HRB500高强度钢筋剥肋倒角装置设计与研究

针对传统加工方式会损伤大直径HRB500高强度钢筋强度性能等问题,考虑加工要求及形状特点,设计能够完成铣端面、剥肋、倒角的剥肋倒角机整体结构和加工工艺。根据高强钢筋材料的性能,选定刀具具体参数,确定复合刀具的加工工艺参数。设计钢筋轴向定位夹紧装置,并对夹紧力进行计算。采用以伺服电机作为动力源的传动系统,进行传动系统的主要参数计算和电机的计算与选型。利用ANSYS软件进行切削过程的有限元分析,获得了切削过程中刀具的应力变化曲线及其应力变化云图。实验结果表明：所设计钢筋剥肋倒角机可应用于高强度钢筋加工领域,并且切削效果良好,能够很好地适用于各个工序。     

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明：传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。     

复杂腐蚀缺陷对管道损伤失效的特性研究

腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型,通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道失效行为的影响,基于数值分析结果对管道完整性进行综合评价。结果表明：模型误差为4.2%~4.6%,低于试验误差;两类复杂腐蚀缺陷区域应力均呈对称分布,环向应力均大于轴向应力;复杂矩形腐蚀缺陷的深度比对失效压力影响最大,宽度比最小;当长度比达到0.5后,管道失效压力稳定在9.5 MPa;复杂圆形腐蚀缺陷的浅腐蚀深度对管道性能影响更为明显;轴向力对管道失效压力影响较小。     

热障涂层演变、失效理论及模型建立研究进展

目的 热障涂层(Thermal Barrier Coatings, TBCs)是用于保护热端部件的功能性涂层,但在复杂工况的影响下易于呈现提前破坏和过早失效的特点。以应用最广泛的钇稳定氧化锆(YSZ)双层热障涂层系统为例,阐述其服役过程中的结构和性能演变,分析失效机理,总结寿命预测模型并介绍相关模拟技术。方法 分别对经历不同条件高温氧化实验后的热障涂层开展元素渗透引起的界面微观结构变化、随反应进行发生的界面宏观结构变化以及高温引起的涂层本征性能变化分析,并且基于多种热力学实验结论和断裂力学、损伤力学等理论,结合有限元模拟手段,研究涂层内部结构变化过程,选用不同种类的标准有限元模型,建立条件选择方法以及典型的动态模拟扩展技术,观察裂纹导致涂层断裂等过程。结果 总结了目前常用的唯象寿命模型、断裂力学模型和损伤力学模型等失效寿命理论模型,提出相关失效评价方法。结论 随着航空发动机效率的不断提高,热障涂层必须面对更高的进气温度和更严峻、更复杂的工况,需要进一步丰富失效理论、完善失效寿命模型、仿真手段和相应数据库,同时其在开发新材料、新结构、新工艺、涂层组织纳米化等方面也有很大的研究和发展空间。     

基于有限元和PSO-BP法的20辊轧机轧制板形预测

针对20辊轧机轧制板形受到多重因素影响、难以精确预测的问题,基于有限元和PSO-BP法,建立20辊轧机轧制板形质量预测模型。根据20辊轧机轧辊间的位置关系,基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,考虑轧辊弹性变形、板带塑性变形与摩擦等因素,建立20辊轧机辊系有限元模型,分析板宽、厚度、张力、速度等因素对板形指数的影响;综合考虑不同轧制板形影响因素,以板形指数作为板形质量衡量指标,基于BP神经网络建立轧制板形质量预测模型,采用粒子群算法优化BP神经网络板形质量预测模型的权值和阈值,提高板形预测精度。     

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明：基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。     

6-DOF主动波浪补偿液压平台的结构优化分析

开展6-DOF船用主动波浪补偿液压平台结构优化设计,旨在提升波浪补偿液压平台承载和空间补偿能力,减小补偿平台体积和质量。依据海浪运行形态给定六自由度船用波浪补偿液压平台所需的补偿参数指标,利用虚拟样机技术,在ADAMS软件仿真环境中建立该平台的参数化模型;以其最大负载为优化目标,对该参数化模型的结构尺寸进行优化,得到该平台结构尺寸的优化结果。结果表明：优化后,六自由度船用波浪补偿液压平台的负载能力较最初增加了约15%,支腿液压缸的行程减小了约13%,平台负载能力提升且结构更加紧凑合理。为检验此次对平台结构尺寸优化的有效性,利用SolidWorks软件建模,并导入ADAMS软件中仿真,检验了模型的补偿能力。     

拉伸取向控制对AZ31镁合金孪生和织构演化的影响

以室温单轴拉伸实验与晶体塑性有限元相结合的方法,通过拉伸取向控制,研究了AZ31镁合金拉伸变形过程中孪生行为、织构演化规律、塑性各向异性之间的关系。基于率相关晶体塑性本构理论,建立了滑移和孪生机制耦合的具有不同取向的晶体塑性本构模型,引入孪晶体积分数研究孪生对AZ31镁合金塑性变形过程中织构演变和力学性能的影响。结果表明,2种不同取向的样品在塑性变形过程中呈现出明显不同的织构演变规律,表现出明显的各向异性。轴向拉伸时孪生被抑制,孪晶激活体积分数低,径向拉伸时孪晶极易产生,孪晶激活体积分数高。轴向试样在整个塑性变形过程中{0001}极图偏移较小,径向试样因大量拉伸孪晶的开启,使得{0001}棱柱面织构的极密度逐渐向RD的正反方向发生明显偏移。     

基于动态贝叶斯网络的液压系统可靠性研究

液压系统组成结构复杂且维修难度高,因此进行液压系统的可靠性评估对企业生产安全有着重要作用。结合故障树和动态贝叶斯网络建立评估模型对液压系统进行可靠性分析。利用动态贝叶斯网络的推理功能得出液压系统可靠度和可用度随时间推移的变化规律,并实现液压系统故障诊断,识别关键故障因素源。液压系统的可靠度会随时间推移而逐渐降低,但定期的维修可以使液压系统的可用度在较长一段时间内维持在很高水平。实验结果为液压系统的日常维护和修理策略提供了借鉴。     

一种新型六自由度并联机器人设计

为了扩大并联机器人的工作空间,减少整体尺寸,设计一种新型的六自由度并联机器人,它由6个SPS支链连接动平台与滑块,滑块绕定平台旋转以改变动平台位姿。通过在静平台与动平台分别建立静坐标系与动坐标系得到变换矩阵,进而求得六自由度并联机器人的位姿反解,即每个滑块的位置。在得到此并联机器人位姿信息后将每个支链视为二力杆求出每个滑台的受力情况,进而计算得到此并联机器人各位姿驱动力。并提出一种通过线圈拖拽钕磁铁的驱动方式。该新型并联机器人具有Z轴转动不受限制的特点,极大地扩展了其运动范围,且相对常规并联机器人结构尺寸极大减少。