毛坯尺寸对金属橡胶微观组织结构特性的影响

引入形状因子,分析了金属橡胶材料毛坯的尺寸对成型后金属橡胶节流元件内部微观孔隙分布的影响.用定量金相分析仪获得了圆柱形金属橡胶节流元件沿轴向不同截面的金相显微照片,采用定量立体法求得不同截面上的孔隙度的分布情况.逐渐改变毛坯的尺寸,通过曲线回归和计算,得到了制备圆柱形金属橡胶节流元件的最佳形状因子,进而求得毛坯尺寸和成型后样件的尺寸之间关系的理论计算公式.     

孔隙度可调的新型金属橡胶过滤元件的三维几何模型研究

采用不锈钢金属橡胶（Metal Rubber,简称MR）材料制备的新型过滤元件具有孔隙可调、耐高低温及耐腐蚀等一系列优异特性.基于MR材料制备过程的钢丝螺旋卷制备与编织、片状毛坯卷绕和三维毛坯冲压4个基本工序,以及编织过程的均匀性假设和冲压过程中圆柱形毛坯径向拓扑关系不变的两个假设,建立了圆柱形MR过滤元件的三维可视化数值模型.基于此模型,获得了孔隙度与各个制备参数关系的关系式,重点探讨了孔隙度与元件高度和选用钢丝直径的关系,首次实现了该类新型过滤元件基于模型的结构特征参量及过滤性能的预报预测,为此类元件的优化设计和推广应用提供了必要的理论基础和依据.     

金属橡胶弹性迟滞回线的一种新的建模方法

金属橡胶作为一种干摩擦阻尼材料，其阻尼特性在很多领域得到了应用．在振动防护领域，通常用金属橡胶阻尼元件的迟滞回线来描述金属橡胶的干摩擦阻尼特性．本提出了一种描述迟滞回线的数学方法，该方法采用泊松分布来描述金属橡胶材料内部金属丝之间的接触点运动状态，并针对不同的振幅对金属橡胶力学本构关系中的参数进行了求解．与现有方法相比，该方法能够更加准确地描述金属橡胶的非线性迟滞特性．     

多孔孔板水节流特性试验及数学模型

为建立多孔孔板节流特性模型,指导多孔孔板结构设计,基于多孔孔板节流特性主效应因素的研究,以水为介质,对给定等效直径比、节流孔排列规则一定的多孔孔板进行了节流特性试验,为对比试验效果,对应多孔样板的等效直径比,对给定直径比的标准孔板进行了节流特性试验.试验的有效工况保证了试验的精度.借助于标准孔板的理论节流模型,确定了多孔孔板的节流模型形式,并通过试验数据分析,识别出模型中的未知参数,得出了多孔孔板水节流特性模型.另一组节流试验验证了模型建立的正确性.     

多孔孔板节流特性主效应因素试验

多孔孔板节流特性研究是其结构设计的前提.提出了影响多孔孔板节流特性的关键结构参数,即节流孔个数、疏密度及等效直径比.根据正交理论设计了试验样板,建立了多孔孔板节流特性试验系统,以水为介质,对试验样板进行了节流特性效应因素试验,有效试验工况将相对误差控制在5%之内.试验结果表明等效直径比为影响多孔孔板节流特性的主效应因素.     

多孔金属材料连续电沉积过程最优化设计

为了对电沉积法制备多孔金属的设备制造和在线控制提供理论指导,针对多孔金属的电阻特性,初次建立了垂直方式运动状态下,带状多孔金属材料连续多级恒电流密度电沉积模型,推导出阳极长度、形状、安装位置、运行速度和总电流的计算公式,对电沉积法制备多孔金属材料的生产线设计和在线控制具有应用价值．     

基于节流阀的进口节流调速系统动态特性研究

在进口节流调速系统中,负载的变化特别是阶跃变化,液压缸两腔压力会发生动态变化,甚至还会引起系统中液压元件损坏,影响液压系统的正常工作.以节流阀进口节流调速系统为例,建立以负载作为输入,液压缸无杆腔压力作为输出的系统数学模型,得到了液压缸无杆腔压力超调量的变化规律,并对理论推导与分析进行了试验验证,修正了液压元件主参数(额定压力)选择的计算公式,为系统设计以及元件参数选择提供依据.     

军转民推广技术

金属橡胶材料技术开发单位军械工程学院技术简介军械工程学院研制的金属橡胶是将不同直径和材质的金属丝卷制成螺旋卷,再通过特殊工艺将螺旋卷定螺距拉伸后按一定形状进行编织铺放制成毛坯,然后将毛坯放入所需形状的模具中冷压成型,并经热处理而制成的弹性多孔材料,是一种新型精细结构材料。该材料为《军用技术转民用推广目录(2012年     

双重分形多孔介质孔隙率的研究

根据双重分形多孔介质孔隙分布分形维数D与孔隙迂曲分形维数DT的定义和计算公式,推导了多孔介质孔隙率的计算公式.通过孔隙率计算公式的函数图像分析了双重分形维数D和DT的变化对孔隙率的影响,分析结果表明孔隙率随多孔介质双重分形维数D和DT的增加而增大;多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率增加的就越慢;当D＋DT〈3时,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率就越大,但当D＋DT〉3时则相反,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率反而越小,D＋DT=3是特殊点,令D＋DT→3时的孔隙率极限值为它的孔隙率.     

金属橡胶弹性与多孔性结合的应用实例

根据金属橡胶构件的制造工艺过程及其母材性质分析了此在构件与起初橡胶材料相比的性能特点,介绍了金属橡胶胶构件在俄罗斯航天及民用领域的主要用途,通过轻转子液压静力轴承及测量管路介质扰动吸收器等实例阐述了金属橡胶弹性与多孔性相结合的独特应用。     

Experimental study of a simple pressure loss coefficient model for multi-hole orifice

A throttling experiment for the multi-hole orifice （MO） using water was conducted based on the conclusion of key parameters affecting the MO throttling performance. Testing MOs and standard orifice plates （ SO ） were designed for the throttling experiment to compare the throttling effect using the equivalent diameter ratio （RED） and diameter ratio （RD ） as key parameters, respectively. Meanwhile, effective metrical conditions were provided for experimental accuracy. The throttling model form was determined according to the theoretical throttling model of SO. Then the unknown parameters involved were identified by experimental data. A good concordance between the modeling computation and experimental results shows a validation of the MO throtting model.     

Sound absorption coefficient optimization of gradient sintered metal fiber felts

An optimization method for sound absorption of gradient (multi-layered) sintered metal fiber felts is presented. The theoretical model based on dynamic flow resistivity is selected to calculate the sound absorption coefficient of the sintered metal fiber felts since it only requires three key morphological parameters: fiber diameter, porosity and layer thickness. The model predictions agree well with experimental measurements. Objective functions and constraint conditions are then set up to optimize separately the distribution of porosity, fiber diameter, and simultaneous porosity and fiber diameter in the metal fiber. The optimization problem for either a sole frequency or a pre-specified frequency range is solved using a genetic algorithm method. Acoustic performance comparison between optimized and non-optimized metal fibers is presented to confirm the effectiveness of the optimization method. Gradient sintered metal fiber felts hold great potential for noise control applications particularly when stringent restriction is placed on the total volume and/or weight of sound absorbing material allowed to use.     

A Novel Shear Mode MR Damper and Its Mechanical Performance

一种新型剪切模式磁流变阻尼器及其机械性能

金京设^1,2,陈照波¹,张洋¹,金仁哲²

（1.哈尔滨工业大学机电工程学院,2.朝鲜, 金策工业综合大学）

创新点说明：

本文的创新之处是提出一种新型的剪切模式磁流变阻尼器,其特点是结构简单、磁流变液的需求量极少,液体注入方便。此外,将螺旋槽式结构应用于所提出的新型剪切阻尼器MR阻尼器,改善了磁流变阻尼器的机械性能。

研究目的：

提出一种可应用于振动控制系统的线性剪切模型磁流变阻尼器,改善磁流变阻尼器的机械性能。

研究方法：

描述了剪切模式磁流变阻尼器的结构设计方法。基于宾汉塑性模型建立其动态模型,并使用ANSYS / Emag软件通过有限元法模拟其阻尼特性。搭建了实验系统来测试所提出的剪切模式磁流变阻尼器的机械性能。实验系统由磁流变阻尼器、液压伺服试验机、LVDT位移传感器、拉压力力传感器、电源、信号调理装置和数据采集系统组成。

结果：

1）新型磁流变阻尼器工作时只需要少量的磁流变液,不需要气室和隔膜,可以避免由补偿体积引起的不必要的阻尼力。

2）将Bingham塑性模型应用于所提出的磁流变阻尼器,推导出了阻尼器的最佳设计参数。通过仿真模拟和实验测试研究了其机械性能,实验结果与模拟结果吻合良好。

3）为改善磁流变阻尼器的机械性能,使用螺旋槽式结构来增加磁流变液和阻尼通道界面之间的摩擦,提高了阻尼器的最大阻尼出力。随着磁通密度的增加,螺旋槽的影响更加显著,最大阻尼力的增长率可达到20％以上。

4）由螺旋槽引起的附加扭矩可以使活塞和磁芯之间发生相对旋转运动,从而增加阻尼器中磁流变液的回流,可以解决磁流变液的沉降和出现气泡的问题。

结论：

所提出的磁流变阻尼器的特征是具有螺旋槽的活塞,只需要少量的磁流变液,没有气室或隔膜,因而不会产生由气体压缩引起的不必要的阻尼力。基于对磁流变阻尼器进行流变特性的机械性能评估,开发了带有特定的螺旋槽式结构的阻尼器活塞。并且,通过数值模拟和实验测试,分析了具有螺旋槽活塞的磁流变阻尼器的机械性能。结果表明,螺旋槽可以增加活塞表面的摩擦系数,提高阻尼器的最大阻尼出力而且不会减小其阻尼系数。另外,可以通过适当地调节螺旋角度来增加磁流变液的回流,从而避免磁流变液的沉降问题。

关键词：剪切模式磁流变阻尼器;少量磁流变液;摩擦系数;阻尼系数

     

基于颗粒吸附概率模型的渗透注浆滤过机制研究

滤过效应对悬浊液渗透注浆扩散具有重要影响,滤过系数为渗透扩散关键影响参数,现有研究多将该系数假定为常数,具有较大局限性。考虑渗流域内各组分质量守恒,引入线性滤过定律,采用颗粒沉积概率模型描述水泥颗粒在多孔介质内沉积吸附行为,建立了考虑渗滤效应的水泥浆液渗透注浆柱形扩散理论模型。基于一维渗透注浆试验过程信息,提出了柱形扩散理论模型参数反演确定方法。开展了三维渗透注浆柱形扩散模型试验,结合理论模型计算结果,对比分析了孔隙率及浆液压力时空变化规律,探讨了注浆速率及浆液水灰比对滤过机制影响规律,并对理论计算模型准确性进行了验证。结果表明,注浆速率越小,注浆口处孔隙率衰减量越大,同时孔隙率沿浆液扩散方向衰减越剧烈;浆液水灰比越小,孔隙率衰减越快,滤过效应越显著。与试验值对比,所建立模型孔隙率最大计算误差小于12%,注浆压力最大计算误差小于14.2%,所建立模型可较好地描述水泥浆液多孔介质柱形扩散过程。     

Calculation of resonant sound absorption parameters for performance evaluation of metal rubber material

The first resonant (anti-resonant) frequency and sound absorption coefficient of metal rubber (MR) material are theoretically studied with hard backed samples and with air layer. The equations of the first resonant and anti-resonant frequencies of MR are deduced from the undamped propagation characteristics of porous material. The first resonant and anti-resonance sound absorption coefficients are induced according to the theoretical formula for the acoustic characteristic parameters of MR, and the former is modified while the energy consumption at resonance is taken into consideration. The good agreement between the calculation results of these resonant sound absorption parameters and the experimental results verifies the effectiveness of this calculation method for the performance evaluation of MR as a sound absorption material.     

Dynamic flow resistivity based model for sound absorption of multi-layer sintered fibrous metals

The sound absorbing performance of the sintered fibrous metallic materials is investigated by employing a dynamic flow resistivity based model, in which the porous material is modeled as randomly distributed parallel fibers specified by two basic physical parameters: fiber diameter and porosity. A self-consistent Brinkman approach is applied to the calculation of the dynamic resistivity of flow perpendicular to the cylindrical fibers. Based on the solved flow resistivity, the sound absorption of single layer fibrous material can be obtained by adopting the available empirical equations. Moreover, the recursion formulas of surface impedance are applied to the calculation of the sound absorption coefficient of multi-layer fibrous materials. Experimental measurements are conducted to validate the proposed model, with good agreement achieved between model predictions and tested data. Numerical calculations with the proposed model are subsequently performed to quantify the influences of fiber diameter, porosity and backed air gap on sound absorption of uniform (single-layer) fibrous materials. Results show that the sound absorption increases with porosity at higher frequencies but decreases with porosity at lower frequencies. The sound absorption also decreases with fiber diameter at higher frequencies but increases at lower frequencies. The sound absorption resonance is shifted to lower frequencies with air gap. For multi-layer fibrous materials, gradient distributions of both fiber diameter and porosity are introduced and their effects on sound absorption are assessed. It is found that increasing the porosity and fiber diameter variation improves sound absorption in the low frequency range. The model provides the possibility to tailor the sound absorption capability of the sintered fibrous materials by optimizing the gradient distributions of key physical parameters.     

不同骨料级配透水混凝土的性能研究及其孔隙识别

依据体积堆积理论采用5~10、10~15、15~20 mm单粒级的碎石骨料设计和配制孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,利用相关数学模型探究实测孔隙率与透水混凝土性能相关性,通过平面孔隙二值化识别透水混凝土内部孔隙结构特征。结果表明:透水混凝土的实测孔隙率能达到设计孔隙率的90%以上,与表观密度呈现良好的线性关系,与透水系数和抗压强度均呈现良好的幂函数关系。设计孔隙率的变化对骨料粒径较小的透水混凝土的透水性能影响较大,较小的骨料粒径有利于增加透水混凝土的28 d抗压强度,较大的骨料粒径有利于增加透水混凝土的透水系数。设计孔隙率与骨料粒径的增大均能使透水混凝土内部孔隙等效直径增大,降低孔隙曲折度,改变骨料级配,但骨料粒径的影响作用更为明显,二者的作用机理不同。     

短通道园锥阀流量系数的研究

圆锥阀流量系数和压力损失系数的计算在液压元件设计中占有重要的地位。目前国内、外广泛采用的汁算方法很不准确,尤其是没有考虑到进口段效应的影响。而实际运行的圆锥阀中,有很大部分属于过流通道长度小于起始段长度的范围,因此其影响显著,必须在设计计算中予以考虑。本文作者为了解决此项课题,提出一种新的计算方法,设计与建立了实验台,并进行了大量地反复地实验验证,证明了所提供计算方法的准确性与可靠性。     

考虑渗透系数随时间变化及固结状态影响的一维固结计算[

固结系数的不确定性是传统固结理论计算局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了在固结过程中渗透系数k和孔隙比e随固结状态和时间的变化。基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度与侧限压缩量的关系,推导出孔隙比e_t的时间函数,构建渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将构建的渗透系数计算式代入固结系数C_v中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明:当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数C_v的变化;同时,对比其他修正固结理论,证明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。