机械工程学报

Select

周正干, 李洋, 周文彬

机械工程学报. 2016, 52(6): 1-11. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.001

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

相控阵超声后处理成像技术采用离线计算的方式对超声回波数据进行分析,实现缺陷的成像及评价,与基于实时成像的常规相控阵超声检测技术相比,成像更清晰,缺陷表征能力更强。近年来,相控阵超声后处理成像技术逐渐成为研究热点,国内外相关学者相继建立全聚焦成像、向量全聚焦成像、波数域成像和时间反转成像等一系列基于全矩阵数据的后处理成像算法,检测精度及缺陷表征尺寸极限取得了很大突破。为此,从全矩阵数据的基础理论出发,介绍基于虚拟聚焦思想和频域反演思想的相控阵超声后处理典型成像算法的基本原理、技术特点、研究进展及应用现状,总结当前发展存在的问题和不足,预测相控阵后处理成像技术的未来发展。

Select

基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的建模与优化

孙斐然, 孙振国, 张文增, 陈强

机械工程学报. 2016, 52(6): 12-21. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.012

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer, EMAT)是电磁超声检测技术的核心部件,具有非接触、不受工作环境影响、易于激发多种类型的超声波等优点。但与传统的压电式超声换能器相比,电磁超声发射换能器的换能效率较低,导致超声回波信号较弱,检测结果不理想。现阶段,在完善对EMAT建模分析的基础上,通过对换能器参数的优化和结构的改进设计以及与其他新技术相结合的方式,EMAT的换能效率已经有了明显的提高,但仍存在解析、半解析建模方法不完整,数值建模方法计算时间长,以及换能效率仍然不够理想等问题。对此,综述近十几年来基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的数学建模方法,包括解析法、数值法和半解析法,给出较为完整的耦合方程和建模过程。并在此基础上,分析了偏置磁场、激励线圈、提离距离等参数对换能效率的影响规律以及换能器的优化设计方法,为今后电磁超声换能器的模型完善和改进提高提供参考。

Select

金属材料拉伸应力非线性超声特性研究

阎红娟, 徐春广, 肖定国, 蔡海潮

机械工程学报. 2016, 52(6): 22-29. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.022

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

使用摄动法求解小应变情况下一维非线性波动方程,研究超声波在固体介质中传播时非线性波动规律,分析二阶非线性系数β、三阶非线性系数δ与基波和各次谐波关系。据此研究金属材料在拉伸应力变化时,高阶非线性系数β、δ等参数随拉伸应力变化规律。构建非线性超声检测系统,测量2024铝合金和45钢在拉伸试验过程中非线性系数β、δ的变化趋势。试验结果表明：非线性系数与拉伸应力σ呈单调上升关系。对于2024铝合金,当拉伸应力σ小于屈服极限的84.6%时,二阶非线性系数β与拉伸应力σ近似成线性关系;当拉伸应力σ大于屈服极限84.6%时,二阶非线性系数β随拉伸应力σ的增加变化很小。对于45钢,当拉伸应力σ小于屈服极限的84.5%,二阶非线性系数β与拉伸应力σ近似成线性关系;当拉伸应力大于屈服极限的84.5%时,二阶非线性系数β急剧增加。对于三阶非线性系数δ,2024铝合金和45钢转变点分别出现在屈服极限的76.9%和78.9%处。二阶与三阶非线性系数对于拉应力具有不同的灵敏度,三阶非线性系数δ比二阶非线性系数β对应力的变化更为敏感。

Select

结构裂纹损伤的Lamb波层析成像监测与评估研究

王强, 胥静, 王梦欣, 宋春晓

机械工程学报. 2016, 52(6): 30-36. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.030

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

结构健康监测研究中,板壳类结构裂纹损伤监测一直是研究的热点。采用基于相关性分析的概率损伤重构算法 (Reconstruction algorithm for probabilistic inspection of damage,RAPID),对结构裂纹损伤监测进行研究。利用RAPID算法中采用信号之间的差异性进行损伤识别和重构,克服了Lamb波复杂多模传播特性对信号分析的影响。在此基础上提出一种改进的RAPID算法,根据裂纹损伤对Lamb波监测信号的反射及散射作用,通过校正损伤区域中裂纹方向上的信号差异系数值(Signal difference coefficient,SDC),强化裂纹方向上的重构图像信息,实现对裂纹损伤的图像重构,并由接收端SDC分布图评估出裂纹的长度。试验结果表明,该方法能较为准确地实现对裂纹损伤的直观图示,重构出的裂纹层析图像能很好地反映裂纹的信息,实现方向及长度的评估,可用于对裂纹损伤的定量评估和扩展监测。

Select

工艺与微量元素对镍基合金焊接热影响区液化裂纹影响的研究进展

栗卓新, 王恒, 李杨

机械工程学报. 2016, 52(6): 37-45. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.037

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

镍基合金因其优异的耐高温和耐腐蚀性,广泛地应用在航空航天、核电及海洋采油等行业。基于镍基合金的重要性,研究其焊接热影响区(Heat-affected zone, HAZ)液化裂纹问题对于促进该问题的解决具有重要意义。焊接工艺的好坏直接影响到镍基合金焊接性能,是导致其HAZ液化裂纹的重要因素之一。采用热处理工艺,可以获得预期的组织和性能,以降低液化裂纹敏感性。同时,合金母材中微量元素影响晶界非平衡偏析行为,会导致HAZ液化裂纹的产生。从焊接工艺、热处理工艺及微量元素三个方面综述镍基合金焊接HAZ液化裂纹的最新进展,并对液化裂纹的测试方法进行总结,对未来的研究趋势进行展望。

Select

TRIP590先进高强钢板的双向加载变形行为

王海波, 万敏, 李强, 吴向东, 翟京

机械工程学报. 2016, 52(6): 46-58. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.046

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了探索TRIP590先进高强钢板的复杂变形行为,从试验、理论和有限元模拟三个方面对其在不同双向加载路径下的应力应变关系进行研究。针对TRIP590先进高强钢板料进行十字形试件的双向拉伸试验,获得了不同加载路径下的双向拉伸变形性能。基于弹塑性理论和广义胡克定律,采用Mises屈服准则和Hill48屈服准则(Hill屈服准则采用两种方法求解其参数)给出包含弹性和塑性应变在内的双向拉伸真实应力-真实应变关系曲线,并与试验结果进行对比,分析不同屈服准则的精度及误差原因。采用ABAQUS有限元软件,基于Mises和Hill48两种屈服准则对十字形试件不同加载路径下的双向拉伸试验进行有限元模拟。将试验直接采集到的不同加载路径下的双向拉伸载荷-位移数据与有限元模拟结果进行对比,进一步分析不同屈服准则的精度,同时验证采用本研究中的十字形试件的双向拉伸试验来计算双向应力-应变关系的可行性。研究结果可为TRIP590先进高强钢板在实际成形工艺中的应用提供重要的技术支撑。

Select

TIG-MIG复合焊电弧间相互作用对焊接过程的影响

陈姬, 宗然, 武传松, 陈茂爱

机械工程学报. 2016, 52(6): 59-64. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.059

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

根据毕奥-萨伐尔定律,对惰性气体钨极保护-熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas-metal inert gas, TIG-MIG)复合焊TIG-MIG电弧间相互作用模型进行改进;结合不同倾斜电弧下电流密度分布的自适应模型,建立TIG-MIG复合焊的电弧力-热模型。对不同焊接电流下TIG-MIG复合焊电弧倾角展开计算,分析复合焊电弧间相互作用力对工件上热流密度分布和焊缝成形的影响,发现两电弧之间存在的排斥力能够增加TIG电弧的垂直度,从而提高TIG电弧热流密度,同时MIG电弧是影响TIG-MIG复合焊焊缝成形的主要因素。研究复合焊焊枪间距和两焊枪的前后位置对焊接过程的影响,发现TIG焊枪在前、MIG焊枪在后的方式更有利于焊接过程稳定。计算结果与试验结果的对比表明,所建立的模型能够较好地描述TIG-MIG复合焊接物理过程,这对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义和实际应用价值。

Select

球铁炉前热分析-共晶膨胀双曲线精密测量方法

徐振宇, 李大勇, 马旭梁, 石德全, 王言峰

机械工程学报. 2016, 52(6): 65-71. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.065

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了实现球铁球化效果与铁液特性炉前快速评价,设计一种新型热分析-共晶膨胀双参数联合测量装置。该装置主要由圆柱形干型砂样杯、热电偶、膨胀杆、单侧线位移传感器等部分构成。将待测铁液浇入砂型样杯,通过热电偶和位移传感器可同时记录试样凝固的冷却曲线和径向膨胀/收缩线位移双曲线。分析新型装置的工作原理以及为提高检测精度而采取的膨胀杆自伸缩补偿方法。铸造车间实测结果表明,样杯内试样凝固过程的温度变化和径向线性尺寸变化均可通过新型装置实时精密记录。新型热分析-共晶膨胀双参数联合测量装置,不仅可以用于球铁球化孕育效果的球化率评价,而且可以用于铁液石墨球析出的动力学研究。

Select

带钢冷轧机工作辊表面粗糙峰轧制磨损过程离散元法研究

张清东, 张雍, 李瑞, 张勃洋

机械工程学报. 2016, 52(6): 72-78. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.072

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

将带钢冷轧过程中磨损量仅有微米或亚微米数量级的工作辊表面粗糙峰的轧制磨损,视作一种由更小尺度的微细颗粒质量脱落引起的不连续细观磨损行为,建立工作辊表面局部区域内粗糙峰轧制磨损的离散元仿真模型,模拟研究工作辊表面粗糙峰上质量脱落的变化过程和磨损规律。针对工业生产中使用电火花毛化机床加工制备的实际工作辊表面微观形貌,抽象建立若干种主要工作辊表面粗糙峰几何形状,研究不同几何形态粗糙峰的表面在相同的轧制工况条件下的不同磨损行为和抗磨损性能,仿真结果与工业生产中实测取得的工作表面粗糙峰磨损规律定性一致。研究也表明,模拟工作辊表面粗糙峰的复杂细观磨损问题,离散元方法可能是一种值得关注的方法。

Select

AZ系镁合金的轻微-严重磨损转变研究

安冬琪, 肖宏伟, 李东成, 文子

机械工程学报. 2016, 52(6): 79-85. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.079

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究AZ系镁合金的轻微-严重磨损转变机制,在0.1~4.0 m/s的滑动速度范围内对AZ31和AZ51镁合金进行干摩擦试验。研究不同滑动速度下载荷对磨损率、磨损机制的影响,绘制磨损转变图,分析磨损亚表层组织与性能变化。结果表明：轻微磨损区的磨损机制主要包括氧化、磨粒和剥层磨损,严重磨损区的磨损机制则为严重塑性变形和表面熔化;在轻微-严重磨损转变前后,亚表层经历塑性变形-再结晶的组织转变和应变强化-再结晶软化的性能变化,磨损表层发生再结晶软化是导致轻微-严重磨损转变的主要机制,据此建立判定轻微-严重磨损转变的表面临界再结晶温度准则,利用再结晶动力学计算不同滑动速度下的表面临界再结晶温度和转变载荷。

Select

高温高湿环境对键合Cu线可靠性影响的研究

曹军, 范俊玲, 尚显光, 刘志强

机械工程学报. 2016, 52(6): 86-91. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.086

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过高温存储试验和高压蒸煮试验对铜线键合器件在高温高湿环境下的可靠性进行研究,分析试验前后键合球剪切力和键合球拉力的变化,利用扫描电镜、透射电镜观察试验前后键合界面形貌及金属间化合物类型,采用能谱仪对试验前后键合界面的成分进行分析。研究结果表明,键合初期,Cu/Al键合界面没有生成Cu、Al金属间化合物,键合界面具有一定的连接强度;高温存储试验后,Cu/Al键合界面生成CuAl、Cu₉Al₄金属间化合物,连接强度增加;高压蒸煮试验后,Cu/Al键合界面的Cu₉Al₄金属间化合物消失,键合界面由于卤素原子的加入使周围环境呈现弱酸性,Cu₉Al₄金属间化合物在该环境下被腐蚀,其反应式为,键合界面出现孔洞,键合界面强度减小,降低了器件的可靠性。

Select

云溪环保型砂铸造性能的研究

朱世根, 陶李洋, 骆祎岚, 丁浩

机械工程学报. 2016, 52(6): 92-98. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.092

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

云溪环保型砂用于砂型铸造,能有效减少铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔等缺陷,提高铸件的内在和外表质量;同时具备绿色环保、循环应用、优质高效的综合优势。通过系统的测试研究云溪环保型砂的湿压强度、透气性、热湿拉强度、发气性、高温热膨胀性能、高温热压强度,以及高温形态和示差扫描量热-热重分析(Differential scanning calorimetry- Thermogravimetric analysis, DSC-TG)曲线,并和传统的煤粉湿型砂进行对比,进一步认识云溪环保型砂的特点,进一步认识型砂性能对铸件缺陷和铸件质量的影响。研究表明,云溪环保型砂与煤粉湿型砂的湿压强度、透气性、高温热膨胀性能基本相似,而云溪环保型砂的热湿拉强度、高温热压强度、发气性等性能远远优于煤粉湿型砂,这些性能优势能有效减少铸件缺陷,保证铸件质量。研究工作对进一步提高铸件的品质和推行云溪环保型砂这一绿色环保铸造生产工艺具有基础性的指导作用。

Select

基于汽车行驶安全边界的EPS与ESP协调控制策略

王其东, 王金波, 陈无畏, 黄鹤

机械工程学报. 2016, 52(6): 99-107. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.099

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

汽车电动助力转向(Electric power steering, EPS)系统与电子稳定程序(Electronic stability program, ESP)对保证汽车具有良好的操纵稳定性和行驶安全性起到重要作用。针对汽车纵侧向动力学存在的耦合因素,提出一种基于汽车行驶安全边界的EPS与ESP协调控制策略。建立EPS模型,通过Luenberger观测器估计回正力矩,由回正力矩信息估计路面附着系数。根据车辆动力学特性确定由质心侧偏角和横摆角速度组成的行驶安全边界,根据确定的安全边界和转向盘转矩、横摆角速度等信息,基于带精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm, NSGA-II)优化EPS与ESP的动态协调控制因子,确保获得优化参数的全局最优解。仿真与试验结果表明,采用基于行驶安全边界的EPS与ESP协调控制策略,改善了汽车的行驶稳定性,从而验证了所提出的控制策略的有效性。

Select

二维随机风下高速列车非定常气动载荷研究

于梦阁, 刘大维, 张继业, 陈焕明

机械工程学报. 2016, 52(6): 108-115. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.108

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究自然风下高速列车的气动载荷特性,基于Cooper理论和谐波叠加法建立考虑自然风纵向脉动分量和横向脉动分量的二维随机风数值模拟方法,通过对比纵向脉动分量和横向脉动分量的模拟功率谱密度与目标功率谱密度,验证随机风数值模拟方法的正确性,并建立二维随机风下高速列车非定常气动载荷的计算公式。数值计算时,列车速度为200~400 km/h,平均风速为10~35 m/s,计算结果表明,随机风具有较大的横向脉动分量,其波动程度略小于纵向脉动分量的波动程度。无论是否考虑随机风速横向脉动分量,高速列车非定常气动载荷均近似服从正态分布。随机风速横向脉动分量对非定常气动载荷的均值几乎没有影响,但使非定常气动载荷的标准差有所增大。

Select

矿井复杂环境下的分体式重载运输车转向控制研究

郭锐, 宁超, 赵静一, 张振苗, 布丹

机械工程学报. 2016, 52(6): 116-123. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.116

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

由于大型采煤设备重量重、自行速度慢等特点的限制和井下巷道空间分布的约束,井下辅助运输设备在设计时应具有灵活的转向性能、较小的转弯半径和良好的复杂路面通过性。针对上述问题,研发适用于巷道复杂环境的分体式重载运输车,并对分体车转向系统进行协调与跟随控制研究。针对具有多自驱式子模块的分体车,构建转向数学模型,给出姿态识别和轨迹规划的实现方法,得出基于任意道路路径和车速的跟随控制的纠偏航向角及轨迹跟踪误差消除的多车模糊控制策略。搭建分体车协调转向试验平台,通过转向轨迹跟踪试验、直行偏差消除试验和避障试验,验证控制策略的可行性,经现场实车试验满足工况要求。研究结果对大型巷道辅助运输设备转向系统及其控制规律的研究与设计具有指导意义。

Select

横风下高速列车的非定常气动特性及安全性

张亮, 张继业, 李田, 张亚东, 殷中慧

机械工程学报. 2016, 52(6): 124-135. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.124

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究横风下不同路况(平地、路堤、桥梁)运行时的高速列车非定常气动特性及安全性,基于空气动力学和多体系统动力学理论,建立高速列车空气动力学模型和车辆系统动力学模型。采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法,计算在横风下运行速度为300 km/h列车的周围流场,风速为17.1 m/s,风向与列车运行方向垂直,得到各路况运行时高速列车车体所受非定常气动力的时域特性、频域特性及列车周围非定常流动结构。根据高速列车整车试验规范,以脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轮轨垂向力为安全性指标,分析不同路况下列车的运行安全性。结果表明,横风中列车所受气动载荷存在明显的非定常性,各车辆的气动载荷功率谱密度存在明显峰值,气动载荷主频集中在5 Hz以内;复线路堤背风侧运行列车的安全性最差,其次为复线桥梁迎风侧、复线桥梁背风侧、复线路堤迎风侧、平地。

Select

混合动力汽车下坡辅助控制方法

韩云武, 罗禹贡, 李克强, 陈龙

机械工程学报. 2016, 52(6): 136-144. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.136

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为减轻混合动力汽车(Hybrid electric vehicle,HEV)下坡过程中驾驶员的驾驶负担,提高车辆运行的安全性和经济性,提出一种满足驾驶员主观意图、确保下坡安全性和提高制动能量回收性能的下坡辅助控制(Down-hill assist control,DAC)方法。上层根据车辆下坡行驶过程中安全性需求,以满足驾驶员的主观驾驶意图为原则,提出下坡辅助控制启动和退出策略,并制定辅助控制的目标。中层依据辅助控制目标,利用比例积分微分(Proportional integral derivative,PID)方法计算总需求制动转矩,根据总制动转矩、各制动系统的制动能力和制动原理,提出电机单独制动、电机-发动机联合制动及电机-发动机-液压联合制动的转矩分配策略。下层针对电机、发动机和液压系统响应特性的不同,提出发动机接入过程的动态协调控制策略与液压转矩变化过程的动态协调控制策略。进行实车验证,结果表明该方法在减轻驾驶员的操纵负担、提高混合动力汽车下坡路段安全性的同时,能降低油耗,并改善舒适性。

Select

电动车轻量化复合材料车身骨架多尺度分析

朱国华, 成艾国, 王振, 雷发桂

机械工程学报. 2016, 52(6): 145-152. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.145

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

复合材料由于其微观结构的非均匀性以及复杂的力学特性,使得其零部件设计难度大大增加。采用多尺度分析的方法,根据T300/Epoxy斜纹机织复合材料细观几何参数,建立其单胞几何模型,引入周期性边界条件对单胞结构进行有限元分析,进而预测复合材料层合板三维弹性性能参数,并通过力学试验证明试验结果和预测结果较为接近;利用LS-Dyna中的MAT_54建立复合材料渐进失效模型,通过三点弯曲试验结果调整模型参数,最终得到的复合材料渐进失效模型仿真结果与试验结果一致;将调整好的复合材料渐进失效模型应用到电动车复合材料车身骨架轻量化设计中,对复合材料骨架进行顶压仿真以及柱碰仿真分析。分析结果表明,复合材料车身骨架设计符合法规要求,与铝合金骨架相比,在重量减轻59%的同时表现出更好的耐撞性能。

Select

平衡悬架钢板弹簧动态特性的研究

段亮, 杨树凯, 宋传学, 范士琦, 卢炳武

机械工程学报. 2016, 52(6): 153-158. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.153

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

在Adams/Chassis Leafspring专业模块自动生成钢板弹簧模型的基础上,考虑到该专业模块本质上是针对传统钢板弹簧建模所设计的,同时又存在板簧的端部接触和各片之间的摩擦等关键部分处理粗糙的问题,因此对模型的关键部分进行重新定义从而得到了基于Adams/Chassis Leafspring专业模块基础上的二次开发模型。利用相关试验设备对平衡悬架钢板弹簧实物进行力学特性试验,并将试验测量结果与模型仿真结果进行对比分析,保证了板簧二次开发模型的可靠性。对于平衡悬架钢板弹簧而言,还提出一种计算动刚度的公式并对该公式的定义进行详细的解释。针对板簧二次开发模型进行不同工况下的仿真分析,总结出平衡悬架钢板弹簧所具有的动态特性,为改善整车平顺性提供了理论基础。

Select

篦冷机内水泥熟料温度的软测量

王美琪, 刘彬, 闻岩, 刘浩然

机械工程学报. 2016, 52(6): 159-165. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.159

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

篦冷机内高温水泥熟料温度难以在线测量,给篦冷机的控制与热回收优化带来困难。针对这一问题,提出一种基于多孔介质渗流换热理论的篦冷机内熟料层温度软测量模型,并针对此模型设计一种解析法和隐式差分法相结合的流热耦合求解算法。根据所提出的算法对软测量模型进行渗流-传热双向耦合求解,得到了篦冷机内高温水泥熟料由进料口至出料口的温度变化预测值。利用自主设计的试验平台进行高温熟料堆积体冷却试验,试验结果表明,仿真数据与试验数据的误差较小,所建模型对于篦冷机内水泥熟料温度具有较好的测量精度。

Select

基于自适应模拟退火算法的生物体三维温度场重构研究

史贵连, 李凯扬, 叶福丽

机械工程学报. 2016, 52(6): 166-173. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.166

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

生物体三维温度场的无损重构对于生物医学工程领的发展有着十分重要的意义。提出基于自适应模拟退火算法进行生物体三维温度场无损重构的重要思想,把复杂的生物热传导反问题的求解转换为正问题的求解过程。设生物体内点热源的位置P(x, y, z)和温度t为优化变量,把同一表面各个对应点的试验温度值和计算温度值相减并取绝对值之和,以此为目标函数逐次迭代。目标值越小,则当前变量,即热源位置和温度值最优。为了提高优化效率,提出一种新颖的目标函数建立方法。热源的仿真位置和试验位置十分接近。最优值确定后,相应的三维温度场也随之确定,任意截面的温度分布可以提取出来。自适应模拟退火算法可以很好地应用于生物体三维温度场的重构,它不仅方便,而且快捷,蕴藏着广阔的应用前景,热传导反问题的研究提供了一条具有借鉴性的方法与思路。

Select

一种瞬态接触热导数值模拟方法

李磊涛, 郑晓亚

机械工程学报. 2016, 52(6): 174-180. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.174

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

航天器的热工作环境是周期性的高低温交替,这要求结构具有较高的热防护性,而部件之间的接触热导对传热效率起到十分重要的作用。利用解析的法向接触模型模拟接触面微凸体变形,考虑热流在细通道传热的热流收缩,计算得出由接触面变形造成的接触热导值,将此值代入有限元软件,通过二次开发模拟高温情况下热辐射的影响,从而得出瞬态高温下接触热导估计值。这种新的估算高温接触热导的方法填补了之前研究低温接触热导不考虑热辐射影响的空白,为热防护结构的设计及可靠性评估提供参考。

Select

干扰气流对Φ型风力机气动特性影响研究

赵振宙, 陈景茹, 王同光, 李涛, 郑源

机械工程学报. 2016, 52(6): 181-187. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.181

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

在升力型立轴风力机的叶片旋转一圈中,两方位角叶片的攻角为零,产生为负值的刹车力矩,需要消耗其他叶片的正功来克服此力矩,进而降低了风力机整体性能。提出采用干扰气流来改善零攻角区域叶片周围流场,进而提高升力型立轴风力机气动性能的新方法。以美国Sandia国家实验室旋转直径2 m的Φ型风力机为研究对象,基于多流管模型,分析干扰气流对位于赤道半径R、0.8R和0.6R叶素的攻角、切向力、法向力的影响规律。计算结果证明,在干扰气流的影响下,两零攻角方位角的攻角、切向力和法向力均有明显提高;在180°旋转角,叶素的攻角、切向力以及法向力增幅,随着旋转半径的减小而增大。以上研究结果证明干扰气流有效地改善了零攻角区域叶片的气动特性。

Select

非对称泵直驱液压挖掘机斗杆特性研究

景健, 权龙, 黄家海, 赵斌

机械工程学报. 2016, 52(6): 188-196. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.188

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

与阀控系统相比,泵控闭式系统具有无节流损失、驱动与动势能回收一体化的优点,是电液控制技术的发展方向,但对于目前广泛应用的单出杆液压缸,采用传统的进出口流量对称型液压泵,需要附加复杂的流量补偿回路平衡液压缸的面积差,在负载方向改变时会产生压力和速度突变,影响系统运行品质。为解决这些问题,提出一种能够匹配单出杆液压缸面积差的非对称泵闭式系统方案,在对称型轴向柱塞泵的基础上,将原配流窗口由2个修改为3个,其中与原泵出油口连通的窗口不变,连通单出杆液压缸的无杆腔。将原吸油窗口修改为2个,其中1个窗口与单出杆液压缸的有杆腔连通;第3个配流窗口为补偿窗口,与蓄能器或液压油箱连通。建立系统试验台,测试验证该新型系统方案的有效性,进一步将新回路原理用于控制液压挖掘机的斗杆,并对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行联合研究。研究表明,与传统对称泵控系统相比较,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,同时也显著降低了系统能耗。

Select

考虑载荷动态分配机制的多状态系统可靠性建模及优化

刘宇, 李翔宇, 张小虎

机械工程学报. 2016, 52(6): 197-205. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.197

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

多状态是现代制造装备和复杂工程系统的典型特征。由于多状态系统可靠性理论能反映系统服役阶段状态的复杂衰退规律,近年来受到了广泛的关注和深入的研究。然而,现有的大部分关于多状态系统可靠性理论的研究均假设系统中单元之间的失效规律是相互独立的。但在实际工程中,多种因素所造成的系统单元间失效规律的相关性问题不可避免,故考虑多状态系统中单元载荷的动态变化对单元失效规律的影响,利用马尔科夫模型对存在载荷动态分配机制的多状态系统进行可靠性建模和可靠度计算,分析系统的组成结构和单元的载荷动态分配策略对系统可靠度的影响规律,并在此基础上提出两层遗传算法对多状态系统的结构和载荷分配策略进行联合优化。

Select

基于样本集聚原理的疲劳可靠性评估方法及其在零部件上的应用

白鑫, 谢里阳, 钱文学

机械工程学报. 2016, 52(6): 206-210. https://doi.org/10.3901/JME.2016.06.206

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对随机载荷下的疲劳可靠性,为能实现用小样本量的或大分散性的寿命数据获得较精确的寿命评估结果,基于样本集聚原理,改进应力-寿命关系曲线的获得方法,介绍逐渐缩小区间搜索方法和考虑材料分散性和随机载荷下的疲劳可靠性模型。逐渐缩小区间搜索方法的核心思想是区间逼近,每次搜索循环后均会缩减最优值的范围,至满足设定容差的结果停止搜索,并拟合应力-寿命关系曲线。基于此关系曲线,由确定应力到随机应力,再到服役工况种类的随机性,逐步建立疲劳可靠性模型。应用提出方法评估一服役后铝合金构件的疲劳寿命。结果表明,逐渐缩小区间搜索方法可在短时间内获得高精度的P-S-N曲线,提出的疲劳可靠性模型贴近工程,传统疲劳可靠性模型的结果偏于保守。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2016年, 第52卷, 第6期　
刊出日期：2016-03-15

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2016年, 第52卷, 第6期 刊出日期：2016-03-15

2016年, 第52卷, 第6期　
刊出日期：2016-03-15