振动环境下直动式溢流阀的防压力波动可靠性分析

液压装备工作环境复杂,其中不乏存在振动、冲击等不利因素,这些因素与不确定性因素耦合极易引起溢流阀调定不当从而造成液压装备失效。针对此问题,考虑不确定性因素的影响,提出了一种直动式溢流阀防压力波动可靠性分析模型。通过适当简化建立了溢流阀在振动环境下的数学模型,并以调定压力波动幅值是否超过国标规定值为判别条件,构建了溢流阀压力波动失效的功能函数。考虑到功能函数为强非线性隐式,将MATLAB/Simulink仿真与主动学习Kriging模型相结合建立溢流阀防压力波动可靠性分析方法,并得到了振动环境下溢流阀压力波动失效概率。所得结果不仅为溢流阀的可靠性评估和设计优化提供了新的指导,还对发展液压相关元件可靠性技术具有一定的学术价值。

基于ADAMS-EDEM耦合仿真的月壤挖掘阻力分析

围绕月球资源开发的需求,提出一种五杆月壤挖洞机构。运用封闭矢量环法进行运动学分析,得出该机构末端点位移方程。根据Bekker半经验公式和朗肯被动土压力理论分别对挖掘铲的铲尖及铲面进行受力分析,得出挖掘铲进行月壤挖洞时所受合力方程。运用ADAMS-EDEM耦合仿真验证上述力学模型,证明该模型对机构挖洞时的阻力具有预测作用。

面向结构可靠性分析的并行自适应加点策略

现有的自适应加点策略多局限于Kriging模型,或在每次迭代过程中只能选取一个最佳样本点,效率较低.为解决上述问题,本文提出了一种通用的并行自适应加点策略CF-K.该方法考虑了样本点的局部不确定性并确保所选样本点分布在极限状态函数附近;此外,结合k-means算法以实现并行计算,即利用多台计算机在每次迭代的同时进行多个样本的仿真.算例分析表明,与其他方法相比,所提方法在满足精度要求的条件下具有更少的迭代次数,更节省时间.基于所提方法的结构可靠性分析不仅在计算效率和精度之间取得了较好的平衡,在理论上还可用于任何现有的代理模型.

不同润滑条件下碳钢齿轮齿面磨损和点蚀研究

电化学腐蚀会在齿面上形成不含Fe的夹杂物,夹杂物和Fe基体表面间的缝隙腐蚀可能成为点蚀的萌生位置,由于润滑油的周期性压力作用,缝隙不断扩大形成点蚀.不同润滑条件下的磨损和点蚀行为不同:在干摩擦条件下,点蚀的发生率最低,磨损最严重,轮齿表面发生高温氧化腐蚀并在齿面上形成了一层氧化层;在油润滑条件下,润滑油以油膜的形式黏附在齿面上,点蚀的发生率和面积随润滑条件的改善而增加,磨损程度随润滑条件的改善而减小.在干摩擦条件下齿面磨损为主要失效形式,充分润滑条件下齿面点蚀变为主要失效形式.润滑油供给量减少时,磨损深度最小值点会从节点位置向齿根方向发生偏移.

3-RPS并联机器人运动可靠性仿真研究

利用ADAMS 12.0建立多体系统仿真模型:首先在ADAMS/View模块下建立参数化的虚拟样机模型。利用ADAMS软件提供的Point Motion、Measure和Spline等功能,获得机器人位姿正反解。考虑杆长误差和球副位置误差服从正态分布的情况下,利用随机抽样获得不同模型的实现,通过仿真得到机器人末端执行器的多组运动轨迹,并用文本文件记录相应的数据结果。最后由统计计算得出任意时刻的机器人运动可靠度。该方法不涉及复杂的数学推导,计算精度高,求解周期短,为设计人员提供了一定的参考,适合于工程应用。

基于有限元法的机床导轨热特性研究

以往机床导轨热特性分析主要通过传统的计算方法得到导轨热变形的解析解,并没有考虑热源移动对导轨热变形的影响,因此计算结果并不十分精确.应用有限元法,建立导轨的有限元模型,考虑移动热源的影响,对模型进行数值模拟,得到导轨的温度场,并在此基础上得到导轨的热变形量.由于移动热源的影响,与稳态分析所得变形量相差2.52μm.导轨达到热平衡所需时间为1.25 h.由于热变形的影响,导轨在水平面的最大直线度误差为5.03μm,导轨表面的最大倾斜度误差为0.000 218 9°.研究结果为分析导轨热变形对加工精度的影响提供了参考,进而为机床的误差补偿提供了理论依据.

可修系统预防性维修时间的确定

提出一种针对复杂可修系统确定预防性维修时间的方法.定义寿命周期,建立工作时间和维修时间的联合密度函数.考虑系统正常运行过程中产生的收益和各种维修活动所造成的损失,应用随机变量函数的数学期望的相关理论,计算单位寿命周期内系统运行单位时间的平均收益关于预防性维修时间T的函数,以最大单位时间收益为目标对T进行优化.运用Newton迭代法确定系统的最佳预防维修时间,并计算最佳预防维修时间所对应的可靠性.通过实例具体说明所提出预防性维修时间确定方法的建模求解过程,并分析系统寿命分布参数对最佳预防性维修时间的影响.

机械传动系统可靠性设计模型（I）——考虑应力相关性的设计

以齿轮减速器为例，分析了典型机械传动系统的各组成元素．采用FMEA方法，依照各元素对系统可靠性影响的大小，对系统进行可靠性设计时的组成进行了简化，建立了减速器系统可靠性计算模型——串联系统模型．根据条件概率理论，建立了系统元素间失效完全相关的判据并给出实用表达式．在此基础上，针对系统中各零件在同一个力源作用下的事实，给出了机械传动系统可靠性设计考虑应力相关性的设计模型和计算方法，得到的模型和方法可推广应用到其他机械传动系统可靠性设计计算中．

一种用于结构可靠性分析的Kriging学习函数

为提高基于Kriging模型的结构可靠性分析方法的效率,分析现有学习函数的不足,提出一种新的自适应学习函数VF.该学习函数同时考虑学习点的Kriging方差和联合概率密度函数值对失效概率估计精度的影响,避免对概率密度函数值过小的区域抽样造成的样本点浪费,提高了学习效率.根据Monte Carlo方法生成大量候选样本点,定义学习函数最大值点为最佳样本点;提出一种适合该学习函数的学习停止条件,既保证失效概率的精度又保证学习选点次数较少;分析两个数值算例.结果表明:与其他方法相比,所提出方法能够在较少样本数量的情况估计出较准确的失效概率值,其在迭代收敛速度、准确性及稳定性方面都具有较好的效果,且该方法能够应用于工程中隐式且非线性程度较高情况.

两端支承式输流管路的强迫振动分析

研究水平放置的两端支承式输流管路的强迫振动问题,将欧拉-伯努利梁模型视为管路的简化力学模型.利用格林函数法对无量纲的强迫振动微分方程进行推导,得到一般支承形式管路的格林函数,并最终得到挠度的一般表达式.在此基础上研究一端固定、另一端弹性支承输流管路的振动响应,分别利用微分变换法和伽辽金法验证其正确性与准确性,并研究了集中载荷和分布载荷情况下的振动响应.利用该方法可以得到封闭的精确解,比其他数值方法具有较大的优势.

附件机匣出油口润滑油温度计算方法

附件机匣出油口温度是飞机发动机多种部件设计时所需的重要参数.机匣出油口润滑油的温度、机匣内部润滑油温度场的分布和机匣壳体散热量三者互为计算条件,给计算带来困难.推导了机匣壳体散热量的理论计算模型,研究了用有限元软件计算散热量的方法,此外应用迭代方法解决了机匣内润滑油温度场未知的问题,计算出机匣壳体的散热量,从而得到附件机匣温度场的分布和机匣出油口润滑油的温度.经验证:计算结果与经验值相符,经验值偏于安全.编制出的利用ANSYS结果数据库计算散热量的程序,能够计算形状和边界条件复杂以及各向异性导热体的散热量,与理论计算值相比该程序的计算误差小于1%.

竖壁对流换热系数计算模型的探讨

根据流体边界层理论,研究了高普朗特数常物性不可压缩流体在重力作用下,沿竖直壁面无初速度加速流动过程中速度边界层和热边界层的形成规律,给出了速度边界层和热边界层的厚度函数·据此,研究了该模型下对流换热系数的计算方法,推导出计算公式·在短距离流动中,该模型的速度边界层和热边界层较流体外掠水平板模型厚,换热较弱,因此对流系数较小·工程实际中的许多换热问题都可以简化成流体在重力作用下沿竖直平板流动模型·把该模型下得到的对流系数公式应用于飞机附件机匣的传热计算中,得到了比较精确的结果·

基于损伤力学的疲劳裂纹萌生及扩展规律研究

针对金属构件疲劳裂纹的萌生、扩展寿命及其规律等问题,应用损伤力学理论与有限元相结合的方法,建立了计算疲劳裂纹全寿命的统一模型。引入附加载荷法,通过MATLAB编程计算,实现了对刚度矩阵的连续计算,并给出了编程的流程。通过对单个单元的损伤计算,得到了单元从无损到破坏过程中等效应力的变化;通过计算各个构件损伤单元寿命,进而给出了金属构件总体疲劳寿命。分析得到了微裂纹萌生及扩展寿命占总体疲劳寿命的80%以上,并应用有限元软件ANSYS模拟给出了缺口件裂纹萌生及扩展过程。理论计算的结果与试验数据对比基本一致,验证了本工作方法的准确性。

两端截尾分布的应力-强度干涉模型

利用应力强度干涉模型理论建立了应力和强度都是截尾分布时机械零构件的可靠度计算公式，消除了目前使用的、利用理论分布进行零构件可靠度计算时可靠度永远小于１的情况，使可靠度计算更符合实际情况．

齿轮瞬态温度场的仿真分析

以直齿圆柱齿轮为研究对象,基于能量守恒定律和傅立叶定律推导了齿轮瞬态温度场的导热微分方程,根据定解条件确定了齿轮各个界面边界条件,运用有限元方法和传热学理论建立直齿圆柱齿轮模型,加载边界条件,并对其瞬态温度场进行仿真,得到了不同周期的温度场分布和节点温度变化曲线,系统地分析了其温度场随时间的变化。结果表明:温度随着啮合周期的增多而增高;在啮合阶段节点温度有一急剧升高,在退出啮合后进入非啮合阶段,温度逐渐降低;啮合阶段温升大于非啮合阶段温度的下降,该节点温度总体趋势升高。分析结果符合实际,为齿轮的热分析奠定了坚实的基础。

机械传动系统可靠性设计模型(Ⅲ)——以单级圆柱齿轮减速器为例

在建立了机械传动系统可靠性设计模型后,介绍了相关变量的处理方法·在此基础上以单级圆柱齿轮减速器为例,考虑影响减速器工作的各种随机因素,进行可靠性优化设计·以变量独立变换理论为基础建立可靠性设计的目标函数,通过独立变换,把各个零件间相关的强度转化为相互独立的变量,保证了计算的正确性和准确性;再确定各种约束条件,采用外点罚函数法求解·利用外点罚函数法不限制初始点的优点,通过优化得到很好的结果·最后,通过蒙特卡罗法验证本方法的可靠性和准确性,可知本方法与蒙特卡罗法的结果大致接近·

轴承预紧力和跨距对主轴动态特性的影响

基于ABAQUS采用有限元分析法分析了主轴动态特性,主要研究了轴承预紧力和支撑跨距对主轴动态特性的影响,在同时考虑轴向预紧和主轴自重对轴承刚度的影响的情况下,计算得到不同预紧力和过盈配合下组配轴承的径向刚度,拟合了固有频率随轴承预紧力和支撑跨距变化的经验公式。结果表明:轴承预紧力相比过盈量对组配轴承刚度的影响更为明显。主轴系统的固有频率随轴承预紧力的增加而增大,相同的刚度下,轴承支承跨距的增加系统固有频率随之增大。

机械强度模糊可靠度计算的一种方法

利用最大应力和最小极限应力的概念，建立了机械强度的模糊可靠性计算公式，推导出最大应力和最小极限应力具有常用隶属函数时模糊可靠度的计算公式。

模糊可靠性设计的应用

本文利用可靠性和模糊集理论给出了模糊可靠度的概念,阐述了模糊可靠度在何种情况下采用。本文推导出一些常用的模糊可靠度计算公式,比较详细地说明了模糊可靠度在机械产品中的应用范围。

齿轮随机参数系统非线性振动响应可靠性分析

以单位振动周期内随机振幅超限作为失效准则,定义了随机参数结构系统的振动响应可靠度.将非线性振动数值求解与动力可靠性理论结合起来,利用随机过程中的水平跨越分析方法推导了齿轮非线性系统振动响应可靠度的计算公式,并计算了齿轮间隙非线性随机参数系统的振动响应可靠度.研究表明,该方法对复杂的齿轮非线性随机参数系统的振动响应可靠度的计算是有效的.齿轮间隙非线性振动响应为周期振动时,随机参数系统的振幅变化不大.随着频率比的变化,当响应进入混沌振动状态时,随机参数系统在一个周期内极易产生失效振幅,振动可靠度较低.因此,设计时应避开混沌振动区域.