基于多场耦合的采煤机摇臂壳体分析

 为对大型装备壳体类零件进行创新设计,建立了大采高采煤机铸、锻、焊结合摇臂壳体的柔性虚拟样机耦合模型,研究截割部齿轮系统热平衡过程,确定温度载荷和边界条件,加载动力学仿真软件ADAMS输出的载荷文件．应用有限元软件ANSYS对摇臂壳体进行温度 结构耦合分析及疲劳寿命预测,得到了壳体的温度场及结构场云图,发现了摇臂壳体疲劳寿命的薄弱环节,并提出了改进措施．结果表明,温度场的影响使摇臂壳体的最大应力增加了11.707%.研究结果为大型壳体类零件的设计与优化提供了明确的量化依据,可有效提高该类零件的工作可靠性．     

采煤机摇臂动态特性及影响因素分析

针对采煤机摇臂在截割载荷作用下可靠性差的问题,对MG500/1180-WD采煤机摇臂动态特性进行分析。建立摇臂有限元模型,通过模态分析得到摇臂固有频率及主振型。模态分析表明,摇臂主要振动模式为电机壳体及行星头弯曲扭转振动。通过实验模态分析,以固有频率为判定指标,对有限元模型进行验证。选取电机壳体壁厚等5个设计变量,研究摇臂固有频率随设计变量的变化规律。根据重载截割实际工况对摇臂进行谐响应分析,计算摇臂振动响应。结果表明:摇臂中部老塘侧壁厚是影响摇臂固有特性的关键因素;摇臂在行星1级2倍频、直齿1级2倍频、直齿2级2倍频及8阶固频激励下动态应力较大;采煤机摇臂形成了以1阶、3阶振型模态振动为主要特征的弹性振动并导致摇臂铰接耳处产生应力集中;分析结果可为采煤机摇臂结构优化设计及可靠性分析提供参考。     

采煤机摇臂惰轮断裂失效分析

利用宏观检验、磁粉探伤、化学成分分析、金相以及硬度检验等方法对某采煤机摇臂惰轮的疲劳断裂进行了失效分析,确定了疲劳源微裂纹产生的原因。结果表明:惰轮在加工完成后的返修过程中挡圈槽处产生了切削微裂纹,微裂纹在摇臂惰轮工作时的交变载荷作用下不断扩展,最终导致惰轮疲劳断裂。     

多约束条件下结构振动系统的容错控制

现代控制理论在工程结构振动领域中的应用性不强,主要是因为其考虑的实际约束条件太少,就该问题进行了研究。首先根据建筑结构力学原理,建立了包含控制输入滞后、执行器故障、参数不确定等的结构系统状态模型。然后基于状态反馈和线性矩阵不等式处理方法给出了一个可满足多约束条件的时滞依赖型鲁棒H∞容错主动控制算法。通过对一个四自由度建筑结构模型在EI Centro地震波作用下振动的主动控制仿真,验证了该方法的可行性,可用于工程结构的振动控制。     

基于滚筒载荷的采煤机滑靴振动分析及实验验证

为了研究采煤机滑靴的振动特性,对采煤机整机进行动力学建模分析.首先,根据采煤机部件的功能,将采煤机划分成前、后滚筒,前、后摇臂,机身,前、后导向滑靴和前、后平滑靴等9个部分;然后,基于拉格朗日法构建了采煤机三向耦合动力学模型;接着,对所构建的动力学模型的坐标耦合问题进行分析,并采用Wilson-θ算法对动力学模型进行仿...     

多激励作用下的矩形薄板横向非线性振动分析

利用增量谐波平衡法(Incremental Harmonic Balance method,IHB法)研究在四边简支条件下,薄板在两个横向简谐激励作用下的非线性振动问题。在给出薄板振动微分方程的基础上,利用Galerkin法导出相应的Duffing型非线性强迫振动方程;引入多时间尺度变量τ_i=ω_it(i=1,2,3,…,ms),其中ωi是不可公约的非线性系统响应频率,推导了增量谐波平衡法的计算过程。作为算例,给出了不同条件下,由IHB法得到的系统运动的位移响应图、频谱图、相平面图和Poincaré图,得到了板在多激励作用下的准周期运动特性;同时,将IHB法结果与数值方法得到的结果进行对比,两者相吻合,进一步验证了该方法的精确性与有效性。     

轴向运动梁横向受迫振动多尺度分析及DQM验证

用近似解析方法分析轴向运动黏弹性梁横向非线性受迫振动并通过微分求积方法(DQM)进行数值验证.基于外部存在简谐激励的有限小变形细长梁的非线性模型,用多尺度法建立谐波共振时的可解性条件,进而导出稳态周期响应的幅值及其稳定性.稳定稳态周期解的幅值随外激励幅值的增大而增大,随黏弹性系数或非线性系数的增大而减小.采用微分求积法数值求解描述梁横向运动的非线性偏微分方程.计算结果定性验证了近似解析方法预测的相关参数对稳定稳态周期响应幅值的影响,定量比较表明解析结果有较高精度.     

船舶振动噪声源传递路径分析及试验验证

针对工况传递路径分析（Operational transfer Path Analysis OPA）方法在工程应用中虽具吸引力、尚存准确性难以满足船舶实际应用需求等问题,将多源信号视为卷积混叠,提出耦合振动噪声源分离方法。建立船舶OPA模型,结合船舶传递路径振声测试试验对模型可行性、正确性进行验证。讨论观测点数目及不同工况组合对新OPA模型影响,给出有效选取原则。结果表明,新OPA模型可准确、高效进行船舶噪声源识别、声场预报及状态监测,工程应用前景广阔。     

挠曲轴系横向振动计算及分析

根据某近海拖轮的推进系统,将其轴系进行分析和简化,利用有限元软件ANSYS分别建立正常轴系和挠曲轴系横向振动的计算模型,对轴系的固有频率变化进行分析。通过数值模拟,研究轴系发生弯曲的情况下,轴系的弯曲变形对固有频率的影响。发现挠曲轴系固有频率的大小比正常轴系的固有频率要小,而且随着振动阶数的上升而明显减小。对于其他边界条件的轴来说,也具有相同的性质。这对船舶设计以及航行的安全性具有一定的指导意义。     

不同约束条件下光学元件的模态测试与振动分析

为了更好的实现对光学元件抗振性能的分析和评估。以直角垫板元件模型为例,开展一系列不同约束条件下的模态测试实验。首先结合ANSYS有限元模拟结果和模态测试结果,控制偏差在系统允许范围内,对模型模态属性的定义和模型建立的可靠性进行验证。其次,在基准有限元模型基础上,对不同约束条件下的该光学元件的模态参数进行计算,得到不同约束条件下不同的模态参数。最后,根据不同约束条件下元件所表现出来的不同的动力学特性,分析在不同装配状态下元件的工作稳定性,为进一步改善光学元件在不同振动噪声干扰下的工作性能和抗振性能奠定了基础。     

哈克铆钉横向振动试验台设计

为应对铁路货车铆钉质量强制抽验的要求,设计研制出哈克铆钉横向振动试验台。试验台利用液压伺服作动器进行加载,采用LabVIEW软件平台和相应硬件,构建基于虚拟仪器的测试系统,实现对哈克铆钉质量检验以及对检验结果进行存储、查询、打印等功能。测试结果表明所设计的哈克铆钉横向振动试验台方案正确。     

粉末高速钢超固相线烧结制备耐磨摇臂镶块

为解决粉末高速钢成形和烧结困难的问题,提出了添加石墨粉末改善成形性,降低烧结温度和拓宽烧结窗口的实用方法.对粉末高速钢耐磨摇臂镶块的的成分、工艺、组织和性能进行了系统的试验研究.确定了较优的化学成分为M2+0.2%G,超固相线液相烧结(SLPS)工艺为1050℃×1 h+1200℃×1.5 h+1240℃×0.25 h.制备出符合性能要求的粉末冶金摇臂镶块,其密度≥8.0 g/cm3,硬度≥50HRC.研究表明采用液相烧结的粉末高速钢摇臂镶块具有优良的性能.     

Safety evaluation of the rocker arm of a diesel engine

In order to evaluate the fatigue endurance for the rocker arm of a diesel engine, stress measurements were performed using strain gages attached near the neck, which is one of the most critical regions in the rocker arm, while varying the engine speed. Fatigue life experiments were carried out on miniature specimens taken from rocker arms. To evaluate the fatigue endurance of the rocker arm, the S–N data were compared with the stress analysis results obtained through a Finite Element Modelling (FEM) analysis of the rocker arm. The von-Mises effective stress of the rocker arm neck region was determined to be 22.4 MPa. The safety factors of this component are 2.6 and 3.8, based on the fatigue endurance limit and the modified fatigue endurance limit, respectively, suggesting that this safety factor is appropriate.     

含多刚性约束的两自由度振动系统的动力学特性分析

建立了含多刚性约束的两自由度碰撞振动系统的力学模型,给出了质块于各刚性约束面黏滞运动的条件.通过多目标、多参数协同仿真,在(ω,δ)-参数平面得到了系统周期运动的模式类型和分布区域.讨论了低频域内基本周期碰撞振动群的分布区域和转迁规律,相邻基本周期碰撞振动相互转迁的不可逆性产生了两类转迁区域:舌状域和带状迟滞域.该研究...     

轴向运动软夹层梁横向振动分析

针对传统夹层梁沿厚度方向不可压缩缺点,以上下约束层与夹心层中面横向位移为独立变量,提出全新的夹层梁理论。将夹层内任意点横向位移假设沿厚度方向变化的二次待定多项式,利用界面位移协调条件,获得以夹心层中面、上下约束层中面横向位移表示的夹心层横向位移模式,由此获得厚度方向正应变及相应剪应变。基于Hamilton原理,建立轴向运动软夹层梁横向振动控制方程组,用Galerkin法求解控制方程。研究表明,软夹层梁一阶模态为上下约束层与夹层一起作横向运动,两层之间无相对变形,与传统夹层梁理论一致;软夹层梁二阶模态为上下约束层向两相反方向运动,软夹层中面相对上下约束层不动,夹层处于上下拉伸或压缩状态;软夹层梁三阶模态为上下约束层向同一方向运动,夹心层中面向相反方向运动,夹心层上下处于不同变形状态（拉或压）。通过对振型、模态函数、自由振动响应、轴向运动速度对频率影响等因素分析表明,传统夹层梁模型为夹层梁模型的特殊形式。     

Trajectory planning for multiple unmanned vehicles under reciprocal constraints

In this article, a special class of trajectory optimization problems is formalized and solved. It involves the optimization of different unmanned vehicle (UMV) trajectories that are coupled through reciprocal constraints. It is shown in the article that searching for a solution to the problem at hand may stipulate not just planning a longer than the shortest possible path for each UMV, but also choosing slower travel speeds in order to co-ordinate between the UMVs. Although it seems that solving the problem possesses merits, it has been only partially treated before. Here it is solved by utilizing an evolutionary approach which involves a new algorithmic feature that allows striving towards the desired optimality. The approach is demonstrated and studied through solving and simulating several trajectory planning problems. It is shown that a wide range of problems might be related to that class of problems.     

A new inspection sampling plan under capacity constraints and multiple shifts

Various SPC models have been widely deployed in the quality control of different production systems. This paper considers a new design of SPC model with associated decision rules to control a process that produces items in finite lots and has a variance shift as well as a mean shift. Under both an inspection capacity constraint and a false alarm rate constraint, an inspection sampling plan that maximizes the yield of production is developed. Numerical examples are presented to illustrate and evaluate the approach. A semi-economic approach that computes the optimal quantity of inspection capacity is also presented.