径向基函数神经网络在齿轮动载系数计算中的应用

由于动载系数的计算公式比较复杂,机械设计手册中提供动载系数线图供设计人员近似计算,但通过人工查取线图数据的方法会给设计带来误差,并且不利于实现设计过程的CAD。因此,提出了应用径向基函数神经网络来确定动载系数的计算方法,映射了引起动载系数与其影响因素(齿轮节线速度、齿轮制造精度)的非线性关系,并与其他文献中提出的应用BP神经网络的方法进行对比。结果表明:径向基函数神经网络可通过较少的训练次数达到较高的精度,大大超过了BP神经网络的收敛速度和训练效率。该方法可广泛应用于工程设计中计算齿轮动载系数及其他以线图表示的参数。     

基于接触有限元法的齿轮多齿时变啮合刚度数值分析

针对传统齿轮刚度计算中,无法准确考虑齿轮啮合时由接触和惯性因素引起变形的问题,采用接触有限元法计算齿轮的多齿时变啮合刚度,并将计算结果分别与石川法和改进石川法的计算结果进行比较.在计算中采用参考单元辅助解决动态分析时无法提取各子步接触变形的问题.结果表明,接触有限元法与石川法的计算结果较吻合,最大值相差12.4%;与考虑轮体变形的改进石川法相比更加吻合,最大值相差10.2%;该方法计算的刚度曲线反映出由接触变形而导致齿轮实际重合度小于理论重合度的现象,计算结果较石川法和改进石川法更能反映真实情况。     

表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器层状结构对测量应变的影响

由于用表面粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量应变时会影响基体的应变分布,本文研究了光纤应变与基体应变之间的关系。针对该类传感器建立了基体与光纤之间的应变传递函数用以修正测量应变,然后研究了FBG传感器与基体之间的相互作用。最后,利用有限元分析(FEA)和实际实验对提出的理论进行了验证。结果显示:光纤应变的FEA解与理论解的误差在5%以内,实验解与理论解的误差在8%以内,结果表明该理论完全满足表面粘贴式FBG传感器的精度要求。另外,分析了黏结层和基体对应变传递的影响,结果显示:平均应变传递率和应变传递率随着基体弹性模量的增加而增加,但它们随着黏结层顶端厚度和底端厚度的增加而逐渐减小。     

摩擦式离合器滑摩过程及温度场分析

为更真实地反映摩擦式离合器滑摩过程中的温度场,提出1种利用动力学软件与有限元软件相互辅助分析的方法.在试验测得的负载扭矩的基础上,建立摩擦片和内鼓轮及气胎的模型;利用MSC Adams对摩擦式离合器进行动力学仿真,通过对摩擦片加压计算出滑摩时间和主、从动端的相对转速;将该相对转速用于有限元热机耦合场分析,通过摩擦片和内鼓轮的相对转动形成滑摩、生成热量,得离合器各时刻的温度场.结果表明：离合器在接触后3.064 s时主、从动端接合完毕,且摩擦片瞬态最高温度只有65.83℃.该方法对摩擦式离合器滑摩过程及温度场分析具有一定的实际意义.     

粘贴于薄板表面的光纤布拉格光栅应变传感器误差修正

考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传感器的测量精度。建立了粘贴于薄板表面的FBG传感器应变传递理论,分析了FBG传感器与薄板之间的相互作用;利用有限元法(FEM)和实验法验证了理论的正确性。最后,分析了薄板参数对应变传递率的影响。结果显示:FEM解与理论解的误差在4%以内,实验值和理论解误差在5%以内,应变传递率随着薄板厚度和弹性模量的增加而逐渐增大。该理论模型完全满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。     

基于纳米压痕法的埃洛石纳米管/环氧复合材料力学性能表征

采用球磨法在环氧树脂中分散了不同质量分数(0、5wt%和10wt%)的埃洛石纳米管(HNTs),通过哌啶固化剂固化,制备了HNTs/环氧树脂复合材料,并利用纳米压痕法测试了HNTs/环氧树脂复合材料的弹性模量、硬度和蠕变性能。SEM和TEM观测表明:HNTs在环氧树脂中分散情况较好。纳米压痕实验结果表明:在不牺牲HNTs/环氧树脂复合材料弹性模量、硬度以及玻璃化转变温度的基础上,HNTs明显提高了环氧树脂基复合材料的抗蠕变性能,这主要是由于HNTs和环氧基分子链形成了新的交联结构,增加了材料的交联密度,刚性纳米粒子限制了环氧基分子链的活动性。     

类金刚石薄膜在锥形纳米压头作用下的断裂分析

硬薄膜往往具有较脆的特性,在过载时易发生脆性断裂.本文研究了硬薄膜/软基体在锥形纳米压头作用下的断裂模式.利用等离子体化学沉积法在聚二醚酮基体上沉积生成类金刚石薄膜.使用纳米压痕法对其进行实验研究,实时记录纳米压头压入样品过程中所受的载荷以及位移.载荷位移曲线中有若干间断点,代表着裂纹的形成和扩展.压痕实验完成后,通过扫描电子显微镜和聚焦离子束观察发现,类金刚石薄膜压痕处出现规则的贯穿厚度的环形裂纹和径向裂纹.最后,利用有限元法分析了硬薄膜/软基体在锥形压头作用下的应力分布,通过cohesive单元模拟环形裂纹的起始和扩展.结果表明:环形裂纹是由薄膜表面较高的径向拉应力引起的,较高的径向拉应力发生于压头和薄膜表面接触区域的外侧;径向裂纹则是由薄膜在界面附近较大的拉应力引起的.并且,各圈环形裂纹的半径基本呈线性递增,这和实验观测基本相符.      

高速磁浮车辆摇枕锻件优化的数值模拟与实验研究

高速磁浮车辆的摇枕形状复杂,在列车高速运行(500km.h-1)中承受强烈的振动和交变载荷,若坯料设计不合理,在锻造过程中经常会产生缺料、折叠等缺陷。本文提出利用计算机仿真优化坯料形状的方法,通过De-form-3D软件对摇枕锻造过程进行数值模拟。再对模拟结果反复分析,克服了由于金属流动不合理而产生的缺陷。逐步优化坯料的形状,并结合数值模拟中出现的体积损失等问题,进行实验对比,最终成形出合格锻件。锻件计算结果与实验基本一致,该方法可用于复杂锻件预制坯料的优化设计。     

CAE软件操作小百科(续1)

在用MSCMarc处理变形体旋转问题时,一般先建立刚性体,用Glue命令将刚体粘贴在变形体上,通过对刚性体施加转速或转矩进而带动变形体旋转．MSCMarc对刚性体施加转速或转矩时需设定控制节点与辅助节点．控制节点有3个方向的平动自由度,将力和平动位移施加在控制节点上,控制刚性体的平动;而辅助节点有3个方向的旋转自由度,将转矩和旋转位移施加在辅助节点上,控制刚性体的旋转．     

仿羊角管状复合材料结构抗冲击性能

羊角因其独特的管状微观结构显示出优异的抗冲击性能。本文从羊角微观结构汲取灵感，设计了仿羊角管状结构。基于3D打印熔融沉积技术，采用短切碳纤维增强尼龙复合材料制备了仿羊角管状结构(HTS)。冲击实验结果表明HTS试样的冲击载荷-位移曲线中存在较长的高载荷平台区，在此阶段吸收了大量的冲击能量，较非仿生样品吸能提升了143.9%，比吸能值提升了178.8%。提出了HTS冲击有限元模型，仿真预测结果和实验获得的冲击响应及裂纹扩展路径结果吻合较好，验证了该模型的有效性。采用该模型分析发现：在冲击过程中细管周围产生较大的应力集中，使裂纹发生偏转进而捕获裂纹，并在细管其他位置重新萌生新的裂纹并朝下一个细管扩展，这个过程不断重复，从而吸收了大量的冲击能量。最后，基于该有限元模型探索了几何参数和材料性能对HTS冲击吸能的影响规律。该研究探索了仿羊角管状复合材料结构冲击吸能特性和吸能机制，对新型抗冲击装备的设计和制备具有重要意义。