双驱动交互控制技术

在某些飞机起落架结构疲劳试验中,需要在不同受力情况下进行循环载荷加载疲劳试验。为了加载精确、降低成本、减少人力物力消耗,采用随动加载方式进行加载,即对加载设备使用位移定位控制,通过改变加载设备位置间接对试验件进行载荷加载,从而完成不同状态的载荷试验。以往位移控制一般使用伺服控制液压加载设备,控制信号易受外界干扰,存在定位不准确、加载器抖动等,从而导致位移定位存在误差,试验加载精度不够。为了解决这一问题,引入电驱动控制系统,该系统响应快、精度高,无液压油中间介质,性能稳定,多执行器同步性高。经过理论分析与研究并通过验证试验,使用液压驱动与电驱动交互控制技术完成试验加载控制,提高了试验加载精度,满足了起落架疲劳试验需求。试验结果表明,该技术可应用于一些特殊的飞机起落架结构强度疲劳试验。     

起落架疲劳试验电动式伺服加载技术研究及应用

在起落架疲劳试验中,为了模拟起落架在起飞、巡航和着陆过程中的真实状态,起落架缓冲器在不同阶段有不同的压缩行程。某工程起落架疲劳试验一个典型起落中,起落架缓冲器压缩行程需要调整3次,1倍寿命疲劳试验则高达45 000次。另外压缩行程的调整也导致起落架加载力线的偏转。为了确保试验高效、连续运行及载荷准确施加,提出起落架疲劳试验缓冲支柱行程自动调节及载荷同步随动施加技术,通过缓冲器压缩量自动调节技术实现了支柱行程自动调节,通过基于电动缸系统的随动加载技术实现了载荷随动施加,试验过程中缓冲器支柱行程自动调节与载荷随动施加时时对应,并通过试验验证了新方法的可行性、有效性和实用性。此方法具有一定的工程应用价值,并在多类重点型号试验中得到了应用。     

液压加载超调抑制控制技术研究

结构强度试验中,常采用液压加载方式,当加载过程中液压作动缸出现较大位移时,往往会造成载荷超调过大问题。分析载荷超调产生的原因,并介绍了多种先进PID算法原理,进行仿真对比分析。采用先进PID控制技术,以多种先进PID算法结合为基础,设计液压加载控制系统,并进行实验验证。结果表明:采用积分分离PID算法的控制方式,有效地解决了液压加载系统的超调问题,满足了结构强度试验的加载要求,并有效抑制因载荷超调导致的加载不协调问题,防止出现强度试验中试验件失稳现象。     

飞机结构强度试验差动式加载方法研究

多轮多支柱起落架结构飞机的结构强度试验,由于起落架加载空间狭小,起落架载荷施加困难。为解决此问题,提出一种差动式加载方法,通过设计特殊杠杆将作动筒设置于两个相邻起落架之间,形成一种加载二力杆,顺利实现所有起落架的载荷施加,且满足拉压双向交变载荷施加需求。该方法一次安装到位,空间占用率低,极大缩减了试验换装周期。通过软件仿真模拟了差动式加载方法在多轮多支柱起落架上的应用,且该方法已经成功应用到某型飞机全机疲劳试验。仿真和应用结果表明,差动式加载方法完全能够实现多轮多支柱起落架的拉压双向交变载荷的施加,为类似复杂区域多结构试验件的考核提供一定的参考。     

飞机强度试验结构单点大载荷加载技术研究及应用北大核心

某型飞机弹射试验中单点集中载荷较大,受试验场地条件和试验设备能力等因素限制,现有加载方式难以满足试验集中大载荷加载要求。因此,综合考虑试验载荷大小、方向、加载位置、地轨承载能力、加载装置强度、质量、减载载荷等因素,通过多参数目标优化,得到满足试验需求的单点大载荷加载装置的最佳设计尺寸。研发的加载装置通过航向载荷主动卸载及垂向载荷卸载接口将大载荷优化分配,确保承载系统安全,实现集中大载荷的精准施加。所设计的单点集中大载荷加载系统已成功应用于某型飞机弹射载荷静力试验,试验加载中加载装置保持平稳,未发现破坏及目视可见变形,且试验测量数据与目标值相吻合,试验加载稳定性、重复性良好。     

加载方式对Si3N4陶瓷疲劳特性的影响

系统研究了加载方式(静载荷、循环载荷、动载荷)对Si3N4陶瓷疲劳特性的影响。结果发现，加载方式不同，材料的应力腐蚀指数n亦不相同，其中，静载下n最大，动载荷次之，循环载荷下n最小，并分析了循环载荷及动载荷对材料造成的附加损伤。     

基于力控/位控的双作动筒并联单点大载荷加载技术研究

开展结构强度试验中单点大载荷加载方法研究,对于提高试验精度、确保试验顺利完成具有重要意义。通过对传统加载方法进行理论分析,提出一种基于力控/位控的双作动筒并联同步加载方法。设计模拟试验验证了新方法的可行性、有效性和实用性。并以某型号弹射杆试验为研究对象,采用改进型的单点大载荷加载方法,顺利完成了试验,表明该加载方法满足试验要求。该方法具有一定的工程应用价值,并在多类重点型号试验中得到了应用。     

2124铝合金在加载时效时的变形特点

通过自制加载时效设备研究了2124-T4铝合金薄板在170℃和190℃下的加载时效过程.结果证明,自制设备能够定性连续地测量加载时效样品的变形; 施加弹性应力在190℃或170℃时效可获得明显的不可恢复的变形;在时效加载过程随样品的快速升温可发生屈服载荷低于T4状态屈服载荷的现象;在190℃加载时效比在170℃加载时效获得的变形量更大,而且加载时效过程提早施加载荷以及增加加载时间均有利于变形量的增大.     

可变角度径向加载下的轴肩轴承有限元分析

以一种可变角度径向加载装置的加载轴承为对象,利用Unigraphics进行建模,再运用ANSYS Workbench软件进行仿真分析。通过仿真,模拟航空发动机轴肩轴承工作时载荷复杂多变的实际工况,同时对轴承施加多个不同方向的径向载荷,得到该轴承应力和变形的分布。结果表明:轴承的最大变形量和应力值都随着径向加载角度的增大而增大,变形的区域分布也随着角度的变化而变化,这会对轴承的疲劳寿命和失效形式产生不良的影响。仿真分析的结果为航空轴肩轴承的试验和设计提供了参考。     

双孔洞排布位置对C轴压缩镁单晶的影响研究

为探究双孔洞位置排布对于镁及镁合金塑性变形的影响,应用分子动力学方法模拟在300k下含不同排布位置的双孔洞镁单晶c轴压缩模型,结合三种模型的应力-应变曲线、势能曲线、径向分布函数和位错密度曲线,分析不同排布位置双孔洞镁单晶的压缩力学性能和结构演化过程。结果表明：双孔洞镁单晶在与加载方向平行时可承受的压应力峰值和势能峰值以及对应的应变程度最大;与加载方向垂直时次之,当与加载方向呈45°排布时最小,且与c轴呈90°排布的双孔洞镁单晶模型孔洞闭合速率最快。     

Relationship between loading angle and displacing angle in steel bolt shearing

When subjected to shear loading condition, a steel rock bolt will become bent in the field close to the loading point in situ. The bolt is deformed as the joint displacement increases, which can mobilize a normal load and a shear load on the bolt accordingly. In this work, the relationship analysis between the displacing angle and loading angle is carried out. By considering elastic and plastic states of rock bolt during shearing, the rotation of bolt extremity can be calculated analytically. Thus, the loading angle is obtained from displacing angle. The verification of analytical results and laboratory results from reference research implies that the analytical method is correct and working. In terms of in-situ condition, the direction of the load acting on steel bolt can be predicted well according to the direction of the deformed rock bolt with respect to original bolt axis.     

伺服压力机位置/压力自动补偿精确运动控制研究

为了满足机械伺服压力机压力精确控制的需求,设计了一种位置/压力自动补偿精确控制的运动控制系统。首先,分析了发那科控制系统位置/压力控制原理;然后,在压力机上设计位置/压力自动补偿运动控制系统,系统通过回归校正算法提高了应变压力传感器的反馈精度,结合发那科伺服电机与控制器实现位置模式和压力模式的平稳切换;最终,实现伺服压力机位置和压力的精确自适应控制。对伺服压力机不同压力负载控制情况下压力反馈曲线和压力与位置的响应特性曲线进行分析,结果表明,本控制系统满足伺服压力机位置与压力控制的精度和稳定性的要求。     

直流无刷电机S曲线加减速控制算法及其实现

在直流无刷电机驱动大惯量负载运动过程中,速度突变会造成转子或者齿轮等传动结构机械损坏,且位置控制精度很难保证。为提高直流无刷电机和传动机构的使用寿命以及旋转运动的稳定性和准确性,在深入分析S曲线加减速算法的基础上,提出一种适用于嵌入式平台的简化S曲线加减速实现方法。通过MATLAB仿真拟合出平滑的S曲线,提出不同约束条件下的S曲线平滑度控制指标;通过将S曲线离散化为多个脉冲频段,在嵌入式ARM处理器上实现了直流无刷电机的S曲线加减速控制;通过脉冲测试实验证明了该控制方法能够有效提高直流无刷电机在运动过程中的稳定性和准确性     

1T2R和2T1R两运动模式的并联机构的综合与分析

基于方位特征集理论,确定1T2R和2T1R两运动模式串联支链的最小范围的方位特征集,综合得到许多两运动模式的新支链结构;依据最大线性向量的相关性,确定1T2R和2T1R两运动模式并联机构的组合方案;并分析优选的两运动模式的并联机构不同运动模式下的运动特征。研究结果表明:综合得到的并联机构只要在锁住分岔支链其中一个转动副的条件下驱动,则机构通过分叉点能够实现1T2R与2T1R运动模式的切换。     

Influence of non-proportional load paths and change in loading direction on the failure mode of sheet metals

Many studies have shown that failure following non-proportional load paths cannot be predicted by a linear Forming Limit Curve (FLC), as the deformation history and a change in loading direction influence the formability and failure mode. In this paper, the different failure modes due to different load paths are investigated, for the first time, by conducting Nakajima tests with pre-formed specimens. The main objective of the investigation is to better understand the influence of pre-forming and change in loading direction on the formability. To predict this behaviour, regardless of the failure mode, the Generalized Forming Limit Concept (GFLC) is extended.     

基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究

为了提高冗余自由度机械臂的运动准确性,进行基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究。分析冗余自由度机械臂的机械结构,明确其结构组成及运动原理。通过各关节节点的旋转角度及连接臂长度,分别求取了相邻关节节点间的旋转关系式及关节结点相对基础坐标的移动矢量,并通过该移动矢量得出机械臂的动力学方程。通过机械臂的动力学方程,计算出单个关节节点的系统方程。利用角度误差构造滑模面,并在此基础上利用单个关节节点的系统方程,建立滑模控制器。为了获取滑模控制器中滑模加权因子和趋近加权因子的最优解,采用粒子群算法在解空间中对其进行全局搜索,从而得到全局最优化的滑模控制器,用于对冗余自由度机械臂的运动过程进行控制。实验中,采用此方法和干扰观测器方法对关节节点的运动过程及末端执行器的运动过程进行了控制,从控制结果可知:在控制关节节点及末端执行器运动时,此方法比干扰观测器方法的控制准确度分别提高了17.12%和13.49%,表明此方法能有效保障冗余自由度机械臂的运动准确性。     

基于扩张状态观测器的伺服加载模糊滑模控制

针对电动伺服加载测试台存在的间隙、摩擦等非线性控制问题,以滑模变结构控制（SMC）为主体进行了加载控制器设计。分析伺服加载测试台整体结构,提出一种基于扩张状态扰动观测器（ESO）的模糊滑模控制（FSMC）策略。该策略在使用ESO针对伺服加载系统的外部干扰进行观测的基础上,设计了模糊控制对滑动模态面和滑模趋近律进行自适应调节,提高了系统的动态实时跟随能力和干扰补偿能力,并减小SMC控制器稳定时的抖振现象。仿真结果表明：所设计的基于扩张状态观测器的模糊滑模控制器（FSMC-ESO）对比传统SMC及PID控制具有更好的快速响应性和鲁棒性。     

Joint strength and failure mechanism of laser spot weld of mild steel sheets under lap shear loading

Abstract

Ultimate strength and failure mechanism of laser spot welds under lap shear loading were investigated. Optical micrographs of cross-section of spot welds before and after failure were examined to understand the failure behaviour. The experimental results indicate that laser spot welds can fail in two distinct modes, namely interfacial and pullout failure. A failure mechanism which was confirmed by SEM investigations was proposed to describe these two failure modes. According to the experimental observations, a simple stress solution related to the far field load was conducted and the critical weld nugget diameter to ensure pullout failure mode was estimated. The results were compared with the experimental data and also with the test data of resistance spot welds. It was observed that the critical nugget diameter of laser spot welding was larger than that of resistance spot welding due to the different failure location in pullout mode. Furthermore, the effect of welding parameters on joint strength and failure mode was studied.