超声辅助钛合金切削的表面残余应力数值仿真北大核心CSCD

针对钛合金加工后表面残余应力严重影响其使用性能的问题,采用Johnson-Cook失效准则,通过施加边界条件,以非线性有限元技术Abaqus/Explicit建立了钛合金TC4二维正交切削热力耦合切削仿真模型,分析了超声切削和普通切削在不同切削速度下钛合金的切削过程,获得了不同工况下的表面残余应力分布规律。结论表明:钛合金TC4已加工表面层的残余应力是拉应力,沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力;在相同的切削参数下,超声切削后工件表面的残余拉应力较普通切削时小,最大残余压应力较普通切削时大,且最大残余压应力出现的位置相对较浅。     

挖掘机工作装置的静强度仿真分析

针对反铲液压挖掘机工作装置在强度设计时,边界条件设定困难,且计算工况选择过于简单的问题,为了准确地找到工作装置的危险截面,采用Workbench软件建立了工作装置的有限元模型,对不同位移边界条件进行了理论分析和仿真对比,并通过应力试验进行验证,最后针对多种工况对工作装置进行有限元分析.结果表明简支梁位移边界条件更符合实际情况,且复合工况下斗杆的受力更大.仿真结果与实验数据比较吻合,找到了工作装置较精确的危险截面,可以为同类工程机械的强度分析提供一定的参考.     

模压强化工艺及其数值仿真

对模压强化工艺过程进行有限元数值仿真过程中,利用普通的有限元模型无法真实地模拟压模对先模压端面凸起部分的挤压过程,从而无法真实地再现模压强化的过程,也就无法可靠地模拟强化后的残余应力、应变场,并且该部分节点由于与接触体脱离往往会造成计算收敛困难.文中基于对实际模压工艺过程的观察,利用相对运动原理,在后端面模压工序前加了一个上工作台压向压模和工件的工况,解决了这个问题,且有限元计算结果和实测数值一致.     

基于优化法的金属材料应力-应变曲线反演

采用优化法反演金属材料的应力-应变曲线.建立与试验边界条件一致的有限元仿真模型,并用Abaqus进行有限元仿真.设计变量为给定应变下的应力参数,优化目标是使模拟的应力-位移曲线与试验曲线一致,采用自适应响应面法和序列二次规划法开展优化迭代.结果表明,反演参数能很好地表现材料行为特征,为下一步仿真分析提供材料数据基础.     

粘弹性沥青路面车辆动力响应仿真分析研究

不同载重车体对粘弹性沥青路面的应力反映波动性极为复杂,路面的响应规律,车辆的车速、负载等瞬态信息很难与应力反应建立稳定的规范模型.传统方法将移动的车辆荷载假定为作用在固定位置的静载荷;采用线弹性材料模型来仿真实际沥青路面材料;与实际的路面受力状况有所差别,造成结果失真.为解决上述问题,提出一种粘弹沥青性路面的三维瞬态有限元分析模型;计算行车荷载作用下路面动力响应规律,比较车速变化,载荷变化,不同载荷作用位置以及不同深度对动力响应的影响.实验结果表明:模型可以很好得到应力响应,在应力响应有明显的波动性的情况下;准确计算载荷横向作用位置对动力响应的影响,与真实结果比较吻合.     

客车空气弹簧悬架边界条件模拟与试验验证

针对客车车架强度分析时空气弹簧悬架边界条件难以设置的问题,提出使用等效静态载荷法进行悬架模拟的思路。分析空气弹簧刚度的非线性和双横臂独立悬架的机构模型,建立整车多体动力学模型,计算多工况下车架与空气弹簧悬架连接位置处的受力,求解得到等效静态载荷并施加到有限元模型中,添加辅助约束完成边界条件设置;对车架进行多工况下的强度分析,比较不同工况下车架的应力分布和最大应力出现的位置。搭建试制样机的动态测试平台,对比仿真结果与试验结果,验证模拟方法的有效性。     

热力载荷作用下复合材料板-铝合金板接头 钉载分配与钉孔周边应力分布

采用试验和有限元方法研究复合材料板 铝合金板单搭接接头在热和力载荷共同作用下的钉载分配和钉孔周边应力分布。将仿真模型得到的钉载分配结果与试验结果进行对比发现：温度升高后,靠近加载端承载最大的螺栓载荷分配比例增大,相应位置钉孔周边应力水平也有较大幅度的增加。对比未考虑热残余应力模型发现：考虑热残余应力模型与试验结果最相近;同样温度时热残余应力的存在使应力水平提高10%左右,说明在热载荷作用下考虑热残余应力的必要性。复合材料与金属接头钉孔周边应力分布呈“枫叶”状。     

管道J型铺设参数和安装特性的有限元仿真

为提高海洋工程作业效率,应对海上多变的环境条件,针对管道J型铺设建立包括作业船、管线和海床在内的有限元仿真模型并实现三者之间的相互作用.开展静态和动态分析,完成关键作业参数选取和管线的结构完整性评估.利用静态分析得到不同残余张力下管线的铺设姿态和等效应力分布,用于指导海上工程作业,提高作业效率;采用动态分析方法评估环境条件对工程作业过程的影响.J型铺设安装过程的有限元仿真可为保证管线铺设安全可靠地执行、降低海洋工程作业的风险提供参考.     

基于三维模型的机车制动盘瞬态温度场仿真

该文运用有限元软件ANSYS7建立了某机车制动盘的三维循环对称有限元模型.讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法.同时进行了三维瞬态温度场计算仿真,给出了典型时刻温度场分布云图.仿真结果显示：在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220OC;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程.仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性.     

基于有限元的一类stefan问题数值模型研究

该文给出基于有限元方法的一类一维stefan问题的数值求解过程及算法.模型的建立基于已知的相变界面和固定边界处测得的温度和热流.模型的精度通过与Neumann获得的解析解的比较而得到验证.文中所讨论的模型可以用于反Stefan问题中自由边界的实时跟踪或者控制.最后,比较了已有的有限元模型,给出了仿真结果.     

Rolling ball method for 5-axis surface machining

Curvature matching for 5-axis surface machining has been plagued by the complexity of the task. As a result the current tool positioning strategies are likewise computationally complicated. Gouging the surface has been the main concern and has presented the greatest difficulty in the algorithms. Some of the methods perform exhaustive searches of the surface to avoid gouging while others incrementally adjust the tool orientation until gouges are no longer detected. In this paper a new positioning strategy is presented that is simple to implement and is not difficult to compute. The rolling ball method rolls a variable radius ball along the tool path and positions the cutting tool to cut the rolling ball. A small region of the ball's surface is used to approximate a small region of the surface being machined. The radius of each ball is computed by checking a grid of points in the area of the surface that the tool casts a shadow for each tool position. A pseudo-radius is computed for each grid point and the most appropriate radius is selected to be the rolling ball's radius. The selection process follows a hierarchy of surface profiles ranging from convex to concave. Convex, concave, and saddle (mixed) surface regions are all computed in a similar fashion and there are no special cases for which the positioning strategy must be changed to compute a tool position. Local gouge checking is automatically built-in to the positioning computations so that the typical iterative strategy of checking for gouging, then incrementally tilting the tool until no gouges are detected is eliminated. The method is robust and simple to implement and it only requires surface coordinates and surface normals. A simulation of the method and a cutting test were performed and are presented in this document.     

KNN-朴素贝叶斯算法的滚动轴承故障诊断

滚动轴承的故障诊断对于提高工业生产效率,保障工业生产的稳定安全地运行具有重要意义。为了提高滚动轴承故障识别的正确率,提出一种使用KNN-朴素贝叶斯决策组合算法对滚动轴承故障诊断。组合算法利用朴素贝叶斯算法对使用不同K值的KNN算法初步分类结果进行再分类以达到提高滚动轴承故障识别的目的。首先,使用小波包能量法对滚动轴承振动信号进行能量特征提取,然后使用多个参数K值不同的KNN算法对能量特征数据预分类,得到多个KNN算法分类结果集,将分类结果集进行处理得到预分类结果集,将预分类结果集作为朴素贝叶斯算法的输入,使用朴素贝叶斯算法对数据再分类。实验结果表明,组合算法相较于传统KNN算法及贝叶斯算法在滚动轴承的故障诊断率得到了有效提高,实现了对滚动轴承故障的有效诊断。     

滚动轴承振动信号无线采集系统设计

针对滚动轴承振动信号有线监测系统存在现场布线不便的问题,设计了一种滚动轴承振动信号无线采集系统。该系统采用加速度传感器MMA7260采集滚动轴承振动信号的X、Y、Z轴向加速度信号,由无线射频收发芯片nRF9E5将该信号传输到PC机进行信号分析与处理,实现了滚动轴承振动信号的采集和短距离无线收发功能。实验结果验证了该系统的有效性。     

冷连轧轧制力仿真建模研究

冷连轧生产是较早引入仿真技术进行辅助研究与开发的领域之一，目前已取得了大量的成果。但大多数仿真研究局限于模型的静态机理建模，难以适应复杂环境的变化，造成了很大偏差。该文以轧制力为例，研究机理和数据的结合，从而修正轧制力的模型，实现轧制力参数的预报。轧制力是冷连轧生产的关键力能参数之一，为提高预报精度、缩短自适应过程的时间，研究轧制力建模，并进行仿真研究很必要。文章讨论了仿真系统模型的类型和建模方法，对冷连轧轧制力模型进行了机理推导，并运用智能方法对轧制力参数进行回归和分析。结果表明，采用机理建模和辨识建模相结合的方法，可以建立较精确的轧制力模型，为轧制过程模型的建立及优化提供了成功的范例。     

快速监控FMN在热连轧上的应用研究

研究了快速监控FMN在热连轧上的应用,提高头部命中率是投入绝对AGC所要求的,它的重要手段是靠提高设定模型精度、模型自学习的收敛速度。为进一步提高带坯全长厚控精度及控制品质,依靠液压压下快速移动特性及利用快速监控FMN功能。以热连轧模型增量方程为核心,对不同轧制规程,给出了兼顾板厚与板形FMN动作表。在鞍钢1700ASP热轧现场中的实际应用表明,此算法是正确的,它可大幅度地改善板卷头部的厚度精度。     

EMS型磁浮列车系统滚动稳定性研究

针对EMS型中低速磁浮列车的模块结构决定系统存在垂向、侧向和滚动三自由度、滚动自由度自身不稳定，其稳定性由控制器与防滚结构共同保证的特点，建立了磁浮列车悬浮模块垂向和滚动的两自由度模型，利用劳斯判据判定特征多项式解的分布特性，从而得出了防滚装置参数设定的基本准则，并采用虚拟样机技术验证了该结论的正确性。该方案所获取的防滚弹簧参数下限的结论，为系统调谈提供了参考，对磁悬浮列车技术的逐步成熟有实际意义。     

基于MFCCS和改进VPMCD的滚动轴承故障诊断

将梅尔倒谱和系数(MFCCS)与改进的基于变量预测模型的模式识别算法(VPMCD)相结合,提出了一种滚动轴承故障的诊断方法.将语音信号识别中最常用的特征参数梅尔倒谱系数(MFCC)应用到轴承故障诊断领域,提出了适用于滚动轴承故障识别的特征参数梅尔倒谱和系数.同时,采用主成分分析(PCA)方法来解决VPMCD方法中求解得到的预测模型方程系数与理想系数存在偏差的问题.然后,使用改进的VPMCD算法对特征参数进行训练,再利用预测模型对待诊断样本数据进行模式识别和诊断,并用实验室模拟试验台的数据,对该方法进行了验证,实验结果能够有效区分轴承的故障种类,证明了方法的有效性.     

The effect of contact interface on dynamic characteristics of composite structures

In this project, nonlinear characteristics on the rolling interface of a linear guide were studied by the finite element analysis and experimental verification. Contact of the ball/surface rolling interface in the rolling guides was simulated as a three-dimensional membrane element without thickness. By introducing Hertzian contact theory and applying proper normal/shear stiffness to such contact elements in the overall finite element model, dynamic behaviors of linear guides affected by preload were thus investigated. In the finite element procedure, three contact models, 1D point-to-point, 2D point-to-point and 3D surface-to-surface, were sequentially introduced for purpose of verification with experiments. As a validation in this project, vibrational experiments on linear guides with different preloads were conducted and related frequency spectrums were derived. Both the finite element and the experimental results reveal that the natural frequency of a linear guide increases with the increment of the preload. In addition, the dynamic characteristics predicted by finite element analysis agree well with those measured from instrumental experiments. The proposal of current study may provide an alternate and reliable way for understanding of the dynamic characteristic of the rolling contact components in machine design field.     

人工代谢算法在铝板轧制中的应用(英文)

铝板轧制过程的控制是板材生产过程自动化中的重要环节。针对该过程,本文提出一种人工代谢算法。通过算法中的人工酶对轧制过程进行辨识,通过建立代谢平衡方程对控制目标进行优化,通过对代谢方程中的反应速率、平衡常数和抑制因子进行调节来获取实时的控制优化值,建立一个分布式离散事件系统来对系统进行监控,并通过控制实例说明了该算法的优越性。所提出的控制系统成功地应用于某铝材厂的铝板轧制过程,节约了时间成本,提高了生产效益。     

基于参数优化VMD和样本熵的滚动轴承故障诊断EI北大核心CSCD

针对滚动轴承故障特征提取不丰富而导致的诊断识别率低的情况,提出了基于参数优化变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)和样本熵的特征提取方法,采用支持向量机(Support vector machine,SVM)进行故障识别.VMD方法的分解效果受限于分解个数和惩罚因子的选取,本文分析了这两个影响参数选取的不规律性,采用遗传变异粒子群算法进行参数优化,利用参数优化的VMD方法处理故障信号.样本熵在衡量滚动轴承振动信号的复杂度时,得到的熵值并不总是和信号的复杂度相关,故结合滚动轴承的故障机理,提出基于滚动轴承故障机理的样本熵,此样本熵衡量振动信号的复杂度与机理分析的结果一致.仿真实验表明,利用本文提出的特征提取方法,滚动轴承的故障诊断准确率有明显的提高.