析中结果相符。研究为涡旋压缩机振动有限元分析与结构优化提供参考依据。关键词：涡旋压缩机;模态分析;临界转速;谐响应分析17|13|0更新时间：2025-04-27
振动·噪声·监测·诊断
- 摘要：断后伸长率是表征管材塑性的典型指标,管道局部如焊接接头处受尺寸限制无法开展单轴拉伸试验,需要借助微试样试验方法完成取样及测试。小冲杆试验作为一种微试样试验方法,能够用于获取多种力学性能参数。当前研究中,主要通过经验关联方法将载荷-位移曲线中最大位移、最大载荷对应位移及试样断后弧长等关键参量关联至材料断后伸长率。然而,上述方法对管道钢的适用性不明确,使其对管道钢材料无法直接应用。针对这一问题,首先讨论了上述基于不同特征参量的经验关联方法对管道钢的适用性,之后提供了一种断后弧长简化计算方法,并形成了适用于管道钢的基于断后弧长的经验关联公式。在此基础上,进行厚度效应修正,建立了基于小厚度试样确定管道钢材料断后伸长率的经验公式并进行可靠性验证。结果表明,基于断后弧长简化计算方法的经验关联公式确定的断后伸长率最大误差为5.08%,厚度效应修正公式对小厚度试样计算结果的最大误差为5.53%,证明建立的经验关联公式拟合效果良好且对管道钢具有良好的适用性,可为其他钢级管道局部区域断后伸长率的计算提供理论基础。关键词：小冲杆试验;单轴拉伸试验;断后伸长率;管道钢;断后弧长;厚度效应14|8|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：为评估24个钢材试件上局部宽浅型蚀坑的合理简化形式,分别选取半椭球体、球冠形两种常用的简化表征方法,先推导了蚀坑的体积、横断面轮廓线曲率半径计算式;再分析电化学加速锈蚀试验误差,对比4个典型坑蚀钢材试件单轴拉伸有限元分析结果与其实际疲劳断裂情况。结果表明,在一定的通电时间下,与由法拉第定律计算的预定锈损体积相比,由实测蚀坑尺寸得到的半椭球体蚀坑体积最大偏差达到53.2%,平均偏差为20.26%;而球冠形蚀坑体积最大偏差仅32.3%,平均偏差为12.8%;半椭球体蚀坑最大应力点位于蚀坑口边缘;而球冠形蚀坑最大应力点大部分位于坑底,仅深径比较大时位于坑底与坑口连线上偏向坑口的三分点附近,所指示的危险区域与试件疲劳断裂过程中主裂纹萌生位置吻合得更好。两种简化形式下,试件上蚀坑体积、横断面轮廓线曲率半径差异随深径比减小而增大,其中后者相对偏差可达90%以上,是造成应力分布差别较大的主要原因。关键词：宽浅型蚀坑;简化形式;电化学;加速锈蚀;疲劳断裂10|7|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：预折纹式吸能构件是目前冲击地压矿井中唯一使用的吸能结构,具有优异的吸能特性,但在屈曲变形过程中存在载荷波动较大、由于摩擦的作用产生火花等问题。针对上述情况,设计了一种正弦波纹管(变径圆管)填充乳化液构成固液耦合体吸能构件(组合构件),研究了波纹管壁厚、母线振幅与出液口直径三个因素对吸能构件吸能特性的影响。建立平均载荷、载荷波动系数与比吸能的预测模型,利用Abaqus有限元软件的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)粒子算法对模型进行流固耦合分析,通过响应面法对吸能构件的结构参数进行寻优并得到优化结果。研究结果表明,当波纹管壁厚3.959 mm,母线振幅3.721 mm,出液口直径22.161 mm时的吸能构件吸能特性最佳,平均载荷为438.684 kN,载荷波动系数为1.178,比吸能12.123 kJ/kg。通过对比验证,结果具有较高的可信度,为防冲支护装备的吸能环节提供了一种优越的吸能构件。关键词：吸能构件;流固耦合;响应面;SPH粒子10|8|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：以原始态主管道材料的3种微试样厚度(0.4 mm、0.5 mm和0.6 mm)以及3种倒角半径(0.5 mm、0.8 mm和1.0 mm)为研究对象,进行液压鼓胀试验拘束度影响分析,构建屈服强度、抗拉强度以及液压鼓胀延伸率关联模型,研究屈服强度和抗拉强度的拟合误差以及液压鼓胀延伸率分散性。结果表明,随着微试样厚度的逐步增加,峰值载荷明显增加,而峰值位移普遍降低,但整体曲线趋势变化较小;随着微试样倒角半径的逐步减小,峰值位移明显降低;微试样厚度0.5 mm和倒角半径1.0 mm的试样测试稳定性最佳。关键词：液压鼓胀;拘束度;屈服强度;抗拉强度;倒角半径9|10|0更新时间：2025-04-27
实验研究·测试技术
- 摘要：极端气候条件,如高温、低温和湿热环境,均会影响飞机上复合材料/金属混合结构的承载能力和工作寿命,进而影响飞机的飞行性能和安全。由于复合材料和金属材料之间的热膨胀系数差异较大,实际飞行中遇到的温度变化会导致复合材料元件和金属元件内部产生较高的热应力。这种附加热应力会改变复合材料/金属混合连接结构内部的载荷传递和内应力分布情况。对大规模、多钉连接的复合材料/金属混合结构壁板在不同温度环境中的热力学行为进行了试验研究,并研究了不同温度条件下受到单向拉伸载荷时的热力响应。通过试验过程中的应变变化,对不同环境和载荷条件下复合材料/金属混合结构内不同组件的应力分布和钉载情况进行了分析。关键词：复合材料;混合结构;温度效应;热应力7|11|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：为改进筘座后摆急回特性，通过打纬原理分析与机构学推演，提出了一种针对牵手栓最大曲线位移Sm的优化数学模型。利用构件长度（lc,lh,lr,lf）和曲柄转角α构建多变量设计空间，实现了短牵手四连杆打纬的参数化功能模型开发，并通过机构学仿真对其运动位姿与质心轨迹进行分析验证。实例研究结果表明，曲柄长度lc和转角α对目标函数F(X)的敏感度影响更大，多变量（DV_1、DV_2、DV_3）耦合可有效增强打纬筘座急回特性的设计可塑性；当牵手栓最大曲线位移Sm增大至71.41 mm时，极位夹角θ和行程速比系数K分别被提高了10.96°和0.131，筘座急回运动效果得到明显提升。优化结果符合杆长条件和机构传动要求，有助于四连杆打纬系统的设计创新和性能改进。关键词：四连杆打纬;急回特性;连杆;传动角;优化;位姿;敏感度8|8|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：提高防撞缓冲车(Truck Mounted Attenuators,TMAs)耐撞性成为道路安全防护的重要途径,借助Voronoi算法生成了一种新型多孔结构。首先,通过研究该结构的种子点数n、孔隙率ρ和不规则度α对结构几何拓扑影响关系,建立了材料比吸能与三个参数之间的数学模型。然后,借助有限元方法分析了新结构的能量吸收,证实了该数学模型的可靠性,利用正交试验确定最优结构参数。最后,将新型多孔结构作为夹层填充到TMAs防撞缓冲车中,探究了正碰、侧碰和斜碰三种工况下车辆耐撞性。研究发现,新型多孔结构能够有效降低峰值碰撞力,能量吸收性能远远超过传统TMAs和圆筒夹层TMAs,能够有效保护被撞车辆和驾驶人员安全。关键词：Voronoi算法;多孔结构;夹层结构;参数优化;耐撞性11|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：以某款国产SUV的E型多连杆后悬架系统为研究对象,分析其拓扑结构和运动学关系,并利用Adams/Car和Hypermesh建立刚柔耦合的后悬架系统运动模型。以车轮外倾角和外倾前束的变化量为优化目标,设置上控制臂和前束拉杆的内外点坐标值作为设计变量,在Adams/Insight中进行优化设计。通过优化前后仿真曲线对比,表明车轮外倾角、车轮前束变化量有所减小,运动学特性得到一定的改善。同时,在实车悬架平顺性试验中,进一步验证了仿真结果的准确性。关键词：Adams/Insight;E型多连杆后悬架;优化设计;平顺性试验9|8|0更新时间：2025-04-27
优化·可靠性
- 摘要：面向我国脑卒中和老龄化等原因导致的下肢运动功能障碍患者,开发了一种基于人体足底压力分布和重心轨迹的双腋支撑下肢康复减重系统。首先,分析研究了减重支撑训练对足底压力的影响;其次,基于人机工程学理论并结合人体重心轨迹研究,对总体结构进行了分析与设计,并确定了相关尺寸;然后,通过静力学分析,验证了结构的可靠性;最后,对减重模块进行了运动学分析和动力学仿真。该系统可帮助下肢运动功能障碍的患者实现模仿正常人行走的康复训练。关键词：下肢康复;减重支撑;人体重心轨迹;足底压力;结构设计;动力学仿真8|31|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：针对三参数威布尔分布参数估计及置信限计算精度较低问题,提出了相关-回归法的参数估计及置信限计算方法。所提方法充分利用了相关系数法(简称“傅氏法”)对三参数威布尔分布参数估计的便捷性,以及非线性回归法的优良估计效果,将傅氏法和非线性回归法二者优势相结合。为验证其有效性,将相关-回归法应用于某合金强度值数据三参数威布尔分布的参数估计及置信限计算,并将不同样本量情况下的计算结果与傅氏法、极大似然估计与经验公式相结合的方法(简称“MMPDS法”)进行比较。结果表明,相关-回归法具有较高的参数估计和置信限计算精度,当样本量小于100时优势更为显著,能够准确计算威布尔分布的参数及置信限。关键词：威布尔分布;参数估计;置信限18|14|2更新时间：2025-04-27
- 摘要：与股骨接触的假体柄是人工髋关节的主要部件,在全髋置换手术中起着重要作用。采用变密度固体各向同性材料惩罚(Solid Isotropic Material with Penalization,SIMP)拓扑优化方法和多尺度的并行拓扑优化方法,分别得到A型和B型两种股骨柄结构,并将股骨柄结构柔度变化幅度作为对比指标,比较了两种股骨柄对载荷方向变化的敏感度。利用有限元方法对A型股骨柄和B型股骨柄进行多工况下所对应股骨的应力分析。研究结果表明,在3种工况下,A型股骨柄和B型股骨柄对股骨的平均应力分别为14.80、22.55、16.94 MPa和10.89、20.92、16.50 MPa。对B型股骨柄进行压力加载试验,试验结果表明,在内侧测点,试验的应变值与仿真值的平均误差为-1682με,平均相对误差为20.3%;在外侧测点,试验的应变值与仿真值的平均误差为1281με,平均相对误差为19.5%。该方法为股骨假体柄结构的可靠性设计提供了有效参考。关键词：拓扑优化;股骨柄结构;有限元分析;可靠性13|10|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：组织工程骨是修复大节段骨缺损的重要方法,但如何设计力学性能与宿主骨相匹配的假体仍有待研究。因此,本研究的目的是基于激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形技术探索多孔支架的力学性能,并应用于下颌骨重建。首先,建立不同孔隙率(50%~80%)的六面体(Hexahedral,HE)、八面体(Octahedral,OC)、体心立方(Body Centred Cubic,BCC)单元结构的多孔支架模型,通过有限元模型分析支架的力学性能。其次,利用SLM成形技术制备力学性能强的多孔Ti6Al4V支架,结合压缩试验评估支架的力学性能。最后,利用最小二乘法拟合支架的孔隙率-弹性模量曲线,从而获得力学性能与下颌骨缺损区域相匹配的多孔假体。结果表明,多孔支架的峰值应力随着孔隙率的上升而上升,且与构型密切相关(BCC>OC>HE);压缩试验证明了不同孔隙率的支架的弹性模量存在显著差异性,且孔隙率与弹性模量成反比。根据六面体单元的Gibson-Ashby模型,计算得到理想的假体的孔隙率为53.1%,并且有限元分析验证了假体的安全性。通过有限元分析和压缩试验证实了不同孔隙率的支架力学性能存在差异,合适孔隙率的假体能够更好地匹配宿主骨的力学性能,为植入物设计提供一定的参考价值。关键词：激光选区融化;多孔支架;弹性模量;孔隙率;下颌骨假体14|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：隔膜泵机座结构的轻量化设计对隔膜泵加工、生产具有重要的影响。基于某型号隔膜泵机座结构展开研究,针对实际工作环境建立等效模型并进行有限元分析,根据分析结果定义设计变量,从而提高计算效率。采用均匀试验设计法进行试验设计,通过仿真拟合计算出设计变量与应力、变形量之间的关系,利用多目标优化算法对隔膜泵机座结构建立轻量化优化数学模型,在满足性能要求的前提下,使得一些材料得到合理配置,同时使得隔膜泵机座结构应力、变形量、固有频率尽可能小。对轻量化优化设计后的机座结构进行仿真分析,并与优化前结构进行对比。结果表明,轻量化后机座结构属性基本不变,且质量由25372 kg减少至24582 kg,减少了790 kg,减重效果较好,同时最大应力值减少了45.1%,最大变形量减少了12.3%,优化效果显著,为新型隔膜泵结构有限元分析与轻量化优化设计提供了基础支撑。关键词：隔膜泵;机座;多目标优化;轻量化;均匀设计法13|10|0更新时间：2025-04-27
设计·计算
- 摘要：采用粉末冶金技术设计制备了质量分数4%TiC强化的FeCrB基抗磨复合材料,与GCr15钢球配副进行往复式干摩擦实验,系统研究滑动速度和载荷对复合材料的干摩擦磨损性能的影响。使用X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)等技术分析了复合材料的物相成分和微观形貌。实验结果表明:复合材料物相为α-Fe、FeCr、TiC、Cr2B和Fe2B相。TiC的加入显著提高了材料的硬度,密度略有下降。随着滑动速度和载荷的增大,摩擦因数总体下降而磨损率显著增加。TiC对铁基体的钉扎作用抑制了材料的剥落和变形,材料的抗磨性能显著提高。综合分析,TiC能有效提升FeCrB合金的干摩擦学性能,其磨损机制主要是剥层磨损和磨粒磨损。关键词：铁基复合材料;TIC;干摩擦;抗磨;磨损机制11|7|0更新时间：2025-04-27
焊接·铸造·锻压·热材料
- 摘要：燃气轮机叶片等机械零部件在工作过程中常受到由低频离心力导致的低周疲劳和由高频振动引起的高周疲劳的共同作用,高低周复合疲劳损伤是其发生破坏的重要因素之一。高低周复合载荷条件下产生的损伤不再是简单的损伤叠加,还需要考虑高周载荷和低周载荷交互作用产生的耦合损伤。在Miner理论的基础上考虑高低周复合载荷引起的耦合损伤,建立高低周复合疲劳寿命预测模型。经过实验验证,对比所提出的模型与Miner模型、Trufyakov-Kovalchuk模型的预测效果,结果表明,提出的模型有较好的预测精度。关键词：高低周复合疲劳;耦合损伤;疲劳寿命;低周疲劳;高周疲劳13|8|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：金属材料的宏观失效行为与其微结构的损伤演化密切相关。除了原位加载实验观察以外,利用先进的数值方法对其微结构的演化进行模拟预测,逐渐成为研究金属材料多尺度损伤演化机制的有效工具。目前对于多晶金属晶粒内部的位错运动可以利用晶体塑性有限元法进行准确模拟,但对于位错导致的损伤累积和微裂纹萌生模拟依然存在较大挑战。对于大多数金属多晶材料,位错通常在晶界处塞积导致应力集中,进而在晶界处开裂。因此,实现整个过程的模拟需要构建能够同时描述位错运动与晶界开裂的数值模型。针对此问题,将晶体塑性有限元与内聚力模型相结合,实现了材料微观变形-损伤的统一描述,并建立了描述位错运动与晶界开裂的整体有限元模型。随后,以多晶Cu-Ni-Si合金为研究对象,模拟了材料从变形、起裂、裂纹扩展到断裂的微结构演化过程,并揭示了局部沿晶断裂到整体失效的机制,阐明了晶粒取向对初始断裂位置与裂纹扩展的影响。该模型为各类金属材料失效行为的多尺度损伤演化模拟提供了可行的技术基础。关键词：晶体塑性;内聚力;有限元模拟;多晶金属;变形断裂8|7|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：采用分子动力学方法对预设裂纹和孔洞的单晶镁模型进行了沿C轴拉伸加载的数值模拟,研究在镁晶体中不同位置的孔洞缺陷对裂纹扩展的影响。模拟结果分析表明,在相同特征尺寸下,孔洞会影响单晶镁模型的屈服强度,不同孔洞位置的模型屈服强度不同,其中当孔洞位于裂纹[101ˉ0]方向时,模型的屈服强度最低。孔洞能在一定程度上缓解裂纹在该方向上的应力集中,影响裂纹的孪晶扩展速率。裂纹处靠近孔洞侧的孪晶生长速度相对较慢,其中孔洞位于裂纹[101ˉ0]方向时,孪晶生长速度最慢。孔洞对裂纹的扩展方向影响较小,一般情况下裂纹与孔洞合并后沿拉伸方向扩展,整体呈现比较对称的锥面扩展,但孔洞位于裂纹[0001]方向时,裂纹并未与孔洞出现明显的联合现象。关键词：单晶镁;孔洞;裂纹;孪晶;分子动力学10|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：针对等效应变模型在多轴非比例加载时不能考虑到材料的附加强化作用,而造成疲劳寿命预测误差较大的缺陷,基于临界面理论,将最大剪切应变幅作为主要的疲劳损伤参量。同时,将相位差、最大法向应力和剪切应力组成一个附加损伤系数作为次要损伤参量,来反映金属材料在多轴非比例加载下产生的附加强化效应;损伤系数中最大剪切面上的剪切应力对最大法向应力进行归一化处理来反映两个应力相互作用对疲劳寿命的影响。提出的模型在不引入额外的经验拟合常数的情形下,不仅保留了等效应变模型参数的所有优点,还有助于发现裂纹产生的机制和反映裂纹延伸方向。采用6种均为薄壁圆管的金属材料数据对提出的模型和3种经典模型进行数据验证,对比分析后的结果显示,提出的模型相对另外3种模型,得到的预测结果精确度更高且数据分布更稳定。关键词：多轴疲劳;等效应变;非比例附加强化;剪切力;相位差10|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：针对实际工程中安全性与经济性的需求,基于Hutchinson-Rice-Rosengren(HRR)应力-应变场提出一种Ⅰ型疲劳裂纹扩展速率预测模型。采用HRR应力-应变场描述裂纹尖端区域的应力应变分布状态,在考虑循环载荷及应变能密度理论的前提下,定义一个裂纹尖端损伤区域;同时,为消除裂纹尖端的应力奇异值问题,建立考虑裂纹尖端钝化效应的钝化半径计算方法;结合RICE的塑性叠加法与塑性应变能失效准则,发展一种Ⅰ型疲劳裂纹扩展速率模型。利用所提LIUX(HRR)预测模型对9种金属材料裂纹扩展速率进行计算,与Pandey(HRR)与CHEN-CAI Rice-Kujawski-Ellyin(RKE)两种裂纹扩展预测模型计算结果进行对比分析。同时,基于R2拟合效果及疲劳裂纹扩展三阶段的不同需求,给出三种预测模型的预测结果,并从安全性、精确性及经济性三方面给出相应的评分。最终结果表明,LIUX(HRR)预测模型适用范围更广,拟合效果更佳,能够更好地满足实际工程中的经济性与安全性的需求。关键词：裂纹尖端;HRR应力-应变场;塑性应变能失效准则8|8|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：残余应力对齿轮的疲劳强度及服役寿命有着不可忽视的影响,残余应力对齿轮疲劳强度作用机制的研究对于延长齿轮服役寿命和改善齿轮服役性能具有重要意义。业界对齿轮疲劳中残余应力的影响机制进行了大量的研究,但尚未形成统一的结论。首先,系统地阐述了残余应力的产生机制及调控方法,归纳了现有的残余应力测试方法以及残余应力对齿轮疲劳性能的影响等方面的研究进展。最后,梳理了当前研究中存在的难点,从残余应力的测试技术、量化研究、调控方法等三个方面对未来的研究进行了展望。关键词：齿轮;残余应力;疲劳性能;测试技术;调控方法19|34|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：针对阶梯块谱下的材料疲劳寿命预测问题,尤其是已有相关非线性模型的计算参数依赖大量试验数据或较难选取合适的基准值,导致在实际工程中应用有一定局限性。提出了一种新的基于相邻载荷的作用系数αi=(Si+1/Si)1/b lg K,该系数中两个参数b、K来自材料疲劳寿命关系式S=KN-b。结合前人的二级、三级、四级应力加载试验结果,分别计算并对比了与多种疲劳损伤模型的结果。结果表明,新模型在疲劳寿命/损伤的预测结果优于Miner模型、Manson模型、Subramanyan模型及Hashin模型,可更为准确地预测阶梯块谱下的疲劳寿命/损伤。关键词：阶梯块谱;疲劳损伤;疲劳寿命;多级应力;作用系数11|7|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：真实的、极端不规则裂纹前沿生长路径预测直接影响结构剩余疲劳寿命评估的准确度。以与工程结构在几何上局部最为相似的缺口部件为裂纹受体,构建了一种不规则裂纹前沿应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)分布规律研究方法。首先,利用高分辨率样条曲线表征不规则裂纹前沿上由于凸区、凹区以及小曲率半径引起的局部曲率变化;然后,基于自适应网格划分技术结合子模型法迭代模拟不规则裂纹前沿生长迹线,得到不规则裂纹扩展规律;最后,通过算例验证Franc3D计算裂纹扩展驱动力的可靠性,将预测得到的裂纹几何与试验测得的裂纹位置、尺寸等信息进行比较。结果表明,预测得到的裂纹前沿迹线与真实轨迹基本重合,沿任意路径SIF数值几乎相等,且裂纹扩展寿命预测值与试验寿命极其接近,误差只有2.4%。关键词：应力集中;自适应网格;子模型法;不规则裂纹前沿;生长规律11|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：针对复合材料的分层现象,结合考虑材料脆性断裂的三线性内聚力模型,通过Fortran语言,编写了Abaqus用户子程序,建立了三维的含孔复合材料层合板渐进损伤分析模型。针对4种不同的铺层方式,进行了单轴拉伸试验,使用大型商用有限元分析软件Abaqus进行建模,对层合板的孔边损伤进行了分析。结果表明,模型可以较好地预测含孔复合材料层合板单轴拉伸失效的极限载荷和损伤形貌,层合板的失效区域主要集中于孔边。此研究方法和成果可为复合材料层合板设计和维修提供参考依据。关键词：含孔复合材料层合板;分层扩展;脆性断裂;单轴拉伸;渐进损伤12|8|0更新时间：2025-04-27
疲劳·损伤·断裂·失效分析
- 摘要：以某汽车等速万向传动中间轴承受扭转载荷为例,提出了基于强度梯度的热处理-硬度梯度设计方法,即根据结构危险截面最大应力及其梯度分布得到理想强度梯度分布,再由硬度-强度转换关系得到理想硬度梯度分布,最后根据理想硬度梯度分布结合材料端淬曲线进行实际硬度梯度匹配。分别对采用40Cr、UC2和38B3三种材料的传动轴进行硬度梯度匹配,并对硬度梯度匹配后的传动轴进行了静强度试验。试验结果表明,采用不同材料的传动轴经热处理-硬度梯度匹配后,其静强度均能满足试验要求。关键词：硬度梯度;强度梯度;热处理;端淬曲线;静强度11|8|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：对工业纯钛缺口试样进行疲劳试验,结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术获取试样表面应变场、缺口根部局部应变和疲劳裂纹扩展长度,划分疲劳裂纹萌生与扩展阶段,并对各阶段进行表征。试验结果表明,在疲劳裂纹萌生阶段,基于DIC获得的应变集中系数随缺口半径的减小而增加,与理论应力集中系数具有一致性;当缺口根部循环应变累积至一定程度时萌生微观裂纹,此时载荷增大,局部应变速率急剧增大后短暂减小再增大,直至宏观裂纹出现;当宏观裂纹出现时,采用应力强度因子对TA2疲劳裂纹扩展进行表征,应力强度因子随载荷和裂纹长度的增加而增大。结果表明,基于DIC技术能够对缺口疲劳裂纹萌生及扩展进行表征,能够为钛制设备的安全评定提供依据。关键词：缺口疲劳;数字图像相关;疲劳裂纹萌生;疲劳裂纹扩展9|9|0更新时间：2025-04-27
- 摘要：超声纳米表面改性(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification,UNSM)技术可在金属表面制备出表面完整性较好的强化层,该强化层可有效地提高金属材料的力学性能。探讨多道次UNSM技术对304不锈钢表面完整性的影响,同时获得性能优良的表面强化层。利用多道次UNSM技术对304不锈钢试样进行了表面强化处理,在材料表面制备出了不同深度的强化层。利用显微硬度计、X射线残余应力分析仪、三维形貌仪、金相显微镜,测试了试样的硬度梯度、残余应力梯度、组织梯度,以及表面形貌。结果表明,304不锈钢经过多道次UNSM处理后,晶粒尺寸明显细化,强化层的厚度随加工道次的增加而增加;与未处理试样相比较,UNSM处理2次后,试样表面的残余应力从-156 MPa达到-425 MPa,残余压应力深度达到0.7 mm,材料表面显微硬度从185 HV0.2增大到350 HV0.2。研究结果表明,UNSM技术可构筑出较深的强化层,但需要进行工艺优化。关键词：超声纳米表面改性;表面粗糙度;显微硬度;残余应力;强化层12|8|0更新时间：2025-04-27
研究简报
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