数据标识编码连接材料基因组工程数据库与可传承集成智能制造的桥梁

数据标识符(DID)是所有类型数据库中必不可少的标签,尤其是与集成计算材料工程(ICME)、可传承集成智能制造(I3M)和工业物联网有关的数据库.依据全球多个官方文件的展望蓝图的指引和先进材料的快速发展,需要进行更多的研究工作来建立材料信息学的相关数据标准.本文提出了由一系列构建单元(意义段)组成的DID统一格式,该格...     

谐波减速器的非线性摩擦建模及补偿

针对带有谐波减速器的双框架控制力矩陀螺框架伺服系统中的非线性摩擦问题,提出了非线性摩擦建模及补偿方法。首先,根据框架伺服系统数学模型导出摩擦力矩与角加速度和电机电流的关系;然后,通过光电码盘测得的角位置计算角速率并设计估计器来估计电机端和负载端的角加速度,利用采样电流和估计的角加速度计算摩擦力矩,建立库伦+粘滞+Stribeck摩擦模型;最后,设计基于摩擦模型的前馈补偿控制器抑制非线性摩擦以提高系统控制精度。实验结果显示,与传统PID控制方法相比,伺服系统加入基于摩擦模型的前馈补偿之后,角速率误差曲线峰峰值减小28.2%,角速率误差均方值减小25.7%;表明通过基于摩擦模型的前馈补偿可以有效抑制非线性摩擦引起的角速率误差,提高伺服系统的控制精度。     

喷砂处理对铝合金车体焊接残余应力分布规律的影响

选取某型号的铝合金焊接车体,采用喷砂工艺对铝合金车体进行了表面处理.采用X射线衍射法残余应力测试技术,对铝合金车体的重点部位——车顶及侧墙区域喷砂前后的焊接残余应力进行了测试研究.结果表明,喷砂前测试的焊缝区域纵向残余应力呈现拉应力状态,而横向残余应力没有规律性分布,并且在两个应力方向应力梯度比较大.经过喷砂处理后,焊...     

振动冲击下水体晃荡对水箱部件动力学特性的影响

振动冲击下水体受水箱内壁的约束而产生受迫晃荡,同时由于其自身的流动性而在水箱内作自由晃荡,这使得水箱部件的动力学特性变得复杂。为提高动车组水箱部件结构强度的计算精度,利用有限元法与光滑粒子流体动力学法模拟了振动冲击下水箱部件的流固耦合行为,分析了水体晃荡对水箱部件动力学特性的影响。结果表明,水体对水箱部件垂向冲击力的波动幅值大于横向及纵向冲击力的波动幅值,这表明水体晃荡的垂向载荷分量对水箱部件的损伤贡献最大;水箱内水体的状态对结构的动应力响应影响较大,因此研究水体晃荡对结构动力学特性的影响,可为水箱部件结构的强度评估分析提供理论依据。     

高速列车A6005A铝合金焊接接头断裂韧性研究

为了研究高速列车常用A6005A铝合金材料抵抗裂纹扩展能力,对其焊接接头断裂韧性和冲击韧性进行了求解.采用三点弯曲法、扫描电子显微镜等求出焊接接头各部位冲击韧性、断裂韧性以及断口形貌,得到断裂韧性CTOD值δm(8)和J积分值Jm(8).试验结果表明,热影响区的冲击功为16.3 J;母材冲击功为11.5 J;焊缝区域最差,冲击功为5.5 J.CTOD数据表明,HAZ处δm(8)=0.373 9 mm,母材δm(8)=0.089 2 mm,焊缝δm(8)=0.069 7 mm.J积分数据表明,HAZ处Jm(8)=109.454 kJ/m2,母材Jm(8)=38.249 kJ/m2,焊缝Jm(8)=16.231 kJ/m2.热影响区断口上韧窝比母材上韧窝大,其韧性更好.焊缝上气孔、夹杂较多,其塑性较差,冲击吸收功很低.冲击韧性和断裂韧性表征规律一样,热影响区值抵抗裂纹扩展能力最好,母材次之,焊缝区最差.     

高速列车车体数值模拟和优化设计

针对高速列车车体的强度和疲劳损伤问题,对高速动车组车体结构进行有限元分析和强度校核.结果表明,头车和中间车的最大应力均发生在车钩载荷施加附近的极小区域内,且应力值大于许用应力值,此处结构可能产生局部破坏,在车体试验时需要重点关注.为增强车钩强度,采用灵敏度分析方法优化头车车钩载荷施加区域、更改圆孔弧度,在很大程度上降低局部应力峰值,优化设计后的车体满足强度要求.     

基于SPH法的CBN磨粒切削过程数值模拟

采用光滑粒子流体动力学法进行CBN磨粒切削过程仿真。该方法解决了网格法模拟材料分离时的网格束缚问题。通过切削过程中磨粒与工件材料的应力场变化以及离散SPH粒子的运动情况,分析了CBN磨粒的磨损机理以及工件材料的切削变形机理。研究结果表明:磨粒的顶部与挤压面棱边接触应力集中,易发生磨耗与微破碎磨损;工件材料受磨粒的推挤发生弹塑性变形而沿磨粒的侧向及前方隆起,并于磨粒的前方挤出而形成切屑。
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车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究

铝合金因其质量轻、力学性能好成为列车车体制造的首要选择.而焊接是铝合金车体制造的主要方式,但铝合金焊接接头的疲劳性能与钢相比较差,疲劳断裂是铝合金焊接结构的主要失效方式之一.采用疲劳试验与数值分析相结合的方式,研究铝合金焊接接头的疲劳性能.研究结果表明:铝合金焊接接头是在比较低的交变应力条件下发生断裂的.瞬断区上有明显的舌状花样,断裂方式为典型的解理断裂,在断口上有较低的脊岭.材料中产生的空穴往往是裂纹源萌生的源头.焊接缺陷气孔和未焊透造成试件在几何形状上的不连续和截面面积的减小,导致应力集中现象产生,降低试件疲劳性能.     

蜂窝铝异面压缩变形的有限元分析

考虑蜂窝铝结构细部特征,建立了基于壳单元的有限元模型,利用壳单元模型研究了蜂窝铝的异面压缩特性,验证了蜂窝铝壳单元模型的有效性。利用PAM-CRASH材料库中的41号材料建立蜂窝铝实体有限元模型,由壳单元模型推导计算材料本构关系中的各项参数。对蜂窝铝实体单元模型进行分析,通过将壳单元与实体单元模型进行对比,获得了应力-应变曲线和能量吸收曲线,发现可以利用实体单元模型替代壳单元模型,进行蜂窝铝异面压缩变形的有限元分析。仿真计算结果表明,相较于考虑蜂窝铝结构细部特征的壳单元模型,蜂窝铝实体单元模型计算规模更小,能够大幅缩短计算时间,提高计算效率。     

压装轴微动疲劳主裂纹萌生位置的分析

为研究压装轴微动疲劳主裂纹的萌生位置,进行由锁紧环、压装垫环和压装轴试样组成的过盈配合结构的旋转弯曲加载条件下的微动疲劳试验,观察不同名义弯曲应力对应的试样的主裂纹萌生位置,发现主裂纹位于比张开区更深的接触内部。针对试验加载条件,采用有限元软件ANSYS,进行弹性有限元仿真分析,运用Ruiz法预测不同名义弯曲应力下试样的主裂纹萌生位置,并将Ruiz法的预测结果与疲劳试验的测量结果进行比较。结果表明,随着名义弯曲应力的增加,预测误差大幅度的增加。研究发现,接触边缘处发生的接触面张开现象是引起预测误差的主要原因;基于Ruiz法预测压装轴微动疲劳裂纹萌生位置时,需要考虑在接触边缘处接触面张开区宽度的影响,特别是对于名义弯曲应力与接触压力的比值较大的压装工况。