基于复杂振动载荷的高速列车齿轮箱体强度分析

针对现有研究高速列车齿轮箱体仅考虑了电机扭矩载荷或简化振动工况的现状,以国内某车型高速列车齿轮箱体为研究对象,通过对轴悬式齿轮箱体载荷工况进行分析,基于振动载荷确定齿轮箱体强度计算时的所有工况组合,利用有限元软件对高速列车齿轮箱体进行强度分析,并根据相关铁路标准对结果进行评定。结果表明,齿轮箱体在设计寿命周期内,可同时承受牵引/制动工况下的扭矩载荷及线路激扰产生的振动载荷,应力幅值均小于其对应许用应力幅,齿轮箱体的疲劳强度满足许用要求。在齿轮箱体强度分析时对复杂工况组合进行计算,保证了齿轮箱体设计的可靠性,为高速列车齿轮箱体强度分析和评定提供了一种新方法。

膨胀土硬质地层振动载荷沉桩的挤土效应

为研究膨胀土硬质地层振动载荷沉桩的挤土效应,基于膨胀土剪切膨胀、遇水软化的力学特性,提出“水冲法”辅助沉桩关键技术,通过现场试验和有限元模拟,得到H型、O型钢板桩沉桩时桩周土体深层水平位移、深层土压力的变化规律。研究表明:桩周土体的深层水平位移、深层土压力均与土层性质、土层深度密切相关,膨胀土的剪胀作用能够显著增强沉桩的挤土效应。与未采取辅助措施相比,采取“水冲法”辅助措施后,桩周土体的深层水平位移、深层土压力的最大值均可减小50%以上。“水冲法”辅助措施可显著削弱沉桩对周边环境的不利影响,为组合钢板桩支护技术的设计与施工提供重要的技术支撑。

桨叶分段线性扭转对降低旋翼振动载荷的作用分析

研究了用桨叶分段线性扭转来降低旋翼振动载荷。使用基于弹性梁的旋翼模型用于预测旋翼振动载荷。采用4片桨叶旋翼作为基准旋翼,桨叶形状与UH-60直升机桨叶相似。桨叶被划分为内、中、外3段,讨论了各段扭转对载荷的影响。低速时桨叶每一段的扭转都能减少桨毂四阶垂向力。当以80 km/h前飞时,中段-24°/R的扭转可使其降低99.5%。桨叶内段的扭转不利于降低桨毂四阶滚转和俯仰力矩,另外两段的扭转则可以在大多数前飞速度时控制这2个振动力矩。使用参数扫描以尽可能降低旋翼振动载荷。降低四阶垂向力方面,低速时桨叶所有段都需要扭转,而高速时未扭转的桨叶表现更好。降低四阶滚转和俯仰力矩方面,在低速时需要桨叶外段高度扭转,而在中高速时则需要桨叶中段的扭转。

轨道车辆非平稳振动载荷等效谱组构造方法研究

基于频域法的轨道车辆非平稳振动载荷下结构件疲劳分析,通常是从功率角度构造一个与非平稳振动载荷等效的功率谱密度(PSD)作为输入,但单个PSD无法表征其峭度信息,导致分析结果与实际存在较大误差。为此,提出构造一组PSD(等效谱组)等效于非平稳振动载荷方法。推导出非平稳振动载荷统计量的频域分布表达式;构造以功率与峭度的频域分布特性为约束条件的方程组,其最优解即为等效谱组;对比分析轨道车辆实测非平稳振动载荷与其等效谱组的差异。结果表明:非平稳振动载荷与其等效谱组的功率、峭度、频域分布特性以及概率密度函数中高幅值区域处具有较好一致性,同时两者具有等损伤能力;当等效谱组中PSD个数不少于8时,提出方法可以有效地适用于轨道车辆不同类型非平稳振动载荷。

浅析干涉量对随机振动载荷作用下航空液压管路疲劳寿命的影响

本文针对航空液压管路在随机振动载荷作用下导致疲劳损伤的主要破坏形式,通过对典型航空扩口管接头的结构分析,结合干涉配合理论,设计了一种新型的航空管接头强化连接结构,为调节航空液压管路共振和提高航空液压管路的疲劳寿命提出了一个新的思路,并在实际应用中验证了新型结构的有效性。

随机振动载荷下机械零部件疲劳寿命预测研究

针对机械零部件疲劳寿命预测准度较低的问题,提出一种随机振动载荷下机械零部件疲劳寿命预测方法。对随机振动载荷下机械零部件开展疲劳分析,根据机械零部件的应力/应变响应,获取一定范围内的机械零部件疲劳部位应力功率谱密度函数。基于累计损伤理论和S-N曲线,进一步估算出随机振动载荷下机械零部件疲劳寿命,实现机械零部件寿命预测研究。实验结果表明,该方法的应力功率谱密度与实际结果一致,在不同振幅及预压量下的机械零部件疲劳寿命预测结果均较为准确,验证了该方法的可靠性高。

振动载荷条件下的交联聚乙烯绝缘老化特性试验研究

为分析振动载荷对交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆的绝缘状态和运行可靠性的影响,评估热老化过程中施加振动载荷后XLPE绝缘材料微观结构及性能的变化,将2组XLPE试样分别放在恒温箱和恒温-振动箱内进行老化试验,其中在恒温-振动箱内的XLPE试样同时承受温度和振动载荷的作用。将2种老化方式下的XLPE试样在不同老化时间点的微观结构、机械性能、介电性能、热过程、耐电性能等进行比对测试。研究结果表明：在相同的老化时间下,施加振动载荷作用的XLPE试样的微观结构、机械性能、介电性能、耐电性能明显区别于的未施加振动载荷作用的XLPE试样;且存在一个老化时间限值（900~1 200 h）,超过这个限制后施加振动载荷作用的XLPE试样的性能明显劣于未施加振动载荷的试样,充分证明了振动载荷对XLPE绝缘老化的加速特性。

抽油机井杆柱振动载荷有限元分析

根据振动理论,采用有限元方法,在考虑抽油杆柱纵向振动、横向振动和扭转振动的耦合条件下,研究了抽油杆柱在工作中的振动规律,并研究了抽汲参数对抽油杆柱的振动载荷的影响,为抽油杆柱的减振及研究抽油机井中杆柱力学行为奠定理论基础。

振动载荷对定应变HTPB推进剂力学性能影响

为了研究振动载荷对定应变HTPB推进剂力学性能的影响,通过60℃和70℃温度下HTPB推进剂10%定应变振动试验,采用单向拉伸法和扫描电镜观测法,对定应变HTPB推进剂在振动载荷作用下的宏观力学性能变化规律和细观损伤模式进行了研究。结果表明:定应变状态下振动载荷的作用使HTPB推进剂的抗拉强度减小(最大值超过5%),最大延伸率增大(最大值超过15%);老化初期振动载荷对高氯酸铵(AP)颗粒脱湿发展影响较小,当定应变状态下推进剂中的AP颗粒脱湿到一定程度时,振动载荷的作用会促进AP颗粒脱湿,降低固体颗粒的模量增强作用。

振动载荷对立贮式发动机粘接界面损伤影响

为研究长期舰载环境下振动载荷对立贮式固体发动机粘接界面损伤的影响,计算了不同浪级下的界面剪切应力变化,利用自制的粘接试件开展了振动试验,测试了不同振动加速度和不同振动时间下的界面力学性能,根据计算和试验数据推导了某海域舰载值班时发动机界面损伤模型,分析了在某海域连续舰载值班一年振动对发动机界面损伤的影响。结果表明,发动机舰载值班过程中平均界面剪切应力变化幅值与浪级间的关系为|Δτ_l|=9.375l^4-150.69l^3+846.88l^2-1748.41l+2917.86;在只考虑振动条件下,舰载值班时间相同,界面最大剪切应力强度随着浪级的增大下降越来越明显,同一浪级下,界面最大剪切应力强度与振动时间呈线性关系;在某海域长期连续舰载值班时受振动载荷影响粘接界面损伤与值班时间的关系为D=6.5×10^(-4)t-4.68×10^(-4),发动机在该海域连续值班一年振动载荷使发动机损伤值至少增加23.68%。

振动载荷对骨折愈合影响的生物力学研究

山羊４只，双侧胫骨中部用线锯造成实验性骨折，夹板固定，一侧胫骨施加振动载荷，为实验组；另一侧不施加振动载荷，为对照组。用生物力学和组织学方法评价振动载荷时骨折愈合的影响。结果表明：①正常羊胫骨的极限压缩强度为１１３．４±１０．８ｍＰａ；②骨痂极限压缩强度，实验组（１４．７±２．８ｍＰａ）高于对照组（６．９±２．２ｍＰａ）（Ｐ＜０．０１）；③组织学切片，骨痂骨小梁的相对密度实验组（８５±５．３％）高于对照组（７１±６．６％）（Ｐ＜０．０１）。本实验提示振动载荷可加速骨折愈合。

随机振动载荷作用下结构Von Mises应力过程的研究

随机振动载荷作用下结构的多轴疲劳分析非常复杂 ,利用VonMises应力准则将多轴应力响应转换为单轴应力是一条简单而有效的途径 ,其关键问题是VonMises应力概率密度函数的确定。本文提出了VonMises应力过程近似服从Weibull分布的假设 ,同时给出了确定Weibull参数的方法 。

振动载荷下面向电子设备PHM的板级封装潜在故障分析方法

面向电子设备故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM),基于自适应谱峭度与核概率距离聚类提出一种振动载荷下板级封装潜在故障特征提取与模式辨识方法.首先,基于最大谱峭度原则利用经验模态分解的方法对电子组件的应变响应数据进行滤波,计算并重构包含潜在故障信息的包络谱形成故障征兆向量;其次,应用高斯径向基核函数概率距离方法,将非线性故障征兆数据映射到高维Hilbert空间,对其进行聚类分析形成表征板级封装健康状态与各故障模式的类中心;最后,根据实时监测的板级封装的包络谱数据计算与各中心的概率距离,判断其所属的状态从而实现对封装故障模式的早期辨识.通过试验分析,该方法可以有效辨识与预测板级封装即将发生的故障模式,为实现电子设备PHM提供了一种新式的思路与手段.

超声振动载荷下LY12合金的超高周疲劳性能研究

简述了超声疲劳试验原理 ,通过有限元计算及动态模态分析方法 ,研究了试件在振动过程中应力和振动位移的分布。应用超声疲劳试验技术研究了 LY1 2合金在超声振动载荷 ( f=2 0 k Hz,R=- 1 )下的超高周疲劳性能。与常规疲劳载荷 ( f=30 Hz)的疲劳性能做了对比分析。结果表明 ,在 1 0 5～ 1 0 7周次之间 ,超声疲劳与常规疲劳载荷下的试验结果一致 ,在 1 0 7～ 1 0 9周次之间 ,曲线仍有下降趋势 ,而未呈现水平。从扫描电镜分析 1 0 7～ 1 0 9周之间发生疲劳断裂的试件发现 :( 1 )多数试件的疲劳破坏源于试件表面缺陷 ;( 2 )对于一些无明显表面缺陷的试件 ,在超高周循环下 ,疲劳破坏会从试件次表面处发生。超高周循环下 ,表面缺陷和材料内部缺陷都会引起疲劳破坏。

非晶合金在低频振动载荷作用下的摩擦行为

设计了非晶合金在振动力场作用下的双杯挤压模型,利用有限元模拟和实验的方法,研究了低频振动频率、振幅等工艺参数对非晶合金摩擦行为的影响规律。首先利用水冷铜模吸铸法在真空环境下制备Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)大块非晶合金样品,在配备高温炉的Zwick/well材料力学性能试验机上完成双杯挤压实验;然后通过三维电子显微镜测量挤压后样品的上、下杯高度,从而计算出相应的摩擦系数值;最后利用Deform软件模拟对摩擦系数进行标定。结果表明摩擦因数随着频率的增加而减小;对振幅而言,当振动频率为0.05或0.1 Hz时,振幅的改变对摩擦因数影响不大;当振动频率为0.5或1或2 Hz时,振幅变化对摩擦因数有一定的影响,但是没有明显的规律可循。

深水钻井作业管柱纵向振动载荷分析

深水钻井作业过程中,管柱在平台升沉振动的作用下产生纵向振动载荷,影响管柱的强度安全。以深水下表层套管作业管柱为例,建立了具有复杂结构的深水作业管柱纵向振动力学模型,并利用振动力学理论分析了管柱的纵向自由振动特性及纵向受迫振动载荷。分析结果表明,在平台升沉振动的作用下,作业管柱的纵向振动以第1阶振型为主;管柱顶端截面上的纵向振动载荷最大,是作业管柱上的危险截面;当钻井平台的升沉振动周期接近作业管柱的固有周期时,将产生极大的纵向振动载荷;当表层套管下入深度较大时,采用壁厚大的钻杆作为送入管柱能有效降低管柱纵向振动所产生的轴向应力。该项研究结果可为深水钻柱和送入管柱的设计提供依据。

利用桨叶后缘小翼运动的旋翼桨毂振动载荷优化控制

利用桨叶后缘小翼运动是控制旋翼桨毂振动载荷的一种有效方法。采用非定常气动力和弹性力耦合的气弹分析方法,对附加了桨叶后缘小翼的直升机旋翼系统的振动载荷进行了研究。采用弹性桨叶和后缘刚性小翼的结构动力学模型、翼型剖面气动力采用Leishman-Beddoes二维非定常动态失速模型、后缘小翼剖面气动力采用Hariharan-Leishman非定常气动力模型,建立了带后缘小翼的旋翼桨毂振动载荷分析模型。采用伽辽金和数值积分相结合的方法,求解旋翼系统在前飞状态下的气弹响应。分析了后缘小翼各运动参数对桨毂振动载荷的影响。针对桨毂4阶振动载荷,采用改进的主动控制方法,优化了小翼的运动,使桨毂振动载荷得到显著降低。

基于神经网络的海洋平台振动载荷识别

利用ANSYS软件建立了W12—1平台的有限元模型,通过在模型识别点上施加激励得到响应的方法获得了神经网络的训练数据。建立了关于W12—1海洋平台的神经网络模型,利用前面获得的数据训练网络至收敛,把实测响应数据输入训练好的网络中,得到了W12—1平台的识别载荷。识别结果表明,在对海洋平台这样的大型复杂结构进行载荷识别时,神经网络方法识别的平均相对误差为8.5%,相对于传统载荷识别方法有很大的优势。

固体推进剂药柱在振动载荷作用下的结构完整性分析

采用有限元法对固体推进剂药柱在不同振动载荷作用下的应力、应变和位移场进行三维线性粘弹性分析,得出了药柱在横向、轴向、横向和轴向耦合3种载荷作用情况下的变形结果,并将结果进行了对比,对比结果显示:载荷耦合作用效果是横向和轴向载荷单独作用效果的叠加.通过数值模拟,为固体火箭发动机的结构可靠性设计提供参考.

随机振动载荷动力学等效的一种工程实现方法

利用实验室振动加载技术来等效模拟实际工况的随机振动载荷,以研究结构的振动环境适应性,是工程界通用的做法。文中讨论了随机振动载荷动力学等效的过程与方法,针对小阻尼稀疏模态结构,给出了基于结构振动响应等效的随机振动载荷等效关系的工程应用表达式和评价等效载荷对疲劳损伤影响的方法。简支梁数值模拟表明,通过文中方法设计的等效随机振动载荷,不仅可以获得变化不大的结构响应,而且疲劳损伤等效结果也可以满足工程应用精度要求。