“工”字型径向弹性超材料零频起始带隙特性研究

为了得到零频起始带隙,提出"工"字型径向弹性超材料,并研究了其不同约束状态下弹性波的传播特性。通过对色散关系,频响函数和本征模位移场计算研究,发现在双面约束状态下可产生0~16 849 Hz的零频起始宽频带隙,主要由约束作用引起的模态转变产生。进一步,通过研究有限周期结构的方向振动位移场,发现零频起始带隙产生的机制为局域共振机制。最后,分析了结构参数对零频带隙位置及带宽的影响。研究结论可以应用于超低频减振等工程领域。     

多功能铁氧体和磁流变液结合的新型声学与振动控制器件

简要报道了一种由多功能铁氧体Ba6-xR2x(Nb1-xFe2 x)O3等和磁流变液(magnetorheologicalfluid)结合的新型声学与振动控制器件(模型)的初步研究情况.同时,也指出了它们多方面的重要应用及需要进一步研究的问题.     

分形粗糙面的主轴承弹流脂润滑分析

为探究弹性流体动压润滑(弹流润滑)状态下RV减速器主轴承接触表面之间的润滑特性,基于润滑脂的非牛顿特性以及粗糙表面分形理论,提出一种主轴承的点接触弹流脂润滑数值模型。首先,对该模型进行数值求解,得到脂膜压力、脂膜厚度的分布规律;然后,将其分别与其他点接触弹流润滑模型的数值结果和实验结果进行对比,验证了所建模型的正确性;最后,分析了主轴承表面光滑和粗糙状态下流变指数、分形维数、卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对润滑性能的影响。结果表明:润滑脂的非牛顿性越明显,脂膜厚度越小且颈缩现象愈加不明显,接触区附近脂膜压力越符合赫兹压力分布,二次压力峰逐渐消失;考虑主轴承分形粗糙表面的弹流润滑特征更切合实际,增大分形维数,接触区真实接触面积增大,有利于降低脂膜压力,增加脂膜厚度;卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对脂膜厚度分布的影响显著,对脂膜压力分布的影响较小;脂膜厚度以及最小膜厚越大,主轴承接触区脂膜不易破坏且越容易形成动压润滑。     

复杂机械结构中高频动响应能量有限元方法研究

从理论研究和应用研究两个方面追踪了国内外关于能量有限元的发展现状,并指出能量有限元已趋向于预示越来越复杂的结构动响应;接下来介绍本课题组近年来利用能量有限元方法针对实际复杂结构及复杂载荷环境中的高频动响应问题所做的研究工作,主要包括3个部分:一是在考虑多种传递波功率流耦合的情况下,发展了圆柱壳、截锥壳等复杂结构的高频响应能量有限元方法,从而得到了此类结构的中高频局部动响应特性;二是考虑在脉动载荷、混响室等复杂环境中,利用能量有限元方法并结合能量边界元方法预示了结构的高频振动特性和声振耦合特性;三是开发了能量有限元的计算软件,为其大规模应用奠定了基础。最后指出了能量有限元方法目前存在的问题和进一步研究的方向。     

沥青洒布车喷嘴雾化特性数值模拟及参数优化

针对沥青洒布车横向洒布不均匀现象,对喷嘴的结构参数进行优化,以改善沥青洒布过程中的雾化质量。基于正交试验原理设计以喷嘴半球直径、切槽深度、切槽角为优化参数,以索特尔平均直径D₃₂及分布均匀性指数N为雾化特性指标的仿真方案。将VOF(Volume of Fluid)方法与DPM (Discrete Phase Model)方法进行耦合,通过VOF-to-DPM方法对喷嘴的试验方案进行仿真分析,并结合响应面法建立回归模型,优化求解获得最佳参数组合。结果表明:喷嘴的半球直径、切槽深度、切槽角对雾化特性有显著影响,且半球直径与切槽角之间存在显著的交互作用;喷嘴优化后在雾化质量上有显著提升,D₃₂减小了25.26%,N增加了10.27%。     

缺陷圆柱壳体外压屈曲的仿真分析

基于Ansys workbench有限元仿真软件,对含初始缺陷的圆柱壳体进行了外压屈曲的仿真研究。首先进行了理想圆柱壳体的特征值屈曲分析,得出前30阶线性屈曲失稳模态作初始几何缺陷。然后基于单一模态缺陷法和组合模态缺陷法建立具有初始几何缺陷的模型,利用有限元仿真分析的非线性稳定算法和弧长法进行非线性屈曲分析。最后设计圆柱壳体静压屈曲实验,得出了临界屈曲载荷。将非线性屈曲分析结果与实验结果、承压结构工程分析方法计算结果作对比分析,结果表明：弧长法与非线性稳定算法相比,预测精度更高;承压结构工程分析方法求出的结果非常保守,临界屈曲载荷远低于实验结果;第1阶模态缺陷不是对圆柱壳体承压能力最不利的初始缺陷,最不利初始缺陷的模态阶数一般为低阶;模型的初始缺陷幅值大小对临界屈曲压力有较大的影响,但对最不利初始缺陷的模态阶数没有影响。2种初始缺陷构造方法都是可行的,但低阶多模态组合缺陷模型具有更精准的预测精度,误差约为3.55%。     

预热对选区激光熔化316L不锈钢力学性能的影响

为了提升激光增材制造316L不锈钢的综合性能，比较了室温、预热100℃和200℃三种条件下选区激光熔化(SLM) 316L不锈钢试样的组织、拉伸性能、冲击韧性和疲劳性能。结果表明：SLM制备的316L具有显著的各向异性。沿水平面方向和沿垂直方向取样时，试样室温冲击功分别约为轧制板材的47%和44%;室温制备SLM试样承受垂直方向载荷时的抗拉强度约为其承受水平方向载荷时的抗拉强度的81.6%。预热对致密度和冲击韧性的影响很小；预热使显微硬度和抗拉强度略微降低、延伸率略微提高，但总体上变化不显著。在所设置的试验条件下，预热对试样承受垂直方向载荷时的疲劳寿命的影响很小，但使试样承受水平方向载荷时的疲劳寿命得到明显提高。分析认为，预热后试样在疲劳试验中需要经历更多循环载荷加载次数才能达到临界裂纹尺寸。     

“工”字型径向弹性超材料零频起始带隙特性研究

为了得到零频起始带隙,提出"工"字型径向弹性超材料,并研究了其不同约束状态下弹性波的传播特性。通过对色散关系,频响函数和本征模位移场计算研究,发现在双面约束状态下可产生0~16 849 Hz的零频起始宽频带隙,主要由约束作用引起的模态转变产生。进一步,通过研究有限周期结构的方向振动位移场,发现零频起始带隙产生的机制为局域共振机制。最后,分析了结构参数对零频带隙位置及带宽的影响。研究结论可以应用于超低频减振等工程领域。     

基于修正Iwan模型的螺栓结合面非线性建模研究

准确建立高保真的螺栓结合面非线性力学模型是分析高端装备的前提和基础。针对螺栓结合面的迟滞非线性力学问题,提出了一种修正Iwan模型的力学建模方法,使得传统唯象的Iwan模型各参数物理意义更加明确。首先,根据多尺度理论和数理统计方法,建立了具有连续光滑接触特性的结合面法向接触模型;然后,通过考虑动态和静态摩擦因数的差异并利用库仑摩擦定律,将修正后的Iwan唯象模型与具体的法向接触模型联系起来,提出了新的螺栓结合面切向响应模型;最后,基于Matlab仿真和已有的试验数据,验证了所建模型的正确性,并探究了加载条件、塑性指数和动静摩擦因数比对结合面接触特性的影响。研究表明：一个周期加、卸载的能量耗散是随着位移幅值的增加而递增;相比于塑性指数,动静摩擦因数比的改变对结合面切向载荷的影响更为显著,在后续研究中需重点考虑;微凸体临界滑移力分布受其他因素的影响主要体现在接触微凸体的数目、峰值点的位置以及曲线收敛速度的改变。     

选区激光熔化316L不锈钢组织性能调控研究

为调控SLM制备316L不锈钢(316L-SLM)的综合性能，研究了不同扫描速度下的316L-SLM组织性能，分析了不同扫描速度和热处理温度下316L-SLM在PBS溶液中的耐腐蚀性。结果表明，扫描速度小于900 mm/s时，其变化对致密度影响较小，扫描速度大于900 mm/s后，随扫描速度增大致密度呈下降趋势。逐层旋转67°扫描在试验截面上形成周期性变化的焊道轮廓形貌。高扫描速度下试样抗压缩性能更强，弹性模量更高；低扫描速度下试样抗拉伸性能更强，延伸率更高；650℃和1 050℃热处理试样组织仍为粗大柱状晶，1 050℃热处理试样柱状晶宽度略有增大，两种热处理试样中焊道轮廓鱼鳞纹形貌仍清晰可见。两种热处理方式明显改善了耐腐蚀性，其中1 050℃热处理时的改善幅度更大。缺陷和敏化是腐蚀行为主控因素。扫描速度增大，敏化倾向减小，缺陷倾向增大。因此扫描速度增大时316L-SLM试样耐腐蚀性先增大后减小，试验条件下900 mm/s时的耐腐蚀性最好。