齿轮超声加工大振幅纵弯谐振变幅器的设计

为了使纵弯谐振变幅器的输出振幅满足齿轮超声加工的要求,设计了一个带有级联变幅杆的变幅器.利用Mindlin中厚板理论,根据变幅杆各段的力和位移耦合条件、变幅杆与齿轮的力和位移耦合条件、边界条件,推导出变幅器的频率方程和位移方程,实现了变幅器的设计,并求得变幅器的振幅分布曲线.通过理论求解、有限元软件ANSYS进行模态分析和谐响应分析、变幅器谐振特性试验分析变幅器的动力学特性,得出三者的结果一致,齿轮分度圆处的振幅为12μm,较常用的变幅器有了较大的提高,满足了齿轮超声加工的需求.     

渡槽结构优化设计的解析灵敏度算法

以三维单元为例，推导了结构优化设计中位移灵敏度和应力灵敏度的计算公式。编制了以有限元程序ＡＤＩＮＡ为结构分析求解器的结构优化设计通用程序ＳＯＰＳＡ。对简支预应力Ｕ型薄壳渡槽进行了槽身整体结构优化设计，结果显示本文方法是有效的。     

长条形超声塑料焊接焊头的简明设计

焊头是超声塑料焊接设备中一个很重要的部件,其设计的好坏直接关系到焊接质量。将长条形焊头通过合理开槽划分为若干相等的单元．每个单元可作为复合阶梯形变幅杆来处理,用传递矩阵法得出了焊头单元的频率方程,为长条形开槽焊头的设计提供了理论依据。实验表明,利用该方程设计的长条形焊头,其实测频率与设计频率符合很好。本设计方法物理意义明显,计算简单,非常适合工程设计。此外利用该方法可方便的求出开槽数、槽宽度以及槽长度等因素对焊头尺寸的影响,也为焊头的优化设计提供了一定的理论依据。     

超声珩齿圆锥形变幅器动力学特性研究

为了研究非谐振单元超声珩齿变幅器动力学特性,根据变幅杆及中厚圆环板的力耦合条件,基于Mindlin理论推导了圆锥形变幅杆和中厚圆环板组成的变幅器的频率方程和位移振幅方程。利用MATLAB软件求出了变幅器设计参数和位移振幅的数值解,用有限元法对该变幅器进行动力学分析,发现谐振频率和位移振幅与数值解非常接近。在此基础上,对变幅器进行了动力学实验, 测得的动力学参数与理论设计结果一致。     

涡轮钻具支承节中载荷分流碟簧的有限元分析

本文采爱用的ＳＡＰ有限元程序对单片发流碟簧进行了位移和应力分析，其中位移还进行了非线性分析，对双片载荷分流碟簧采用自编的含接触单元的有限元程序进行了移和 力分析，将计算结果与近似公式解进行了比较。     

基于Mindlin理论的功率超声纵弯谐振变幅器设计理论与实验研究

多种材料的阶梯环盘负载与变幅杆共同组成了功率超声纵弯谐振变幅器,在超声加工、超声处理等领域有着广泛应用。为了快速准确地对纵弯谐振变幅器进行设计,提出了一种基于Mindlin理论的变幅器设计方法。基于Mindlin理论求出了中厚环盘单元的位移、转角、弯矩和剪力的解析表达式。通过振动单元间的连续条件和边界条件,建立了纵弯谐振变幅器的振动模型与频率方程。基于该振动模型,利用MATLAB/GUI开发了纵弯谐振变幅器尺寸设计软件。通过理论计算设计了纵弯谐振变幅器,并进行了有限元模态分析、阻抗分析试验和超声谐振试验。仿真与试验的结果证明,基于Mindlin理论的纵弯谐振变幅器设计方法所设计的纵弯谐振变幅器的谐振频率与设计频率相符合,具有较好的设计精度,可为变幅器设计提供参考。     

齿轮超声加工纵向振动系统的设计与实验研究

为了解决齿轮超声加工纵向振动系统设计问题,基于纵向振动动力学方程,利用结合面的力、位移振动耦合与边界条件,提出纵向振动变幅器的非谐振设计方法,推导了频率方程;应用Matlab2011Ra对变幅器未知尺寸、振型分布进行理论数值求解,并利用ANSYS12.0对所设计变幅器进行模态分析与谐响应分析.设计加工了不同模数齿轮的纵向振动变幅器,基于C6140车床搭建了齿轮超声加工纵向振动系统的激光测振仪测试系统,进行谐振实验.变幅器的谐振频率和振幅经理论求解、有限元分析、实验测试对比,各自的最大求解偏差都小于5%,可以满足工程应用需要.研究表明:可应用力、位移耦合非谐振设计方法,完成中小模数齿轮变幅器的纵向振动系统设计,对齿轮超声振动系统设计具有理论指导和工程应用价值.     

超声塑料焊接工具横向振动及开槽的研究

本文利用耦合振动理论研究了大尺寸超声塑料焊接工具的三维振动，推出了决定工具谐振频率与其材料及尺寸之间关系的频率方程。还研究了工具的横向振动与开槽之间的关系，从理论上得出了决定工具开槽位置的数学表达式，在某种程度上解决了大尺寸工具的开槽问题。实验表明，大尺寸工具的设计频率与测量值基本符合，开槽大大地改善了工具辐射面上的位移分布的均匀程度。     

旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计与试验研究

砂轮变幅器是旋转超声内圆磨削谐振系统的关键部件,其设计质量直接影响超声磨削的工艺效果。但目前内圆磨削砂轮变幅器缺乏较为完善的理论分析模型。为提高砂轮变幅器理论分析模型的通用性,基于非谐振设计理论建立了纵向谐振砂轮变幅器的理论分析模型,并利用砂轮变幅器各振动单元间的力、位移连续条件与边界条件推导了其频率方程。然后,针对频率方程进行编程求解,并通过ANSYS有限元仿真分析进行验证。最后,加工制作了纵向谐振砂轮变幅器,并开展阻抗特性分析试验、超声谐振试验和振动位移测量试验,分析了其谐振特性。试验结果表明,所研制的砂轮变幅器的谐振试验频率与理论设计频率一致,其输出端振动位移的试验值与仿真值的相对误差为7.83%,符合旋转超声内圆磨削的要求,验证了理论分析模型求解的正确性。研究结果为旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计提供了便捷且有效的方法。     

超声变幅杆解析法设计的可靠性研究

本文提出了用有限元法验证变幅杆解析法设计的可靠性，对三种类型的变幅杆先作解析法设计；然后利用有限元分析软件ANSYS进行模态分析，确定了变幅杆的固有频率，计算了固有频率与工作频率之间的相对误差，以此来评价解析法设计的可靠性；并分析了影响解析法设计可靠性的两个基本因素。     

XML和TXT在包层模板描述中的应用和比较

对XML和文本文件在模板语言的描述和实现中的应用进行了研究，针对模板、XML和txt的特点提出了比较参数体系并进行了实验比较。比较发现，XML的模板描述的清晰性、可读性、可扩展性及网络协同方面的指标显著优于txt文件：而文本文件则在文件的大小、实现代码量、模板解释时间性能上略占优势。     

复合材料加筋板低速冲击损伤及剩余压缩强度试验研究

采用落锤法对复合材料加筋板进行了低速冲击损伤（LVI）试验,根据复合材料加筋板构型,设计了冲击支持支架,研究了支持支架的间距对冲击结果的影响;用相同的冲击能量对复合材料加筋板结构中3处典型位置进行冲击,得到不同位置的损伤形貌;分别对完好件和损伤试验件进行压缩试验,将试验结果进行对比,分析不同位置的冲击损伤对结构压缩性能的影响。试验结果表明：在相同的冲击能量下,支持支架间距越小,所造成的冲击损伤越严重;在50 J冲击能量下,筋条区蒙皮处的冲击所造成的损伤不易观察,筋条间蒙皮处的冲击所造成的损伤最为明显,而筋条边缘蒙皮处的冲击可以导致筋条边缘的脱粘;冲击损伤会使加筋板屈曲载荷轻微下降,筋条间蒙皮和筋条区蒙皮冲击损伤对压缩结果影响相对较小,筋条边缘处的冲击会引起损伤处蒙皮的子层屈曲,并影响结构破坏形式,使结构压缩承载能力有较为明显的下降。     

损伤形式对三维编织复合材料拉压性能的影响

通过对损伤前后三维编织复合材料试件进行纵向拉伸和压缩实验, 分析了材料的拉、压刚度和强度的变化规律和失效形式。主要讨论了4 种损伤加工方案, 包括沿宽度方向单边切割、沿宽度方向双边切割、沿厚度方向单边切割及沿宽度和厚度方向同时切割。实验结果表明, 宽度方向损伤对拉伸强度、模量和压缩强度影响不大, 压缩模量下降了20 %左右; 厚度方向损伤对纵向拉伸、压缩强度和模量影响较大。编织角20°时, 拉伸、压缩应力-应变曲线接近于线性, 试件的失效方式趋向于脆性破坏; 编织角35°时, 压缩应力-应变曲线表现出一定的非线性。     

微结构特征对微结构零件注射成型流场均匀性的影响

在Navier-Stokes方程基础上,配合适当边界条件,借助计算流体力学软件CFD-ACE实现了单侧分布矩形微结构、梯形微结构和双侧分布矩形微结构零件模型的流场仿真,得到了三种零件的速度场和剪切速率场.结果表明,单侧矩形微结构零件各微结构截面的速度和剪切速率都有较大差异;单侧梯形微结构零件各微结构截面的剪切速率分布一致,速度分布不一致;双侧矩形微结构零件三个微结构截面的速度和剪切速率都一致.单侧分布梯形微结构零件流场均匀性好于单侧分布矩形微结构零件流场均匀性,双侧分布的微结构零件流场均匀性好于单侧布置的微结构零件流场均匀性.     

Effects of roadside memorials on traffic flow

Despite their growing popularity in North America, little research has been conducted on understanding the effects of roadside memorials on drivers’ behaviour. In this study, we examined the short-term effects of roadside memorials on traffic speed and headways on a high speed intercity freeway as well as its long-term effect on traffic speed on a high speed urban freeway. Our study found that the placement of roadside memorials did not have any significant effect on traffic speeds or headways, either in the short or long term. Therefore, concerns about the negative effects on driver behaviour were not supported by this research, at least with regards to speeding and following too closely. However, no positive effects on safety were found either.     

高速客车蛇行运动Hopf分叉的研究

建立了高速客车非线性系统数学模型,模型中考虑了轨道的整体弹性和阻尼。基于常微分方程的一次近似理论和Hopf分叉理论,研究了高速客车在直线和大半径曲线轨道上蛇行运动的Hopf分叉情况。借助于DEPAR延续算法解决了圆曲线上车辆系统平衡位置难以确定的难题,分析了轨道整体刚度和阻尼、圆曲线半径和外轨超高及转向架悬挂参数等因素对高速客车Hopf分叉速度的影响。研究表明,高速客车在大半径曲线上也有可能出现Hopf分叉现象,并且曲线半径越大、外轨超高越大,车辆的Hopf分叉速度越高,但最大值不会超过车辆系统在直线上运行时的Hopf分叉速度。车辆系统在弹性轨道条件下的Hopf分叉速度高于刚性轨道条件下车辆系统对应的Hopf分叉速度。不论是刚性轨道还是弹性轨道,转向架悬挂参数对车辆系统Hopf分叉速度的影响趋势是一致的。     

火灾下四种不同边界双向板的极限承载力计算

为进一步了解不同边界条件下双向板的极限承载力计算方法,该文在已有研究的基础上针对四种不同边界双向板进行了研究。基于塑性铰线理论板块平衡法和能量法,给出了火灾作用下三边简支一边固支、三边固支一边简支、两长边固支两短边简支、两长边简支两短边固支四种不同边界钢筋混凝土双向板极限承载力的计算公式。该公式考虑了大挠度下的薄膜效应影响,计算结果与试验结果有较高的一致性,两种方法计算结果存在2%左右的偏差。在整合其他边界双向板计算公式的基础上,提出了火灾下各种边界双向板极限承载力计算的通用公式,能为工程设计和下一步研究提供参考。     

基于灰色关联分析的轧制差厚板盒形件充液拉深成形工艺参数多目标优化

目的 将充液拉深工艺引入轧制差厚板零件的成形,为了进一步掌握差厚板的充液拉深成形性能,对差厚板盒形件充液拉深成形过程进行研究。方法 通过理论推导获取临界液池压力公式,在此基础上运用数值模拟方法分析液池压力比对差厚板厚度减薄率和厚度过渡区移动量的影响,采用正交试验和灰色关联分析获取成形参数对差厚板盒形件成形性能的影响规律和最优参数组合,实现对差厚板盒形件充液拉深成形工艺参数的多目标优化。结果 随着薄?厚侧液池压力比的增大,差厚板最大厚度减薄率先减小后增大,过渡区移动量先增大后趋于平稳,薄?厚侧液池压力比为2较为合理。厚侧压边力、摩擦因数、薄?厚侧液池压力之比、薄?厚侧压边力之比、厚侧液池压力对差厚板盒形件充液拉深性能的影响程度依次减小。结论 采用灰色关联分析得到的最优工艺参数组合来完成差厚板盒形件的充液拉深成形,能够有效地抑制差厚板零件厚度的过分减薄及厚度过渡区的过度移动,进而提高差厚板的成形性能。     

基体对高锰钢辙叉爆炸硬化效果的影响

为了研究基体对高锰钢辙叉爆炸硬化效果的影响,使用厚度3mm、密度1.38g/cm3的板状炸药分别在50mm厚钢板上、空气中及沙土上对高锰钢辙叉试件进行爆炸硬化。试验结果表明,在钢板上、空气中和沙土上对高锰钢进行爆炸硬化后,高锰钢辙叉试件的硬度分别提高了85.1%、76.6%和82.6%。与在钢板上和空气中相比,在沙土上对高锰钢辙叉试件进行爆炸硬化既能保证硬化后辙叉试件的硬度≥350HB,又能保证辙叉试件的整体不发生严重的变形。     

海啸作用下漂浮物行为及对陆上建筑作用力研究

根据实际物理实验,采用ALE（任意拉格朗日欧拉）有限元方法在三维数值波浪水池中模拟了海啸的产生、海啸波的传播,与漂浮物作用以及漂浮物与陆上建筑的撞击。通过将海啸上岸后的波高、与漂浮物的作用力以及漂浮物的速度等数值计算结果与物理实验结果进行对比,验证了ALE流固耦合有限元方法在研究海啸作用下漂浮物行为方面的可行性。在此基础上进一步分析漂浮物在海啸作用下对陆上建筑的作用力。通过计算发现,漂浮物的质量、撞击速度对作用力起决定性作用,而被撞建筑的刚度对作用力的影响并不大。