深沟球轴承运转过程动态特性有限元分析

综合考虑轴承径向载荷及转速的影响,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了深沟球轴承多体动力接触有限元模型;以显式动力学有限元法为基础,采用全积分单元算法控制沙漏,设置质量缩放系数缩减计算时间,对内圈施加不同转速时的深沟球轴承进行动力接触分析,得出了深沟球轴承运转过程的动态响应及滚动体的应力分布。滚动体的最大和最小线速度分别出现在与内、外圈接触点上,各转速下滚动体与内圈接触的应力基本相同,滚动体与外圈接触的应力随转速增高而相应增大,滚动体与外圈间接触力的波动大于内圈,而滚动体与保持架间的作用力较小。研究表明,ANSYS/LS-DYNA是分析轴承运转过程动力接触问题十分有效的工具。     

基于温度体模型的动网格生成方法及在流固耦合振动中的应用

提出温度体模型动网格生成方法,并将其应用于流固耦合算法,生成物体振动过程中的动态网格。温度体模型动网格方法将运动边界的位移映射为求解域的温度边界条件,以流体能量方程或固体导热方程作为控制方程求解得到计算域内的温度分布,将求解得到的温度分布作为网格节点的动态位移。基于温度体模型的动网格方法物理意义清晰,算法实现简单,能够快速而有效地生成高品质的动态网格,特别在边界位移大的情况下与其他网格生成方法相比有较大的优势。最后采用流固耦合有限元算法求解了定浆式轴流泵强迫振动过程中连锁特性和柱体由于旋涡脱落诱发自激振动两个工程问题。其中流场采用基于特征线方程的分离算法进行求解,固体场采用Newmark方法进行求解,在计算过程中采用温度体模型生成动态网格。结果表明该发展的算法性能优异,能有效解决流固耦合中的振动问题。     

变速超空泡航行体壳结构的动力响应分析

通过对变速超空泡水下航行体壳结构受力模型的分析,建立了恒定推力下航行体的平面运动方程,确定了变速过程中的阻力和冲击力。利用有限元方法,进行了结构响应计算,分析了减速过程中节点时域上的最大应力值在轴向的分布情况及典型节点处的响应。结果表明：航行体所需推力和所受应力较大,对其结构强度要求较高;运动过程中,节点时域上的最大应力在空间域上的极大值主要分布在首尾端部和柱壳中部;存在一些振动频率对航行体结构响应影响显著。结果对超空泡航行体壳结构受力和强度分析以及优化设计有着重要的指导意义。&;#61472;     

液压锤打桩动态过程有限元分析

摘 要：液压锤打桩过程是由多结构组成的冲击过程。对其复杂的相互作用进行动态分析,对实现液压锤打桩效果及桩的设计有着指导作用。针对锤头、锤垫、砧座、桩垫、桩与土组成的锤击系统,建立有限元模型,采用罚函数法处理接触,对工业试验进行模拟。打击软土层与持力层时,测试点应力的计算结果与实测值吻合较好,验证了模型的正确性。在此基础上,分析了不同打击层应力沿桩长和桩径的分布,得到了桩上的应力分布规律,指导桩的设计。使用持力层打击模型,就垫层弹性模量比对桩顶锤击应力的影响进行了分析,得到了垫层材料的选择依据。     

SWATH船在砰击载荷作用下动态响应研究

针对SWATH在波浪中航行时,其湿甲板底部易遭受砰击从而引起船体振动的现象,对SWATH的砰击动态响应和强度进行了研究。利用SWATH在规则波中船波相对运动推导了随空间和时间变化的砰击载荷,采用有限元数值仿真,计算了SWATH湿甲板受砰击载荷作用的动态响应,分析了其位移和应力分布规律;并与静强度法砰击响应进行了比较,对湿甲板强度设计方法进行了探讨,为船舶结构设计提供参考     

喷丸过程中的能量转化及残余应力分布研究

本文建立了喷丸表面强化过程的三维有限元模型,研究了靶材的力学性能及弹丸喷射速度对能量转化率和残余应力分布的影响规律。通过对有限元计算结果的分析发现,杨氏模量与屈服强度之比E/&;#61555;y较大,应变硬化率较低的靶材喷丸效率较高。屈服强度的提高使得最大残余压应力变大,残余压应力场深度变小。应变硬化率和喷丸速度的提高均会使最大残余压应力及其深度变大,同时会使表面残余压应力减小并向拉应力转变。本文的研究结果从能量转化的角度为喷丸强化件材料的选择提供了理论基础     

新型少齿差减速器动态特性分析及实验研究

摘 要 针对某新型少齿差行星减速器,进行了不同啮合位置时的多体接触有限元分析,求得轮齿时变啮合刚度,采用动力接触有限元法计算齿轮啮合冲击激励,得出包括时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的齿轮啮合内部动态激励。建立减速器的有限元动力分析模型,在综合考虑内部激励和外部激励的情况下计算了减速器的时域和频域响应及加速度级1/3倍频程结构噪声。利用振动测试分析仪对新型少齿差内啮合减速器进行测试分析,并与有限元计算结果进行对比,二者较为吻合。     

基于圆域分析的大型回转支承初期故障诊断

为解决真实工况下大型回转支承振动信号背景噪声大、常用故障诊断方法难以适用的问题,提出了一种基于圆域分析的振动信号处理方法。将时域信号进行圆域转换,并按一定角度将转换后的圆域信号划分成多个区域;判断各区域信号邻域相关离散点拟合椭圆的倾角方向,得到回转支承整圈对应的多个异常向量;以异常向量的平均向量作为圆域分析的特征向量,分析其均值、方差、歪度和峭度指标的变化情况,实现回转支承的故障诊断。对某型号回转支承进行了加速寿命试验,结果表明,该方法能够有效诊断出回转支承滚道的区域滑移、点蚀等初期故障,相比常见的时域特征、小波分析等方法准确度更高,故障可识别度更强,因此可以用于实际工况下回转支承的故障诊断。     

准双曲面齿轮箱响应分析及动力优化

综合考虑轮齿啮合变形、轴弯曲变形及轴承支撑刚度,建立准双曲面齿轮传动系统动力接触有限元分析模型,利用LS-DYNA仿真计算轴承的动态支反力;将轴承支反力作为箱体的动态激励,建立准双曲面齿轮箱动力分析模型,利用ANSYS进行动态响应分析,并与试验结果比较。以加速度响应均方根值最小为优化目标,箱体结构参数为设计变量,静态应力、位移及箱体体积为约束条件,建立准双曲面齿轮箱动态响应优化模型,用零阶方法求解,得到箱体最优设计参数。     

冲击载荷对飞机起落架螺纹连接的影响

对近期民航飞机主起落架连杆插销螺栓失效原因进行分析,估计出飞机降落过程中插销螺栓承受的最大冲击载荷为698 MPa,采用Yamamoto方法分析计算得到插销螺栓每一个啮合螺纹的应力分布,利用有限元分析法建立了连杆插销螺栓连接的有限元模型,分析所有啮合螺纹的应力应变场。分析了冲击载荷对螺旋效果和螺纹啮合位置产生的影响,这为飞机起落架的校查及使用寿命预测提供了重要的依据。     

考虑紧固螺栓的三排滚柱式转盘轴承载荷分布计算

螺栓是转盘轴承的关键紧固件。为考察紧固螺栓工作参数对转盘轴承载荷分布的影响,提出了一种针对三排滚柱式转盘轴承的有限元等效建模方法。首先,基于三排滚柱式转盘轴承的结构特点和受力情况,建立考虑紧固螺栓的转盘轴承有限元模型,并从减少计算量和保证计算效率等方面考虑,采用非线性弹簧单元模拟滚子,通过有限元仿真快速获取了该转盘轴承的载荷分布。然后,设计并开展三排滚柱式转盘轴承静态加载试验,通过有限元仿真结果和试验结果的对比验证了所构建有限元模型的准确性。最后,基于构建的有限元模型,分析了螺栓预紧力和螺栓结合面处摩擦系数对三排滚柱式转盘轴承载荷分布的影响。仿真结果表明：螺栓预紧力对三排滚柱式转盘轴承载荷分布的影响显著,而螺栓结合面处摩擦系数的影响微弱,其中上排滚子承受的最大载荷随螺栓预紧力的增大而增大,下排滚子承受的最大载荷随预紧力的增大而减小;在轴向力和倾覆力矩的联合作用下,三排滚柱式转盘轴承下排滚子承受的载荷总体上高于上排滚子,充足的螺栓预紧力可以提高转盘轴承的承载能力,而螺栓预紧力不足则会使下排滚子承受更大的载荷,导致转盘轴承提前失效。研究结果可为转盘轴承的安装和后期维护提供参考。     

Computational model for determination of dynamic load capacity of large three-row roller slewing bearings

In the presented paper a calculation procedure for determination of dynamic load capacity of large three-row roller slewing bearings is presented. The calculation procedure consists of three main parts: (i) determination of internal contact force distribution in a large three-row roller slewing bearing with consideration of bearing clearances and ring support deformations, (ii) determination of stress field in the contact area between raceway and rollers as a consequence of contact forces and (iii) determination of the bearing’s fatigue life due to contact fatigue of the raceway. The internal contact force distribution is determined numerically by using a symmetry 3D FEM-model of a large three-row roller slewing bearing. Another numerical procedure is used to determine the stress field in the contact area between rollers and raceway. This problem is studied on different roller types: cylindrical roller (without profile correction), fully crowned roller (logarithmic-profile) and partially crowned roller (ZB-profile). Numerically determined contact stresses then serve as a basis for fatigue analyses, where the bearing’s service life of the bearing is determined by using the stress-life approach, considering typical material parameters of the bearing’s raceway.     

基于有限元与光滑粒子耦合的弹丸挤进过程分析

基于有限元（FEM）与光滑粒子（SPH）耦合算法,建立弹丸身管耦合系统动力学模型。通过对某大口径火炮弹丸挤进过程进行数值模拟,弥补弹丸挤进过程有限元分析方法无法有效模拟弹带大变形缺陷,成功模拟出弹丸挤进阶段弹带塑性流动过程,在此基础上深入研究弹带的应力应变变化规律。分析弹丸初始装填角、弹炮间隙、弹丸装填不到位等因素对挤进过程中弹丸动力响应影响。结果表明,仿真与实弹射击的弹带变形一致性较好。     

回转类起重机回转齿轮振动控制

为了探讨起重机回转制动造成回转机构齿轮发生齿面点蚀或断齿等失效机理,建立带阻尼的回转机构制动过程动力学模型,并利用显式动力学有限元方法对回转齿轮制动过程进行数值仿真,考察了起重机旋转部分的巨大惯性及回转机构齿轮啮合间隙引起的回转齿轮动态冲击响应特征,比较了不同形式的阻尼对振动冲击的抑制效果。结果表明,阻尼元件引入可以有效的抑制回转齿轮的冲击载荷,其中非线性的流体阻尼对回转机构制动过程振动冲击抑制效果显著。     

Fatigue Life of Slewing Bearings under Combined Radial,Axial and Tilting Moment Loads

A calculation method of fatigue life for slewing bearings under combined radial,axial and tilting moment loads was proposed.Single row four-point contact ball slewing bearing being used as a case,the statics model of the slewing bearing was established and a set of equilibrium equations were obtained.By solving the equilibrium equations,the rolling element loads were obtained and the equivalent rolling element loads were calculated further.By using the geometrical parameters of the bearing,the rating rollin...     

柔性机械臂的动力学模型及滑模变结构控制

本文针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁模型,采用假设模态法,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力模型.通过极点配置技术设计滑模超曲面参数,采用滑模变结构控制方法,实现关节转角的运动轨迹控制.采用LQR方法设计弹性模态稳态器,抑制由于刚体运动而激发的弹性振动.文中最后针对一单杆柔性机械臂进行了计算机仿真,验证了本文所提出的控制策略的有效性.     

柔性机械臂非线性动力学模型及控制的研究

针对轴向不伸长的Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁，采用假设模态法，根据能量一致性原理，利用变形约束方程和小变形假设条件，对带有末端荷载的柔性机械臂，推导出考虑动力刚化（ＤｙｎｍａｉｃＳｔｉｆ－ｅｎｉｎｇ）影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力学方程。为实现柔性机械臂关节转角运动轨迹的精确跟踪，采用基于输入输出部分线性化的控制方法设计非线性控制器，对该非线性动力学模型进行解耦并产生理想关节转角运动轨迹的控制输入。采用线性系统最优状态反馈控制规律设计弹性模态稳态器抑制弹性体的振动。数值仿真验证了该控制策略的有效性。     

基于改进DBN的回转支承寿命状态识别

为了解决大型回转支承背景噪声大,特征信号微弱,寿命状态难以识别等问题,提出了一种基于改进深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)的回转支承寿命状态识别方法。DBN网络拥有强大的深度学习能力,能够有效挖掘回转支承运行状态信息,解决了传统浅层网络过度依赖特征提取效果和识别精度不高的问题。在DBN学习训练中,采用新的优化学习方法FEPCD(Free Energy in Persistent Contrastive Divergence),解决了DBN在长期学习中近似和分类能力下降的问题。然后利用自主研发试验台的试验数据对所提方法的优越性进行验证。将改进的DBN算法与浅层分类算法的识别结果进行比较。结果表明改进DBN网络比原始DBN网络和浅层算法能更精确反映回转支承寿命特征,所提方法具有稳定性和智能性的特点。