超声铸造工具杆端面优化设计及模态分析

基于原工具杆,根据Snell定律,综合考虑半连铸时的金属液穴形状、声强度分布及声能利用率,对其端面进行优化,研究并设计了一种新的适合铝合金超声铸造的工具杆,利用有限元方法,采用MSC.Marc软件分析工具杆的共振模态。对比优化前后工具杆的纵向振动频率,发现两者几乎相等,从而验证了设计的准确性,满足匹配要求。优化后的工具杆可以和原振动系统匹配使用,且符合半连铸工况,工作性能良好。

基于ICA独立分量分析的模态参数识别研究

阐述了模态识别原理和独立分量分析原理,说明了ICA混叠矩阵与模态频率之间的对应关系,将信号处理技术应用于机械系统动力学问题中。对XXX型弹体涂镀层厚度检测仪机架进行试验模态分析,对获取的振动信号采用不同的算法提取出机架的固有频率并进行对比,结果证明,基于ICA方法的模态参数识别方法可以得到较好的识别。获得的模态参数结果对于降低检测仪振动、保证检测仪稳定运行具有重要价值。研究结果对于仅可测得响应的机械系统模态参数识别问题,具有一定理论和实际意义。

柔索驱动并联加工机构的力学建模与分析

针对柔索驱动并联加工机构,着重分析了该系统的固有频率及动力学响应特性。构建了系统瞬态时在切削力作用下的振动模型,解算出系统的固有频率;研究了系统的切削力模型和该力作用下的系统响应问题,基于龙格库塔法对系统的受迫振动模型进行数值求解.最后通过数值算例验证了该算法的可行性,并通过快速傅里叶变换(fast fourier transformation,FFT)将时域响应转变为频域解,分析了动平台质量和重心位置参数对系统稳定性的影响。

新型微耕机磁流变弹性体隔振系统控制策略仿真

目前,微耕机设计基本不考虑振动隔离,导致其作业过程中产生的剧烈振动而使操作者无法忍受。针对该问题,基于磁流变液的数学模型建立磁流变弹性体变刚度和阻尼的数学模型,计算其等效刚度和等效阻尼,并设计一种新型磁流变弹性体隔振器结构,进而建立隔振系统的数学模型,研究刚度和阻尼对系统稳定性的影响。根据磁流变弹性体的性质,建立变刚度和阻尼的控制策略,搭建Simulink仿真模型,采用PID控制、开关控制和未加控制进行仿真分析,通过仿真结果检验控制效果。结果表明:阶跃输入时,PID控制系统的位移和速度响应能够迅速趋于稳定,开关控制的最大位移幅值是PID控制的2倍,最大速度幅值是PID控制的8倍左右;未加控制的位移和速度响应趋于稳定的时间最长,幅值也最大;多频正弦输入时,未加控制的位移幅值是开关控制的5倍多,是PID控制系统的10倍左右,速度幅值是开关控制的7倍左右,而开关控制的速度幅值略大于PID控制的速度幅值;随机输入时,开关控制的位移幅值整体上小于未加控制,PID控制的位移幅值整体小于开关控制,且其位移曲线最平滑,速度曲线PID控制波动最小,开关控制次之,未加控制波动最大;混合输入时,未加控制的位移和速度幅值分别是开关控制的4倍和7倍左右,开关控制的位移和速度幅值是PID控制的2倍左右,PID控制的位移和速度波动最小。综上所述:PID控制策略简单,控制效果最好,为后续工作的控制器开发和实验验证奠定了理论基础。

阳光辐照下DJ2经纬仪热-结构耦合模拟研究

为研究阳光辐照和环境温度对经纬仪的影响,针对DJ2经纬仪进行有限元建模。使用Ansys workbench软件对DJ2经纬仪整体和镜筒支架分别进行夏日和冬日两种阳光辐照下的稳态与瞬态热-结构耦合的数值计算,并分析相应构件的热应变结果。分析结果表明,冬日环境较夏日环境下经纬仪结构变形较为明显,其中主要的受热变形位置为木制三脚架部分。通过对镜筒支架进行热瞬态分析,镜筒支架在夏日环境和冬日环境下达到系统热稳定状态的时间分别为2790 s、2670 s,稳定温度分别为29.749℃、5.3119℃,稳态结构总变形分别为24.475e^(-3) mm、54.252e^(-3) mm。

基于人工神经网络的机床部件肋板位置动态优化方法

应用神经网络理论建立了机床部件的BP神经网络模型 ,并在此模型上进行肋板位置的优化计算 ,在实体结构上实现了设计变量的自动搜索寻优计算。

S355钢焊接接头的组织与力学性能

通过拉伸、冲击和金相检验等试验方法对S355钢半自动气体保护焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用JM-56焊丝对S355钢进行焊接时,接头具有较好的抗剪强度和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体、针状铁素体、少量珠光体和粒状贝氏体。熔合区、过热区主要为先共析铁素体及较多的珠光体和一定量的粒状贝氏体。

白光散斑相关法多尺度分析Portevin-Le Chatelier剪切带变形

在适当的温度、应变率或预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随雪崩式剪切变形带的锯齿形塑性失稳、即PLC(Portevin-Le Chatelier)效应。本文利用图像相关求位移场的方法,对恒定加载应变率下(10-4/s),拉伸铝合金(A2017)试件时出现的PLC效应从宏观剪切带变形到微观晶粒变形等多尺度进行了观察和定量化的分析。通过对PLC效应发生时采集的试件表面的白光散斑图进行相关运算,得到试件表面剪切变形区域各点的精细位移,并在此基础上计算出剪切带区域的应变分布及剪切带的宽度。实验结果显示,当PLC效应发生时,剪切带区域的应变曲线呈台阶型,带的前后边缘应变梯度较大,中间近似呈平台状,带外区域应变值接近零,塑性拉伸变形主要集中在带内。

高速DSPI研究PLC剪切带成核演化过程

在适当的温度、应变率和预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随应力锯齿形跌落的雪崩式剪切变形带,即PLC(Portevin-Le Chatelier)效应。本文利用高速(1000 fps)数字散斑干涉法(DSPI),对不同加载应变率下,铝合金(LY10)试件中出现的连续(A-type)、间断(B-type)传播和随机(C-type)出现的三种PLC剪切带的瞬态成核与演化过程进行捕捉,通过对捕捉的试件表面系列散斑干涉图进行顺序相减处理,得到试件表面变形过程中位移的分布和演化系列条纹图。实验结果显示,对应于三种类型的剪切带,有两种主要的成核演化形式:1.A型剪切带的主要成核形式为先形成一个在观察平面上与拉伸轴方向成60°角并且横跨试件宽度的窄带,伴随着应力下落,剪切带开始沿自身宽度方向高速扩展达到最终宽度;2.对应于B、C型剪切带,先在观察平面上试件的一侧形成沿与拉伸轴方向呈60°角、长度约为最终长度一半的窄带。随着应力下落,带的前沿开始向试件的另一侧面沿自身长度方向传播,在传播过程中带逐渐沿自身宽度方向膨胀。带的前沿贯穿试件后,带开始高速膨胀,导致雪崩式剪切变形发生。

Al-Mg合金中析出强化相对Portevin-Le Chatelier效应的影响

Portevin-Le Chatelier(PLC)效应作为广泛存在于各种合金材料中的重要塑性失稳现象一直受到研究者的广泛关注。本文对镁原子质量百分含量分别为2.5%和5%的两种铝合金-国标LF2和LF5铝合金进行宏观拉伸实验和透射电子显微镜观察实验。通过宏观和微观实验结果的对比分析表明,由于LF5合金中作为溶质的Mg原子的含量相对于LF2合金成倍增加导致析出相颗粒数量也成倍增加,进而引起PLC效应在强度和加工硬化时间的倍增,这些对应关系表明Al-Mg合金中析出相颗粒是产生并影响PLC效应的重要因素。实验结果显示虽然析出相颗粒数量在多方面影响PLC效应,但是对其飞行时间的影响却微乎其微。

台式钻床动态特性的试验分析与结构动力修改

基于LMS Test.lab声振试验系统对Z4113型钻床进行动态特性试验分析,并利用系统分析中的Nyquist稳定性判据,准确识别结构的薄弱环节,最终对钻床工作台进行动力修改预测。

沉淀对Al-Cu-Mg合金中锯齿形屈服现象影响及其微观实验研究

经固溶处理的Al-Cu-Mg合金在常应变率拉伸实验中具有显著的锯齿形屈服现象,且屈服行为随固溶处理温度的改变而呈现不同的特征。塑性变形特性与合金材料的微细观结构,尤其是位错运动的演化密切相关。本文运用透射电子显微镜,研究在不同温度下固溶处理的Al-Cu-Mg合金的微观结构,尤其是析出颗粒的大小和含量。并结合宏观的拉伸实验结果,分析Al-Cu-Mg合金动态应变时效的机制。

鱼雷壳体与试验台架的接触刚度分析

在试验台架上对鱼雷进行冷、热车试验时,试验台架与壳体之间的接触刚度对试验结果有很大影响,同时也是考察台架是否压坏鱼雷试件的一个重要因素,本文中使用ABAQUS软件对鱼雷壳体与台架的接触刚度进行有限元建模计算,并与理论计算结果进行对比。对结果中的接触应力集中及接触应力曲线不连续等现象进行了分析,讨论了壳体弹性模量对接触应力曲线不连续性的影响。结果表明:在壳体上存在应力集中区域的附近同时存在着接触应力曲线沿环向的分布不连续现象,进一步的研究表明接触应力曲线的不连续程度与壳体弹性模量有关,弹性模量越大,该曲线的不连续程度越大。

界面热力学与晶界相图的研究进展

晶界作为微观结构的重要组成部分,对材料的性能起着关键性的影响。晶界相变是准确阐述众多材料现象的重要信息。然而,由于晶界结构复杂、晶界相变观测困难等原因,迄今为止仍缺乏对这些材料现象的直接证据和机理解释。随着先进表征设备特别是球差校正透射电镜的发展,再加上功能强大的计算机模拟,建立界面热力学模型并构建不同类型的晶界相图,为晶界结构及晶界相变的研究提供了广阔的前景。本文从晶界与晶界相变的分类、表征、界面热力学模型、晶界相图的构建等方面,综述了界面热力学与晶界相图的研究进展,展望了该研究领域未来发展的重点及趋势。