基于Mathwes稳定图拟合曲线的地下空间开挖极限跨度研究

本文介绍了一种地下空间开挖极限跨度理论计算方法,通过将Mathwes稳定图中稳定状态和崩落状态曲线运用minitab16数据处理软件拟合成三次函数,结合开挖体(如矿体)的赋存状态、相关岩体力学参数可以快速的计算出特定开挖条件下的稳定极限跨度和崩落极限跨度,有利于矿体开采的采场结构参数和其它地下开挖工程的结构优化设计。该法运用在银厂坡铝土矿采矿方法设计中取得了良好的效果。     

爆破荷载下巷道关键块体区间的非概率可靠性

在关键块体稳定性的研究过程中,传统方法需要通过力学试验获得岩体力学参数,然而由于岩体结构复杂,力学试验样本数量有限,很难确定某一个力学参数的概率密度分布,严重影响传统随机概率可靠性分析方法的准确性。当采用区间非概率可靠性分析方法计算可靠度时,通常采用区间数来表示参数的取值,能够较好地反映样本数据较少时参数取值的不确定性,确定某一参数的取值范围比确定参数的概率分布容易。根据区间数学理论,采用区间数表示参数取值,在分析参数取值特性基础上,采用岩体区间强度值,以此反映围岩可靠性分析的不确定性特征。通过探讨区间非概率可靠性指标求解方法,建立爆破荷载下区间可靠性综合分析模型。将提出的方法应用到具体工程中。结果表明:区间非概率可靠性分析与安全系数区间范围和随机可靠度相比,具有无需求解概率密度函数,通过较少样本的区间表示即可实现可靠性分析,能够表征关键块体整体稳定可靠特征的优点。     

各向异性屈服函数及其参数识别方法对成形极限预测的影响

为准确预测金属板料各向异性行为,各向异性屈服准则一般要引入一定参数,在参数识别过程中要使用到一定试验数据。等双轴拉伸试验数据是经常被使用在参数识别中的数据之一。但由于等双轴拉伸试验或参数逆向识别方法的复杂性,采用平面应变试验与标准单轴拉伸试验相结合的方法,进行各向异性屈服函数的参数识别。针对Yld2000-2d屈服函数,分别基于等双拉试验数据和平面应变试验数据进行了参数识别,并将识别的Yld2000-2d屈服函数用于M-K模型,完成了AA5182-O铝合金和TRIP780钢两种板料成形极限的数值预测。通过与实验结果及Mises和Hill48屈服函数预测值的对比,验证了Yld2000-2d屈服函数的准确性以及采用平面应变数据进行参数识别的有效性。     

单自由度电磁式振动能量采集装置系统识别方法研究

针对含有复杂非线性恢复力的单自由度电磁振动能量采集装置的系统辨识问题,提出一种电压映射识别方法。该方法能够在未知力学函数和电学函数具体形式的情况下,识别出采集系统的电磁机电耦合函数、等效电感函数、阻尼恢复力函数和弹性恢复力函数。利用含有五次多项式非线性恢复力的模型算例进行仿真验证,通过四阶龙格库塔法计算得到算例在简谐振动激励下随时间变化的响应;运用电压映射方法,成功识别了系统的电磁耦合函数、等效电感函数、刚度函数以及阻尼函数,与准确结果对比,识别结果具有良好的一致性。     

磁流变阻尼器力学模型改进与分析

由于磁流变阻尼器具有高度非线性及低速区滞回性的特点,经典力学模型无法有效描述磁流变阻尼器的力学特性。在非线性双黏性力学模型基础上,分别利用多项式、正弦函数建立了非线性双黏性改进力学模型,并对实验数据进行参数辨识,评估2种拟合方式的精度及优缺点。研究结果表明:2种拟合方法精度都可达0.99以上,但是基于多项式建立的力学模型参数较多,且阶数选择较为复杂,而采用正弦函数拟合可有效解决此类问题。对改进后的正弦函数-非线性双黏性力学模型利用MATLAB/Simulink进行仿真,与实验数据对比分析可知,该模型可以较好地描述磁流变的非线性及低速区的滞回特性,并且具有模型参数较少、形式简单、建模方法简便的特点。     

基于Matlab磁流变阻尼器Bouc-Wen模型的参数识别

为解决磁流变阻尼器Bouc-Wen模型参数识别方法复杂、不易实现的难题,采用Matlab中的Simulink Design Optimization工具,在Simulink中搭建Bouc-Wen模型,利用磁流变阻尼器力学特性试验得到的试验数据,对Bouc-Wen模型进行参数识别。结合各参数的物理意义对得到的识别结果进行分析,确定出阻尼力调控参数,并在Matlab中进行线性拟合,得到其与电流的函数关系。最后搭建考虑阻尼力调控参数的Bouc-Wen仿真模型,用不同幅值和频率的正弦激励进行仿真,并将仿真结果和试验数据进行对比。结果表明:仿真结果和试验数据能够很好的吻合,得到的参数满足要求。     

基于边缘夹角附加损失函数的熔池形貌检测方法

针对弧焊增材制造过程中传统的熔池检测方法依赖经验参数、准确率低、识别时间较长的问题,提出了一种基于边缘夹角附加损失函数的熔池形貌检测方法,实现对熔池快速而精准的检测和识别. 首先,通过特征金字塔网络融合多种特征在多个尺度上表征熔池,摆脱对经验参数的依赖;其次,使用PointRend神经网络模块,基于细粒度特征及粗预测掩码对采样点优化,减少熔池目标检测及识别所需时间;再次,研究了边缘夹角附加损失函数,在角度空间上最大化分类间隔,使网络提取到的特征具有更强的可分性,进而改善模型识别的精度;最后,利用实际熔池监测数据进行试验测试. 结果表明,该方法识别精度高,精度达97.85%,当存在熔滴覆盖干扰时,也可以实现精确检测与识别;对比熔池的检测宽度和实测宽度,绝对误差在0.36 mm以内,试验结果验证了该方法的有效性和可靠性.     

神经网络和改进D-S证据理论相结合的滚动轴承复合故障诊断研究

提出了将神经网络与D-S证据理论相结合的故障诊断方法,实现了故障信号的特征级和决策级融合,并应用于轴承的复合故障诊断研究。将BP、RBF、GRNN 3种神经网络的输出结果作为3个证据体,滚动轴承的4种复合故障特征作为系统的识别框架,引入聚类系数作为权值分配,重新计算基本概率赋值,对D-S证据理论进行改进,以提高轴承复合故障诊断的准确性。     

节理岩体爆破的损伤机理及其块度模型

在分析现有岩体爆破机理与块度计算模型的基础上, 提出了考虑工程岩体的尺寸效应、将宏观结构弱面引入岩体爆破物理过程来建立块度模型的观点。为此, 按照损伤力学的处理方法, 应用连续介质损伤理论研究爆破过程中岩体弱面的破裂机制, 给出了岩体沿节理破裂的损伤发展方程。从爆破岩块具有分形特征的思想出发, 通过提出“岩体破裂比率”概念, 将爆破块度计算同节理岩体爆破机制相联系, 建立起岩体爆破块度的损伤力学模型（ＢＤＭ） , 该模型反映了岩体沿节理面破裂和岩石本身破裂的岩体爆破本质     

钛合金粉末压制Drucker-Prager-Cap本构模型参数逆向识别

针对钛合金粉末压制成形,建立了Drucker-Prager-Cap本构模型参数的逆向识别流程.该流程结合模压实验,采用单纯算法,以数值模拟和模压实验的载荷-位移曲线差值最小化为目标函数.通过对传统实验和逆向识别两种方法进行比较验证,结果表明,经过逆向识别计算,目标函数值为0.0448.逆向识别有限元分析得到的最大压制力...     

Predicting Tensile Properties of Friction-Stir-Welded 6063 Aluminum with Experimentally Measured Welding Heat Input

This work aims to develop a reliable method to predict mechanical properties of friction-stir-welded 6 xxx-series alloys with experimentally measured welding heat input. A calorimetrical method was utilized to experimentally measure the welding heat input in the friction stir welded of aluminum alloy 6063-T5. Good correlations between the input variables, i.e., welding parameters and physical properties of the materials, and the welding heat inputs obtained with experimental measurements were discovered. The welding heat input can be predicted using the empirical equation derived based on these correlations. Moreover, the results suggested that the thermal conductivities of the welded alloys affected the welding heat input significantly. Mechanical properties, including hardness and tensile properties, of friction-stir-welded aluminum alloy 6063 were in good correlation to the heat input obtained with experimental measurement. These correlations were explained by the evolution of the strengthening precipitates during welding. This work proposed a reliable new route to predict these mechanical responses through the estimation of heat input.     

电动静液作动器智能设计

提出一种电动静液作动器智能设计方法,实现主参数设计功能、优化设计功能、数据库系统功能和三维建模功能。基于电动静液作动器(EHA)总体设计方法和流程,得到12个主要设计参数,并给出EHA智能设计知识库的设计方法,完成规则系统、知识系统以及模型库设计;通过输入安装空间尺寸大小,采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以空间体积及力学性能为优化目标,得到电动静液作动器布局方式和各零件结构尺寸值,并进一步为各个零件参数实现数据的存储与调用,实现输入较少的参数完成EHA智能化设计,提高设计人员效率,缩短研发周期。     

多孔钛骨组织工程支架设计及孔结构表征

针对目前骨组织工程支架微孔结构难以准确设计制备的问题,提出了一种基于点云的参数化建模+3D打印新方法。通过提取cube(C)、diamond(D)、gyroid(G)3种结构的型面函数点云数据,完成对不同孔结构特征的参数化建模。通过对模型有限元力学分析,对不同孔结构特征的多孔钛骨组织支架进行力学设计与订制。借助激光选区熔融(SLM)3D打印技术,完成对不同孔特征的骨组织支架快速成型。对多孔钛骨组织支架进行了相关材料学表征,包括孔结构表征与力学性能测试。结果表明:参数化模型的快速成型制造,能够有效地设计制备钛合金骨组织工程支架的孔结构特性,且可有效设计订制支架的力学性能,从仿生的角度实现多孔钛合金骨组织工程支架生物学功能的设计优化。     

ON THE ACTION OF SHOTCRETE SUPPORT

本文从岩体的流变性质及喷射混凝土支护与岩体相互作用的观点,对支护机理作了初步探讨。以岩石流变模型为基础,考虑支护对岩体的反作用力,导出了在平面变形条件下圆形断面平巷及竖井岩体中应力、应变、位移与时间关系的公式,还导出岩体中应力、应变分布公式,给出了计算喷射混凝土支护内部的应力、应变及位移公式。最后,在理论结果的基础上,作者提出设计喷射混凝土厚度及所需强度的计算公式。     

基于EMD-AR谱频带能量特征的故障特征提取方法研究

通过将经验模态分解（EMD）和AR功率谱参数估计模型相结合,提出一种基于EMD-AR谱估计提取频带能量特征的方法。对振动信号进行经验模态分解,并将分解后能量占比较大的前几组固有模态函数分别进行AR谱估计得到EMD-AR谱曲线;按照频带对EMD-AR谱曲线分段并分别对每一段的能量进行求和,归一化后作为特征值。搭建齿轮箱故障试验平台,采集振动信号进行EMD-AR谱频带能量特征提取,并将所得特征值输入到SVM中进行训练和诊断。结果表明：该特征提取方法结合SVM所得到的故障诊断模型具有较高的识别准确率,能够有效、准确地进行诊断识别。     

基于DIC的镍基焊材焊接接头局部力学性能研究

本文通过显微组织分析、数字图像相关技术（DIC）试验以及硬度测试,系统研究了15CrMoR母材与镍基焊材焊接接头各区域的局部力学性能。基于DIC方法获取了镍基焊材焊接接头拉伸过程的全场应变云纹发现：焊缝区域应变较小且不均匀,母材区域应变量大,热影响区均匀过渡。在此基础上构建了焊接接头不同区域的局部应力应变曲线,并揭示了焊接接头局部力学性能参数的分布规律。由焊接接头显微组织的分析可知,局部力学性能参数的分布与显微组织的分布存在密切联系。最后,结合显微硬度与强度参量在焊接接头的分布规律,构建了两者的关联方程,便于镍基焊材焊接接头局部力学参数的估算。     

航空发动机燃油系统部件寿命建模研究

为解决燃油系统部件可靠性难以估计的问题,收集了燃油系统重要部件燃油泵组件、液压机械装置、燃油流量传感器、燃油喷嘴的工作时间数据,针对不同部件的工作时间分别绘制Weibull概率图,用三参数相关系数优化法对Weibull分布模型进行参数估计,并依据参数估计值得到不同部件的可靠度函数、失效率函数及故障概率密度函数,最后对燃油系统部件进行可靠性评估与分析。结果表明：航空发动机燃油系统部件作为一种复杂的机械电子系统,Weibull分布模型可有效评估其使用寿命,可用于对航空发动机燃油系统部件进行可靠性分析。     

数字化落锤低速冲击试验仪器研制

研制一套数字化落锤低速冲击试验仪器;在计及摩擦、空气阻力的前提下建立仪器测量分析的数学模型,并完成误差估计;仪器主要由机械部分和数据采集&处理部分组成,其中机械部分包括直线导轨、电磁铁、夹具和冲击锤头,数据采集&处理部分包括硬件电路、自编的LabVIEW采集程序和运用四阶Runge-Kutta法计算部分冲击参数的MATLAB处理程序;获取了冲击过程中速度、加速度、位移、力、能量等物理量两两之间的变化关系,实现了冲击过程的全数字化描述,得到了传统的落锤试验仪器无法获得的功能。通过利用该仪器对纤维/树脂混杂复合材料冲击性能的研究,充分展现了该仪器良好的可靠性、先进性和经济性,为不同材料和结构冲击属性的数值分析提供了参考。     

基于焊点载荷的焊接工艺参数优化

通过建立基于多物理场耦合的焊点模型,得到焊接参数与焊点力学性能之间的窗口关系;对焊点进行车身综合工况下的受力分析,将焊点所受到的拉、剪力以及装配节拍要求的焊接时间作为约束条件,以最低焊接能耗为优化目标,提出了基于焊点“质量—能耗”均衡模型的焊接参数优化方法. 通过该优化方法,可以得到焊点力学性能及工业能耗的均衡优点. 结果表明,以某车型安全带固定座结构为算例,相比传统方法,优选的焊接参数在保证焊点性能要求的同时,还能使生产能耗降低超55%,这对保证质量及降低企业生产成本具有重要意义.     

航空铝合金疲劳参数的理论估算方法分析

基于12种航空铝合金的力学性能及疲劳试验结果,通过绘制疲劳寿命图的方法,将预测寿命与试验寿命进行对比,得到5种常用疲劳参数估算方法预测疲劳寿命的精度.结果表明:5种方法中,四点关联法和修正的四点关联法在中、低周疲劳范围内寿命预测结果比较理想,而在高周疲劳范围内各方法的寿命预测结果均不理想;硬度法不适用于航空铝合金的疲劳...