活塞结构参数对敲击能量影响的计算研究

针对内燃机降噪的现实需求,以Ricardo-Pisdyn软件为模拟计算工具,综合考虑活塞接触面粗糙度、活塞和缸套热及弹性变形,建立活塞组件的三维动力学模型,系统性研究了配缸间隙、活塞销偏置以及裙部型线等结构参数对活塞敲击能量的影响规律。结果表明:配缸间隙对活塞敲击能量有明显影响,增大配缸间隙会加剧活塞二阶运动,大幅增加活塞敲击能量;活塞销向主推力面合理偏置,可减小活塞最大敲击能量;增大中凸点高度,可以缩小裙部顶端至中凸点区域与缸套的热态间隙,抑制活塞二阶运动,减小敲击能量;增大裙部顶端间隙或减小裙部型线上指数,都会引起做功行程初期活塞的剧烈敲击;裙部底端间隙和型线下指数对活塞敲击能量的影响较小,增大裙部底端间隙或者减小裙部型线下指数,会导致活塞敲击能量略微增大。

考虑制造误差和油膜作用力的齿轮敲击动力学分析

为准确评估变速器空套齿轮受角加速度激励的敲击表现,采用集中参数法建立了模拟变速器敲击台架试验的10自由度扭转动力学模型;在包含时变啮合刚度、间隙非线性和拖曳力矩的基础上,进一步考虑齿轮制造误差和润滑油膜作用力。敲击台架试验结果表明包含楔入和挤压效应的润滑油膜作用力模型能正确反映变速器的敲击响应;数值分析结果表明润滑油膜可以减少制造误差位移激励和时变啮合刚度参数激励产生的齿面敲击,敲击强度随制造误差幅值的增加呈凹函数变化,当制造误差的幅值增加到某一数值时,齿轮副在无角加速度激励时亦产生敲击现象。润滑油温度对敲击的影响与角加速度激励有关:无角加速度激励时,低温时较低幅值的齿轮低频圆周误差通过改变油膜作用力方向产生敲击;油膜作用力产生的敲击响应频率比齿面接触的敲击响应频率更低;当存在角加速度激励时,敲击强度随温度的升高呈凸函数增加。

AA2024铝合金板料敲击式渐进成形性能研究

为了探究合适的数控渐进成形工艺参数范围,确定更优的敲击式渐进成形性能方案,通过单因素试验法研究振幅、频率、工具头直径和层进给量4个因素对AA2024铝合金板料成形性能的影响规律。试验结果表明:与传统的增量成形方式相比,敲击式渐进成形方式会降低板料的成形极限角,板料的成形性能会有所降低;当振幅为5 mm时,成形极限角随着频率的增大而增大;当振幅为10 mm时,成形极限角随着频率的增大而减小,成形随层进给量增大而增大,随层工具头直径增大先减小后增大。

层合板和蜂窝夹心结构复合材料敲击特性研究

制备了层合板结构和蜂窝夹心结构两种不同结构的复合材料损伤试块,基于有限元理论对这两种典型复合材料损伤结构的振动特性进行了分析,发现损伤尺寸对碳纤维蜂窝材料固有频率的影响显著优于碳纤维层合板的固有频率。采用啄木鸟智能检测仪对两种不同结构的复合材料损伤试块进行了敲击试验,试验结果表明,蜂窝夹心结构损伤试块的敲击检测脉宽损伤差异率为50.5%,而层合板损伤试块的敲击检测脉宽损伤差异率为31.5%,敲击检测对碳纤维蜂窝复合材料的损伤检测灵敏度显著大于层合板结构复合材料。

预选挡对双离合变速器敲击动力学影响的试验研究

搭建可模拟发动机转速波动的变速器敲击动力学试验台架,采集双离合变速器(dual-clutch transmission, DCT)的壳体振动和齿轮瞬时转速信号,研究不同预选挡位下DCT变速器的敲击响应和齿轮系统动力学随输入角加速度幅值变化的演变规律。根据齿轮系统间隙非线性动力学模型的计算结果和齿轮啮合基本定律,提出了一种基于齿轮特征频率角加速度幅值特性的齿轮运动状态判定准则。台架敲击试验结果表明预选挡显著改变DCT变速器的敲击响应和齿轮副动力学行为,当输入角加速度幅值增加到某一数值时,DCT变速器敲击响应发生向上跳跃现象,主动和被动子变速器之间产生明显的低频动力学耦合,承载齿轮转速信号呈现显著的多谐波非线性特性。根据提出的齿轮运动状态判定准则判断跳跃突变后的承载齿轮副发生齿面分离和敲击现象,动力学突变后的动力学耦合导致DCT变速器的敲击响应急剧恶化。最后,在整车上验证了台架试验的动力学耦合和敲击响应突变现象。

无损检测敲击法和超声脉冲法在钢管混凝土内部缺陷检测中的应用

随着钢管混凝土结构材料在房建、桥梁、水利工程中的广泛运用,关于核心混凝土的施工质量、强度及其与钢管结合面是否脱粘等问题,是当前工程试验检测和科学研究的难题和重点。结合工程实践,模拟混凝土内部空洞、局部不密实区、钢混结合面脱粘、振捣不密实松散区域的检测,模拟钢管混凝土中内隔板对超声检测的影响,验证运用敲击法、超声脉冲法检测结构性能的可行性。实践证明,采用敲击法、超声脉冲法检测钢管混凝土内部密实程度和脱粘情况行之有效,但敲击法粗略,精度低,而超声波在不同介质中的传播过程比较复杂,受混凝土内部隔板影响较大,并且超声检测只能预判不密实或者脱空部位,对具体有多少缺陷较难进行定量判别。

活塞敲击力作用下内燃机缸体结构振动性能研究

为了研究内燃机缸体在活塞敲击力作用下的振动性能,本文采用数值模拟和实验测量相结合的方法,首先模拟了活塞敲击力的特性,然后通过实验验证了缸体的振动响应。结果表明:活塞敲击力对缸体的振动特性有显著影响,导致振幅和频谱分布发生变化;然后进行了基于模拟的结构优化,以减轻缸体的振动响应,优化方案得到实验验证,并显示出显著的改善效果,为内燃机设计和性能改进提供了有力支持。

管柱敲击振动信号时频分析

开展管柱敲击振动研究,对了解管柱振动波传播机理与开发管柱振动信息传输技术具有重要意义。本文采用CoCo80四通道采集仪,在不同实验条件下采集PVC管和钢管的敲击振动信号;运用时频分析法,分析了敲击振动信号的组成及时频特征,描述了在管柱敲击振动中普遍存在的管柱刚体加速度运动现象。研究表明,敲击振动信号对位置变化具有很强的敏感性;PVC管敲击振动信号的频谱呈典型的宽频分布,而钢管柱敲击振动信号频谱成分相对丰富,具有倍频程特征,可以利用敲击振动信号的频谱来直接识别管柱材料。上述成果可以为下一步研究振动信号建模创造有利的条件。

双离合变速器动力系统加速工况扭振和敲击的被动控制措施研究

为研究不同预选挡机制下的双离合变速器敲击特性和控制方法,分别在整车和敲击台架上评价变速器的敲击主客观表现和随角加速度变化的敲击灵敏度;其次,根据敲击灵敏度,整车扭振响应和敲击主客观结果的相关性提出了一种定量评价变速器输入轴角加速度的无敲击扭振阈值。在相同整车上分别评价不同扭振和敲击的被动控制措施,包括离合器式扭转减振器,双质量飞轮式扭转减振器,以及离合器微滑摩和离心摆吸振器与扭转减振器的组合方案。台架试验结果表明预选挡显著改变双离合变速器的敲击特性,在某一激励幅值时产生敲击突变现象。整车试验结果表明离合器式和双质量飞轮式扭转减振器无法满足双离合变速器加速工况无敲击扭振阈值要求,在低转速段产生明显敲击;离合器微滑摩和离心摆吸振器与扭转减振器组合方案的输入轴角加速度幅值满足无敲击扭振阈值要求,消除了双离合变速器动力系统存在预选挡时的加速敲击。

基于敲击声MFSC特征CNN模型的古建筑木材物理力学性能评估

【目的】我国有大量的木结构古建筑,在现场对古建筑木构件正常木材的物理力学性能给予方便的检测评估,是古建筑木结构日常保护、修缮和安全评估的刚性需求。本研究对敲击声信号引入机器学习算法处理,力图将便捷的敲击方式应用于古建筑木材物理力学性能的无损检测。【方法】以北京某皇家古建筑拆修下来的4段落叶松旧木构件为原材料,加工无疵试件,首先探究木试件尺寸、密度对敲击声信号的影响,试验测定木试件的密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度等物理力学性能参数;然后对试验采集的敲击声信号进行梅尔频率谱系数(MFSC)特征提取,以敲击声MFSC特征为输入、试件物理力学性能为输出,构建古建筑木材物理力学性能卷积神经网络(CNN)评估模型。【结果】试件尺寸对敲击声信号没有影响,密度较高试件的敲击声信号的主峰频率较高;失活层对模型性能有较为明显的影响,失活层失活率为0.2时的拟合效果最佳;所建立的模型对古建筑木材物理力学性能的评估效果良好,密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度评估值与真实值之间的决定系数分别达到0.873、0.819、0.746、0.860。【结论】本研究构建的基于敲击声MFSC特征CNN模型,对古建筑木材物理力学性能进行检测评估是可行的。

工况及配缸间隙对活塞敲击力影响规律

针对发动机的运行工况及配缸间隙对活塞敲击力的影响规律展开研究。采用EXCITE软件搭建了活塞运动仿真模型与发动机多体动力学仿真模型。基于验证后的模型研究了活塞二次运动及活塞敲击力的特点,分析了转速及转矩等运行工况及配缸间隙的影响规律。研究结果表明:在压缩上止点附近活塞的二次运动最为明显,主推力面上存在最大活塞敲击力;随着转速的增加,活塞惯性力增大,使活塞敲击力增大;随转矩的增加,活塞所受侧向力增大,使得活塞敲击能量增加;随着配缸间隙的增加,活塞二次运动加剧,活塞敲击力相应增加。

基于精细复合多尺度散布熵的墙体内管道敲击探测方法

为了提高墙体内管道敲击探测的准确率,本文采用精细复合多尺度散布熵检测敲击声音信号的频率和幅值的变化,提取信号中的多尺度管道特征;将构建的多维度管道特征矩阵输入到支持向量机中,使用麻雀搜索算法确定支持向量机参数最优值,通过模型训练,完成墙内埋设管道有无的分类,提出了基于精细复合多尺度散布熵的墙体内管道敲击探测方法。将此方法与其它信号处理方法进行对比分析,结果证明,本文所提方法探测准确率高达97%,远远高于其他两种方法。

基于敲击法的碳纤维板加固钢梁脱粘检测研究

碳纤维板与钢梁之间的界面连接情况影响着钢梁的加固效果以及承载性能的发挥,为更好地判别脱粘病害,探究出一种有效的界面脱粘位置定性识别方法。首先制作碳纤维板加固钢梁后的未脱粘试件和脱粘试件,然后通过采用局部敲击指定位置的方法来获取声音信号,并采用Welch功率谱密度(PSD)估计法和快速傅里叶变换(FFT)分析声音信号中的频谱特征。结果表明:从低阶振动频率范围0~500 Hz来看,PSD估计法的2条曲线峰值差别明显,存在脱粘损伤部位的PSD曲线峰值处频率较正常部位处峰值对应频率明显向0偏移,从工况1 PSD曲线中提取得到的平均一阶振动频率从定量的角度揭示出脱粘损伤部位与正常部位频率的变化,这与界面脱粘后局部刚度降低有关;与传统常用的FFT损伤定位方法相比,PSD曲线峰值相比FFT曲线峰值差异性更大,更容易判别出该位置是否发生了脱粘损伤。文章还探究不同属性锤头对试验结果的影响,为实际工程提供有效的参考。

增压发动机全浮式活塞销敲击噪声研究

活塞销敲击噪声影响汽车的驾驶舒适性。基于弹性流体动压润滑理论建立了带全浮式活塞销的曲轴连杆活塞动力学模型,对不同负载、活塞销间隙、润滑油温度、润滑油槽与活塞销敲击噪声之间的关系进行了仿真计算。计算结果表明:随着负载的增大,敲击时刻和强度发生变化,当负载增大到75 N·m时,此敲击噪声消失;活塞销间隙由20μm减小到10μm,敲击强度减弱;润滑油温度对此敲击影响不明显;增加润滑油槽后,润滑油膜液动压力峰值由3.6 MPa降低至1.9 MPa,敲击强度显著减小,甚至消除了此噪声。试验测试与计算结果相吻合。该研究可为控制活塞销敲击噪声提供参考。

基于被动敲击扫描式检测方法的工程桥梁损伤检测

损伤检测技术对于桥梁健康评估和管理至关重要。近年来,基于移动车辆的桥梁损伤检测方法因其简单易行的优点已引起广泛关注。其中,敲击扫描式检测方法通过在敏感频率上施加激励,可以大大提高车辆加速度对桥梁局部刚度变化的灵敏度,而且由于敏感频率远离环境噪声频段,可以保证足够高的信噪比。如果采用车轮激励这种被动方式来产生敲击力,还可以进一步简化检测车的硬件系统,便于现场实施。本文报导了采用被动式敲击扫描检测车对两座在役桥梁的现场试验结果。实测数据表明,该方法不但可以定量地给出桥梁主梁刚度变化率的定量评估指标,还可以发现支座脱空类损伤。这些发现验证了被动敲击扫描式检测方法的实用性,展示了它在桥梁快速损伤检测方面的工程应用价值。

基于时频分帧能量熵的陶瓷制品敲击声波 信号特征识别

针对现有陶瓷制品敲击声波信号特征提取方法中提取的特征代表性降低的问题,该文提出结合最大重叠离散小波包变换(MODWPT)和时频分帧能量熵的特征提取方法。首先采用MODWPT将信号分解为4层,再对每个节点的子信号分帧后计算各个节点的时频分帧能量熵,然后根据能量分布特征选择了前6个节点的时频分帧能量熵特征,最后构建随机森林分类器完成识别。将该方法和MODWPT时频分段能量熵、MODWPT归一化能量特征两种方法进行比较。实验结果表明,相比MODWPT时频分段能量熵、MODWPT归一化能量两种特征提取方法,MODWPT时频分帧能量熵能提升特征的代表性,具有更优的陶瓷制品敲击声波信号特征识别性能,其识别的F1值达到了98.46%,相比上述两种方法分别提升F1值3.22%、1.86%。

汽车发动机异常敲击声现象分析与判断

本文主要讨论了汽车发动机异常敲击声现象的分析与判断。首先介绍了研究背景和意义,以及相关概念和定义。接着从发动机敲击声的定义和特点出发,探讨了汽车发动机异常敲击声的可能原因,包括燃油系统的问题和发动机内部机械部件的问题。在判断方法方面,文章详细介绍了发动机异常敲击声的表现形式和监测仪器的应用,以及人工检查的方法。在不同情况下的处理措施方面,作者分别列出了轻微敲击声、严重敲击声和不同部位异常敲击声的处理方法。此外,本文还讨论了汽车发动机维护与预防异常敲击声的重要性,以及发动机敲击声对驾驶安全的影响和危害。最后,文章总结了结论并展望了未来研究的方向。本文综合了理论和实践经验,对汽车发动机异常敲击声现象的研究和解决提供了参考。

隧道衬砌空洞敲击回声特性

为提高隧道衬砌空洞检测效率、指导隧道衬砌空洞自动敲击检测装置研制,开展隧道衬砌空洞敲击回声特性研究。依托我国双线隧道结构形式建立隧道衬砌声-结构耦合模型,以边长分别为0.4,0.6和1.0 m、衬砌厚度分别为0.05,0.15和0.35 m的9种空洞为重点,仿真分析敲击力、敲击点位置、空洞边长和衬砌厚度与衬砌回声声场分布特性间的关系;通过模型试验,验证仿真模型参数设置及仿真分析方法的可靠性。结果表明:空洞边长越大或空洞处衬砌厚度越小,基频越低;9种空洞的振动主频在318~1 837 Hz,计算时按200~2 000 Hz取值,该范围下隧道空间内声模态对隧道衬砌敲击回声声场分布影响较小;为识别边长0.4 m、衬砌厚度0.15 m的最小空洞,敲击力幅值应不小于5 kN,脉冲宽度应不大于0.3 ms;回声采集传感器应布设在距敲击点不大于1.0 m,且与敲击点轴线夹角不大于30°的范围内;面积不小于1.0 m^(2)、衬砌厚度小于0.20 m的空洞,其敲击回声声压级超过50 dB,空洞特征易于识别。

陶瓷品敲击检测方法的有限元仿真分析研究

利用COMSOL软件构建了敲击法陶瓷品检测的力学模型,用于预测冲击动态量中的最大冲击力。将陶瓷结构简化为立方体陶瓷试验片,对其受力信号进行时域分析,研究了合格陶瓷品与缺陷陶瓷品所受的敲击法冲击力信号波形的差异,以及缺陷尺寸大小对敲击冲击力的响应差异。结果表明,合格陶瓷品得到的冲击力信号峰值高于缺陷陶瓷品;缺陷的宽度和长度影响冲击力信号的幅值,缺陷宽度越宽或缺陷长度越长,冲击力信号峰值越低;缺陷深度较小的情况下对冲击力信号峰值的影响不明显。该研究结果揭示了合格陶瓷品和缺陷陶瓷品对敲击冲击力响应的特性差异,能为自动化生产线的在线检测过程中缺陷陶瓷品的准确识别提供有效的理论支撑。

钢筋混凝土结构移动式精准检测技术开发

无损检测技术是一种在不损害材料及结构服役性能的前提下,对其性质进行评估和测量的检测技术。然而,随着无损检测技术的发展和实践,结构内部的复杂损伤检测缺乏多层次精准性成为该领域的难点和核心问题。该文旨在结合国内外的研究成果,对无损检测技术的发展、分类和挑战进行梳理和分析,并在此基础上,介绍作者研究团队建立的一套由宏观到细观,再到内部的全面精准检测系统研究成果。针对表面宏观识别与细观定量识别,作者团队开发了表观病害视觉检测技术,包括构建的空间基准点自动追踪融合和亚像素级病害分割的全景图像快速拼接及表观病害厘米级定位方法,以及提出的全景图像中0.05 mm~0.2 mm多尺寸微细裂缝同步识别及真伪判别的人工智能算法。针对结构内部损伤识别,作者团队首创了智能变频敲击声波扫描及各类损伤精准识别新原理,发明建立了自适应激励分布移动敲击声波的损伤检测评估理论方法、声波及声纹图像特征人工智能算法及智能装备关键技术。经过实验验证,裂缝检测中宽度为0.05 mm时最大深度可达40 mm,剥离检测中最大深度可达400 mm,最小识别范围为50 mm。