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第43卷,第4期
刊出日期:2015年04月
  • 宋燕利,张梅,华林,刘艳雄 P1-5
    借助于有限元分析软件DEFORM-3D,建立了非回转体三维热力耦合有限元模型,对精冲零件进行了模拟分析.随后利用精冲试验得到精冲零件,并通过观测精冲零件断面,对精冲件的不同特征部位断裂带大小、变形区的流线、晶粒变形和显微硬度进行了观测和分析.此外,采用电子探针显微分析仪分析了断裂区的化学成分.通过以上研究发现:直线和圆弧特征部位的精冲性能相当,内凹特征部位的精冲性能最好;精冲变形区流线密集,而零件心部流线稀疏;精冲零件主要剪切变形区有明显的冷作硬化现象,主要变形区硬度最大值较基体硬度提高了约90%;精冲变形过程中发生了化学成分的迁移,断裂区有害元素P,S和Si含量增多,有益元素Mn,Cu和Fe含量减少,促进了剪切面断裂带的形成.
  • 刘献礼,张安山,李茂月,杨树财 P6-11
    针对球头刀在3轴或3+2轴机床加工小曲率面存在效率低的问题,对使用环形刀加工汽车模具的相关问题进行了研究.为有效分析刀具的铣削性能,提出以刀具单次独立切入工件的有效切削带宽代替加工带宽.基于几何切触关系,分别分析了环形刀与球头刀和曲面刀触点处的切削速度,并提出基于刀具切入工件部分在刀触点切平面内的投影,建立3轴铣削条件下有效切削带宽与刀具、曲面坡度、切深、进给方向等参数间的数学模型,为环形刀在3轴加工中的刀路优化提供依据.小曲率面加工实验表明:与球头刀相比,环形刀可提高加工效率27.27%,并能够抑制毛刺的产生,且具有较好的表面质量.
  • 赵志草,宋保维,王鹏 P12-16
    针对共载表决系统中单元服从Gamma退化过程的情况,根据Gamma退化过程的特性,将系统各单元在各载荷阶段的寿命过程通过退化等效模型折合到后续寿命过程中,给出了基于退化等效的共载表决系统可靠性模型表达式,并根据Gamma退化过程尺度参数的不同与原有共载表决系统可靠性模型进行了对比,建立了系统可靠性的蒙特卡罗仿真方法.算例证明了可靠性模型及算法的可行性,并分析了公式方法与仿真方法在计算时间和精度方面的特点.
  • 吴定海,王怀光,张培林,李胜 P17-21
    针对机械早期故障信号受到强背景噪声影响导致故障特征不明显的问题,提出一种基于双树复小波包变换的空域和邻域联合降噪方法.结合有限冗余双树复小波包变换所具有的平移不变性,分析了不同尺度间变换系数的相关性和同一尺度变换系数邻域之间的相关性特征,借鉴信号增强原理,利用尺度间相关性对变换系数进行取舍,实现信号的增强,并与块阈值方法联合降噪,消除了噪声干扰.仿真与实测信号试验结果表明:本文方法在不同信号和不同噪声水平下均具有良好的降噪效果,尤其是在低信噪比条件下,能够有效抑制背景噪声,突显早期机械冲击故障特征.
  • 殷小亮,吴义忠,王书亭,王彦伟 P22-25
    以自适应序列采样方法为基础,提出了一种分块算法来加速径向基函数响应面的构建过程.通过在每次加入新采样点后对当前的采样点集按区域进行划分,然后定位新增点所在的区域,在迭代过程中只计算该区域附近内的新增采样点与已有采样点集之间的最小距离,而忽略其他区域内的点.将该方法用于标准模型测试,加快了响应面的构建过程,测试结果证明了该方法具有实用性和有效性.
  • 孙桂涛,邵俊鹏,董翔,王晓晶 P26-31
    针对液压驱动四足机器人在约束空间力控制特点,提出鲁棒位置内环阻抗外环的复合控制策略,推导电液伺服作动器的数学模型,建立作动器的误差模型,基于误差模型及其不确定界进行位置内环μ控制器设计,给出环境参数的自适应估计器.在半实物仿真平台上进行力跟踪实验,实验结果表明:位置内环幅值超调和相位滞后分别小于10%和0.02 s,验证了鲁棒位置内环控制器的有效性;基于自适应估计方法获得的环境参数设计的轨迹发生器及阻抗力外环的综合运用实现了系统的高精度力跟踪控制,验证了所提控制策略的有效性.
  • 李满宏,张小俊,张建华,张明路 P32-37
    为准确跟随具有姿态信息的给定轨迹,充分发挥六足机器人运动潜能,从机器人单足运动学分析入手,基于足端轨迹的参数化处理,针对不同地形设计了抛物线和直线抛物线两类参数化足端轨迹,以便通过参数调整快速规划满足不同需求的足端轨迹,实现摆动相足端在落足点间的高效转移.基于运动相对性将考虑姿态的机体运动规划等效转化为各支撑足独立的足端轨迹规划以简化时变并联机构的逆解求取问题,实现机体位姿的动态调整.在此基础上,解除机体与摆动相足端的运动耦合,提出了一种新的多足协调控制方法,并结合仿真实验对该方法的可行性进行了验证.仿真实验结果表明,本方法可高效协调各足跟随具有姿态信息的给定轨迹.
  • 孙泽刚,肖世德,王德华,许明恒 P38-43
    利用Fluent软件的mixture混合模型及Standardκ-ε湍流模型对多路阀双U型节流槽气穴流动进行了分析.通过分析发现双U型节流槽结构参数C(第二级U型槽长度),R1(第二级U型槽半径),R2(第一级U型槽半径)和b(两槽底间距离)组合对气穴有影响,且组合得当对气穴有抑制作用.根据对双U型节流槽结构参数的数据分析结果,以参数C,R1和b为自变量,以U型节流槽气体体积分数最大值(φmax)为目标值,通过克里金插值,以高斯函数为相关函数,常数回归模型得到克里金代理模型.利用改进遗传算法对克里金近似代理模型进行优化计算,得到的优化参数的双U型节流槽抗气穴性能明显.
  • 孙文彩,杨自春,李军,陈国兵 P44-48
    分析了随机—区间耦合不确定性结构的可靠性问题.根据变量耦合性质的不同,将问题划为4类,并建立了相应的可靠度指标.第1类为含有随机—区间相关变量的结构且随机变量概型受区间变量实现值影响;第2类为含有随机—区间相关变量的结构且区间变量特征参数受随机变量实现值影响;第3类为含有随机变量的结构且分布参数包含不确定性参数(如随机参数或区间参数);第4类为含有区间变量的结构且区间变量特征参数(如均值或离差)具有随机性的情形.最后通过算例,对所提4类模型和指标进行了应用示例和合理性验证.
  • 施卫东,陈刻强,张德胜,邢津 P49-53
    以某典型前伸式双叶片环保用泵为研究对象,选择了其叶轮进口直径Dj、叶轮外径D2、叶片出口安放角β2b、叶片包角θ四个几何因素,第一阶段选用L9(34)正交表进行正交设计,设计出9副叶轮,对叶轮、蜗壳在内的前伸式双叶片环保用泵进行数值模拟,获得9组设计方案额定点的效率、扬程及功率,应用极差分析与多指标综合平衡法选出泵设计的最佳参数;第二阶段在正交试验确定的最佳条件附近安排二次回归通用旋转设计,得到30组设计方案,采用CFD进行计算,分析结果以建立效率与各因素的定量关系,再通过响应面法精确得出泵的最佳设计条件.结果发现:在给定范围内,对泵效率影响的顺序为β2b>D2>θ>Dj;对于中高比转速的前伸式双叶片环保用泵,其叶片出口安放角应取β2b=15°~25°.
  • 张宇,覃刚,张云清,陈立平 P54-57
    提出了拉丁超立方抽样、CFD数值模拟和克里金插值等方法,以离心泵叶轮轴面形状参数为设计变量,离心泵性能参数效率和必须汽蚀余量为优化目标,构建设计变量与优化目标之间的函数关系. 并选取测试点进行CFD仿真,检验建立的近似模型预测精度,结果表明克里金预测值和CFD仿真值相符合.采用二代非劣分类遗传算法(NSGA II)在设计域上求解离心泵性能多目标优化问题,并得出其Pareto最优解集.采用映射法从最优解集中挑选出一个折中解,试制出与设计变量相对应的样机泵,并进行试验验证.试验结果表明克里金预测值和试验测试值比较一致.
  • 杨忠炯,李洪宾,周立强,鲁耀中 P58-63
    针对硬岩掘进机在掘进过程中切割硬岩地质会产生强冲击振动的工况,分析了液压系统中的先导式溢流阀的数学模型,建立了该阀在强振动环境下的动力学仿真模型.获得不同工作条件下,先导式溢流阀先导阀芯的动力学行为规律.仿真结果表明:当系统稳定时,先导阀芯受干扰小,系统会衰减振动至稳定;但当干扰幅值超过临界值时,系统会进入极限环的吸引域,产生周期性振动;通过增加先导阀阀口直径、弹簧刚度和减小先导阀半锥角,可增强溢流阀的抗干扰能力.
  • 张健,姜继海,白云峰,李艳杰 P64-68
    以液压锥型节流阀为对象,研究了阀体流道的压力分布;选取45°三角形、矩形和U形节流槽三种阀芯建立了仿真模型;基于ADINA软件的流固耦合模块对三种阀芯情况下阀体内流道的压力分布和流场情况进行了仿真研究,并搭建试验台对仿真结果进行了试验验证.研究表明:节流阀的内流道压力在经过阀口后迅速降低,并在阀口的边缘位置有内流道中的最小值;节流阀竖直流道内的压力较低,是气穴现象的高发区;从压力和气穴的角度分析得出45°三角形阀芯的节流阀性能最优,矩形较差,U形阀芯的最差.
  • 吴道祥,周杰,张建生,王敬 P69-73
    以7050铝合金航空锻件热锻成形为研究对象,利用数值模拟及实际生产试验研究了锻件成形的穿流缺陷问题,分析了穿流缺陷的形成机理及其影响因素.研究表明:穿流缺陷取决于多种因素,包括锻造方式、设备工作速度以及模具结构等;在锻件穿流区域,因为金属的剧烈变形以及局部温度升高,晶粒之间大量地聚集再结晶,晶粒调整取向、合并连接成大片状而形成粗晶;相比常规热模锻,在等温模锻工艺下,锻件筋部更容易填充,锻件流线分布更合理;常规热模锻工艺下,设备工作速度越大,锻件形成穿流缺陷的机率也越大;随着模具水平凸圆角半径的增大,成形结束时腹板处金属流向模具飞边的平均速度呈减小趋势.
  • 蒋一,孙寒冰,邹劲,林壮 P74-78
    基于CFD方法对某双断级滑行艇在不同航速下的绕流场进行了数值模拟,通过与试验值的对比验证了数值方法的可行性,结合试验中航态的变化研究了断级后空穴产生机理、艇底湿表面、压力分布及各滑行面的负荷系数.数值模拟结果表明:断级后低压区是空穴形成的直接原因,空穴核心区域以气相为主,外围则为水气混合物;空穴的存在减少了断级后的浸湿面积,并导致艇底压力的阶跃式变化;当容积弗劳德数Fr>2.63时,驻点线与艏部第一断级相交,导致该断级后部出现较大的浸湿面,在设计中应予以避免;在滑行阶段,第二断级后滑行面提供大部分的升力,其最大负荷系数为0.67.
  • 王超,郑小龙,李亮,艾子涛 P79-83
    为了准确获得潜艇的流场信息,采用不同的近壁面处理方法,结合两种湍流模型(SST k-ω和LES)对潜艇的黏性流场进行数值仿真,并将计算结果与试验值进行对比分析,研究了潜艇黏性流场在定常及非定常情况下近壁面网格尺寸对计算结果的影响.结果表明:调整近壁面网格的Y+值能够有效地改善计算结果的准确性,当结合SST -ω湍流模型进行定常计算时,阻力计算结果的准确性随近壁面网格尺寸的增大而降低,Y+值处于2~50的计算结果最为精确;当应用大涡模拟对潜艇流场进行计算时,同一Y+值并不适用于所有计算项,阻力计算时Y+值控制在10~250、伴流场求解Y+值控制在2~50是最佳计算方案.
  • 邹佳星,任慧龙,李陈峰 P84-88
    针对六股钢缆和螺旋式钢缆提出海洋工程系泊钢缆轴向破断载荷计算的新方法.以钢缆结构为基础建立钢缆轴向强度计算的力学模型并进行简化处理.因钢缆断丝引起强度缩减且无法确定其断点的准确位置,为此考虑内部钢丝摩擦力并通过对钢缆的断丝分布进行概率计算及给出钢丝分布概率模型,提供钢缆轴向破断载荷缩减的计算及分析过程.突破了规范法计算轴向强度缩减时对钢缆类型的限制.通过大量计算各种钢丝绳破断载荷,将统计结果同API规范强度公式计算结果及设计值进行对比,结果显示该算法精度及稳定性较好.
  • 焦甲龙,孙树政,任慧龙,孙慧 P89-92
    在正弦波的表达式中引入一些修正系数,得到一种非线性水波自由面模型,通过确定其修正系数可以快速高效地模拟非线性水波自由面.将模拟的波形与全非线性傅里叶近似法得到的波形对比以验证其正确性.基于线性叠加原理以JONSWAP谱为目标谱,利用该非线性水波模型进行海浪数值模拟,并与Longuet-Higgins提出的非线性海浪高程分布模型进行比较,结果表明所模拟海浪与实际海浪规律相符合.
  • 杨旭,孙丽萍,王玮 P93-97
    以基于细长杆理论曲梁单元建立柔性管有限元模型,对柔性管侧向屈曲进行非线性有限元分析;采用等效螺旋钢缆模拟整个抗拉伸层;运用非线性弹簧单元、接触单元和欧拉梁单元模拟其他层作用;考虑湿环境下弯矩和轴向压力共同作用;分析了柔性管侧向屈曲载荷、模态和屈曲后应力对于屈曲载荷的影响;进行了参数敏感性分析.运用Matlab程序语言根据解析解公式建立程序.将数值模拟结果与已有文献结果和解析解结果进行对比,验证了曲梁方法的可行性.结果可为柔性管设计中的出曲校核提供数值模拟方法.
  • 才委,王若仰,马文星 P98-101
    基于船用轴发系统工作原理及液力调速系统传动特性,通过研究行星变速机构与导叶可调式液力变矩器配合关系得到液力调速系统传动的功率流向,分析液力调速系统用于轴发系统实现变速恒频的工作原理.运用动力学仿真研究该系统中行星变速差动轮系的动态特征,结合其实际工作时转速转矩随机输入,仿真计算得到差动轮系在变速变矩条件下传动的应力应变分布情况.
  • 张斌,宋保维 P102-107
    基于集中质量法的基本原理以及水下航行器六自由度运动仿真数学模型,建立了锚泊型水下驻留航行器与缆绳耦合运动的三维数学模型.模型中以缆绳微元的姿态角为基准,提出了一种较为合理的缆绳三维曲率离散化方法,给出了缆绳离散节点处的曲率及弯矩,并将离散化弯矩的影响计入到耦合运动模型中.采用龙格库塔积分求解运动模型,以预报分析驻留航行器在锚泊过程中各种动态运动响应.
  • 崔虎威,杨平 P108-112
    通过对受压薄板进行弹性大挠度理论与刚塑性极限分析,提出了对面内压缩循环下基于塑性累积变形的船体平板剩余极限强度的简化分析方法,区分了面内压缩循环历程所包括的加载、塑性流动与卸载等三个典型阶段.经过与已有实验结果进行对比,表明简化方法的结果能更好地符合实验结果.最后,运用简化方法与非线性有限元分析了一块实船船体板面内循环压缩载荷下的剩余极限强度,所得结果一致.
  • 赵永生,杨建民,何炎平,顾敏童 P113-117
    针对所提出的新型多立柱张力腿式浮动风力机在正常工作工况下的运行,进行了时域耦合动力响应仿真分析和极限载荷预报.选取了在此工况下可能出现极值的叶片根部弯矩(面内弯矩和面外弯矩)作为研究对象,依据IEC61400-1和IEC61400-3标准要求,运用极限载荷统计外推法得到了不同重现期内的极限载荷.采用将分块最大值法和过阈最大值法相结合的方法来提取局部最大载荷.选用三参数威布尔分布作为局部最大载荷概率分布函数,并使用最小二乘法对其进行参数估计,验证了在不同风速下所拟合的极限载荷短期分布的收敛性.
  • 黄晋,朱剑林,卢炎生 P118-122
    提出了一种图聚类方法,即发现软件系统中组合横切关注的方面挖掘方法.该图聚类方法不仅考虑了连接度,亦考虑了相似度.采用一个新的图聚类算法来发现组合横切关注,一个组合横切关注也是一个软件模块,既包含相似的元素,又包含连接紧密的元素.利用程序元素之间的相似度和连接度,采用基于authority-shift的有向图层次聚类算法,来发现属于同一软件模块的程序元素集合;然后采用fan-in技术来确认组合横切关注模块.对比实验结果验证了该方面挖掘方法的有效性.
  • 赵启东,罗天洪,罗文军,林超 P123-127
    为了提高和改善多片盘式湿式制动器在工作时的性能,针对制动器在制动过程中的摩擦特性,分析摩擦副间微凸体的实际和名义接触面积、分形维数、轮廓幅值尺度因数对黏着摩擦系数和摩擦力的影响规律,计算摩擦副接触面微凸体间的分子切向力和其弹塑性区域的法向载荷,确定弹性与塑性接触区域的临界接触斑点面积,提出基于分形理论的多片盘式湿式制动器摩擦模型.通过研究得到:考虑微凸体间微粒相互作用时摩擦系数和摩擦力的μA~At*和F~At*曲线;基于分形理论的摩擦模型用分形维数对摩擦副间微凸体的无标度性进行了定义,得到的摩擦力理论曲线与试验基本相符.
  • 杨建,王国林,董自龙,梁晨 P128-132
    以子午线轮胎385/65R22.5为研究对象,借助ABAQUS软件模拟其稳态自由滚动工况,并计算其滚动阻力,数值计算与试验值间具有较好的一致性.在此基础上,利用正交试验对轮胎的带束层结构进行优化设计,得到优化后的参数配置;对比分析了轮胎受载后的胎体变形及其滚动一周不同部位的能量损失.结果表明:合理调整带束层宽度有利于控制胎体整体形变;带束层帘线角度的改变对胎面与带束层的受力分配起主要作用;合理改变带束层宽度和帘线角度可提升轮胎滚动阻力性能.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
    CN 42-1658/N
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