基于声学超材料的水润滑尾轴承系统承载与振动性能仿真

为提高水润滑尾轴承的减振降噪性能,提出基于声学超材料的新型水润滑尾轴承设计方案,研究声学超材料单胞带隙产生机理和结构承载性能。利用响应面与有限元方法对设计方案的单胞与超材料减振层进行结构优化,并对优化后的新型水润滑尾轴承系统进行承载和减振性能仿真研究。研究表明,与将内衬替换成超材料和在内衬和外衬之间设置超材料方案相比,在外衬与轴承壳之间设置超材料的方案具有更好的承载和减振性能。优化设计轴承方案满足承载能力需求,且在292.31 Hz~601.58 Hz处具有良好的减振效果。相比于传统轴承,超材料轴承具有更好的减振特性,振动最大衰减为98.48%。研究为低振动噪声水润滑轴承设计提供了新思路。

舰船推进轴系轴承载荷识别与标定方法

针对目前舰船推进轴系轴承服役载荷与设计载荷差别大、现有轴承载荷识别方法精度低等问题,开展舰船推进轴系轴承载荷识别法的优化与精度提升研究。基于转轴应变信号建立推进轴系轴承载荷识别力学模型,提出综合有限元法与三弯矩法的轴系轴承载荷识别法的仿真验证方法,分析载荷识别精度的影响因素和影响规律,完成轴承载荷识别系统的标定试验,获得轴承载荷识别的修正模型。研究结果表明:轴承载荷识别值与三弯矩法计算值最大相对差小于3%;应变测试误差对轴承载荷识别精度的影响较大;识别模型中后尾轴承等效支点位置取值对相邻轴承的载荷识别值影响较为明显;载荷识别误差随应变修正系数增加存在先减小后增大的现象,当应变修正系数取值在1.08~1.11时,轴承载荷识别相对误差从10%减小到1%以下,识别精度得到大幅提升。

舰船水润滑轴承等效支点预测及轴系迭代校中

针对舰船推进轴系力学建模时,主观假设的水润滑艉轴承等效支点位置对轴承材料和结构的考虑不足的问题,本文开展考虑轴倾斜及轴承因素的水润滑艉轴承等效支点位置预测及轴系迭代校中方法研究。建立了基于有限元法的艉轴承接触力学模型,以轴线倾角、轴承长径比和内衬弹性模量为控制变量,计算了125种组合方案下轴承的接触压力分布,揭示了三因素对等效支点位置的影响规律并构造了等效支点位置拟合计算式,创新提出了融合等效支点位置计算的推进轴系迭代校中算法。研究结果表明:等效支点位置计算式具有较高的预测精度,7个新算例的拟合公式解与有限元解的最大相对误差小于4%;相比普通三弯矩法,后艉轴承支反力的迭代校中计算结果与有限元结果的相对误差减小了60.22%。

刚柔异相水润滑轴承复合材料优化设计研究

针对传统水润滑轴承内衬材料结构单一导致的力学性能受限问题,研究一种刚柔异相复合仿生材料。该材料的基体为柔性材料,中间镶嵌刚性纤维,将其作为水润滑轴承内衬材料,以获得更好的力学性能。由于复合仿生材料具有结构对称性,因此采用有限元分析软件Abaqus对整个结构中一个体积单元进行仿真计算。对比分析无纤维和有纤维的体积单元的承载性能,以及同一个纤维结构下,不同纤维螺旋角度和纤维半径对材料承载性能的影响,得到最佳的刚柔两相比例。研究结果表明,柔性基体对于纤维结构具有支撑保护作用,纤维螺旋角度大小和纤维半径需要根据材料的性能要求进行选择。为了体积单元的力学性能表现最好,需要选择最优体积单元刚柔两相比例。同一载荷条件下,纤维螺旋角度30°、纤维半径0.6 mm的体积单元力学性能最优。研究结果表明,刚柔异相的纤维结构复合材料相较于传统的水润滑轴承材料具有更优秀的力学性能。

材料领域知识图谱构建与应用研究

【目的】为方便处理大规模非结构化材料科学信息,深入挖掘材料信息数据之间的关系,知识图谱为材料的特性和结构的集成研究提供了技术支持。【方法】本研究提出了一种新的知识图谱构建方式,构建了基于知识图谱的材料知识智能问答及材料知识图谱云平台。知识智能问答系统通过BERT+CRF构建,图谱云平台基于B/S框架开发。【结果】本研究构建的系统框架可以实现材料的知识问答,并以云平台的形式为用户提供使用入口,并可直观展示材料知识图谱。以III-V族化合物计算数据集为例,构建了III-V族化合物材料知识图谱。【结论】本研究扩展了知识图谱在材料领域的应用,对加快新材料的发现和挖掘材料的潜在信息具有重要意义。