分步精超角接触球轴承外圈沟道工艺试验研究

为提高角接触球轴承外圈沟道精超的加工精度及加工效率,基于沟道表面在精超加工过程中的变化特点,对轴承外圈的精超加工部分进行深入研究,细分为粗精超、精超两步,采用正交试验法来对每一步加工参数进行优化,将优化得出的结果和常规的一步精超试验结果作对比分析,试验结果表明:相较于常规的一步精超,采用分步精超能够将轴承超精加工精度提高10.42%,并且超精加工时间减少2s,说明分步精超的加工精度及加工效率均要高于常规的一步精超。

基于多传感器信息融合的水工闸门故障诊断

针对水工闸门安全检修困难、检修效率低的问题,提出了一种基于支持向量机(Support vector machine,SVM)和改进D-S证据理论的信息融合水工闸门故障诊断方法。该方法通过提取不同传感器诊断信号小波包信息熵特征构建特征子空间,然后在每个特征子空间构建诊断子网络,最后使用改进证据理论对每个诊断子网络的输入进行决策层融合,从而水工闸门的多信息融合诊断结果。闸门故障诊断实验结果显示,信息融合的闸门故障诊断方法可有效识别弧形闸门故障种类,其故障诊断准确率达到了98.33%,同时诊断可靠度高,各类故障的诊断不确定度均小于1%。实验结果验证了智能故障诊断方法用于水工闸门领域的可行性,对于改进水工闸门故障检修方式,推动水利工程智能化的发展具有重大意义。

中外合作办学模式下机械工程专业《有限元分析和设计》教学探索与实践

为了能够有效提高中外合作办学模式下机械工程专业《有限元分析和设计》教学效果。针对中外合作办学模式下机械工程专业《有限元分析和设计》课程的教学现状及授课过程中存在的问题进行总结和思考,并对该课程教学模式、教学理念、教学内容、教学方法和手段等方面进行探索与研究,提出教学改革的内容及相应措施。希望可以为《有限元分析和设计》教学效果的改善提供借鉴。

基于倒S形枝节的宽带圆极化天线设计

为满足无线通信日益增长的带宽需求,扩展圆极化微带天线阻抗带宽和轴比带宽的同时保持无线设备的小型化,本文基于微带缝隙天线提出了一种宽带圆极化微带天线的设计。该天线整体尺寸为30 mm×30 mm×1.6 mm,顶部结构为倒S形枝节,采用偏心侧馈的馈电方式,通过在微带线上加载矩形短截线改善天线的阻抗匹配,扩展了天线的阻抗带宽,在接地板上切角、挖槽扩展了天线的轴比带宽。测量结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为62.1%(5.14~9.81 GHz),3 dB轴比带宽为63.9%(4.43~8.59 GHz)。该天线具有小型、宽频带的特性,适用于5.8 GHz频段和WiFi-6E频段的无线通信系统中。

产学研创协同下车辆工程专业课程教学改革研究——以《汽车设计》课程为例

为实现培养创新型工程人才的目标,对《汽车设计》课程进行教学改革势在必行。《汽车设计》是一门理论与实践并重的专业课,将产学研创深度融合到课程教学中,是课程顺利开展新工科人才培养的基石。本文针对线上、线下课程教学现状及存在的实际问题,以创新创业训练项目为驱动,从教学目标、教学内容、教学手段等方面协同科研项目、企业合作、行业发展,培养学生创新创业思维,加强学生动手能力和工程实践的训练,收到了良好的教学效果。

基于非接触光学的金刚石滚轮石墨型腔测量方法

为了实现对金刚石滚轮石墨型腔的高精度测量,建立了基于激光同轴位移传感器的型腔轮廓测量系统,介绍了系统组成与测量原理、系统坐标系建立及参数标定方法,并提出型腔径向圆跳动与轴向圆弧轮廓度参数的测量计算方法。试验结果表明,径向圆跳动的测量标准差为0.0033 mm,轴向圆弧半径测量值最大偏差为1.7μm,圆弧轮廓度测量值最大偏差为0.7μm,测量精度高。

作大范围运动柔性梁的一种碰撞动力学求解方法

研究作大范围运动柔性梁的碰撞动力学问题。针对梁碰撞前、碰撞过程、碰撞后三个阶段,分别建立各阶段的动力学方程。基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,建立梁无碰撞时的刚柔耦合动力学方程。结合冲量动量法和接触约束法提出一种碰撞动力学求解方法,先以冲量动量法实现运动转换得到协调的碰撞初始条件,再以接触约束法求解碰撞过程。导出系统的刚柔耦合碰撞动力学方程,给出了接触、分离判据,实现三个不同阶段的转换与动力学求解。编制仿真软件,对实例进行动力学仿真,得到系统不同阶段的动力学响应。研究表明,所提碰撞求解方法可以较方便地用于计算柔性多体系统的碰撞问题。梁的柔性、大范围运动及碰撞效应相互耦合,碰撞行为对于柔性多体系统碰撞过程和碰撞后的全局动力学性态均产生较大的影响。

航空发动机机匣包容性打靶试验与仿真研究

为研究某型号航空发动机在受到叶片正面冲击时的包容性,利用滑膛炮试验系统对航空发动机真实机匣的包容性进行打靶试验,并用高速摄影系统对叶片的飞行过程进行记录。通过六组试验发现:发生1次包容事件与5次非包容事件,叶片初始速度越高越易出现非包容事件。为验证有限元仿真的准确性,使用显式有限元动力分析软件LS-DYNA对试验过程进行数值仿真,仿真结果与试验较为吻合。结果表明,数值仿真结果具有较好的准确性,仿真可以对真实发动机机匣的包容性给出较正确的预估,试验结果对航空发动机的机匣包容性设计有一定的参考价值。

基于弹塑性接触的柔性多体系统碰撞动力学

为了研究作大范围回转运动的柔性梁与固定刚性质量发生正碰撞的动力学问题,该文以柔性多体系统刚柔耦合动力学理论为基础,考虑非线性耦合变形项和碰撞力势能概念,利用假设模态法和Lagrange方程建立了含碰撞力的系统刚柔耦合动力学方程。该方程可以处理系统无碰撞和有碰撞的全局动力学问题。基于单轴压缩弹塑性接触模型将接触碰撞过程分为弹性加载、塑性加载和弹性卸载3个阶段,给出了描述碰撞过程的方法和接触判定条件。碰撞动力学仿真算例描述了碰撞过程中的碰撞力、变形、角位移等动力学特性。弹塑性接触模型与非线性弹簧阻尼模型的仿真结果对比发现,两种接触模型描述接触碰撞阶段和碰撞能量损失的方法不同,得到的碰撞力大小亦不同;弹塑性接触模型更接近实际情况,适用性较强。

尺寸相互差对配对轴承动态特性影响分析

角接触球轴承在配对过程中,对于各项尺寸数据要求极其严格,如果要实现万能组配,不仅在生产工序、加工工序及装配工序有高精度要求,两两轴承之间的尺寸相互差也是重要影响因素。针对轴承配对成功率低、尺寸相互差不可避免这一问题,通过建立背对背(DB)组配的角接触球轴承模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件研究配对轴承理想情况、具有尺寸相互差和不同过盈量时3种工况下轴承的动态接触特性,得到两轴承的应力特性、位移特性、速度特性及加速度特性曲线,之后使用Romax Designer软件对配对轴承进行载荷分布及寿命分析,参数化尺寸相互差对配对轴承动态特性的影响可以为轴承配对提供合理的参考。

大范围运动柔性机械臂斜碰撞动力学分析

对作大范围运动柔性机械臂系统,进行斜碰撞动力学分析.基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,计入耦合变形项,全面考虑大范围刚体运动与弹性小变形运动的耦合,建立系统连续动力学方程.引入斜碰撞力学模型,将法向和切向碰撞力以广义力的形式加入动力学方程中,对系统进行斜碰撞动力学建模分析.法向碰撞模型选取基于连续接触力法的非线性弹簧阻尼模型,切向碰撞模型选取一种修正Coulomb摩擦模型,对切向摩擦力进行统一描述.给出接触、分离判据,实现不同状态的动力学模型转换与求解.对斜碰撞全局动力学进行了仿真验证,分析了柔性机械臂全局过程的动力学特性变化以及碰撞对大范围运动和小变形运动的作用,并对比了不同碰撞方向对大范围运动、变形、机械能、碰撞力等动力学参数的影响.

分析力学方法建立多杆机械臂系统动力学方程的探究

针对一种多杆刚性机械臂系统,基于分析力学的Lagrange方法对其进行动力学建模.首先建立多杆机械臂系统的力学模型,分析其运动学特性.给出系统动能和势能的表达式,使用第二类Lagrange方程推导出了系统的动力学方程,并以具体实例对建模方法和动力学方程的具体形式进行详细说明.整个建模过程便于理解,易于实现,通过动力学建模过程反映了分析力学方法的一些特点和长处,对于本科理论力学课程的教学有一定的补充作用.

高速穿甲过程的热-结构耦合数值模拟

研究子弹侵彻炮弹药筒及发射药的高速穿甲问题及其热变化。利用有限元方法进行数值模拟,计算两种不同药筒情况下的结构及温度变化。观察整个穿甲侵彻过程,绘制应力、应力变化率、应变、应变率、温度等常规参数及可能引燃或引爆发射药的相应参数的变化云图及时间历程曲线,为发射药安全性分析和设计提供参考意见及一些有价值的数据。

航空发动机真实机匣的包容性数值仿真

为研究某型航空发动机机匣的包容性,以该发动机三级机匣为对象,模拟真实叶片与真实机匣模型的撞击过程,分析发动机转子转速在最低速和最高速下该机匣的包容性.结果表明,在发动机转子达到最高速时机匣出现非包容事件,叶片与机匣撞击产生的部分碎片飞出机匣.对机匣外侧缠绕凯夫拉材料和钛合金材料时机匣的包容性进行仿真和比较,发现凯夫拉材料能很好地吸收部分撞击能量,避免内层机匣出现大的变形,而钛合金材料比凯夫拉材料具有更好的包容性.

22MnB5钢焊接温度场及残余应力的数值模拟

利用Simufact Welding有限元软件研究了不同焊接工艺对22MnB5结构钢焊接温度场及残余应力的影响。结果表明,与其他焊接工艺相比,利用两个机器人同时从同方向进行焊接时得到的焊接变形和最终等效残余应力均为最小值,但焊接热影响区最大。

预热温度对Q460焊接温度场及残余应力的影响

利用ANSYS有限元分析软件,分析了无预热、预热温度为150℃和200℃时Q460焊接温度场和应力场的分布情况。运用单元生死技术和APDL语言,采用映射网格划分及双椭球热源模型模拟焊缝金属的逐步填充过程。结果表明,预热温度升高,工件最高温度增加,冷却速率减小,模拟结果和理论分析结果吻合较好,证明了模型的可靠性;预热温度为200℃时,焊接件残余应力最小,焊接接头质量较好。

低速冲击下铝蜂窝夹层板的动态响应研究

为了研究铝蜂窝夹层板在低速冲击下的动力学响应,通过有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA分析了半球头圆柱低速冲击铝蜂窝夹层板的损伤变形,建立了含蒙皮、蜂窝芯和胶层的铝蜂窝夹层板精细化仿真模型,通过与文献试验结果对比,验证了模型的准确性,并研究了铝蜂窝芯单元尺寸、高度以及金属、碳纤维增强复合材料(CFRP)两种蒙皮材料对蜂窝夹层板冲击响应的影响。结果表明:铝蜂窝芯单元尺寸越大,夹层板的刚度和稳定性越低;芯层高度对吸能的影响较小;胶层对吸能的影响不可忽略;相对于铝蒙皮,CFRP蒙皮铝蜂窝夹层板的吸能效果较好。

冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响

为了研究冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响,在ABAQUS中参照文献试验过程建立了铝蜂窝夹芯板受低速冲击的有限元模型,将仿真结果与文献试验结果进行对比以验证模型的可靠性,并进一步利用该模型研究了冲击角度对铝蜂窝夹芯板损伤、吸能、接触力峰值和接触时间以及切向滑移粘滞状态的影响。增大冲击角度发现:①铝蜂窝夹芯板的最大损伤深度减小,上蒙皮变形减小,沿着冲头滑动方向的蜂窝芯单元屈曲增多,但损伤减轻,下蒙皮几乎没有变形;②接触力峰值减小,接触时间增大;③铝蜂窝夹芯板吸能减小,其各部件吸能也分别缓慢减小,但始终保持上蒙皮大于蜂窝芯大于下蒙皮的趋势;④滑移时间增大,粘滞时间先减小后增大,粘滞时间占比先减小后快速增大,并在45°时粘滞时间占比最小。

碳纤维复合材料层合板损伤的压电阻抗法检测研究

为了验证压电阻抗(Electro-Mechanical impedance,EMI)技术在复合材料结构无损检测中的适用性,搭建损伤检测实验平台,设置不同的工况,测量不同损伤状态下PZT的电导曲线。利用均方根偏差RMSD对电导曲线进行分析,得出了损伤程度、损伤位置与RMSD值之间的关系:损伤程度增大,PZT测得电导曲线的偏移量增大,体现为RMSD值增大;与损伤位置间距越小的PZT测得电导曲线的RMSD值越大。验证了压电阻抗法应用于复合材料结构的适用性,并利用损伤距离与RMSD值之间的关系进行初步定位实验,得到精度较高的定位拟合曲线。

基于小波包信息熵和改进SVM的水工闸门故障诊断

针对水工闸门故障检测困难、检测效率低的问题,提出了一种基于小波包信息熵和改进支持向量机(SVM)算法相结合的水工闸门故障诊断方法。首先,利用小波包分解算法对弧形闸门振动信号进行分解;然后提取分解后各节点子频带信号的信息熵特征;最后将信息熵作为特征向量输入网格搜索算法优化后的支持向量机,进行故障分类器模型的训练。试验结果表明,在小样本参与训练测试的情况下,经网格搜索算法优化后的支持向量机模型仍能实现较快的训练速度和较高的分类准确率,模型的训练预测平均用时仅为1.97 s,对闸门故障的分类准确率也达到了95%,可快速有效识别闸门的故障状态。验证了该方法在水工闸门故障诊断中的可行性。