被动阻尼减振铣刀的结构设计及振动特性分析

针对复杂薄壁件在铣削加工过程中出现的颤振现象,设计了一种基于被动阻尼减振技术的大长径比减振铣刀。建立了被动阻尼减振铣刀的动力学模型,推导出了最佳阻尼比、最优频率比和最大相对振幅,借助NX Nastran软件对被动阻尼减振铣刀进行了模态分析,利用ADAMS软件建立了被动阻尼减振铣刀的刚柔耦合模型,并进行了频域内响应仿真,结果表明,被动阻尼减振铣刀相较于实心铣刀刀杆和空心铣刀刀杆的最大响应幅值分别下降了37.2%和14.9%。     

镁合金阻尼特性及检测技术研究

研究了镁合金晶体在振动变形过程中的阻尼特性机理,表明其在宏观屈服前,随着应变振幅增大,阻尼特性机理依次为位错未脱钉扎时的共振型阻尼、位错脱钉扎并滑移时的静滞后型阻尼、位错线相互钉扎纠结时的静滞后型阻尼及滑移带出现时的静滞后型阻尼这4个阶段。根据理论推导过程中对各个阻尼阶段起始应变振幅的计算,试验必须测量大应变振幅条件下的阻尼,由此设计了通过一次激励获得各个阶段的阻尼应变谱的检测技术方案及试验装置。试验方案采用瞬态激励方式,控制镁合金矩形梁从大应变振幅(500×10-6)开始振动,通过测量试件在自由衰减过程中的振动信号获取4个阻尼特性阶段的数据,然后对AZ61D镁合金进行阻尼测试试验,验证了该技术方案的可行性,理论推导结论正确。     

内置被动阻尼器减振铣刀的实验测试

提出一种长径比接近8的内置被动阻尼器减振铣刀结构。开展阻尼器模态测试,确定最优结构设计方案。对内置被动阻尼器减振铣刀进行周向模态测试,研究减振铣刀在不同方位的动力学特性。选取铝合金和钛合金工件材料,开展多组切削参数组合下的切削实验测试。在铝合金切削时,减振铣刀的加工噪声、切削力和表面粗糙度比无阻尼铣刀平均下降了52.1%,49.5%和73.4%;在钛合金全槽铣削时,能够在无阻尼铣刀出现明显颤振的切削条件下实现平稳切削。     

高耸结构低频振动控制装置及其运动微分方程与减振效果研究

针对高耸结构尺寸特点及振动特性,文中介绍了一种低频摆式振动控制装置。该装置可实现超低频控制,具有摩擦阻力小,反应灵敏,吸振能力强的特点。文中首先根据拉格朗日方程建立该装置的近似运动微分方程,然后在Workbench软件中对该装置的自由衰减振动进行仿真。结果表明:微分方程频率特征项与仿真数据吻合很好,阻尼项比仿真结果大25.4%。最后,文中使用预应力谐振响应分析方法,确定了该装置最优调谐频率与最优阻尼比,并指出该装置(质量460 kg)能减小风电机组1阶弯曲振动(模态质量130 t)46.4%的共振振幅,相当于能提供1.72%的模态阻尼比。     

约束阻尼板增材式拓扑渐进法减振动力学优化

研究阻尼结构的阻尼材料最优布局问题。基于虚功原理,构建约束阻尼板振动微分方程,从约束阻尼板若干基本假设出发并根据阻尼板自由振动微分方程,推导了结构模态阻尼比表达式。建立了以阻尼单元相对密度为拓扑设计变量,模态阻尼比最大为优化目标,阻尼材料用量为约束的阻尼结构拓扑优化数学模型。以阻尼单元模态阻尼比敏度为寻优方向的依据,采用增材式渐进法(AESO)求解优化模型,并依据拓扑优化准则在结构上不断敷设阻尼材料。编程实现了AESO算法,仿真计算表明:采用AESO优化时,阻尼材料主要敷设于结构的模态应变较大位置,且不会产生棋盘格现象,并且优化后的结构一阶模态阻尼比较优化前可增加83.6%,而常规渐进法带来的增幅仅72.13%。为进一步验证优化效果,还对结构进行了谐响应分析,结果表明采用增材式渐进法优化时,结构可获得更佳减振效果。     

钢连桥人致振动及TMD减振效应实测与分析

以某室外大跨轻柔钢结构人行桥为案例,介绍了该结构的设计概况及调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)减振设计,分别在结构施工完成后以及TMD装置安装后对其进行了实地动力测试,测得了该结构减振前后的模态特性以及在多种人行荷载工况下的振动响应,采用加速度峰值和均方根值为评价指标,分析了钢连桥人致振动情况及特性。结果表明:一端设计为滑动连接的钢连桥人致振动主要由第1阶竖向振型控制,扭动及水平振动响应相对较小;安装经优化设计的TMD装置后,整体连桥的频率特性没有明显变化,分布式TMD对多种频率激励工况均有良好的调谐减振作用,减振率达到35%~70%;共振激励下测得的原结构阻尼比较小,安装TMD后结构的阻尼比提高4倍,并且呈现出在自由振动衰减的前期较大,随着振动幅度变弱阻尼比降低;测试中发现TMD装置的减振效率对其阻尼比的变化不敏感。     

基于ANSYS模态应变能法驱动轮过渡阻尼减振结构参数优化

为获得减振效果更加优异的驱动轮过渡阻尼减振结构设计参数,运用ANSYS参数化语言对两种驱动轮过渡阻尼减振结构进行建模.通过模态分析,计算前3阶模态驱动轮过渡阻尼减振结构的阻尼层耗能占总耗能的比率,并应用模态应变能法求取前3阶模态损耗因子,确定了该减振结构中阻尼层与过渡层相对最佳位置.在满足过渡层和阻尼层许用应力应变的条...     

AZ91D镁合金微动磨损特性研究

采用液压高精度材料试验机考察了平面一球面接触的AZ91D镁合金摩擦副的微动磨损行为，分析了位移幅值、法向载荷和频率等参数对摩擦因数和磨损体积的影响，考察了不同实验条件下的磨斑形貌，并探讨了其磨损机理。结果表明：AZ91D镁合金的微动区域可分为部分滑移区、混合区和滑移区3个区域，粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损分别是3个区域的主要磨损机制；磨损体积随着位移幅值和法向载荷的增加而增大，但却随着频率的增大而减小。在微动部分滑移区和混合区，摩擦因数随着位移增大迅速增加；在微动滑移区，摩擦因数随法向载荷的增大而减小，而位移幅值和频率对摩擦因数的影响较小。     

直升机主减机匣轴承座阻尼结构减振分析

针对某直升机主减机匣的振动噪声问题,对主减传动系统模型进行动力学仿真分析,求解了弧齿锥齿轮副高速传动时产生的动态啮合冲击力;以主减机匣为研究对象,基于阻尼减振机理,分析了轴承座添加泡沫铝阻尼材料对机匣振动的影响.求解机匣振动响应,研究轴承座不同厚度的泡沫铝材料对机匣固有频率、模态阻尼比的影响;分析了阻尼层不同安装位置对轴承座阻尼结构减振效果的影响.结果表明,主减速器啮合频率处机匣的振动加速度值减小14.89％;在轴承座处添加阻尼材料可以增大机匣模态阻尼比,有效地抑制机匣的振动.     

Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D复合材料时效行为的研究

采用微观组织结构观察,XRD分析和宏观硬度分析等手段研究了Al2O3-SiO2短纤维增强AZ91D镁合金复合材料的时效特性,结果表明:在不同时效温度下,Al2O3-SiO2短纤维增强AZ91D镁合金复合材料具有和AZ91D合金相似的时效硬化曲线及相同的析出相β-Mg17Al12在时效硬化过程中复合材料始终保持比AZ91D合金高的硬度,而且随着Al2O3-SiO2短纤维含量的增加硬度随之增加,时效硬化峰提前.     

Fretting wear behavior of AZ91D and AM60B magnesium alloys

The fretting wear behavior of the AZ91D and AM60B magnesium alloys are investigated using a reciprocating fretting wear machine under dry conditions with different numbers of cycles, different normal loads, slip amplitudes and frequencies. The worn surfaces and wear debris were examined using scanning electron microscopy and optical microscopy in order to understand the predominant wear mechanisms of two magnesium alloys. The results indicate that the AZ91D alloy displays a lower friction coefficient and lower wear quantity than the AM60B alloy. The AZ91D shows a higher capability than AM60B in resisting crack nucleation and propagation. Both AZ91D and AM60B show similar friction and wear characteristics. The wear quantity increases with increasing normal load, but decreases with increasing frequency. The friction coefficient also decreases as the normal load is increased. Fretting frequency had little effect on the friction coefficient. In a long term, the fatigue wear and abrasive wear were the predominant wear mechanisms for AM60B and delamination wear, adhesive wear and abrasive wear for AZ91D.     

预处理工艺对AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的影响

用全浸泡腐蚀试验测定转化膜的平均腐蚀速率,研究了多种预处理工艺对AZ91D镁合金锡酸盐转化膜耐腐蚀性能的影响;用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪等分析了AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的形貌特征及相结构。结果表明:先用磷酸酸洗,再用氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠溶液碱洗的预处理方案得到的转化膜耐腐蚀性能最优。     

热处理对含微量镧AZ91镁合金组织和性能的影响

用XRD、SEM、EDS和显微硬度仪等研究了固溶、时效处理对真空精炼的含0.164 8%(质量分数)镧AZ91镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入微量镧后的AZ91镁合金在410℃×24h空冷固溶+170℃×30h空冷时效后,第二类β相大量析出,且呈不连续层片状沿晶界两侧分布;时效态含镧AZ91镁合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和显微硬度分别比铸态不含镧AZ91合金的提高了41.84%,65.08%,35.65%和47.62%;其原因是微量镧改变了热处理中铝原子的扩散状态,有效控制了第一、二类β-Mg17Al12相析出时的形态与分布。     

柴油机缸盖罩动态特性分析与改进

以某四缸柴油机铸铝缸盖罩为研究对象,融合频谱分析法、近场声压法及模态分析法的识别优势,分析缸盖罩的动态特性.首先在标定工况下采用时频谱结合频响函数分析了缸盖罩的振动响应特性,然后基于近场声压法定位分析了缸盖罩结构噪声的辐射特性,在建立缸盖罩有限元仿真模型基础上,再结合试验模态法与计算模态法获取了缸盖罩在柴油机约束状态下...     

钙和锶对Mg_2Si/AZ91D复合材料组织和性能的影响

将铝-硅合金加入到AZ91D镁合金中,制备了原位合成Mg2Si/AZ91D复合材料,并研究了添加钙和锶对于复合材料铸态组织和力学性能的影响。结果表明:硅的加入在AZ91D镁合金中生成了高熔点、高硬度的Mg2Si强化相,但尺寸较大;元素钙和锶的综合作用可以显著细化复合材料基体的铸态组织,同时还可以明显改善Mg2Si的形态和分布,提高复合材料的强度。     

Sliding friction and wear of magnesium alloy AZ91D produced by two different methods

Alloy AZ91D is a leading magnesium alloy used for structural applications. It contains aluminum and zinc as principal alloying elements. This alloy is normally die-cast, but recent developments in semi-solid injection molding (Thixomolding^®), which offers certain processing advantages, produces a slightly different microstructure than die-casting, and it was of interest to determine whether the two processing routes would measurably affect the friction and wear of AZ91D. The present work involved ambient air, room temperature testing of die-cast (DC) and Thixomolded^® (ThM) AZ91D, in both unidirectional and reciprocating sliding motion, using stainless steel type 440C as the counterface. After running-in, the average sliding friction coefficients in both types of test fell into the range of 0.29–0.35, irrespective of processing method. The formation of a built-up edge raised the friction slightly in unidirectional tests compared with reciprocating tests. The average wear rate of the ThM alloys in reciprocating sliding was approximately 25% lower than that for DC alloys. However, the wear rates of the magnesium specimens in unidirectional sliding were comparable for DC and ThM materials. Owing to the transfer of magnesium, there was no measurable wear on the stainless steel 440C balls. The wear mechanism during sliding involves the formation of thin, narrow shards along the edges of wear grooves which break off to produce loose particles.     

AZ91D镁合金在水介质下的冲击磨损特性研究

研究了AZ91D镁合金在冲击载荷和去离子水介质综合作用下的磨损特性.结果表明,镁合金表面冲击斑深度及面积随冲击次数的增加而增加;冲击磨损初期,损伤的主要形式为塑性变形及粘着磨损,随着表面塑性耗竭,微观疲劳裂纹产生;磨损后期,水介质的腐蚀作用明显,加速了材料表面的损失.     

AZ91D镁合金管件挤压成形技术研究

采用在5000kN液压机上进行了AZ91D合金管件的挤压成形工艺生产试验研究，研究了挤压温度、模具预热温度、润滑剂、挤压比等工艺参数在镁合金管件挤压过程中的影响并确定了管件挤压合理的工艺参数。试验得出，挤压成形镁合金管件具有较好的力学性能：抗拉强度吼在289．7～308．9MPa之间，屈服强度σ。在276．106-288．795MPa之间，伸长率占在7．5％～10．1％之间。     

镁合金低周疲劳寿命预测模型探讨

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境下应力控制的低周疲劳试验,采用Basquin模型、SWT模型、应变能-寿命模型等模型进行了镁合金低周疲劳的寿命预测。在此基础上,基于连续介质损伤力学的不可逆热力学理论,将镁合金的低周疲劳损伤视为一个不可逆的耗散过程,用熵来反映系统的耗散过程,并以每一次循环的平均应变增量来反映平均应力对材料的影响,提出了一种新的镁合金低周疲劳寿命预测模型。用该模型进行了镁合金的低周疲劳寿命预测,预测结果与实测结果符合较好,同时相比上述其他模型,该模型具有较好的预测效果。