结构系统疲劳失效相关机理与可靠性模型

失效相关普遍存在于工程结构中,是影响结构系统可靠性分析精度的重要因素。针对随机恒幅载荷和随机变幅载荷两类典型工况,推导积矩相关系数和Kendall秩相关系数的计算式,从定性和定量角度分析结构系统各单元疲劳失效内在的统计相关机理。单元寿命相关性主要来自应力过程特征量的分散性,而材料性能的分散性则减轻相关程度。根据单元失效的统计相关机理,利用阿基米德族的Clayton Copula建立串联、并联结构系统的疲劳寿命可靠性模型。分析表明:Clayton Copula形式简洁,可细腻刻画单元对数寿命联合分布密度等高线呈现的非对称形态,由此建立的概率模型计算精度高。算例验证了所提方法的合理性和可行性。新模型可用于共因载荷多次作用下结构系统的疲劳寿命可靠度预测,并为考虑多模式损伤耦合的装备可靠性设计及概率评估提供新工具。     

基于自适应遗传算法的碳纤维复合材料汽车防撞梁优化设计研究

目前汽车防撞梁主要采用高碳钢或者铝合金材料,但在设计强度与汽车轻量化方面,碳纤维复合材料(CFRP)有着明显的优势,所以对CFRP汽车防撞梁层合板的性能研究十分重要。将考虑层合板铺层的广义海明距离与遗传算法相结合,提出了能够以汽车防撞梁为模型的优化设计新方法。该算法采用自适应的思想,与传统遗传算法不同,每次重组算子保留最优个体,这有效避免了交叉、变异操作对最优解取值的干扰,解决遗传算法过早收敛的现象。     

基于通用生成函数的结构可靠性优化策略

为提高工程结构可靠性设计优化（RBDO）的求解精度,提出一种基于通用生成函数（UGF）的RBDO新方法。一方面通过系列响应面建立设计变量与概率指标的动态映射,消除传统双循环算法的内层循环;另一方面引入UGF进行可靠性分析,避开传统矩法在处理随机变量非正态、功能函数高度非线性问题时精度低或无法收敛的劣势。同时,结合非均匀离散化技术在既定的计算成本下提高分析精度。算例表明,所提方法合理可行且具有较好的鲁棒性。     

挤压油膜阻尼器动特性系数的数值解法

在分析含挤压油膜阻尼器转子系统的稳定性和动态响应时,需用到八个油膜动力特性系数。当前常用的动力特性系数的解析表达式是基于长、短轴承近似理论简化得到的,其优点是有明确的解析式且计算量小,缺点是精度较差。基于有限元法计算挤压油膜阻尼器动力特性系数:使用泰勒级数将瞬态雷诺方程的分解,采用伽辽金法将分解后的方程进行变分,然后运用有限元方法求解阻尼器的八个油膜动力特性系数。以某转子-油膜阻尼器系统为对象,分别研究了有限元法数值解和短轴承理论模型近似解对转子动力学特性的影响,并与实验值进行比较,研究结果表明:采用有限元法数值解模拟阻尼器动态特性,较短轴承理论近似解更接近于实验值。     

加工中心立柱可适应动态优化设计

应用定量化的分析工具,对加工中心立柱结构进行了可适应动态设计过程分析。提出产品可适应性的综合评价指标,建立了产品可适应性综合评价模型。应用多级模糊综合评价方法在对产品功能适应性等多种评价指标进行初级评价的基础上,进行了二级综合评价,得到了VMC850加工中心立柱产品可适应性综合评价等级,从而为进一步改进产品设计提供了指导和修改依据。在方案设计阶段,通过给出各方案的可适应性度量数值以及对修改设计的难易程度做出定量评价,可有效地指导机床结构设计过程。     

基于有限元的深沟球轴承应力和刚度研究

根据6003深沟球轴承参数,建立了轴承有限元分析模型,基于静力学方法计算了轴承的应力和变形。根据轴承转动的周期性特征,分析了轴承在一个转动位置周期内滚动体的应力和轴承整体刚度的变化规律。分析结果表明：在轴承转动过程中,滚动体的应力和轴承刚度均呈周期性变化,当某滚动体处于径向受力方向时,该滚动体的应力最大,同时轴承的整体刚度也最大。     

基于Unity 3D的激光熔覆虚拟试验平台开发

激光熔覆工艺作为我国新工科教育研究和开发的重要内容,存在试验开展周期长、设备运行费用高、具有现场教学安全隐患等问题。为解决上述问题,开发了一款基于虚拟现实引擎Unity3D的激光熔覆虚拟试验平台,该平台利用Unity3D、SolidWorks、3dsMax、MYSQL数据库、Photon Server服务器等软件实现了从激光熔覆试验对象选择、试验参数制定、熔覆路径规划、试验过程动态模拟、试验样本评价反馈等功能,使激光熔覆的教育教学实现宽口径、大范围、多时空以及智能化的效率提升,为试验教育教学方式和手段的拓展提供借鉴和参考。     

缺口套在车削加工中的应用

在普通车削加工中时常会遇到许多有一定要求的小批量生产工件,采用专用夹具,往往没有必要。若以缺口套作为一种简易     

结构可靠度求解的自适应细分-重要抽样法

传统的结构可靠度求解方法在处理呈非正态、多变量、小失效概率以及功能函数非线性的问题时,很难以较低成本获得满意的精度。为克服现有方法的不足,将通用生成函数、自适应细分原理和重要抽样技术相结合,提出结构可靠度求解的自适应细分-重要抽样法。根据自适应细分原理,对临界域进行细分,减少离散区间长度,通过递归操作对随机变量进行非均匀自适应细分,得到失效域概率以及细分后的临界域,并由复合运算获得临界域的结构通用生成函数。临界域失效概率由针对域内热点焦元的重要抽样技术获得,失效域概率与临界域失效概率之和即为结构失效概率估计值。算例分析表明,新方法的计算误差明显小于传统方法,同时借助重要抽样技术提高了计算效率。