完整基桩瞬态激振响应分析

从桩的阻尼波动方程入手,推导出完整基桩的瞬态激振响应模型.根据此模型编制了Visual Basic 计算程序对瞬态激振的速度响应曲线进行分析,定性的得出了桩长、桩径、弹性波速、桩端土的刚度等参数对速度反应曲线的影响规律:随桩长 L的增大,桩的谐振频率减小,速度响应曲线的振幅减小;桩径d增加,桩的谐振频率减小,同时速度响应曲线的振幅也减小;弹性波速增大,桩的谐振频率增大,速度响应曲线的振幅不变;桩端土刚度增大,桩的谐振频率增大,速度响应曲线的振幅减小.     

压实能量与室内振动压实机械参数关系研究

室内振动压实机械参数对道路材料压实效果有直接影响,开展压实能量与室内振动压实机械参数关系研究对制定合理压实方法有重要意义。文章对水泥稳定碎石进行了室内压实试验,结合机械—土弹跳模型计算振动压实能量,阐明了机械参数变化过程中振动压实能量和激振力的变化规律,分析了压实密度与压实机能量的关系以及机械参数对压实能量的影响。结果表明:振动能量可以较好的反映压实能力,振动压实能量宜大于30 J;压实能量随振动频率和激振力的增大而先增大后减小,偏心角增大导致最大振动压实能量降低而最佳激振力不变,偏心块夹角应小于90°,当偏心块夹角增大时,需提高振动频率和减少配重,振动频率范围为24~32 Hz;压实机械的激振力随频率的提高而增大,激振力5000~7000 N为最佳范围。     

脉冲熔化极氩弧焊熔池自由表面波动行为的数值模拟

研究了熔滴过渡频率为50Hz的脉冲熔化极氩弧焊接(GMAW-P)过程中熔滴冲击在熔池自由表面上引起的动态波动行为。利用波动理论建立了熔滴冲击在熔池自由表面上形成的波动的瞬态数值模型,推导出了控制方程并给出了初始条件和边界条件,编制程序进行了数值计算,得到了熔池自由表面的位移和速度的动态变化,以及波动的平均传播速度。研究结果表明,熔池波动的最大波幅为2.3mm,能够引起电弧对熔池热输入的极大改变。波动的持续周期为0.008s,连续的2次熔滴冲击在熔池自由表面上引起的波动不会导致波的干涉和谐振。波的平均传播速度为1.20m.s-1,波动能够促进熔池前部的熔化,而对尾部的焊道波纹成形无影响。实验结果与模拟结果的对比表明,熔池自由表面形成波动的持续周期和最大波幅与实测值吻合良好,而波的传播速度有少许差别。     

压电薄膜泵驱动的新型直线马达

提出了一种由压电薄膜泵和液压缸构成的新型直线马达(简称压电液压马达)。介绍了其结构和工作原理,并进行了性能分析与测试。利用尺寸为35 mm×1 mm的薄膜型压电振子制作了两腔体串联压电泵,并与直径15 mm、有效行程100 mm的液压缸进行了联机试验。研究结果表明,在驱动频率一定,驱动电压超过100 V时,驱动力与速度随电压的提高线性增加。在驱动电压为140 V、工作频率为70 Hz的条件下,获得压电液压马达的最大速度和推力分别为14.5 mm/s和17.8 N,最大输出功率为63.5 mW。     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

变极性脉冲MIG焊熔滴过渡过程

为了研究变极性脉冲熔化极惰性气体保护焊在焊核薄板时焊丝的受热机理以及熔滴过渡时的电弧形态与受力过程,搭建了熔滴过渡过程与焊接电信号的同步采集实验平台,对应分析了焊接电流与熔滴长大及脱落过程,得到了电流波形与熔滴过渡状态的匹配关系.通过分析不同阶段熔滴受力状态及其对熔滴过渡的影响,得到了固定频率条件下各阶段的时间配比对熔滴过渡形态的影响.通过调节工艺参数实现了一脉一滴的熔滴过渡过程,得到了均匀稳定的焊缝.分析了熔滴脱落形态,研究了熔滴各特征尺寸.结果表明电信号不同波段持续时间对熔滴尺寸有明显影响.     

压电微喷驱动振子振动的理论分析

压电驱动振子是由压电材料层和单晶硅层复合而成.以压电微喷驱动振子为研究对象,根据压电本构方程和弹性薄板弯曲理论,应用能量法对其进行了理论分析,建立了周边固支条件下压电驱动振子振动的理论模型,推导求解了驱动振子一阶固有频率及位移函数,MATLAB编程计算结果与ANSYS软件仿真结果误差为6.6%,表明了二者的一致性.分析了激励电压及压电驱动振子结构参数对轴向振动位移的影响,研究结果可为压电微喷液滴发生器的设计及控制提供理论依据.     

金属熔滴与基板碰撞变形的数值模拟

为了保证熔滴沉积增材制造工艺中熔滴间的良好结合及成型精度,对熔滴与基板碰撞后的变形及凝固过程进行数值模拟研究.采用两相流模型,结合自由表面跟踪算法和凝固界面跟踪算法,建立了熔滴变形及凝固的耦合计算模型并求解.分析计算结果表明熔滴温度场变化与形态变形过程相吻合;熔滴与基板的接触部分瞬时就发生了凝固,因此凝固层半径和熔滴外...     

工艺参数对堆焊熔敷成形极限倾角的影响规律

为了研究堆焊熔敷成形的极限倾角及送丝速度和堆焊速度对其的影响规律,采用MIG堆焊熔敷工艺进行单道多层成形试验,从焊缝形状变化及熔滴过渡方式的角度研究分析了成形极限倾角与工艺参数之间的关系.结果表明：极限倾角的大小主要由堆焊电流的大小决定并与成形焊缝形状有关,工艺参数对极限倾角的影响主要是通过改变堆焊电流、进而改变熔滴悬空部分所受力的平衡来实现的;在沿焊道方向上成形极限倾角为45°,且不受送丝速度和堆焊速度变化的影响.在垂直于焊道方向上,极限倾角随送丝速度的增大总体上呈减小趋势,随堆焊速度的增大呈先增大后减小趋势,当堆焊速度在18~21 mm/s时有最大值50°     

基于视觉传感的超声-MIG焊熔滴行为分析

针对镀锌钢在焊接时对焊接参数难以精确控制,导致焊接接头质量较差,从而对镀锌钢超声-MIG焊接过程中的熔滴过渡机制进行深度研究。实验基于视觉传感器在不同的焊接电参数下,对比了超声-MIG与MIG焊接过程,通过图像处理技术提取熔滴的特征参数。结果表明：在焊接小功率参数下,熔滴过渡方式主要是短路过渡,超声此时会阻碍熔滴过渡,熔滴轮廓面积减少,距离熔池高度增加。当焊接功率增大时,在超声辅助作用下熔滴过渡方式主要是大滴过渡和射流过渡,熔滴的几何尺寸均减少,距离熔池高度减少,向熔池过渡频率增加。最后提出一种焊接过程中的熔滴计数算法,实验验证在1 000帧熔滴图像时间内,熔滴过渡周期最高可达37次,保证焊接过程中质量的稳定性,加速了焊接智能化发展。     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

压力波型态对液滴压电喷射行为影响的数值研究

为了观察压力波形态对液滴压电喷射行为的影响.基于Bogy的压力波传递理论,简化了压电喷射模型,对水滴在不同压力波形态下的压电喷射过程进行了数值仿真,并对水滴的变形过程进行了分析.分别探讨了电压脉冲大小与宽度对水滴喷射行为的影响.结果表明随着电压脉冲大小和宽度的增加,液滴直径增加,而液滴喷射速度先增加后减少.通过合理的控制电压脉冲大小与宽度,可以有效的控制好压电喷射液滴的直径与速度.     

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.     

双悬臂式压电振动给料器设计与性能分析

现代化的自动装配对物料输送的平稳性和精确性提出了更高的要求,为了满足工业需求,设计了一种采用矩形压电振子作为激振源、以垂直驱动方式工作的压电振动给料器。通过对双悬臂式压电振动给料器进行简化,并建立其动力学模型,推导出固有频率以及装置振幅的表达式,分析了影响固有频率和振幅的因素。利用ANSYS Workbench软件对装置进行动力学分析,系统固有频率为118.85 Hz,并对装置进行了谐响应分析。结果表明,当驱动电压为200 V时,系统驱动频率为116.00～122.00 Hz,双悬臂式压电振动给料器具备输送物料能力,在最靠近共振点处（118.00 Hz）振动幅值最大,输送效率最高,满足工业生产的使用要求。     

压电阀电-机械转换器结构设计分析

为提高现有喷嘴挡板型电液伺服阀的静、动态性能,采用双压电晶片及铍青铜制作出喷嘴挡板式压电阀的电-机械转换器.针对压电层和金属层的宽度、长度和厚度等结构参数对电-机械转换器静、动态性能的影响进行了理论、仿真及实验研究.结果表明：宽度对静、动态性能没有影响,输出位移同长度的平方成正比.长度增大时,幅频宽和基频减小;金属层厚度或压电层厚度增大时,输出位移减小,幅频宽和基频增大.最后对电-机械转换器的振型进行了仿真分析,结果表明满足设计要求.     

预紧对蠕动式被动箝位压电驱动器性能的影响

为研究不同预紧力条件下被动箝位直线压电驱动器性能的变化规律,对前期研制的箝位体具有三角放大结构的被动箝位直线压电驱动器进行研究,采用测量箝位保持力的方法间接评价预紧力的大小,测试4种预紧状态下驱动器的箝位保持力、空载特性和负载特性.实验结果表明,随着预紧力的增加,驱动力呈现先增后降的变化趋势.预紧力较小时,驱动器运行速度较快,最大运行速度为1.43 mm/s,但驱动力较小;预紧力较大时,驱动器性能较低;合适的预紧状态可以使驱动器驱动力达到最大值2.1 N.测试驱动体振幅随驱动频率的变化规律,利用振动悬浮现象揭示驱动器速度随着驱动频率的增加呈现先增后降的变化规律.     

磁脉冲焊接的数学模型

从飞板冲击的动力学方程出发,建立了磁脉冲焊接过程的动力学模型,推导了接触点产生射流的临界速度与被焊工件的密度、屈服强度、几何形状与装配间隙的关系,其中充电电压作为可调工艺参数.采用所建立的模型计算出焊接铝合金1050与镁合金AZ31、铝合金5A03和铝合金5A06所需的充电电压,成功实现了上述2种异种材料的磁脉冲焊接,验证了所建立模型的正确性.     

正弦激励下矩形容器内液体晃动特性研究

为了获得容器内液体的晃动特性,采用数值模拟方法对正弦激励下矩形容器的晃动过程进行研究。通过用户自定义函数实现速度的加载,给定容器的刚体运动,通过计算结果与实验数据的对比验证数值方法的准确性;探究不同激励对矩形容器壁面受力及液面变化作用机制,揭示外部激励频率、激励幅值对液体晃动特性的影响规律。结果表明:一般情况下,液体晃动频率接近于外界激励频率,而当激励频率超过液体固有频率时,晃动频率会小于激励频率;液体晃动频率与外界激励幅值无关,晃动幅度随激励幅值的增大而增大;使外界激励频率远离液体固有频率,可有效抑制液体晃动,达到减震的目的。该结论对非线性激励下载液容器内液体晃动动态响应的预测、保证储液系统的安全运行具有重要的参考价值。