基于分层贝叶斯模型的齿轮弯曲疲劳试验分析

常规齿轮弯曲疲劳试验数据处理方法是基于最小二乘法（LSE）等传统频率理论的,在小样本条件下可靠度应力寿命（P-S-N）曲线易发生拟合失真。基于成组法开展了8620H钢表面渗碳齿轮的弯曲疲劳试验,将贝叶斯理论应用于小样本条件下弯曲疲劳试验数据分析,建立了齿轮弯曲疲劳试验数据的分层贝叶斯（HBM）模型,并通过Gibbs采样获得了参数的后验分布,得到齿轮弯曲疲劳P-S-N曲线。同时以50%和99%可靠度下S-N曲线相对斜率比为评价指标,对比了LSE模型与HBM模型拟合效果,结果表明：随着试验样本数据量的变化,HBM模型的相对斜率比α波动变化率为传统LSE模型的1/40,小样本条件下HBM模型结果优于传统的LSE模型结果。HBM模型可推广应用至齿轮接触疲劳试验等数据分析中。     

润滑和载荷状态对聚甲醛齿轮服役性能的影响

基于齿轮耐久性能试验台开展了一系列干接触/油润滑下POM(聚甲醛)-POM齿轮副承载能力试验,并测量了服役过程中的轮齿温度、磨损量、齿廓精度和齿面形貌。试验发现,POM齿轮失效形式与载荷和润滑方式有关。通过对齿面微观形貌和磨屑表征,确认干接触下POM齿轮主要磨损模式为黏着磨损与磨粒磨损,而油润滑下POM齿轮失效形式为接触疲劳失效。由于润滑油减少了齿面摩擦,降低了运行温度,延缓了齿面劣化程度,因此POM齿轮在油润滑下的承载能力明显提高。     

飞行汽车齿轮传动系统动态可靠性分析

飞行汽车作为面向未来城市空中交通的新型交通工具,具有智能、高效和便捷的特点.齿轮传动作为飞行汽车动力传输的关键部件,其安全性与可靠性已成为制约飞行汽车发展的难题.但目前针对飞行汽车齿轮传动系统的可靠性分析方法缺失,现有齿轮传动设计方法未能考虑强度退化与失效相关性对系统可靠性的影响,存在潜在失效风险.因此,基于应力-强度干涉理论,建立了考虑强度退化与失效相关性的某飞行汽车齿轮传动系统动态可靠性分析模型;根据飞行任务剖面图建立载荷谱,并获得了齿轮接触与弯曲应力,通过Goodman准则将齿轮脉动循环应力历程等效为对称循环应力,以匹配基于S-N曲线的疲劳损伤计算;基于非线性疲劳累积损伤理论,建立了齿轮强度退化模型,并通过Copula函数描述了传动系统中的失效耦合相关性;结合应力-强度干涉理论,阐述了飞行汽车齿轮传动系统可靠性演化规律,为飞行汽车齿轮传动系统动态设计与可靠性优化奠定了基础.     

齿轮接触疲劳微观结构作用研究综述

随着航空、风电等装备对齿轮传动功率密度、承载能力、寿命要求的提高,齿轮接触疲劳失效成为限制现代齿轮装备服役性能与可靠性的重要瓶颈,其中,材料的微观结构特征从根本上决定了齿轮等服役件疲劳性能的优劣。通过调研国内外相关研究现状,介绍了齿轮材料中残余奥氏体、碳化物、晶粒等主要微观结构及其对齿轮接触疲劳性能的影响。归纳了现有基于微观结构建模和微结构力学本构模型的齿轮疲劳数值模拟方法,用来描述齿轮接触疲劳中的微结构力学行为,以提升对齿轮疲劳关键特征和机理的理解。重点对齿轮存在的多种接触疲劳失效形式进行了详细阐述,分析了影响齿轮接触疲劳失效的主导因素、诱发的微观结构与力学性能变化特征以及潜在机理。为进一步理解齿轮服役过程中的微观结构演化特征与力学性能退化的关联关系以及接触疲劳失效内在机理、形成高性能齿轮抗疲劳设计制造方法提供了参考。     

残余应力对齿轮弯曲疲劳的量化影响研究

随着风电、高铁、掘进等高端装备对齿轮功率密度、服役寿命等要求的提高,齿轮的弯曲疲劳问题日益显著。为提升齿轮弯曲疲劳性能,通过渗碳热处理、喷丸强化等工艺为齿轮引入较高的残余压应力已逐渐成为工业界的标配。为揭示残余应力对齿轮弯曲疲劳性能的量化影响,在最大主应变寿命预测准则中引入残余应力影响项,通过弯曲疲劳试验确定最优残余应力影响系数,进而采用新的试验数据验证模型的准确性。基于工程应用出发,引入修正应力的概念统一不同残余应力状态下的齿轮弯曲应力-寿命(S-N)曲线,研究结果显示,最大主应变准则中,残余应力影响系数取值为0.15时,可实现较高的寿命预测精度,而修正的S-N曲线中,最佳残余应力影响系数为0.25。研究成果可用于工程实际中齿轮弯曲疲劳快速评估。     

基于数据驱动的零部件疲劳寿命预测研究现状与发展趋势

随着风电、高铁、航空等重大装备向着高可靠性、长寿命、智能化的方向发展,对齿轮、轴承等基础零部件的寿命提出更高的要求,也迫切需要更为科学、高效的疲劳寿命预测方法.机械零部件的寿命预测方法可分为基于物理失效模型、基于数据驱动模型和基于融合模型3种.随着零部件寿命预测研究向高精度、高效率发展,基于物理模型的寿命预测方法由于其模型复杂、耗时、不具有普适性等缺陷难以满足现代需求.基于数据驱动技术由于其具有无需知道其具体失效机理、预测结果准确等优点,且伴随机器学习、深度学习等技术的迅速发展,使得其成为零部件疲劳寿命预测研究的热点.鉴于此,详细阐述了基于数据驱动的机械零部件疲劳寿命预测方法,并详细介绍了神经网络、支持向量机、随机森林、深度学习等数据驱动方法在零部件寿命预测中的应用,总结了每种方法的特点,探讨了基于数据驱动的零部件寿命预测方法的发展趋势,并给出了基于GA-BP神经网络齿轮接触疲劳寿命预测研究的案例.     

大功率风电齿轮箱系统耦合动态特性研究

大功率风电齿轮箱为风力发电机组关键部件之一,其工作特性对风电机组稳定运行具有重要影响。针对某大功率风电齿轮箱参数及工况,考虑斜齿轮副时变啮合刚度和传递误差激励,建立齿轮箱传动系统子结构模型;基于均匀弯曲Timoshenko理论,建立齿轮箱箱体子结构模型;根据传动子结构和箱体子结构系统变形协调条件,建立大功率风电齿轮箱系统耦合动力学模型,对系统振动响应进行计算分析。研究表明:各级齿轮啮合激起结构响应频率,结构响应频率与系统齿轮啮合频率未发生共振;在系统振动加速度响应频率成分中,除三级齿轮传动啮合频率外,存在调频现象,并将研究结果与试验结果进行对比分析。     

Oil film stiffness and damping in an elastohydrodynamic lubrication line contact-vibration

An elastohydrodynamic lubrication line contact-vibration model is proposed to study the stiffness and damping of the oil film existed in the EHL contact region. An initial mutual approach between interacting surfaces, which deviates from the steady-state balanced position, is assumed under the free contact-vibration to predict the response of the mutual approach. An inertia term, which represents the acceleration of the gap motion, is added to the classical force balance equation to form the equation of motion of the mutual approach. Response of the mutual approach is solved based upon the solving of the contact-dynamic model. The oil stiffness is calculated according to the natural frequency of the response under damped and non-damped conditions, the latter of which represents dry contact conditions. The oil film damping is calculated in terms of the principle of the energy conservation which utilizes the whole history of response compared with the log decrement method. Effect of the normal load, the rolling speed and the amplitude of the regular sinusoidal surface waviness on the oil film stiffness, the contact stiffness and the oil film damping are studied. The study provides an insight on the oil film dynamic characteristics of lubricated contact-vibration problems which appear in gears, bearings, etc. The results show that the oil film damping factor decreases with the increasing normal load as well as the increasing rolling speed. The oil film stiffness increases with the normal load and decreases with the rolling speed. Also, compared to the contact stiffness, the oil film stiffness makes less contribution to the total stiffness. The surface waviness amplitude has little effect on the oil film stiffness and the oil film damping.     

基于掺铒光纤环形滤波器和多模光纤光栅的双波长激光器

提出了基于掺铒光纤环形滤波器和多模光纤光栅的双波长激光器。在单波长光纤激光器的基础上,增加了多模光纤布拉格光栅(MM-FBG)和高精细度的光纤滤波器。其中多模光纤布拉格光栅作为激光器的波长选择元件,可产生两个波长的激光输出。高精细度的光纤滤波器由两个光耦合器和一段弱泵浦的掺铒光纤构成,掺铒光纤产生的增益和光纤时延使滤波器具有高精细度的梳状谱响应,从而抑制了激光器产生的不需要模式,保证了输出的激光具有窄线宽特性。以980 nm的激光二极管(LD)作为泵源,得到了线宽为0.07 nm或0.08 nm的双波长输出,表明滤波器具有良好的滤波效果。     

The structural and optical properties of GaSb/InGaAs type-II quantum dots grown on InP (100) substrate

We have investigated the structural and optical properties of type-II GaSb/InGaAs quantum dots [QDs] grown on InP (100) substrate by molecular beam epitaxy. Rectangular-shaped GaSb QDs were well developed and no nanodash-like structures which could be easily found in the InAs/InP QD system were formed. Low-temperature photoluminescence spectra show there are two peaks centered at 0.75eV and 0.76ev. The low-energy peak blueshifted with increasing excitation power is identified as the indirect transition from the InGaAs conduction band to the GaSb hole level (type-II), and the high-energy peak is identified as the direct transition (type-I) of GaSb QDs. This material system shows a promising application on quantum-dot infrared detectors and quantum-dot field-effect transistor.