Stability and nonlinear dynamic behavior of drilling shaft system in copper stave deep hole drilling

The stability and nonlinear dynamic behavior of drilling shaft system in copper stave deep hole drilling were analyzed. The effects of the fluctuation of the cutting force, the mass eccentricity and the hydrodynamic forces of cutting fluid could be taken into consideration in the model of drilling shaft system. Based on the isoparametric finite element method, the variational form of Reynolds equation in hydrodynamic fluid was used to calculate nonlinear hydrodynamic forces and their Jacobian matrices simultaneously. In the stability analysis, a new shooting method for rapidly determining the periodic orbit of the nonlinear drilling shaft system and its period was presented by rebuilding the traditional shooting method and changing the time scale. Through the combination of theories with experiment, the correctness and effectiveness of the above methods are verified by using the Floquet theory. The results show that the mass eccentricity can inhibit the whirling motion of drilling shaft to some extent. Foundation item: Project(2007CB707706) supported by the Major State Basic Research Development Program of China; Projects(2007E213, 2007E203) supported by the Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China     

基于GRNN的珩磨缸套表面3D粗糙度图像检测方法

活塞-缸套系统是内燃机重要的摩擦副之一,活塞-缸套的表面质量影响着活塞-缸套系统的摩擦学性能,进而直接影响整机的服役性能。针对磨缸套表面2D粗糙度参数的局限性与表面粗糙度非接触检测方法研究,提出一种基于广义回归神经网络(GRNN)的珩磨缸套表面3D粗糙度图像检测方法。通过运用灰度共生矩阵(GLCM)提取缸套表面图像的纹理特征参数,并分析纹理特征参数与3D粗糙度间的相关性。以图像纹理特征参数作为输入,分别采用GRNN和多元回归分析(MRA)建立3D粗糙度检测模型,通过与试验检测结果对比验证了模型的准确性。GRNN检测模型获得的可决系数R²均值(0.962)优于MRA检测模型,且均方误差MSE均值(0.07)更小,与试验检测结果对比可知,采用GRNN建立的磨缸套3D粗糙度检测模型具有更高的精度,与实测3D粗糙度的相对误差均值为7.9%。所建立的3D粗糙度检测模型具有较高的检测精度。     

局域共振型声子晶体梁的动态模型和带隙

建立了一种具有边界条件的局域共振型声子晶体梁的理论模型,其中声子晶体简支梁连接有周期分布的弹簧振子结构。根据Hamilton原理得到了该结构的动力学方程,采用Rayleigh?Ritz方法求得了该结构的动态特性以及局域共振型带隙的数值结果。所得到的结果同已有文献中的实验结果具有较好的一致性,说明所提出的理论模型是可行的。根据所建立的理论模型,分析了梁的长度和晶格常数对带隙的影响。可以看出：当声子晶体的晶格常数相对于梁的长度较小时,结构的频响特性中具有明显的带隙,在弹簧振子的固有频率处有反共振峰出现,并且始终位于带隙范围内;而当晶格常数相对于梁的长度较大时,结构的带隙情况较为复杂,且受边界条件的影响较大。     

基于分块迭代函数系统的缸套表面织构的分形表征EI北大核心CSCD

表面织构的物理特征是影响活塞组件-缸套系统摩擦学特性和织构减摩效应的关键因素。为了准确有效地描述活塞组件-缸套系统减摩织构的物理特征,提出一种基于曲波变换和分块迭代函数系统(Partitioned iterated function system,PIFS)的减摩织构物理特征的定量表征方法。从活塞组件-缸套系统减摩织构表面的灰度图像出发,运用离散曲波变换方法对减摩织构表面的灰度图像在各个方向上进行多尺度分离。研究与减摩织构物理特征相关的灰度图像信息的分块迭代函数系统分形描述方法,通过计算减摩织构物理特征的分形维数,并与差分盒维数(differential box-counting,DBC)方法计算得到的分形维数进行对比,验证PIFS方法的有效性。结果表明,与差分盒维数方法计算得到的分形维数相比,针对不同网纹织构和不同形状组合、截面尺寸以及深度的凹坑织构,PIFS方法计算得到的分形维数能够更为敏感和有效地反映减摩织构物理特征的变化。     

BTA深孔加工钻杆系统的稳定性及分岔

研究了BTA深孔加工钻杆系统的稳定性和分岔。考虑了钻杆质量偏心和切削力波动的影响,利用切削液非线性流体力以增加数值计算的精度。通过引入变分约束原理的有限元方法,同时完成了非线性分析所需的流体力及其Jacobian矩阵的计算。在稳定性分析中,通过改变系统的时间尺度,将非线性钻杆系统周期轨迹的周期显式地出现在钻杆系统的系统方程中;然后对传统打靶法进行改造j将周期也作为一个参数一起加入打靶法的迭代过程,确定了钻杆运行周期轨迹并有效减少了周期计算量。结合Floquet稳定性理论,将理论计算与实验结果相结含验证了上述方法的正确性和有效性。     

轴向槽气体轴承-转子非线性系统的动力学行为

针对轴向槽气体轴承支承的转子非线性动力系统,研究了系统动力学行为的不平衡响应和分岔。采用矢量拟合近似求解的方法,建立了轴向槽气体轴承的有理函数模型,通过耦合转子运动模型,提出了一种轴向槽气体轴承-转子非线性系统动力学模型,在对其动力学行为求解过程中避免了对动态气膜力的反复求解,减少了计算时间。运用轴颈和圆盘中心的轨迹图、频谱图、Poincaré映射和分岔图分析了轴向槽气体轴承-转子系统的非线性不平衡响应和分岔行为。以转速为分岔参数研究了非线性系统从倍周期运动通向混沌的道路,以质量偏心为分岔参数研究了非线性系统的倍周期运动的倒分岔行为。数值结果表明轴向槽气体轴承-转子非线性系统存在复杂的动力学现象及分岔行为。     

电磁轴承支承的刚性转子不平衡力的周期性迭代补偿

给出一种电磁轴承支承的刚性转子不平衡力的周期性迭代前馈补偿方法.该方法在系统的主控回路中引入前馈补偿信号,通过采样转子振动,对前馈补偿量进行周期性迭代修正,最终实现不平衡力补偿.该方法的优点在于不需要建立系统精确的数学模型,具有一定的自适应能力,同时也不会影响系统的稳定性.在论证该迭代补偿收敛性的基础上,分别通过仿真和实验验证该方法对不平衡力补偿的有效性.     

非线性径向主动电磁轴承-转子系统的耦合动力学特性及稳定性

研究径向主动电磁轴承支承的不对称转子系统的动力行为及稳定性。转子模型中考虑了陀螺效应，结合分散PID(pmponional integral differential)控制器方程和转子运动方程，形成系统方程。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合，给出一种径向主动电磁轴承—转子系统线性失稳转速即Hopf分岔点所对应转速的计算方法。基于打靶法及将预估—校正机理和打靶法相结合形成的一种轨迹预测追踪的延续算法，研究系统非线性不平衡周期响应及稳定性边界。结合Floquet分岔理论研究随系统控制参数改变径向主动电磁轴承—转子系统周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

考虑热弹性变形和表面粗糙度的圆柱滚子轴承热弹流润滑分析

运用线接触热弹性流体动压润滑理论,考虑了润滑油膜温升变化引起的圆柱滚子轴承中滚子和内圈接触表面的径向热弹性变形和表面粗糙度的影响,提出了一种计入热弹性变形和粗糙度影响的圆柱滚子轴承线接触热弹性流体动压润滑分析方法。该方法通过将热弹性变形进行热力转换,得到了滚子和内圈接触表面的材料线热膨胀系数,计算修正了滚子和轴承内圈因油膜温度场变化引起的径向热弹性变形,求得了计入热弹性变形和表面粗糙度后的油膜压力、油膜厚度、油膜温升以及径向热弹性变形量等主要润滑特性,研究了载荷、卷吸速度和滑滚比的变化对最小油膜厚度、最大油膜压力和最大油膜温升的影响规律,结果表明,热弹性变形量与最小油膜厚度处在同一量级,热弹性变形和粗糙度会对润滑特性产生明显的影响。     

稀土铝连铸连轧杆的工艺研究

采用连铸连轧工艺，在电解铝水中加入微量稀土元素，可起到除杂变质，细化组织，提高产品的抗拉强度和导电性能，改善加工性能的作用。