摘要：针对复杂工况下汽车后桥准双曲面齿轮接触疲劳失效问题,采用雨流计数法和Goodman平均应力方程,建立轮齿接触静力学模型,提取接触齿面载荷-时间历程,编制准双曲面齿轮载荷谱;研究基于载荷谱的准双曲面齿轮高周疲劳寿命预测方法,采用有限元方法模拟轮齿在载荷作用下的啮合/接触过程,揭示疲劳损伤准则对齿轮疲劳寿命预测的影响机制.所提方法对指导汽车后桥准双曲面齿轮高周疲劳寿命评估与预测具有重要意义.

摘要：为解决谐波减速器运行中因轮齿干涉及齿面接触不充分导致的应力集中问题,提出了一种基于有限元法(Finite Element Method,FEM)的螺旋线方向修形方法.首先,基于齿面接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)设计柔轮与刚轮齿廓,为实现对谐波减速器工作状态的精准模拟奠定基础.随后,基于齿面接触分析的有限元法重构柔轮模型.在保持柔轮原齿廓完整性的前提下,进行螺旋线方向修形.最后,通过有限元仿真验证修形效果.结果表明,修形后柔轮齿面最大等效应力与啮合压力显著降低,齿面接触区域明显扩大.该方法有效解决了轮齿干涉与应力集中问题,显著提升了传动平稳性,为谐波减速器齿轮啮合性能优化提供了技术参考.

摘要：垂直轴风力机因其易大型化优势逐渐成为研究热点,但涉及结构方面的研究较为有限.因此,以5 MW垂直轴风力机为研究对象,提出了满足结构性能需求的叶片及支撑杆复合材料铺层设计方案.通过计算流体力学方法获得极端环境下气动载荷并加载至风力机表面,利用有限元方法对其进行静力学及模态分析.结果表明,提出的风力机叶片、支撑杆及塔架等主要结构部件在极端载荷下有足够的安全性,其最大位移位于叶片尾缘顶部,最大应力位于塔架与支撑杆连接处,最大应变位于与支撑杆接触的叶片腹板;停机迎风状态下垂直轴风力机风轮仍存在较强的扭转载荷特征;风轮工作频率小于风力机1阶固有频率,且其相对差超过10%,风轮在额定条件下不会发生共振.

摘要：考虑到结构边界条件的不确定性,基于同伦随机有限元方法,提出了一种梁结构边界约束静力模型修正方法.基于不确定的静力测量数据,实现了梁身单元与边界单元的整体修正.静力凝聚方法能够保证计算自由度与测量自由度相匹配.正则化方法可以减少随机模型修正方程病态解的问题.概率残差最小化法实现同伦系数的最优选择,保证了边界约束的精确识别和整体修正的精度.最后,通过变截面混凝土梁数值算例和铝合金梁的静力加载试验,验证了该方法的有效性.

摘要：为构建具有良好生物学性能的骨支架结构,基于三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface,TPMS)设计不同孔隙率、单胞尺度下的P型、FRD型匀质多孔支架,以及P&FRD梯度多孔支架;并通过试验和有限元仿真的方法,探究单胞类型、孔隙率及单胞尺度对TPMS多孔支架力学和生物学性能的影响.研究结果表明,基于TPMS建立的匀质和梯度多孔支架内部孔道具有良好的连通性;多孔支架的力学性能随着孔隙率的增加而降低,但渗透性则随着孔隙率的增加而提高;增大单胞尺度可以明显提高多孔支架的渗透性;梯度多孔支架的渗透率还受渗流方向的影响;梯度多孔支架能综合各匀质单胞结构的性能特点,在支架不同区域表现出不同的力学和生物学性能,更接近人体骨骼的结构和生物学性能.

摘要：液体动静压球轴承在中高速下,动压效应使楔形空间内的流体发生涡动,转子的振动特性可能受到油膜涡动影响,主轴回转精度因此降低.针对小孔节流的液体动静压球轴承,将涡动形式分为柱面涡动与锥面涡动,建立润滑数学模型与转子动力学模型并联立求解,得到轴心轨迹与振动幅值;探究形心偏移距离、初始偏转角度对转子系统振动特性的影响.结果表明,与纯柱面涡动相比,综合考虑锥面涡动之后,轴心轨迹稳定性下降,振动幅值增加;随着形心偏移距离的增加,轴心轨迹的稳定性与振动幅值大幅度下降;随着初始偏转角度的增加,轴心轨迹的稳定性与振动幅值仅会小幅度下降.由此得出,改变形心偏移距离比改变初始偏转角度对轴承转子系统的轴心轨迹稳定性及转子系统的振动特性影响更大.

摘要：大型同步调相机配套管道异常振动问题,不仅会降低管道的使用寿命,还会影响调相机润滑油和冷却液的供应,严重时甚至会造成重大安全事故,危害电力系统的稳定性.以某特高压换流站的同步调相机润滑油供油管道为研究对象,使用现场测量、流固耦合和谐响应分析等多种方法,研究了管道振动的产生原因和机制.结果表明,由调相机本身产生的周期性激振力是管道振动的主要原因.进一步提出基于调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的管道减振措施,试验和仿真数据表明,在润滑油供油管道系统4和5、6和7支吊架中间位置各安装一个TMD,减振效果最佳,可将该管系的振动加速度降低90%以上,具有良好的减振效果.

摘要：针对汽车电动座椅调节器中的噪声问题,对其主要传动系统采用修形蜗杆和修形斜齿轮配对以减少啮合冲击.建立其数学模型,加工了不同修形量的蜗杆和斜齿轮,搭建了噪声测试试验台,测试了原模型和不同修形量情况下汽车座椅调节器的加速度频谱,选取较优组合进行了齿廓修形后的整机降噪测试.分析结果表明,合适的蜗杆和斜齿轮齿廓修形可有效降低加速度频谱峰值,斜齿轮、蜗杆修形量分别取0.04、0.02 mm下的座椅调节器加速度峰值较原产品下降明显;6套试验产品的噪声与对标产品的最大噪声的差值在1.6 dB以内,且试验产品的加速度频谱和加速度峰值较原产品明显降低,验证了蜗杆斜齿轮副齿廓修形降噪的可行性.

摘要：针对群智能算法优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型时容易遭遇局部最优的问题,提出一种改进北方苍鹰优化(Improved Northern Goshawk Optimization,INGO)算法,并将其应用于滚动轴承的故障诊断.通过引入基于余弦变化的自适应惯性权重因子以及柯西变异策略来改进北方苍鹰优化(Northern Goshawk Optimization,NGO)算法,并结合SVM构建INGO-SVM故障诊断模型.为评估改进算法的性能,首先,使用基准测试函数进行了试验,并将改进算法与现有的NGO、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法、麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)等进行比较,改进算法的性能在一定程度上有所提升.然后,通过小波包分解对原始诊断信号进行特征提取并划分出10种类别,使用第3层各频段的能量作为特征向量,输入到故障诊断模型;最后,比较了改进算法与其他3种算法在优化SVM参数进行故障分类时的性能.结果表明,改进算法能够有效准确地实现不同故障的分类,准确率可达99.39%,验证了该方法的有效性和可行性.

摘要：为深入了解船载大口径望远镜跟踪架结构的稳定性,以典型的地平式望远镜跟踪架为基础,对其稳定性进行研究.根据设备在船载、舰载情况下所承受的外部载荷,将外部载荷参数化并输入有限元软件.利用前处理软件联合有限元软件对其在静态风载下的结构变形进行分析.然后对结构固有频率进行求解,提出一种计算简单的响应谱分析,计算代替冗杂的随机响应分析,进而对动态风载和海浪激励下的设备进行稳定性分析.根据分析结果得出的应力和形变值,确保船载望远镜跟踪架在理论上满足船载条件下的强度要求和设计精度要求.在静态风载作用下,求解得到跟踪架结构的最大应力值约为14.07 MPa,小于钢的屈服强度355 MPa;最大形变量约为0.02 mm,小于设计精度误差同轴度ϕ0.1 mm;求解1～6阶固有频率模态值为40.15、49.65、66.86、82.93、91.38、115.89 Hz;在动态风载作用下,求解得到结构应力峰值为3.92 MPa,最大形变量为0.01 mm;在海浪激励作用下,结构应力峰值为5.88 MPa,最大形变量为0.02 mm;均小于钢的屈服强度和设计精度误差同轴度.模态测试试验得到的模态值与计算模态值误差均在10%内,结合理论仿真和实际试验,该跟踪架结构可在船载条件下正常工作.

摘要：针对光电探测器的储存寿命评估问题,综合考虑样品关键性能参数有无变坏或者向好的趋势情况,提出了一种基于蒙特卡洛法的多参数竞争失效储存寿命评估新方法.首先,通过性能退化建模选择单一参数的最优退化模型,从而对于退化趋势递增的样品根据失效阈值计算其伪寿命,对于退化趋势递减的样品将其伪寿命看作右删失数据;然后,根据伪寿命数据结合最大期望(Expectation Maximization,EM)算法选择单一性能参数的最优分布;最后,通过蒙特卡洛采样法进行多参数的竞争失效评估.以光电探测器储存案例为实例,验证了该方法的可行性.

摘要：压裂泵柱塞密封副长期在变载荷、往复摩擦及高压、酸性压裂液的环境下运行,是压裂泵液力端最容易失效的部件之一.为研究过盈量、介质压力等对V形密封圈密封性能的影响,采用自动收缩配合模拟V形密封圈的装配过程,基于流体压力渗透模拟V形密封圈的实际流体压力作业工况,建立了V形组合密封圈的有限元模型;分析了V形密封圈在准静态和动态密封下的最大Mises应力和接触压力的变化规律;提出了一种双级压差的柱塞密封结构,并对该结构进行了密封性能分析.结果表明,密封圈的最大接触压力都出现在靠近高压流体侧的V形密封圈处,最大应力主要在V形密封圈与支撑环和压环相接触的唇部和肩部;V形密封圈与柱塞接触一侧更容易发生失效;采用双级压差柱塞密封能够有效减小V形密封圈的Mises应力、剪切应力,以及与柱塞间的摩擦力,可延长压裂泵柱塞密封的工作寿命,提高压裂作业的可靠性和经济性.

摘要：以聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)泡沫芯层和铝合金面板制成的三明治结构为研究对象.首先,在制备三明治结构过程中,使用4类芯层,分别为未处理PET泡沫芯层,以及进行减材工艺处理(单向开槽、双向开槽、打孔)的PET泡沫芯层;然后,通过滚筒剥离试验测试铝合金面板与PET泡沫芯层的抗剥离性能,通过纯剪切试验测试减材工艺处理对三明治结构剪切性能的影响;最后,分析结构的剥离及剪切失效模式、载荷-位移响应、剥离及剪切强度.结果表明,双向开槽、单向开槽、打孔工艺使得三明治结构面板与PET泡沫芯层的剥离强度相对未处理试样分别提升了48.31%、32.29%、16.67%;虽然双向开槽、单向开槽、打孔工艺对PET泡沫芯层有损伤,但3种芯层处理工艺反而使得三明治结构的剪切屈服强度相对未处理试样分别提升了3.12%、3.90%、2.92%.

摘要：通过单轴拉伸蠕变试验,研究了7050-T7451铝合金在不同温度和应力下的蠕变行为.基于连续介质损伤力学,建立了描述铝合金高温蠕变行为的本构模型.该模型考虑了蠕变过程中的沉淀相粗化、位错增殖/湮灭和微孔洞形成等微观组织演化过程,并通过相应的损伤因子演化公式来反映这3个损伤过程,还考虑了应力增加所带来的额外损伤,以揭示应力对蠕变损伤的影响.基于试验结果和预测结果的对比分析,验证了所建立的物理本构模型可以较准确地描述7050铝合金在不同温度和应力条件下的蠕变行为.

摘要：碟形弹簧在使用过程中会承受循环位移载荷,造成疲劳损伤,导致碟形弹簧发生刚度退化,当累积到足以导致断裂的程度,对补偿功能造成不可逆的影响.因此,研究了在循环载荷下,碟形弹簧材料内部发生疲劳损伤及其结构的刚度退化情况.在传统的刚度退化模型的基础上考虑碟形弹簧几何非线性的特点以及循环载荷的作用,建立一个适用于碟形弹簧的刚度退化模型.分析了在循环载荷作用后碟形弹簧的结构体系受力性能的变化情况以及刚度退化规律,运用有限元软件对模型进行了验证.基于试验数据对模型进行修正,得到可用于计算碟形弹簧刚度退化程度的模型.该模型可以预测碟形弹簧结构在服役过程中的变形及结构疲劳损伤、性能退化程度判定,可为碟形弹簧的应用提供一定的依据和参考.

摘要：对不同尺寸和粗糙度的试样进行四点弯曲疲劳试验测试7085铝合金疲劳极限.试验表明,试样厚度越大,材料疲劳极限强度越大;试样表面粗糙度越大,材料疲劳极限强度越小.对试样进行受力分析计算发现,危险截面发生在压头与试样接触的位置,此处试样受到了弯曲正应力及剪切力的共同作用,随着试样厚度的增加,试样所受剪切力减小,相同疲劳极限下试样对应的弯曲正应力增大;反之亦然.通过建立简化模型表明试样表面粗糙度与曲率半径之间的关系,进而得出表面粗糙度与材料疲劳极限强度的关系.

摘要：以纸盒折边机折纸段凸轮连杆机构为例,首先,根据实际工况对凸轮进行初步设计;然后,结合凸轮许用压力角设计凸轮机构的解析法,以摆杆转角和凸轮与摆杆间中心距为设计变量建立数学模型.利用NSGA-Ⅱ优化算法,对凸轮连杆机构进行多目标优化设计,并从生成的Pareto解集中选取最优解.根据优化结果对初步设计的凸轮连杆组合机构进行了调整,并采用Matlab软件编程获得凸轮的轮廓线,验证了优化后的凸轮压力角符合许用压力角.最后,利用Adams软件对优化后的凸轮连杆机构进行仿真分析.结果表明,铲刀运动的位移、速度和加速度符合设计要求,验证了优化结果的正确性和可行性,也为其他凸轮连杆机构的优化设计提供了可借鉴的方法.

摘要：直升机恶劣的工作环境使得其结构极易萌生孔边裂纹并演化扩展,使其结构完整性及承载能力降低.为监测直升机连接结构的孔边裂纹,常采用压电导波的结构健康监测技术开展监测研究.但由于裂纹扩展初期的小裂纹不易监测且连接结构具备大尺寸通孔构型,导波监测的准确性仍有待提高.因此,围绕耳片连接结构裂纹监测的准确性问题,提出了一种基于压电导波阵列的孔边裂纹监测方法.首先,通过获取的压电导波阵列信号,提取了全网络损伤特征信息.其次,基于均值法构建了损伤报警阈值,实现了损伤报警.再次,基于连接结构形式改进了延时累加成像算法,优化了概率分布,进而实现了裂纹的准确定位.最后,通过耳片连接结构裂纹扩展监测试验进行了验证.试验结果表明,所提方法能够实现孔边裂纹的准确报警及定位,定位误差仅在2.01 mm以内,验证了所提方法的有效性和准确性.

摘要：针对传统冲击载荷识别方法所需传感器数量多、采样频率高以及识别精度低等问题,提出了一种基于经验模态分解技术的冲击载荷识别新方法.利用经验模态分解技术分解了完整的冲击响应,并获取了模态加速度响应,通过度量模态加速度响应中未校正振型向量和振型矩阵列向量的共线性即可快速实现冲击定位.根据定位结果,构建了优化目标函数,采用高斯基函数对冲击载荷时间历程进行了拟合,并利用二维梯度下降法快速求解了最优拟合参数.在尺寸为600 mm×200 mm×3 mm的悬臂板上进行的试验表明,在仅使用一个加速度计的前提下,36次冲击定位测试的成功率为91.67%,并且重构结果的峰值相对误差和相对误差指标分别低于10%和40%.

摘要：针对铝合金圆管在球形钢弹冲击时的抗侵彻性能,探讨不同半径和壁厚对其弹道极限速度的影响,从而为圆管的防护设计提供依据.基于Ansys/Workbench软件和Johnson-Cook材料模型建立了球形钢弹侵彻2024-T42铝合金靶板的有限元模型,并验证了该模型的有效性.此外,模拟了不同半径、壁厚的铝合金圆管在球形钢弹正向冲击下的响应特性,并分析了圆管的变形及损伤.结果表明,铝合金圆管上、下侧管壁抗侵彻能力不同,上侧上凸结构优于下侧下凹结构.圆管半径越小,上侧管壁抗侵彻性能越好;半径相同壁厚增加时,上、下管壁弹道极限速度近似线性增长.