FRACTURE LIMIT LOAD OF CONE SHAPE PART IN DRAWING PROCESS

The deformation characters and load status of the blank＇s potential fracture zone are analyzed at the moment when blank is approaching to punch comer in drawing process of cone shape part. Based on tension instability theory, the formula for calculating fracture limit load of cone shape part in drawing process is derived. Also, the formula is analyzed and verified by experiment.

Observations of loading-unloading process at Saturn's distant magnetotail

Using in-situ measurements from the Cassini spacecraft in 2013, we report an Earth substorm-like loading-unloading process at Saturn's distant magnetotail. We found that the loading process is featured with two distinct processes: a rapid loading process that was likely driven by an internal source and a slow loading process that was likely driven by solar wind. Each of the two loading processes could also individually lead to an unloading process. The rapid internal loading process lasts for ~ 1-2 hours; the solar wind driven loading process lasts for ~ 3-18 hours and the following unloading process lasts for ~1-3 hours. In this letter, we suggest three possible loadingunloading circulations, which are fundamental in understanding the role of solar wind in driving giant planetary magnetospheric dynamics.

某迫榴炮击针疲劳寿命仿真与提升研究

击针大多采用细长及变截面结构,在循环撞击力作用下,易引起结构应力集中及交变应力,经常出现疲劳断裂故障,严重影响自动武器的可靠性,甚至威胁到作战人员安全。某迫榴炮击针在试验中偶发断裂现象,疲劳寿命约200发左右,为了提升该击针疲劳寿命,基于载荷传递过程,建立了击针在火药气体反冲力下高速运动与限位块的瞬态撞击模型,获取击针撞击过程交变应力,通过循环载荷作用下击针疲劳寿命评估,计算击针疲劳寿命与试验现象基本一致,验证了计算模型的准确性。在此基础上,开展了不同材料击针疲劳寿命提升研究,研究表明,将击针材料由PCrNi3Mo更换为30CrNi2MoVE后,击针疲劳寿命由215发提升到1670发,提升效果显著,改进后的击针经实弹射击试验验证在规定寿命周期内未发生断裂现象。

分段递进式除硫工艺对油井采出含硫废水的处理研究

针对油井采出废水中硫化物去除难的问题,采用分段递进式除硫工艺对油井采出废水经过UASB生物反应池和仿生池进行分段递进式回流处理。实验结果表明,采用分段递进式除硫工艺,调节采出废水中S/N为5.2∶2,补充一定量的HCO_(3)^(-),设置回流比为2.7∶1条件下,采出废水中的硫化物(S_(2)^(-))去除率为95.8%,最大容积载荷6.46 kg/(m^(3)·d);硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)去除率达99.6%,最大容积载荷1.13 kg/(m^(3)·d)。经SEM和XRD验证,硫代谢产物以单质硫(S0)为主,回收率83.8%,其次为SO_(4)^(2−)和S_(2)O_(3)^(2-);硝酸盐代谢产物以N_(2)为主,产率72.4%,其次为NO_(2)^(-)。分段递进式除硫工艺不仅解决了采出废水中的硫化物去除难题,同时实现了资源回收(S0)和主要代谢终产物(如N2)的无污染排放。

考虑特性分类批处理负荷可调节能力的数据中心微网灵活性设备分布鲁棒容量配置方法

微网灵活性设备主要用于平抑源荷两侧的波动,其容量配置方法应考虑源荷不确定性的影响,而含数据中心微网的灵活性设备容量配置方法还应进一步考虑数据中心负荷的可调节特性。考虑数据中心批处理负荷的可调节能力和源荷不确定性因素,提出一种灵活性设备容量配置方法。根据负荷特性的不同,将批处理负荷划分为2类以更加准确地量化其可调节能力,一类为带宽时序可变限时可平移负荷,另一类为带宽时序不变可中断平移负荷,对这2类批处理负荷进行详细分析并给出一般性的建模方法;构建数据驱动下的min-max-min两阶段分布鲁棒优化容量配置模型,利用1-范数和∞-范数约束场景概率分布模糊集,采用列和约束生成算法对该模型进行化简求解。对某省数据中心微网进行算例分析,验证了所提方法的有效性。

颗粒度动态控制的负载均衡算法的大数据分析

本文提出了一种创新的动态颗粒度控制算法,此算法融合了延迟进程生成与负载内联的特点,通过构建数学模型、优化算法,解决了传统负载均衡方法在动态环境下处理并行任务的难题。旨在最大化并行处理效率并削减不必要的开销。为大数据分析和并行处理提供了一种高效、灵活的负载均衡方案,对提升系统性能与降低成本有一定的参考价值。

多楔带轮旋压工艺参数优化研究

针对多楔带轮旋压过程中成形质量较差和旋轮寿命较低的问题,以东安513型发动机多楔带轮为研究对象,基于Deform平台对冷轧钢板08Al多楔带轮成形过程进行数值仿真,通过筛选旋压工艺参数,确定设计变量,并分析主轴转速、旋轮进给速度和旋轮半径对毛坯等效应力、旋轮成形载荷的影响;基于Design-Expert软件对旋压过程的各设计变量以多目标遗传优化算法进行优化设计,并通过试验验证了有限元仿真的可靠性。经过优化后,成形后的带轮等效应力减少了39 MPa,旋轮所受成形载荷减小了10.64%。

考虑抗力非平稳劣化和荷载相关性的桥梁可靠性分析

桥梁结构在服役期间受到环境侵蚀和均值增大的相关荷载作用,承载力降低,安全状况不容乐观。为了准确评估服役桥梁在剩余使用寿命内的安全性能,需要考虑结构抗力劣化的非平稳特性以及荷载的时间相关性。该文基于时变可靠度理论,采用Gamma分布描述结构抗力的非平稳劣化过程,并用二维联合分布函数表示相邻荷载的相关性,基于贝叶斯原理,提出了计算公式,并采用蒙特卡洛模拟(MCS)对计算结果进行了验证。对四川省某钢筋混凝土简支梁桥的时变可靠度分析结果表明:在单次条件概率分子的二重积分结果大于0.7时,公式计算结果与MCS结果接近,证明了其正确性;Gamma劣化过程的尺度参数越大,荷载的时间相关性越弱,结构失效概率越大;当作用于结构的车辆荷载年均增长率超过2%时,桥梁在30年内失效的概率较大,需要对结构进行定期监测、养护和维修。

特种车辆多维载荷谱加速方法及在振动环境模拟试验中的应用

目的 解决车辆多轴轴耦合台架试验耗时长、花费大以及振动环境模拟精度低等问题。方法 将雨流投影方法运用到多维载荷加速处理中,利用传统雨流滤波法和多轴雨流投影滤波方法分别对特种车辆部件实际所受的多轴载荷进行加速处理,对加速后的多维载荷信号开展基于时域波形再现的振动环境模拟,以更有效地利用轮式车多轴轴耦合试验台开展加速疲劳试验。结果 对比加速前后的多维载荷信号,在时域、频域、损伤域基本一致的前提下,多维载荷信号时间压缩了50%,多轴振动环境的模拟精度大于80%。结论 采用该方法开展车轮加速疲劳试验,能够精确再现被试件的实际振动环境。通过实际试验验证,可以很好地再现故障出现的时间和形式,与实际野外路试结果十分吻合。

不同应力路径及围压下煤岩损伤能量演化

为研究煤岩体损伤演化过程中能量的转化机制,以王庄煤矿9105工作面原煤为研究对象,利用HC-SPT-100型高压三轴试验机、HC-U7型非金属超声波探测仪、4K科研相机等仪器,采用非接触式数字图像处理技术开展了不同应力路径及围压下三轴加载试验.研究结果表明:(1)不同应力路径及围压下三轴加载过程中煤岩损伤能量演化可分为压密、弹性与脆性跌落3个阶段;(2)试件在不同加载路径与不同初始围压下各阶段能量值相差较大,表现为在同一初始围压下,常规三轴加载路径下试件的弹性能、耗散能、总能量均大于三轴循环加载路径下试件的弹性能、耗散能、总能量;(3)三轴加载过程中,不同加载路径下试件轴向应变从压密到破坏阶段表现为整体波动与局部集中→局部集中→局部集中→整体波动与局部集中的发展规律;(4)不同加载路径及围压下破坏阶段试件的应力集中不同,常规三轴加载路径下破坏阶段试件的应力集中在低围压下以新生应力集中为主、高围压下以继承应力集中为主,三轴循环加载路径下破坏阶段试件的应力集中在高、低围压下主要以继承应力集中为主.

轴向荷载作用下小规格拉铆钉和普通螺栓疲劳性能对比研究

拉铆钉因其良好的防松动、抗疲劳和防腐性能以及较强的环境适应性等特点而被广泛应用于航空航天、轨道交通、桥梁建筑等领域。为解决光伏支架中螺栓连接易发生疲劳的问题,现研究一种国产新型拉铆钉的轴向疲劳性能,用以代替普通螺栓连接进而提高光伏支架的疲劳寿命。对LMY8和LMY10小规格拉铆钉及同规格的普通螺栓进行了轴向荷载作用下的静力试验和疲劳试验,并利用ABAQUS软件进行了拉铆钉铆接过程的模拟,利用FE-Safe软件对拉铆钉疲劳寿命进行了模拟。研究结果表明:在同样条件下,铆钉的疲劳性能优于普通螺栓的疲劳性能;拉铆钉在轴向荷载作用下的疲劳断口位于套环和锁紧环槽啮合的第一圈螺纹处,此处应力集中是拉铆钉发生疲劳失效的主要原因;拉铆钉的疲劳寿命会随着最小荷载的增大而提高,随最大荷载的增大而降低;由疲劳云图可知,拉铆钉在承受轴向循环荷载作用时,铆钉头部下方R角过渡处也会产生较大的应力,此区域也是易发生疲劳失效的部位。

基于未知风荷载作用下拉索振动位移的拉索MR阻尼器失效破坏的原位识别方法

MR阻尼器在长期服役过程中可能由于各种因素导致阻尼器失效破坏。现有的对MR阻尼器的性能识别多为离线方法,需将阻尼器从斜拉索上拆卸下来后进行人工检测。该文提出一种基于斜拉索在未知风荷载作用下振动位移,对在役失效无模型的MR阻尼器作用力进行原位在线识别的方法。首先,建立模态坐标下斜拉索-阻尼器系统运动方程及观测方程,并进行模态截断以减少未知变量的数量。然后,将模态风荷载建模为随机游走过程并加入系统的增广状态中,并视MR阻尼器的作用力视为作用在斜拉索上的‘附加未知输入’,采用最近提出的无直接反馈的平滑最小方差无偏Bayesian滤波,对结构增广状态和MR阻尼器作用力进行识别。通过识别数值模拟的MR阻尼器三种典型的失效破坏模式,验证所提方法的有效性。

冷挤压内螺纹力学性能试验研究

螺纹连接中螺母与螺栓接触型面复杂,对于螺纹牙上的应力状态分析困难,且不同加工方式对内螺纹的失效载荷影响较大。这里建立螺纹连接的简化力学模型和有限元模型,分析了内螺纹牙表面应力分布,重点对冷挤压内螺纹的力学性能进行了试验分析,并与切削内螺纹的力学性能进行对比。结果表明:内螺纹在负载状态下,应力集中和塑性变形主要集中在螺母与螺栓的牙根和第(1~3)个螺纹的牙顶处,应力大小和变形量沿载荷反方向逐渐递减;挤压内螺纹的连接强度明显高于切削内螺纹,失效载荷比切削内螺纹提升了(18~58.6)%不等;随着内螺纹牙高率从65%增加至80%,挤压内螺纹和切削内螺纹的力学性能均增加,切削内螺纹的失效载荷提升了(28.86~55.45)%,挤压内螺纹的失效载荷提升了(22.89~41.93)%。

基于OPC UA的分布式数据采集处理系统架构研究

随着物联网与互联网融合的不断深化,感知层与应用层之间的互联互通要求不断提高。针对现有数据采集系统存在的规范性、扩展性和适应性不足的问题,文章提出一套基于对象连接与嵌入过程控制统一架构(object linking and embedding for process control unified architecture,OPC UA)协议的分布式数据采集处理系统架构。对数据采集处理系统各个模块进行功能解耦和架构重组,分别介绍该系统硬件和软件架构;针对发布订阅模式下负载的特异性,提出一种改进的适用于OPC UA分布式订阅的负载均衡算法;最后在某车企实例验证该系统架构。结果表明,基于OPC UA的分布式数据采集处理系统数据采集处理效果良好,证明了该系统架构的可行性及有效性。

基于YOLOv5s的筐装禽蛋上料机器人视觉定位方法

针对国内禽蛋制品加工过程中,散装蛋水中上料时筐装蛋搬运自动化程度低的问题,设计一种自动上料机器人的视觉定位方案。该方案采用YOLOv5s和图像处理相结合的方法,在复杂环境中对散装禽蛋筐进行定位识别。建立最佳分割阈值T与图像平均灰度值M之间的关系模型,使用动态阈值分割法对图像中的堆垛整体进行分割,通过堆垛最小外接矩形的长宽比区分2种筐装禽蛋堆垛类型,堆垛类型识别准确率为100%。使用YOLOv5s对堆垛顶层的单个蛋筐进行定位识别,模型识别精确率为98.48%,检测单幅图片用时为0.0054 s。根据YOLOv5s输出的定位结果对图片进行裁剪,通过图像分割将蛋筐边框分割出来并用Canny算子检测其边缘信息,计算所有蛋筐旋转角度,平均角度误差为0.41°。结合蛋筐高度得出筐装禽蛋堆垛中所有蛋筐的位姿信息。结果表明,基于YOLOv5s和图像处理的筐装禽蛋定位方法可以准确识别出筐装禽蛋堆垛中所有蛋筐的位姿信息,该系统具有较好的鲁棒性和可行性。

面向异构处理平台任务调度的麻雀优化算法

针对当前异构信号处理平台中各处理器任务数量分配不均衡、处理器性能发挥不完全以及系统运行效率低的问题,文中提出一种面向异构处理平台的麻雀优化算法。该算法利用了麻雀算法较强的全局寻优能力和麻雀种群内部的高效工作机制。在经典麻雀算法基础上,文中提出了符合任务调度的二进制异或编解码规则,将离散的任务分配方案映射为连续的麻雀位置信息。将处理器负载均衡指数作为适应度函数,选取每次迭代中的最优解;在麻雀遍历任务时,采用任务优先级分流排序策略。对通信密集型任务和计算密集型任务采取不同的计算式得到更符合任务特点的遍历顺序,生成随机任务图,并将所提算法同ICPA(Improved Critical Path Algortthm)算法进行对比。仿真结果表明,相比于ICPA算法,所提算法的负载均衡指数平均优化率为60%,各处理器负载情况更加均衡,能更好地发挥异构处理平台的整体效能。

头部喷气对跨介质航行体入水过程载荷特性的影响

跨介质航行体入水瞬间会受到巨大的冲击载荷,极易导致结构破坏甚至内部器件失灵。为发展有效的降载方法,本文基于VOF(Volume of Fluid)多相流模型,研究头部喷气航行体入水过程的载荷特性和流体动力特性,分析喷气压力、喷气高度对降载效果的影响,并探索头部喷气降载方法有效性的入水速度范围。研究结果表明,头部喷气使自由液面下凹形成空腔,并能极大地降低航行体所受阻力和冲击力,延缓了航行体撞水时间,从而实现冲击载荷控制;喷气压力和喷气高度对入水空泡形态及冲击压力峰值的影响都不大,合理的选择既能达到降载效果又能节约喷气量;入水速度为50 m/s时,降载量高达76.51%,但当入水速度为300 m/s时,降载量仅为39.92%。因此,针对高亚声速跨介质入水问题,需进一步探索主被动相结合的复合降载方法。

基于综合工艺偏差的滚珠丝杠副静刚度建模

为了建立准确的滚珠丝杠副轴向静刚度理论模型,分析刚度的影响因素和规律,基于综合工艺偏差对滚珠丝杠副全滚珠载荷分布的影响,建立了轴向静刚度模型,提出了一种在综合工艺偏差下符合滚珠丝杠副轴向静刚度的计算公式。以GZ3206T型滚珠丝杠副为例,基于综合工艺偏差,通过Ansys Workbench 2022 R1有限元软件进行分析实验,然后通过轴向静刚度试验台进行对比实验验证,实验结果吻合度为87.85%~98.7%,验证了综合工艺偏差的滚珠丝杠副轴向静刚度模型的准确性,对分析和提高滚珠丝杠副传动精度设计和承载能力评估提供参考依据。

基于DLP 3D打印的高给药效率微针制备工艺

载药微针可以实现一次性快速药物递送,无需二次药物涂敷与输送过程,但其不佳的载药量与刺入率造成了给药效率差的问题。研发了一种基于数字光处理(DLP)3D打印技术的高给药效率微针(HDMN)制备工艺。通过在载药微针上构建锯齿状针体结构与阶梯状载药结构来提高载药微针的刺入率与载药量,进而提高给药效率。实验结果表明使用环氧丙烯酸酯(EA)打印微针时,当曝光时间为700 ms、打印层厚为30μm时,打印出的微针实际尺寸与理论尺寸平均误差最小为9.2%。利用旋涂法在微针表面交联聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)以改善微针生物相容性。显微镜观察发现,当交联层数为1层时,PEGDA均匀地覆盖在微针表面。石蜡膜穿刺实验结果表明,HDMN穿透了2层石蜡膜,而相同实验条件下的传统载药微针仅穿透了1层。药物释放实验结果表明,HDMN相对于传统载药微针在猪皮内留下的模拟药物浓度提升了61%。该研究为后续通过改善微针结构来优化微针性能研究提供了有益借鉴。

基于纪念币压印成形数值模拟的模具受力分析方法

针对纪念币压印过程中模具受力问题,采用一种自行开发的有限元软件Coin FEM进行数值模拟和载荷映射的分析。首先,通过压印数值模拟获取坯饼在模具作用下的受力数据,讨论了压印成形和模具力分析的实现过程,以及连接这两个过程的边界力映射算法的关键技术。然后将获取的作用力映射到模具上,进而进行模具受力分析。最后,采用商用有限元软件Deform 3D对该压印成形以及模具受力进行数值模拟分析,并与本文提出的方法进行了对比验证,吻合较好。纪念币压印数值模拟的结果表明:通过背景网格进行载荷映射的模具受力分析方法具有可行性。坯饼的模拟结果分布与实验结果保持一致,为坯饼与模具之间的作用力的正确性提供保障。通过载荷映射的方法,可以获得模具节点的受力信息,进而求得模具的应力应变。与商用软件模拟结果相比,所提出的方法显著提高了计算效率并确保了结果的准确性。