随着科学技术的发展和生产工艺的进步,当代设备日益朝着大型化、复杂化、自动化以及智能化方向发展。为保障设备安全性与可靠性,剩余寿命(Remaining useful life,RUL)预测技术受到了普遍关注,同时得到了广泛应用。传统的统计数据驱动方法受模型的选择影响明显,而机器学习具有强大的数据处理能力,并且无需确切的物理模型和专家先验知识,因而机器...
目前基于压电材料等的冲击力传感器由于其材料本身的脆性限制了其应用范围,Galfenol合金具有中等磁致伸缩以及较高机械强度,更适用于对冲击载荷的检测。提出以Galfenol合金(铁-镓合金)为敏感元件的磁致伸缩冲击力传感器,提出三种不同结构的敏感元件(棒、等截面矩形梁与变截面工字梁),通过建立动力学模型对比其整体的传感性能,并采用正交设计的方...
为满足管道流体监测系统的自供电需求,针对流速/向恒定、空间有限的管道流环境下压电振子的有效激励问题,提出一种脱涡纵振式压电管道气流俘能器。介绍了其系统构成及工作原理,并进行了理论和试验研究,证明了其结构原理的可行性。研究结果表明:平均阻力随流速/直径比增长呈二次方关系,平均阻力过大时会减小压电振子振幅,平均阻力系数随直径比上...
覆膜铁具有更好的节约资源能源和绿色环保安全的性能,可替代镀锡板等包装用材,是正在研发中的新型金属包装材料。针对国内覆膜铁研发需求,从覆膜工艺、膜铁结合机理、覆膜质量评价与控制、基材表面预处理及膜表面改性等方面概括梳理国内外关于覆膜铁覆膜理论与技术的研究进展,指出膜与基材接触区温度场是决定界面连接乃至覆膜质量和速度的关键,...
变刚度复合材料是一种高性能材料,其连续变化的铺丝角度相比传统直纤维具有更大设计裕度,但其设计、制造难度也相应增加。充分发挥变刚度复合材料的性能,亟待性能更好、更高效的全局优化方法。受制造工艺的掣肘,目前的变刚度复合材料仍有诸多缺陷。缺陷的存在使仿真结果严重偏离实际,进而严重影响系统的可靠性和安全性,甚至可能导致相关系统的失...
结合普通金属螺旋弹簧的弹性变形理论和形状记忆合金(SMA)的力学本构模型,分析与描述SMA螺旋弹簧的簧丝横截面上应变、应力分布规律,进而推导SMA螺旋弹簧的相变临界参数计算公式。基于SMA螺旋弹簧的宏观试验现象和推导的相变临界参数计算公式,建立描述SMA螺旋弹簧的轴向变形和轴向外力间关系的力学模型。理论计算与试验结果的对比表明,建立的SMA...
点阵材料是一种超轻高强的高性能多孔材料,目前主要以等密度构建点阵结构体。在实际情况下,点阵材料的各部分承受着不同的载荷,等密度点阵材料存在性能不能充分发挥的问题。针对上述问题,将拓扑优化引入点阵材料设计中,提出一种基于均匀化方法的多尺度拓扑优化方法,实现了变密度点阵结构体的优化设计,可根据实际载荷设计出最优的变密度点阵结构...
为提高kriging模型预测精度,基于最大期望提高加点准则,提出一种改进的自适应加点准则和一种并行加点策略。基于kriging模型的预测响应和预测方差,并行加点方法在建模过程中利用粒子群算法并行求解多个加点准则获取多个新样本点更新模型,极大提高建模效率。将该方法应用到低维和高维经典非线性函数中,并与单点加点结果相比较,结果表明该方法在保...
基于一阶剪切变形假设和哈密顿原理建立了碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)增强功能梯度板大变形非线性有限元模型,实现了CNT纤维增强功能梯度复合板在发生大变形时的准确计算。该非线性模型不但包含几何全非线性应变—位移关系,还考虑薄板结构法向发生大转角的情形。通过与已有数据对比验证了所建模型的准确性。利用所建模型对四种典型的CNT分布...
通过动水循环高压釜回路,考察了国产新锆合金SZA-4(Zr-0.85n-0.25Nb-0.35Fe-0.1Cr-0.05Ge)和商用ZIRLO(Zr-1.0Nb-1.0Sn-0.1Fe)合金在含有约2.0 mg/L溶解氧的360℃/20.0 MPa高温高压水中的早期腐蚀行为,用透射电镜分析了两种合金基体和腐蚀30天后氧化膜的显微组织及成分分布。结果表明,SZA-4合金为完全再结晶晶粒和仅发生回复的等轴晶粒组成的“...
汽车制动盘的工作温度高、易产生热疲劳,其性能直接影响行车安全,对高温下制动盘的热疲劳裂纹萌生寿命的研究十分必要。首先研究取自汽车制动盘上的灰铸铁HT200试样在500℃下单调拉伸与压缩的性能,对应力—应变曲线进行分析,得到其力学性能参数;接着基于这些参数,对初始温度为400℃时的制动盘在单次紧急制动工况下进行热-结构耦合仿真分析,得到...
本文以煤化工严苛工况阀门内多相流冲蚀磨损-气蚀失效为研究对象,明确了复杂流动条件下阀内件的失效机理及损伤过程,并建立含气液相变的多相流冲蚀磨损-气蚀预测方法。通过工艺过程、运行状态分析、受损表面微观形貌测试,基本明确了热高分液控阀和高压黑水角阀的失效机理;通过阀门空化-空蚀试验和高温冲蚀磨损试验,研究阀门气蚀和冲蚀磨损机理,...
近年来,大型高分辨率的对地、对空光学观测系统被广泛地应用于军事,科研等各个领域,由此对离轴非球等形式的复杂曲面光学大镜的需求也不断增加。本文针对光学大镜加工中弧面磨削几何学原理及其实现方法进行了深入系统的研究。
本文将涂层技术与微织构技术相结合,提出了基体表面织构化TiAlN涂层刀具的新概念。通过基体表面织构化,可改变基体表面微观结构,有效增加基体表面的比表面积,为涂层的涂覆提供良好的附着表面;另外,基体表面织构化能够改变刀-屑界面的接触特征,最终导致涂层刀具在切削过程中的摩擦状态发生显著改善。
论文围绕高密实度模拟月壤热真空制备工艺、月面环境模拟及月壤钻取采样试验装备研制、月壤钻进过程中钻具的力学和热学特性等问题进行了深入研究,为月面采样钻具的设计及钻进工艺规程的制定提供了重要的参考依据。论文主要内容如下。
现代装备向高速/重载等方向的发展对轴承性能提出了更高要求。在高速工况下,打滑蹭伤以及轴承工作温度突然升高和润滑失效导致的表面损伤成为轴承的主要失效形式。因此对高速滚动轴承的动态特性和结构参数影响有必要进一步深入研究,提出更精确的模型预测轴承的性能,并进行优化设计。
针对外界负载变化比较剧烈的轮式装载机等工程车辆采用传统液力机械自动变速器时,面临着效率偏低、油耗较大的问题,提出在轮式装载机上应用新型回流式液力机械自动变速传动(Hydraulic mechanical power reflux transmission,HMPRT)系统。装载机需要通过换档来适应复杂的作业要求,所以结合HMPRT调速特性制定基本换档规律。考虑到装载机等工程车辆...
将车辆轨道系统的P2共振转化为车辆簧下质量和轨道耦合系统的固有频率问题,讨论了其振型函数和频率特征方程。利用频率特征方程,分别分析了简支端欧拉梁钢轨模型长度、车辆簧下质量、轨道结构质量、轮轨接触刚度、钢轨弯曲刚度、钢轨支撑刚度以及车速对系统固有频率的影响,尤其对P2共振频率的影响做了仔细分析。通过分析可知,当轨道长度高于25 m...
将对称式机械差速器应用于独立旋转轮对轨道车辆,作为左右车轮差速运行的被动控制装置。在动力学分析的基础上建立机械差速器耦合轮对轨道车辆模型和对比模型,包括刚性轮对车辆和独立旋转轮对轨道车辆模型。通过仿真计算,对比研究了机械差速器耦合轮对轨道车辆和另外两种车辆在曲线和直线上的导向性能,曲线通过安全性及轮轨磨耗性能。研究结果表...
为解决智能车辆的自主转向问题,提高车辆在高速运动过程中的转向精度和稳定性,在智能网联汽车的背景下,从路径跟踪控制出发,提出一种变参数的智能网联汽车路径跟踪控制方法。该方法基于模型预测控制原理,设计了一种智能网联汽车的路径跟踪控制器。该方法先以3自由度模型的车辆模型为控制系统;对系统进行线性化后,确定系统的二次型目标函数,并依...
我国铁路钢桥传统上采用木枕传递活载,尽管木材有着良好的弹性和绝缘性能,但存在木材用量大和养护维修繁琐的不足,复合材料轨枕可通过截面设计使其在外形和重量上与木枕相近。为研究复合材料轨枕在30 t轴质量重载铁路上的适用性,对采用木枕和复合材料轨枕的64 m单线铁路栓焊下承桁梁进行动力响应分析,考察货车以不同速度通过桥梁时车辆、轨枕和...
基于两相耦合的通风盘式制动器热力学研究方法与实际边界条件存在一定偏差。为提升制动器温度场和应力场的计算精度,综合运用紧耦合和松耦合算法,通过MPCCI数据交换平台实现ABAQUS(固体模型)与FLUENT(流体模型)求解器的同步迭代及耦合参数的实时共享,即温度场、应力场和空气流场的完全耦合运算,采用Link3900 NVH台架试验校验温度场计算结果。流...
高速铁路进一步提速会面临巨大能耗、气动噪声和横风失稳等问题,构建真空环境形成管道运输可以很好地解决以上运营问题。依据最小空间尺寸计算克努森数判断真空管道内流体流动状态,考虑三维非定常可压缩效应建立列车和真空管道耦合的真空空气动力学计算模型,分析列车运行速度、真空管道真空度、阻塞比和环境温度对列车气动阻力的影响。研究表明,...
轨道短波不平顺是引起轨道-车辆系统高频振动的主要根源,造成轮轨之间剧烈的相互作用力。利用ABAQUS计算软件显式模块建立的轮轨接触有限元模型,用于求解车辆高速运行时轨道短波不平顺作用条件下的高频轮轨接触力。该模型采用轮轨的真实形状建模,并且可引入任意形状的轨道短波不平顺及轨道状态参数。以某高铁线路上实测轨道短波不平顺作为输入,...
深海海底钻机收放装置是实现深海海底钻机安全可靠、准确稳定下放和回收的关键技术装备。开展随机不规则波浪激励下的深海海底钻机收放装置关键零部件可靠性分析,是设计安全可靠的深海海底钻机收放装置的基础。提出一种随机不规则波浪激励下收放装置关键零部件可靠性分析方法,并对不同变异系数下的收放装置关键零部件的可靠度进行分析计算,结果...
为提高采煤机截割部行星架在复杂煤层赋存条件下的工作可靠性,以“MG400/951-WD”型号采煤机为研究对象,基于破煤理论,利用Matlab得到含坚硬夹矸的复杂煤层赋存条件下采煤机螺旋滚筒的冲击载荷,结合刚柔耦合虚拟样机技术建立以截割部行星架为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,仿真发现了行星架应力集中区域。基于可靠性灵敏度设计理论、可靠...
为分析固相浓度对深海采矿矿浆泵空化特性的影响,通过空化核子理论、质能方程建立气相和液相、固相和液相之间的联系,探求气固两相之间的理论关系,进行固相参数对深海采矿矿浆泵空化性能影响分析,并采用mixture多相流模型,RNG k-ε湍流模型,Schnerr and Sauer空化模型,在fluent软件中对矿浆泵进行稳态空化仿真。比较不同颗粒浓度对矿浆泵流场压力...
在冶金、化工等流程型工业领域,产品制造过程涉及多个连续相关的工序,每道工序需确定工艺参数的控制范围,即制定工艺规范。目前,流程工业在制定工艺规范时,主要采用6-Sigma方法或根据生产经验来确定每道工序关键工艺参数的范围。但是,这种基于独立同分布假设的6-Sigma方法,由于缺乏处理多重相关、非正态分布的能力,因此所制定的工艺规范在工业应...
跨巷道多层穿梭车仓储系统集存储和分拣功能于一体,充分利用仓库立体空间,利用高层货架实现货物的密集存储,采用“货到人”订单拣选模式,能够快速响应订单,缩短分拣时效。跨巷道多层穿梭车仓储系统的性能评估包括:存储容量,拣选效率(即分拣系统每小时的订单拣选量),拣选时间(即订单从流入系统到分拣完成所用时间)。通过对系统拣选任务流程的分析...
为深入分析叶栅内压力脉动特性对流致噪声的影响,选取结构形式规则的旋涡泵叶栅,基于RNG k-ε模型模拟其内部三维非稳态流动,通过外特性试验验证数值方法的准确性后,提取叶片表面非定常压力脉动为声源,利用间接边界元法求解叶栅旋转偶极子源引起的外场噪声。结果表明:各监测点的压力脉动幅值和流量呈负相关,沿流体的运动方向压力脉动幅值和流体能...
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