机床相对动柔度劣化趋势预测研究

在机床的连续使用过程中,其相对动柔度第一阶固有频率、最大相对动柔度、平均相对动柔度和品质系数COM均会发生不同程度的改变,因此,对机床相对动柔度劣化趋势进行预测研究就具有非常重要的意义。然而,由于机床相对激振实验会影响机床的正常使用,很难获取大量的机床相对动柔度数据。为解决实验数据的小样本问题,采用广义隐马尔科夫模型(Generalized Hidden Markov Model,GHMM)以及重心法进行机床相对动柔度劣化趋势研究。结果表明:和隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)相比,GHMM具有更高的预测精度,可以很好地解决小样本问题;各个评价指标的准确预测,可以大大减少复杂的相对激振实验次数,快速地得到机床相对动柔度劣化趋势。     

基于广义马尔科夫链模型的动柔度预测

动柔度对机械加工的稳定性和精度有重要的影响。对动柔度进行预测能为机床加工精度补偿和稳定性分析提供实际的指导作用。由于不确定性的存在会降低结果的可靠性与可信度,传统的马尔科夫链预测方法没有考虑不确定性问题。为了提高预测结果的可靠性与可信度,在马尔科夫链模型的基础上提出了一个广义马尔科夫链模型,并通过广义马尔科夫链模型对动柔度进行了预测。结果表明：提出的预测方法有一个好的预测性能。     

基于能量平衡原理的机床柔度优化方法

为提高机床抵抗再生颤振的能力,将能量平衡原理、正交试验方法和响应面方法结合,实现一种基于能量平衡原理提高机床抵抗再生颤振能力的方法。该方法通过模态柔度和能量平衡原理计算出机床的薄弱模态和薄弱子结构,寻找出需要优化的质量和刚度,结合正交试验方法和响应面方法对机床的刚度和质量进行优化,以实现最优的刚度配置方案和质量配置方案。以某机床厂曲轴磨床为例,利用能量平衡原理调整薄弱子结构的刚度、质量。结果表明：优化后,机床的薄弱模态均有所下降,各阶模态的模态柔度分布更加均匀,静柔度下降了28.23%,机床的各阶固有频率也有不同程度的提高,机床的整体动态特性有了很大的改善。     

机床相对动柔度劣化对稳定性Lobe图的影响分析

在机床各种形式的振动中,再生颤振具有最小的稳定极限切削宽度,换言之,机床抵抗再生颤振的能力最差。品质系数(Coefficient of Merit,COM)是切削力和切削表面法向相对位移之间的交叉频响函数最小负实部的函数,其大小直接反映机床抵抗再生颤振的能力。此外,在机床的连续使用过程中,品质系数COM会逐渐减小,进而影响机床再生颤振抗振能力。基于相对激振方法和四自由度立铣加工过程动力学模型,重点分析了机床相对动柔度劣化过程中品质系数COM的变化趋势,以及对加工过程稳定性Lobe图的影响。研究表明:随着机床相对动柔度的劣化,轴向极限切深ap逐渐减小,并有加速递减的趋势,这和机床品质系数的劣化趋势一致。因此,考虑机床相对动柔度对稳定性Lobe图的影响,才能确定更合适的工艺参数,保证切削过程的稳定性,提高加工效率。     

基于裂纹柔度法的铝合金预拉伸板内部残余应力测试

采用裂纹柔度法测试残余应力时，柔度函数的计算和插值函数阶数的合理选择对计算结果的精确性有着较大影响。采用有限元法计算得到测试试样的裂纹柔度函数；考虑应力计算不确定度两个主要的来源；应变测量数据的随机误差以及模型误差，基于应力总不确定度的最小化目标，确定最优的擂值函数阶数，进而计算得到铝合金预拉伸板7050-T7451内部残余应力的分布规律。结果表明：采用9阶勒让德多项式能较好地拟合此铝合金板材内部残余应力的分布，不确定度的均方根值为2．797MPa，预拉伸板内部残余应力呈明显的外压内拉的“M型曲线”分布规律。     

裂纹柔度法在7075铝合金板残余应力检测中的应用

运用裂纹柔度法检测了7075-T73、T7351、T7352铝合金板中的残余应力.试验发现：应变测量误差主要源自在试验后期试样重力的影响以局部温度变化的影响.在裂纹柔度法计算中引入权函数能有效的抑制测量误差,提高残余应力检测精度.用梁弯曲试验对裂纹柔度法试验结果作了验证,提出了权函数参数（t1,t2）的设置方法,试验结果与理论值取得良好一致.试验结果表明：铝合金板的预拉伸工艺可消除约90%的残余应力.压缩工艺可获得压缩的残余应力,对应力消除的效果最佳.     

有限随机进给法抑制磨削颤振的研究

通过变磨削用量法抑制颤振的机理分析，探讨了该方法抑制磨削颤振最佳效果的动态和静态条件，提出了满足此条件的磨削方法—有限随机进给法，初步实验结果表明，该方法具有抑制颤振的功能，有进一步研究和实用化的前景。     

基于作动器非线性的主动悬架减振性能研究

针对电磁主动悬架中直线作动器非线性特性对车辆减振性能产生影响的问题,采用麦克斯韦应力张量法建立输入电流与输出电磁力的非线性解析模型。通过拟合作动器非线性力的办法将解析模型中多结构参数问题缩减到二维,再将作动器拟合模型应用到采用LQG控制器的1/4车辆悬架模型中,研究作动器非线性对车辆减振性能的影响。结果表明：作动器的非线性使LQG控制效果变差,实际减振性能降低;作动器结构参数中极对数与初级定子长度的比值接近车辆共振频率时,减振性能最差。     

柔度法确定延性金属动态断裂起裂点及阻力曲线的建立

运用柔度法校正了动态冲击的起裂能。借助试验及理论分析,得到J-△a曲线。预制裂纹在起裂之前处于以塑性变形为主导的钝化状态,起裂之后则处于微孔形成与长大机制控制下的延性断裂过程,而起裂点实际上是这两个过程之间的过渡。     

车辆EHA主动悬架PID控制的试验研究

分析了基于EHA (Electro-Hydrostatic Actuator)的新型主动悬架的结构、组成与原理.设计了该电动静液压主动悬架的PID控制器,并在C级路面和正弦路面输入下进行了仿真研究.同时,对主动悬架进行了PID控制试验研究.仿真计算和试验结果表明:PID控制EHA主动悬架有效降低了汽车的车身振动.     

基于超磁致伸缩致动器的再生型车削颤振抑制系统实验研究

切削颤振是金属加工时刀具和工件之间的一种复杂且有害的强烈相对振动。分析了再生型颤振的机制,建立了超磁致伸缩致动器(GMA)颤振系统的动力学模型,并阐述了超磁致伸缩微致动器颤振系统的稳定性。最后通过对比切削颤振实验和颤振抑制实验的振动信号数据结果,验证了基于GMA的颤振抑制系统抑制切削颤振的可行性。     

基于GMA再生型车削颤振抑制系统实验研究

切削颤振是金属加工时刀具和工件之间的一种复杂且有害的强烈相对振动。文章从理论上分析了再生型颤振的机理,建立超磁致伸缩致动器( GMA)颤振系统动力学模型,并阐述了超磁致伸缩微致动器颤振系统的稳定性,最终通过对比切削颤振实验和颤振抑制实验的振动信号数据结果,验证了基于GMA的颤振抑制系统抑制切削颤振的可行性。     

复杂结构钛合金机翼的等温锻造试验研究

Ti-6Al-4V合金是应用于航空和汽车工业领域的关键结构件,但是它硬度高,难加工,价格昂贵,且大尺寸毛坯时材料利用率很低,采用传统加工方法很难满足现代制造的需求。本文针对Ti-6Al-4V机翼,采用铅模拟实验优化了合理的锻坯形状,并引入了一种闭式等温锻造工艺,研究了等温锻造Ti-6Al-4V机翼的成形能力、机械性能和工艺参数等性能。结果表明：与传统加工的钛合金机翼相比,等温锻造机翼显著的改善了零件的机械性能,材料利用率从13%提高到50%;在950℃的等温锻造温度下,Ti-6Al-4V基体内片状α相逐渐转变为β相,而当锻造温度为900℃时,这种相变效果呈减弱趋势。     

漏磁二维检测的试验研究

传统的漏磁检测是经磁化后测量试样表面漏磁场的垂直分量再对拾取的信号量进行分析研究的方法,然而这种仅通过单一垂直分量特性来判定缺陷的方法易出现漏检、误判。针对该方法的不足,本研究采用了一种在测量漏磁场垂直分量的同时又提取并分析水平分量特性的二维检测方法,考虑到水平分量易受干扰信号影响,运用了矢量合成法提取水平分量,通过联合利用漏磁场的垂直分量存在过零点和水平分量具有最大值特性的方法来判断缺陷,并选取多种标准与自然试样进行试验研究。试验结果表明：采用漏磁二维检测可有效实施铁磁构件的缺陷检测,提高检测可靠性,可望有很好的实际工程应用前景。     

基于EAKI辨识策略的机床振动试验研究

机床振动是制约机床加工精度及效率的核心因素,文章基于EAKI策略在多台机床上开展振动试验研究。针对强迫振动及自激振动信号辨识问题,首先提出EAKI振动信号辨识策略;为有效构建振动信号备案知识库,提出信号特征分量提取算法;最后在国内外多台数控机床上进行了全转速状态下的振动试验研究。试验结果有效地验证了EAKI策略的可行性与实用性,同时为机床性能评估及设计完善提供了良好借鉴。     

基于正交试验法的铝基复合材料制备工艺研究

利用粉末冶金(P/M)法,以硅颗粒为增强相,制备铝基复合材料.以所得试样的密度和抗拉强度为目标函数,以硬脂酸锌含量、压制压力、烧结温度、保温时间为变量进行正交优化设计.结果表明,压制压力对密度影响最大,硬脂酸锌含量对抗拉强度影响最大;试样获得最大密度和最高抗拉强度的最佳方案为:硬脂酸锌含量0.5 wt％,压制压力500 MPa,烧结温度为575℃,保温时间为1.5 h.     

基于磁流变阻尼器的滚珠丝杠进给系统主动抑振研究

针对滚珠丝杠进给系统轴向振动影响工件的加工质量和精度保持性的问题,将磁流变阻尼器应用于机床滚珠丝杠进给系统轴向抑振。设计磁流变阻尼器,进行磁流变阻尼器阻尼特性试验,采用最小二乘法和BP神经网络对阻尼力进行了辨识。建立带有磁流变阻尼器的机床滚珠丝杠进给系统单自由度振动模型,基于Runge-Kutta法计算了系统的动态响应。通过数值计算发现：阻尼器输入电流由零逐渐增大时,系统能够快速趋向于稳定;由幅频曲线可以看出,磁流变阻尼器抑制滚珠丝杠进给系统的振动是可行的。最后试验验证了磁流变阻尼器能够很好地抑制滚珠丝杠进给系统的振动。     

30CrMnSiNi2A钢疲劳损伤二维磁记忆检测的试验研究

选取不同厚度30CrMnSiNi2A平板缺口试样在0.7σ_s应力水平下进行低周疲劳试验,并实施磁记忆二维检测,研究不同厚度、不同循环周次下的磁记忆信号变化规律。研究结果表明：随着循环次数的增加,局部应力集中部位的磁记忆信号特征越来越明显,信号幅值也越来越大,并在裂纹失稳断裂前出现明显的法向分量过零而切向分量具有最大值的特征;法向分量和切向分量微分后合成的李萨如图形的封闭区域大小随循环周次呈现Logistic曲线变化,可定量分析构件疲劳损伤程度。该研究结果可为进一步进行磁记忆二维检测研究提供技术支撑。     

基于气动信号分析的风机叶片颤振机理研究

失速颤振是风机运行中最为多发的颤振故障,探明失速颤振频率发展规律,对风机的优化设计与安全运行具有重要意义。通过对风机叶轮出口气流脉动和叶片结构之间关系研究发现,在一定的来流攻角下,颤振只与叶片的某一阶固有频率有关。该结论为失速颤振的机理研究提供了实验依据。     

基于FTA的减压器外漏率提升方法及试验研究

针对某型号卫星用减压器产品的外漏率水平在指标要求附近、外漏密封裕度不高的情况,分析该产品的结构特点,开展相应的分析和试验工作;根据试验结果提出相应改进措施及相关试验验证。将改进后方案装配至产品,在产品研制流程中对其漏率情况进行测试,试验结果表明改进后产品的外漏率密封裕度明显提升。