高频谐振疲劳机载荷测量误差建模分析及试验夹具优化设计

电磁谐振式疲劳裂纹扩展试验过程中,对动态载荷的高精度测量和控制是保证试验结果准确性和系统工作稳定性的重要前提,夹具作为夹持试件和传递载荷的重要机构,对其进行结构优化显得尤为重要。建立了紧凑拉伸(CT)试件连接刚度模型和三自由度有阻尼振动系统动力学模型,得到了动态载荷测量误差理论表达式;分析了夹具刚度对动态载荷测量误差的影响,设计了不同结构刚度的试件夹具,并通过有限元方法计算其刚度,得到了不同结构夹具对动态载荷测量误差的影响结果;实验验证了优化夹具设计的合理性。     

HA/ZrO2梯度涂层的制备及其抗冲击性能研究

为了研究梯度结构对HA涂层结合强度和抗冲击性能的影响,采用等离子喷涂在钛合金基体上分别制备纯HA涂层、HA/ZrO2涂层以及HA/HA+ZrO2/ZrO2梯度涂层(分别命名为H1,H2和H3涂层)。利用SEM和拉伸实验机对涂层的截面形貌和结合强度进行分析,采用落球冲击实验机对涂层进行冲击实验,观察涂层的失效形式并分析了涂层的抗冲击性能。结果表明:制备出的HA梯度涂层呈现明显的分层结构,每一层都有相应的厚度分布且层间结合良好。涂层的结合强度随着ZrO2梯度层的增加而增加。与H1涂层和H2涂层相比,H3涂层具有更好的抗冲击性能。H1涂层的冲击失效形式为涂层大面积脱落,H3涂层的失效形式为涂层层间的剥离。     

基于逆向工程技术的牙齿三维模型构建及其应用

利用逆向工程技术与理论,使用逆向软件可以实现对复杂几何模型快速、正确的模型重建,且通过逆向工程技术生成的几何模型可以很好地与有限元CAE分析相结合.介绍了利用逆向工程原理与技术,根据牙齿螺旋CT扫描图像数据,快速建立牙齿精确三维几何模型的方法,并将牙齿三维CAD模型与有限元CAE分析结合应用.     

新型叠滚型二维活塞泵的设计及效率研究EI北大核心CSCD

提出了一种新型叠滚型结构的二维(2D)活塞泵,该泵的活塞在连续旋转时同时进行往复运动。配合吸排油机构,其工作腔的容积随活塞的运动而变化,实现吸排油功能。在对活塞泵结构和工作原理进行分析的基础上,首先建立其数学模型,其次进行理论分析,最后搭建试验平台,测试了不同转速和负载压力下的容积效率和机械效率。试验结果表明:在负载压力为6 MPa时,转速从1 000 r/min提升至6 000 r/min,容积效率从88.5%上升至98%,机械效率从93%下降至74%;当转速为6 000 r/min时,负载压力从5 MPa提升至8 MPa,容积效率从98.3%下降至96.7%,机械效率从69%上升至79.1%,验证了理论分析的正确性以及叠滚型2D活塞泵的可行性。     

工业磁轴承电涡流阻尼伴随特性研究

针对工业磁轴承中电涡流阻尼效应暂态认知难的问题,通过分析电涡流阻尼的伴随特性定量评价了其在磁轴承控制过程中的作用。首先引入磁矢位对电磁感应定律中的线积分和面积分不同表述形式的电涡流进行了统一,进而推导了工业磁轴承在PWM控制下的工作由电流的交变特性引起电生阻尼和机械振动引起的动生阻尼简化数学模型;然后通过Matlab-Simulink对单自由度磁轴承仿真分析,并且与同控制条件下未考虑涡流效应的模型进行了对比;最后通过冲击响应仿真实验验证了伴随效应,定量评价抑制振动和工作电流特性。研究结果表明,暂态过程中动生阻尼和电生阻尼对工业磁轴承存在着自稳效应,加快了控制电流稳态响应;另外计入电涡流阻尼效应的转子振动位移峰值相对未计入的降低了10.23%。     

基于改进可拓学第三创造法的产品创新设计

针对可拓设计方法中第三创造法对现有产品模型的建立以及缺点列举中的不足,提出建立产品事元模型,并引入功能分析与因果链分析方法的改进第三创造法。该方法利用功能分析方法对产品的缺点进行分析,并通过因果链分析方法找出引起产品缺点的深层原因,以形成关键问题,最后运用第三创造法对关键问题的改进,得到产品创新设计方案。应用改进后的第三创造法,对现有普通断线钳进行创新设计并生成了多种不同的设计方案,对这些方案进行优度评价,选取优度最高者作为最终设计。设计结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于机器视觉的葡萄树枝骨架提取算法研究

针对葡萄树枝上各个芽的粗细不均匀、形状不规则造成芽点位置难以检测的问题,将骨架提取方法应用到葡萄树特征检测中.在室内环境下采集了葡萄树枝彩色图像,选择对比度较明显的B分量图像进行了预处理.通过均值滤波,消除了噪声;通过阈值分割,去除了铁丝和阴影,并获取了葡萄树枝二值图像.在此基础上,分别采用形态学细化、Zhang细化、Rosenfeld细化算法提取了二值图像中葡萄树枝的骨架,并对比分析了处理结果.研究结果表明,Rosenfeld细化算法能够较好地维持骨架的连通性、中心性,所提取的葡萄树枝骨架最贴近原形状,为进一步检测葡萄树枝的芽点奠定了基础.     

气压砂轮光整加工的振动分析及预测

为了有效抑制气压砂轮光整加工过程中的振动问题,对气压砂轮的加工过程进行了振动分析和预测。采用D-H法对六自由度机器人进行了运动学建模,求解了任意姿态下机器人各关节转角,获得了机器人的刚度矩阵,在气压砂轮受力分析基础上求解了气压砂轮位移,对比气压砂轮位移和振动测试结果,建立了振动预测模型。该模型为规避刚度过低的加工姿态提供了理论依据。     

高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端力学参数变化规律

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中带有Ⅰ型预制裂纹的紧凑拉伸(CT)试件裂纹尖端力学参数的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场及裂纹尖端的应力强度因子,并分析了其变化规律。在计算裂纹尖端应力强度因子时,首先采用静态有限元方法和理论公式验证了有限元建模和计算的正确性,然后采用动态有限元方法研究了裂纹扩展过程中裂纹尖端应力强度因子的变化规律。最后进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了裂纹扩展到不同阶段时裂纹尖端点的应变,并对有限元计算结果进行了验证。研究结果表明：在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端位移、应变及应力强度因子均为与载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,Ⅰ型疲劳裂纹尖端的位移、应变及应力强度因子幅不断增大;静态应力强度因子有限元计算值和理论值的误差为2.51%,裂纹尖端点应变有限元计算结果和试验结果最大误差为2.93% 。     

高速液压缸活塞式缓冲机构的研究

对采用活塞式缓冲机构的高速液压缸的缓冲过程进行了理论分析和实验研究。将整个缓冲过程分为孔口节流缓冲、锥形缝隙节流缓冲两个阶段,建立了该过程的数学模型,利用数学模型,分析了结构参数对缓冲速度及缓冲腔压力的影响。对两组不同结构参数的样机的缓冲过程进行了试验,理论分析结果与试验结果基本一致。