基于时变可靠性的桥式起重机主梁参数化设计

为提高我国起重机产品的安全可靠性水平,根据桥式起重机的工作特点,针对静态可靠性方法在评估结构可靠度时没有考虑金属结构抗力和载荷效应随时间变化的情况,采用时变可靠性分析理论,结合 Visual C＋＋6.0开发环境中的 MFC,集成 ANSYS 二次开发语言 APDL,研发了桥式起重机主梁参数化建模设计软件,为桥式起重机主梁结构时变可靠性分析提供了一种可行的方法。经验证,时变模型能更好地反映结构的实际可靠度,同时也证明了时变模型的合理性。     

基于FEA的齿轮瞬态响应分析

在齿轮传动中,齿轮的弹性变形所引起的振动和冲击一直是齿轮啮合的动态激励之一,所以研究齿轮在时变载荷的作用下的弹性变形一直是齿轮动力学的比较重要的任务之一.本文利用PRO/E的参数化功能建立了渐开线直齿轮的模型,并应用有限元法研究了齿轮啮合时的瞬态响应;利用模态分析研究了各个参数对时变载荷作用下对齿轮的瞬态响应的影响,最后比较了齿轮在静载荷和动载荷作用下的变形的差异,为齿轮的动态设计和修型做了必要的准备.     

太阳翼驱动机构的故障模式影响分析与时变可靠性研究

作为航天器在轨运行时能量与信号的传输通道、姿态的调节器,太阳翼驱动机构的可靠性直接决定了航天器的工作寿命。传统机械可靠性分析并没有考虑到太阳翼驱动机构性能退化和载荷既具有随机性又具有时间相关性的因素,从而导致常规基于广义应力-强度的可靠性分析方法只能得到一个确定的可靠度值,这并不能完全反映太阳翼驱动机构可靠性随时间变化的情况。在对太阳翼驱动机构进行不确定性分析及故障模式影响分析的基础上研究了其失效判据,建立了一个高精度且与实际更相符的时变可靠性模型,从而构建起一体化的时变可靠性模型技术体系和理论方法,为实现太阳翼驱动机构可靠寿命设计一体化目标以及其质量提升提供理论基础和技术支撑。     

高速滚动轴承-转子系统时变轴承刚度及振动响应分析

高速滚动轴承广泛应用于机床主轴、航空发动机等转子系统中。在复杂运行工况下,滚动轴承的刚度表现出强烈的时变特性和非线性特性,往往是系统非线性的主要根源。考虑离心力、陀螺力矩、轴承内圈离心膨胀和热变形等因素,建立高速滚动轴承力学模型,计算轴承的时变刚度。将滚动轴承非线性模型与转子有限元模型集成,建立滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。以FAG角接触球轴承(HCB7012E)为例,分别计算静载荷作用下的内外圈轴向、径向相对位移,并与舍弗勒轴承分析软件BearinX?的计算结果进行比较,验证了模型对静态位移仿真的精度。在不同轴承预紧状态下,仿真滚动轴承-转子系统在不平衡激励下的振动响应,并与试验结果比较,验证了模型仿真系统动态响应的精度。利用一个背对背安装的角接触球轴承-转子系统,研究在静载荷、不平衡载荷激励作用下滚动轴承刚度的变化规律,并计算时变轴承刚度作用下转子的时域振动响应及频域特征,为高速滚动轴承-转子系统设计、动力学分析与故障诊断提供依据。     

基于疲劳失效的行星齿轮减速器时变可靠性分析

随着科技革新与社会发展,对行星齿轮减速器的可靠性要求越来越高。行星齿轮减速器运行过程中存在疲劳因素,会导致可靠度发生变化。针对这一问题,首先,根据应力-强度干涉理论,构建行星齿轮减速器在疲劳失效（主要是齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效）下的时变可靠性模型;其次,结合单调性定理,将时变可靠性模型简化,利用Matlab编程,求解了行星齿轮减速器的可靠度;对时变可靠性模型的各变量进行了灵敏度分析;最后,以PM90精密行星齿轮减速器为例,分别得到基于疲劳失效下的可靠度和各变量的灵敏度,阐述了在接触疲劳失效和弯曲疲劳失效下的可靠性时变规律,为行星齿轮减速器的时变可靠性分析奠定了基础。     

考虑游隙的滚动轴承刚度模型及其时变特性分析

为了研究滚动轴承时变刚度对精密机床主轴回转精度的影响规律,在考虑游隙的条件下,建立滚动轴承的时变刚度模型,并提出采用平均刚度和刚度幅值变化率来表征刚度的时变特性.以深沟球轴承为例,分析了不同径向游隙、载荷、滚动体数对滚动轴承时变刚度的影响规律.结果表明,轴承的平均刚度与径向游隙负相关,与载荷和滚动体数正相关;刚度幅值变...     

一种考虑失效准则模糊性的时变可靠度分析方法

针对工程结构失效准则不确定性的时变可靠度问题,构造了一种考虑失效准则模糊性的时变可靠度分析方法,可处理模糊失效准则下抗力和荷载随时间变化的可靠性计算问题。该方法首先将模糊失效准则下的时变功能函数随机过程进行离散,然后应用模糊集基本理论,引入新的随机变量,得到不同时间段的等效功能函数,最终将模糊失效准则下的时变可靠性问题转化为常规的可靠性问题,通过一次二阶矩方法求解获得时变可靠度和失效概率。最后以某机械零件和齿轮传动为例,分别得出模糊失效准则下的时变可靠度曲线和失效概率曲线,验证了该方法的有效性。     

基于响应面法的地铁齿轮箱箱体时变可靠性研究

地铁齿轮箱作为地铁车辆的核心部件，其可靠性决定了整辆列车的可靠性。地铁的运行过程包括启动、持续、高速、短路工况，短路工况箱体受力最大，可靠度最低。根据GB/T 21563—2018的测试要求，对某型号地铁齿轮箱箱体的超常工况（工况1）和实际运行过程中发生的短路工况（工况2）进行了可靠性分析。考虑铸造公差、材料参数、输入转矩的不确定性对箱体最大等效应力与最大变形的影响，采用CCD实验设计方法进行了样本计算并拟合出响应面，结合蒙特卡罗抽样得出静态可靠度；在此基础上，结合顺序统计量理论对多次载荷作用进行等效，得出了箱体随载荷作用次数变化的可靠度。结果表明，两种工况下，载荷作用105次后，箱体的可靠度仍然很高，符合设计要求；根据时变可靠度图得知，尽管工况2的应力均值小于工况1，但与工况1相比方差较大，这导致了工况2的可靠度下降速率大于工况1。所以，应减小应力的离散度，以增加运行时的可靠性。     

齿轮传动多模式失效的时变可靠性分析

提出一种在多种失效模式下的齿轮传动时变可靠性模型和计算方法.以齿轮疲劳寿命系数与应力循环次数之间的关系曲线建立齿轮强度时变模型,进而建立同时考虑齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的可靠性分析模型.基于一次二阶矩方法推导齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的时变概率计算公式,并推导出了这两种失效模式的联合失效概率密度函数的...     

双级时变圆柱齿轮系统的扭转振动特性研究

在考虑二级齿轮传动系统时变啮合刚度的情况下,建立了其动力学方程,它是一个具有周期性时变系数的线性动力学系统。将时变啮合刚度用Fourier级数展开后,用AOM推导出了系统的近似解析解。在系统的响应中,含有基频、倍频和组合频率成分,因此,AOM比谐波平衡法具有更高的精度;与其他数值方法相比,具有更快的计算速度;当响应频率等于派生系统的固有频率时,将会出现主共振、超谐共振和组合共振现象;时变啮合刚度还导致了较大的动载荷;如果忽略时变啮合刚度三次以上谐波分量,在特定的系统参数下,系统的响应无明显变化。     

Detection of aliasing in sampled dynamic fiber Bragg grating signals recorded by spectrometers

Spectrometers based on linear detector arrays have proven to be capable of precisely monitoring fiber Bragg grating (FBG) signals. However, anti-aliasing inherently is only poorly integrated. Thus, these devices do not suffice for providing a reliable anti-aliasing in critical applications like real-time structure control. We present a method that allows the detection of aliased signals in sampled FBG spectra time series of FBG sensors under sinusoidal loads. The method is proven by numeric system simulations and an experimental verification for sinusoidal loads on a fiber Bragg grating. The procedure allows to extend the use of spectrometer-based interrogators, for example in dynamic control loops, by providing a measure for the reliability of sampled dynamic FBG signals.     

Study on the system reduction under the condition of dynamic load

This study presents the methodology of the reduced system for dynamic analysis considering the selection criterion of the primary degrees of freedom based on the relation between natural frequency and external loading frequency. A well-constructed reduced system can provide the accurate representation of the dynamic behavior of a structure under arbitrary dynamic loads. If dynamic response based on a reduced system can be calculated accurately, the proposed method can save the computing time remarkably in problems which require repeated calculation such as optimization procedure or time integration. In addition, the proposed method shows the reliable dynamic response in multi-domain structure. Numerical examples demonstrate the reliability of the dynamic analysis obtained from a reduced system and responses of the reduced system are compared with those of a global system.     

自动化仓库实时监控系统的改进

原自动化仓库实时监控系统大多数是在ＤＯＳ环境下编程,实际应用中存在一些不足,如：与下位机数据变换困难,图形欠佳,界面不友好等,本文介绍在ＷＩＮＤＯＷＳ环境下的实时监控系统特点,通讯可靠性的实现方法以及编程体会。     

弹上设备螺纹联接在温度循环载荷下的分析研究

弹上设备螺纹联接结构承受温度循环载荷作用时,由于螺纹紧固件和联接体材料特性不同,会产生交变循环热应力,影响螺纹联接的可靠性。利用有限元方法分析螺纹联接结构在温度循环载荷作用下的力学行为,对不同材料的螺纹紧固件和联接体进行分析,得到应力、接触压力和残余预紧力的变化情况,为工程设计提供了可靠的依据。     

多级载荷累积损伤下结构的动态可靠性分析

在服役环境中的各种不确定性因素及时间因素的共同作用下,结构将产生强度退化与累积损伤,进而严重影响到可靠性。传统的可靠性模型不能很好地反映载荷作用次序与强度退化等因素对可靠性的影响。利用区间理论,考虑应力作用次序不同而导致疲劳损伤的不同非线性演化过程,研究了多级载荷的等效转化问题;为承受多级载荷的强度退化下的结构,建立了动态非概率可靠性预测模型,构造了一种区间模型的动态可靠性分析方法;通过算例对多级载荷累积损伤作用下的结构动态可靠性进行了分析,并验证了方法与模型的有效性。     

基于关键时间点的能量等效静态载荷法及结构动态响应优化

基于位移的等效静态载荷法是目前解决动态约束处理困难、计算收敛性差的结构动态响应优化问题的有效途径,针对位移等效静态载荷法的优化结果不准确、工程实用性差等不足,提出一种基于能量等效的动态载荷静态转化方法。该方法通过结构在动、静态载荷作用下能量变化关系推导,分析能量等效的基本原理,在载荷等效转化时刻识别基础上,进一步构建了基于能量等效理论的动态载荷等效静态转化的优化模型,最后应用全局优化算法求解找到了等效静态载荷,并以文献经典算例——124杆桁架结构为例验证方法的有效性和准确性;将理论研究成果应用于发动机活塞的动态优化设计中,验证了方法的工程实用性,同时为基于等效静态载荷法的结构动态响应优化设计提供了一种新的思想。     

Construction of permissible regions in the load space of above-ground arctic pipelines

Estimation of the reliability and safety of Arctic pipelines is associated with the fundamental necessity of taking into account the simultaneous action (combination) of natural and technological loads in the form of random time processes. Practically all existing methods for calculating reliability under the action of load combinations are in the form of random variables, which greatly limits study of the reliability of these systems with time. The methods considering loads as random processes evaluate reliability based on statistical dynamics equations. This requires considerable simplification of the initial mechanics problem, including due to the nonlinearity of the limit state function. The result, which can only be obtained numerically, turns out to be very rough.     

微型电动车车架结构优化设计方法

为了提高某微型电动车车架的力学性能并减轻重量,将可靠性理论引入车架结构的优化设计。考虑了多种行驶工况的冲击载荷对车架的破坏作用,给出多工况条件下拓扑优化结果,建立满足各总成的布置和实际行驶要求的新设计结构,基于结构可靠性和有限元法对新设计车架的结构参数进行了可靠性优化设计。理论分析和车架的实际应用情况表明,该车架设计合理,说明该优化设计方法进行车架结构设计的有效性和可行性,为结构优化设计提供一种思路。     

考虑剩余强度的焊接箱形梁动态可靠性分析

针对目前起重机金属结构可靠性的研究未反映出可靠度随时间动态变化的特性,考察其可靠度和失效率受多级的变幅载荷影响随时间的变化过程,推导出起重机金属结构的动态可靠度计算公式。研究表明：起重机金属结构的可靠度受到应力作用次数、应力峰值和剩余强度等因素的影响,并随时间的增加而呈非线性降低的特性。本研究为起重机的寿命评估和动态监测奠定了理论基础,具有重要的工程实用价值。     

非概率可靠性在浮空器中的应用

浮空器属航空产品,其设计的可靠性直接影响产品的安全性.目前,浮空器产品大多是非批量生产,缺乏大样本数据,可靠性评估可利用区间非概率可靠性理论进行描述.文中论述了非概率可靠性基本理论,通过建立浮空器产品囊体结构失稳数学模型推导了囊体结构区间非概率可靠性指标的计算公式,然后以典型囊体结构件为算例,结合实验给出了囊体结构非概率可靠性指标数据曲线,对比了数值模拟和实验测算结果,得出理论值相对实测值偏保守的结论.非概率可靠性方法可反映结构在不同载荷状态下的可靠程度,对工程应用具有一定的指导作用.