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矿井巡检机器人复杂斜巷通过性能优化 被引量:2
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作者 宋庆军 胡程量 +1 位作者 姜海燕 张金辉 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期320-324,共5页
为提高移动机器人在矿井巷道等复杂环境中的越障稳定性,通过理论分析与RecurDyn仿真试验,研究并提出了一种分析和优化摆臂履带式巡检机器人坡道越障能力和越障稳定性的方法。研究结果表明:坡度对所涉及的巡检机器人最大越障高度和稳定... 为提高移动机器人在矿井巷道等复杂环境中的越障稳定性,通过理论分析与RecurDyn仿真试验,研究并提出了一种分析和优化摆臂履带式巡检机器人坡道越障能力和越障稳定性的方法。研究结果表明:坡度对所涉及的巡检机器人最大越障高度和稳定性均有较大影响,在坡度角为(0~35)°工况下,随坡度的增加理论最大越障高度从349mm逐渐减小至221mm,且当坡度角大于30°时,机器人在越障中易处于不稳定状态,故在越障控制时须考虑稳定性因素的影响。该结论可为所涉及巡检机器人的设计和自主越障控制提供理论依据。 展开更多
关键词 巡检机器人 坡道越障 运动学建模 斜巷 RECURDYN 虚拟样机
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振荡线圈作动器式主动液阻悬置参数在线辨识 被引量:1
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作者 范让林 刘东川 +1 位作者 贾博森 黄启业 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第5期477-486,共10页
主动液阻悬置在长期使用过程中,其物理参数会受到温度变化、老化等因素的影响而发生偏移,从而导致其性能下降.为确保主动液阻悬置的主动减振性能,提出一种在线辨识方法来准确获取其物理参数.该方法基于传感器数据和信号处理算法,通过监... 主动液阻悬置在长期使用过程中,其物理参数会受到温度变化、老化等因素的影响而发生偏移,从而导致其性能下降.为确保主动液阻悬置的主动减振性能,提出一种在线辨识方法来准确获取其物理参数.该方法基于传感器数据和信号处理算法,通过监测主动液阻悬置的运行状态和响应特性来实现参数辨识.首先,根据已有的主动液阻悬置数学模型进行参数分析,选择容易发生变化且显著影响主动液阻悬置减振性能的参数进行在线辨识,并推导出初级通道和次级通道传递特性表达式来描述主动液阻悬置的动态特性.然后,基于卡尔曼滤波(KF)算法进行参数在线辨识原理分析,并在Simulink中搭建基于初级通道和次级通道传递特性的参数辨识模型进行仿真,结果表明,在这两种情况下,KF算法均可以对参数进行准确并快速的辨识,对橡胶主簧体积刚度、橡胶主簧泵液活塞面积、动子质量、解耦膜黏性阻尼4个参数辨识的结果偏差最大为5.18%,基于初级通道和次级通道的参数辨识时间分别为0.30 s和0.25 s.最后,基于次级通道传递特性进行参数在线辨识台架实验,结果表明,KF算法对这4个参数的辨识精度均可达到90%以上,辨识时间为0.30 s.与仿真结果相比,辨识精度和速度并未出现明显差异,证明了辨识方法的可行性与有效性.本文提出的方法为确保主动液阻悬置的主动减振性能提供了重要参考,并为主动减振技术的发展提供了有效支持. 展开更多
关键词 主动液阻悬置 初级通道 次级通道 参数在线辨识
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HMDV可控动惯性悬架优化设计与分数阶滑模控制研究
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作者 杨晓峰 汪伟 +4 位作者 李谕 刘昌宁 沈钰杰 刘雁玲 张天一 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期70-81,101,共13页
针对轮毂电机驱动汽车(hub motor driven vehicle,HMDV)因开关磁阻电机自重和电机气隙偏心导致产生的垂向振动负效应严重恶化车辆的平顺性和操稳性的问题,提出一种基于分数阶滑模控制的HMDV可控动惯性悬架优化设计方法。首先,在轮毂驱... 针对轮毂电机驱动汽车(hub motor driven vehicle,HMDV)因开关磁阻电机自重和电机气隙偏心导致产生的垂向振动负效应严重恶化车辆的平顺性和操稳性的问题,提出一种基于分数阶滑模控制的HMDV可控动惯性悬架优化设计方法。首先,在轮毂驱动电机气隙偏心产生的不平衡径向力基础上,建立HMDV 1/4混棚动惯性悬架,理论证明二阶混棚正实网络的优异性能;其次,采用HMDV二阶混棚正实网络作为参考模型,构建基于分数阶滑模控制理论的HMDV协调控制系统,在随机路面下进行平顺性仿真和分析;最后,进行HMDV 1/4悬架台架试验。试验结果表明,HMDV可控动惯性悬架与HMDV传统被动悬架相比,车身加速度均方根值、悬架动行程均方根值以及轮胎动载荷均方根值最大降幅分别为7.72%、30.64%以及11.54%。验证了所设计的HMDV可控动惯性悬架对于由开关磁阻电机造成的垂向振动负效应有优异的抑制性能。 展开更多
关键词 轮毂电机驱动汽车(HMDV) 动惯性悬架 混棚 分数阶滑模
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基于Timoshenko梁理论的碳纤维芯导线压接区挠度计算方法
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作者 王芸 王宏 +3 位作者 李强 尚志勇 姚洪斌 王春耀 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期775-780,共6页
针对300/40碳纤维芯(棒芯)导线压接区因挠度变形引发的结构可靠性问题,提出了基于Timoshenko梁的挠度计算方法,理论推导了剪切效应影响下碳纤维芯(棒芯)导线压接区的挠度计算公式,并通过有限元仿真进行了分析。结果表明:长径比为17.14的... 针对300/40碳纤维芯(棒芯)导线压接区因挠度变形引发的结构可靠性问题,提出了基于Timoshenko梁的挠度计算方法,理论推导了剪切效应影响下碳纤维芯(棒芯)导线压接区的挠度计算公式,并通过有限元仿真进行了分析。结果表明:长径比为17.14的300/40碳纤维芯导线压接区在10 t压接载荷作用下的最大挠度值为0.0116 m,与有限元仿真结果0.0128 m基本吻合。该理论解具有很高的计算精度,且其形式简单,利用该公式进行求解可避免有限元仿真中建立模型、网格划分等复杂的求解过程,计算效率显著提升,且具有一定的普适性,还可用于300/50钢芯铝绞线压接区的挠度计算。研究成果可为碳纤维复合芯导线压接工艺优化及工程应用提供重要参考。 展开更多
关键词 碳纤维芯导线 压接区 挠度分析 TIMOSHENKO梁
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高速重载堆垛机器人设计与研究
5
作者 刘送永 尹守乾 +2 位作者 江红祥 刘后广 孟德远 《机械设计》 北大核心 2025年第8期19-30,共12页
为了解决木工家具行业的搬运堆垛工作主要由人工进行、人力成本高、效率低下等问题,设计了一款6自由度的高速重载堆垛机器人。设计前在工厂进行实地调研,分析了堆垛流程及技术指标,确定了一种CRR//CRC型的6自由度串联关节型堆垛机器人构... 为了解决木工家具行业的搬运堆垛工作主要由人工进行、人力成本高、效率低下等问题,设计了一款6自由度的高速重载堆垛机器人。设计前在工厂进行实地调研,分析了堆垛流程及技术指标,确定了一种CRR//CRC型的6自由度串联关节型堆垛机器人构型,并进行三维结构的设计与绘制;建立堆垛机器人连杆坐标系,利用D-H参数法求解堆垛机器人末端的位置方程,进而得到堆垛机器人的工作空间,采用矢量积法求解出堆垛机器人的雅可比矩阵,并分类讨论了机器人的几种奇异位形与关节角的关系;通过ADAMS动力学仿真探讨了速度和负载对各关节动态响应的影响,并分析了翻转动作中J2,J3和J4轴的力矩变化情况。仿真结果表明:堆垛机器人能够很好地完成翻转动作。采用ANSYS仿真软件对大臂进行刚度及强度校核,并进行轻量化设计,得到大臂结构的最大变形量为0.28 mm,最大应力为48.583 MPa,求得其安全系数为3.29,满足刚度和强度要求。对所设计的堆垛机器人进行了样机制作,并进行负载能力测试和运动测试,设计了大臂应力-应变试验,测试和试验结果表明:堆垛机器人能够完成最大质量200 kg物件的抓取,结构设计合理可靠,并验证了大臂有限元分析的正确性。 展开更多
关键词 堆垛机器人 工作空间 动态特性 静力学分析 样机制造
原文传递
复合负载激励下齿辊破碎机系统弯扭耦合振动分析
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作者 李建刚 高仲杰 +5 位作者 陈璇 关晓伟 陈善靖 王鑫 卢万杰 付雄 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期226-240,共15页
鉴于破碎齿辊弯曲振动模型和破碎机系统扭转振动模型的局限性,为探究冲击-破碎复合负载激励对齿辊和破碎机系统振动特性的影响规律,利用冲击动力学方法和能量法通过Lagrange方程推导出齿辊承受复合负载激励条件下破碎机系统的弯扭耦合... 鉴于破碎齿辊弯曲振动模型和破碎机系统扭转振动模型的局限性,为探究冲击-破碎复合负载激励对齿辊和破碎机系统振动特性的影响规律,利用冲击动力学方法和能量法通过Lagrange方程推导出齿辊承受复合负载激励条件下破碎机系统的弯扭耦合动力学方程,并基于Runge-Kutta方法进行数值仿真,分析五种负载激励下破碎齿辊的弯曲振动响应和破碎机系统的扭转振动响应。仿真结果表明:相较于恒定负载激励,扰动冲击负载使齿辊沿负载方向的弯曲振幅增加了87.79%;扰动破碎负载使齿辊在x向和y向的弯曲振幅分别增加了29.36%和29.61%,其扭振角也出现了0.0037 rad的增幅;复合负载激励导致齿辊产生0.006 m的弯曲振动响应和0.023 rad的扭振响应,将加速齿辊和传动设备的疲劳损坏,影响破碎机系统的高效作业和可靠运行。研究结果为揭示高能频繁冲击等复合负载激励下齿辊和传动设备的结构动态特性及损伤机理提供了一定的参考。 展开更多
关键词 齿辊破碎机 复合负载激励 弯扭耦合 振动特性 力学模型
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核电厂立式圆柱储罐动态特性分析方法研究
7
作者 沈睿 陈孟 +1 位作者 陶宏新 黄庆 《核科学与工程》 北大核心 2025年第1期75-82,共8页
基于HOUSNER理论和流固耦合相互作用理论对大型立式圆柱储罐的动态特性展开研究。采用ANSYS有限元软件Fluid80单元建立流固耦合有限元模型,并采用Reduced法进行模态分析,对典型低矮型和细高型锚固储罐在1/4、1/2、3/4和设计装液量H下的... 基于HOUSNER理论和流固耦合相互作用理论对大型立式圆柱储罐的动态特性展开研究。采用ANSYS有限元软件Fluid80单元建立流固耦合有限元模型,并采用Reduced法进行模态分析,对典型低矮型和细高型锚固储罐在1/4、1/2、3/4和设计装液量H下的动态特性进行研究,并对两种模型得出的液面第一阶晃动频率和储罐系统第一阶主振形频率进行对比分析。通过对比基于HOUSNER理论的模型和流固耦合模型的计算结果,对HOUSNER理论公式进行修正,计算结果表明,本文提出的基于HOUSNER理论的修正模型与流固耦合模型计算结果更加接近,本文提出的HOUSENER理论修正模型所预测的储罐第一阶主振形频率最大误差比HOUSENER理论模型降低7.41%,改进了HOUSNER理论公式的不保守性,为核电厂大型储罐的抗震设计提供参考。 展开更多
关键词 立式圆柱储罐 模态分析 流固耦合 动态特性 核电厂
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多层波纹管解析建模及其振动特性分析
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作者 宋林红 石宝龙 +2 位作者 罗忠 马志承 李秋 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期78-86,共9页
针对多层波纹管的振动行为预测不精确问题,将波纹管简化为均质梁,建立其轴向固有频率预测的解析模型,考虑了三种边界情况。随后,通过有限元仿真对不同层数波纹管开展模态仿真,与所建模型的预测结果从多个角度详细对比,验证了所建模型的... 针对多层波纹管的振动行为预测不精确问题,将波纹管简化为均质梁,建立其轴向固有频率预测的解析模型,考虑了三种边界情况。随后,通过有限元仿真对不同层数波纹管开展模态仿真,与所建模型的预测结果从多个角度详细对比,验证了所建模型的准确性。最后,进行了轴向固有频率的参数敏感性分析。研究表明:解析模型与有限元仿真的预测结果相当吻合;两种方法的预测误差随层数的增加而扩大,这是因为层间界面累积和结网格质量不足导致仿真结果偏大;波纹管固有频率随波纹层数的增加而变大,波纹管波数、单层厚度的递增都会使固有频率呈非线性规律降低,而随着环板高度增加,频率曲线出现凸起。研究结果为多层波纹管的动态特性预测提供必要的参考。 展开更多
关键词 多层波纹管 轴向固有频率 解析模型 有限元验证
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共轭凸轮副间隙碰撞建模及动态特性
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作者 魏展 王赞勇 +2 位作者 梁栋 薛丞博 王文玺 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第5期84-92,共9页
针对共轭凸轮打纬机构在高速运转时因磨损或构件变形所产生的凸轮副间隙问题,对机构中共轭凸轮副间隙进行数学描述,基于混合接触力模型和Coulomb摩擦力模型表达凸轮-滚子间隙碰撞力;分析共轭凸轮副存在的3种位置状态,基于牛顿-欧拉方程... 针对共轭凸轮打纬机构在高速运转时因磨损或构件变形所产生的凸轮副间隙问题,对机构中共轭凸轮副间隙进行数学描述,基于混合接触力模型和Coulomb摩擦力模型表达凸轮-滚子间隙碰撞力;分析共轭凸轮副存在的3种位置状态,基于牛顿-欧拉方程建立机构碰撞动力学模型,并应用ADAMS软件验证间隙和动力学模型的正确性;以建立的动力学模型为基础,研究不同共轭凸轮副间隙值和不同凸轮廓线对机构动力学性能的影响。结果表明:摆杆加速度及接触力的突变会导致主凸轮与回凸轮的驱动转换,这对机构运行的稳定性会产生较大影响;在机构间隙值小于0.1 mm时,从动件动态响应随之变化相对平缓,而大于0.1 mm时动态性能急剧恶化;在计及共轭凸轮副间隙的情况下,对比五次多项式运动规律,利用修正梯形加速度运动规律设计的共轭凸轮机构从动件角加速度幅值更大,产生的凸轮与滚子间冲击碰撞响应更明显。 展开更多
关键词 打纬机构 共轭凸轮 凸轮副间隙 碰撞 动态特性
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真空有载分接开关切换开关多体动力学仿真及其在机械状态评估中的应用
10
作者 张凡 左浩明 +3 位作者 汪翔宇 王同磊 杨景刚 汲胜昌 《工程力学》 北大核心 2025年第8期241-250,共10页
掌握真空有载分接开关的动作时序是对其进行机械状态评估的关键。该文建立了真空有载分接开关切换开关的多体动力学模型,计算了切换开关内部各触头动作起始时刻、持续时间与位移、角度等运动特性;分析了触头分合速度、切换时长随快速机... 掌握真空有载分接开关的动作时序是对其进行机械状态评估的关键。该文建立了真空有载分接开关切换开关的多体动力学模型,计算了切换开关内部各触头动作起始时刻、持续时间与位移、角度等运动特性;分析了触头分合速度、切换时长随快速机构弹簧储能的变化规律,提出了开关切换时长的判断标准;搭建了有载分接开关振动特性的模拟试验平台,提出了基于Teager能量算子和小波时频分析的触头动作时刻提取方法,结合仿真结果构建了不同切换过程中振动信号和切换开关触头动作的对应关系;通过振动信号对现场24台真空有载分接开关切换时序进行了检测。研究结果表明:弹簧预压力200 N时,回复力和储能分别仅相当于500 N时的67.2%和57.6%,对应的切换时长超过210 ms,远大于正常条件下的105 ms;振动信号Teager能量的峰值和时频信号中团簇出现时刻对应触头动作,可用于提取触头的动作时序;现场测试结果表明24台分接开关的平均切换时长约为105 ms,满足技术规范。该文的研究方法对掌握切换开关的运动特性,提升基于振动信号有载分接开关机械状态评估准确度具有重要意义。 展开更多
关键词 真空有载分接开关 多体动力学 切换时序 振动信号 机械状态
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频率等间隔的轴承故障信号模型及其希尔伯特共振解调机理
11
作者 何国林 李俊晖 +3 位作者 李巍华 林慧斌 陈华原 许中生 《振动工程学报》 北大核心 2025年第6期1287-1295,共9页
希尔伯特共振解调技术(HRD)广泛应用于轴承故障诊断。在利用包络幅值谱评估降噪方法优劣时,可能会把HRD产生的影响归因于降噪方法。工程中测试条件与分析参数的选取通常依靠经验,选取不当易引发故障漏诊。针对这些问题,通过构建轴承外... 希尔伯特共振解调技术(HRD)广泛应用于轴承故障诊断。在利用包络幅值谱评估降噪方法优劣时,可能会把HRD产生的影响归因于降噪方法。工程中测试条件与分析参数的选取通常依靠经验,选取不当易引发故障漏诊。针对这些问题,通过构建轴承外圈故障振动响应的故障信号模型,定量分析故障信号的希尔伯特共振解调过程,揭示了信号参数与包络幅值谱的映射关系;通过分析固有频率、阻尼比和转速等系统物理参数对信号参数的影响,明确了系统物理参数与包络幅值谱分布的对应关系,为HRD的应用提供了更为明确的理论依据。利用HRD处理仿真振动信号,仿真结果与理论推导一致;并通过试验验证了基于HRD解调机理的分析结论。 展开更多
关键词 滚动轴承 外圈局部故障 希尔伯特变换 共振解调机理 故障信号模型
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压水堆国产SA-508-Ⅲ-1钢环境影响疲劳试验研究和预测模型开发
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作者 沈睿 刘畅 +1 位作者 唐力晨 王秉熙 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第1期151-159,共9页
对压水堆核电厂一回路设备用国产SA-508 Gr.3 Cl.1低合金钢(简称SA-508-Ⅲ-1钢)进行室温和320℃空气环境,以及模拟压水堆一回路水环境下的疲劳性能试验研究,获得国产SA-508-Ⅲ-1钢在空气环境下的疲劳寿命最佳拟合曲线(平均曲线)。在此... 对压水堆核电厂一回路设备用国产SA-508 Gr.3 Cl.1低合金钢(简称SA-508-Ⅲ-1钢)进行室温和320℃空气环境,以及模拟压水堆一回路水环境下的疲劳性能试验研究,获得国产SA-508-Ⅲ-1钢在空气环境下的疲劳寿命最佳拟合曲线(平均曲线)。在此基础上,对影响国产SA-508-Ⅲ-1钢在压水堆核电厂一回路水环境下疲劳性能的应变速率、温度和溶解氧含量等参数的影响规律进行研究,获得各影响参数的影响函数方程。基于获得的各影响参数的函数方程,建立国产SA-508-Ⅲ-1钢的环境影响疲劳修正因子F_(en)预测模型。本文获得的压水堆核电厂一回路水环境下国产SA-508-Ⅲ-1钢的疲劳寿命都位于95%置信度限值(10^(±2σ))范围内,验证了本文预测模型的有效性。同时,本文获得的压水堆核电厂一回路水环境下国产SA-508-Ⅲ-1钢的疲劳寿命与美国阿贡国家实验室(ANL)模型所预测的寿命相比,也都位于95%置信度限值(10^(±2σ))范围内,说明ANL模型可用于国产SA-508-Ⅲ-1钢的疲劳寿命预测。本文获得的国产SA-508-Ⅲ-1钢的环境影响疲劳预测模型与ANL模型相比,更适用于国产SA-508-Ⅲ-1钢的寿命预测,为国内第3代核电厂一回路设备考虑压水堆一回路水环境影响的疲劳设计提供参考。 展开更多
关键词 压水堆核电厂 SA-508-Ⅲ-1钢 环境影响疲劳 F_(en) 预测模型
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不同动力源激励下P2构型混动汽车动力传动系统动态特性分析
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作者 张静 朱文龙 +2 位作者 刘长钊 罗键 葛帅帅 《机械传动》 北大核心 2025年第3期101-111,共11页
【目的】动力源是传动系统重要的外部激励,需充分探究不同动力源对混动汽车动力传动系统动态特性的影响。【方法】首先,推导了四缸发动机和永磁同步电动机的动态驱动力矩,并将其表达成角位移的函数,建立了动力源动力输出模型;其次,基于... 【目的】动力源是传动系统重要的外部激励,需充分探究不同动力源对混动汽车动力传动系统动态特性的影响。【方法】首先,推导了四缸发动机和永磁同步电动机的动态驱动力矩,并将其表达成角位移的函数,建立了动力源动力输出模型;其次,基于有限元缩聚和集中参数动力学建模方法,建立了传动系统混合动力学模型,并对建模方法的准确性进行了试验验证;最后,基于耦合动力源和传动系统动力学模型,建立了混动汽车动力传动系统机电刚柔耦合动力学模型,使车辆分别以纯电动驱动模式、发动机驱动模式和联合驱动模式运行,分析了不同驱动模式下系统的动态响应特性,探究了发动机转矩波动、电动机转矩波动、发动机与电动机同时作用时的转矩波动对系统动态特性的影响。【结果】结果表明,电动机转矩波动与发动机转矩波动都会引起齿轮副啮合力矩振幅增大、轴承支反力振幅增大以及箱体轴承中心轨迹范围增大,并且电动机2倍基频和四缸发动机基频引起的振动是箱体轴承支反力振幅增大的主要原因。 展开更多
关键词 混动汽车 动力传动系统 动态响应特性
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水流攻角对有限长圆柱涡激振动影响机理研究
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作者 段德荣 代森良 +3 位作者 王慕豪 张晓娅 张辉 杨学锋 《振动与冲击》 北大核心 2025年第8期80-88,共9页
海工装备中有限长圆柱不同的工作姿态会产生不同的水流攻角冲击作用,为了揭示水流攻角对有限长圆柱涡激振动响应的影响机理,采用三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和剪切应力传输k-ω模型,对不同攻角下有限长圆柱进行双向流固耦合数... 海工装备中有限长圆柱不同的工作姿态会产生不同的水流攻角冲击作用,为了揭示水流攻角对有限长圆柱涡激振动响应的影响机理,采用三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和剪切应力传输k-ω模型,对不同攻角下有限长圆柱进行双向流固耦合数值计算,并通过试验验证了数值结果的准确性。研究结果表明,攻角的增大会使结构两侧流体流速不平衡加剧,升力和阻力均增大,且升力比阻力变化明显,导致有限长圆柱的振动响应随攻角增大而提高。当攻角由0°增大到2°和4°时,自由端横流向振幅分别增加了7.3%和21.2%,顺流向振幅分别增加了6.3%和24.6%,顺流向涡激振动的振动主频不再是横流向的2倍。由于自由端和固定端的存在,干扰了圆柱后方漩涡的形成和脱落,攻角越大,尾流漩涡脱落的宽度越宽,有限长圆柱振动幅值越大。 展开更多
关键词 水流攻角 涡激振动 流固耦合 有限长 自由端
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六自由度超声C扫描成像检测系统研制
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作者 宋国荣 赵宇 +4 位作者 吕炎 解东 曹曦 程俊 杨敬 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第2期148-156,共9页
为了解决复杂形貌构件的超声无损检测问题,研制了一套具有6个自由度的喷水式超声C扫描自动成像系统,采用喷水耦合方式对大型平面构件、回转体、复杂曲面工件进行超声检测并实时成像。采用六自由度工业机械臂作为夹持换能器的运动机构,... 为了解决复杂形貌构件的超声无损检测问题,研制了一套具有6个自由度的喷水式超声C扫描自动成像系统,采用喷水耦合方式对大型平面构件、回转体、复杂曲面工件进行超声检测并实时成像。采用六自由度工业机械臂作为夹持换能器的运动机构,实现超声换能器的复杂形貌构件的仿形扫查;采用层析成像方法对工件进行实时成像;使用C#语言作为编程环境,开发了具有集成度高、适合多种工况的超声C扫描成像检测系统。经过实验验证证明,该系统稳定可靠,检测精度高,可重复性好。 展开更多
关键词 六自由度 超声C扫描 喷水耦合 机械臂 复杂形貌构件 层析成像方法
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考虑不确定参数的含间隙柔性机械臂非概率可靠性分析
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作者 白争锋 牛余新 +1 位作者 崔乐文 赵继俊 《力学学报》 北大核心 2025年第1期224-236,共13页
由于加工制造精度以及空间环境等的影响,空间机械臂的几何参数、材料参数等特征参数的不确定性会降低机械臂系统的运动精度及可靠性.为了研究不确定参数和关节间隙对机械臂动态响应的影响,解决由于空间机械臂实验样本数据不足难以获得... 由于加工制造精度以及空间环境等的影响,空间机械臂的几何参数、材料参数等特征参数的不确定性会降低机械臂系统的运动精度及可靠性.为了研究不确定参数和关节间隙对机械臂动态响应的影响,解决由于空间机械臂实验样本数据不足难以获得精准的概率可靠性的问题.本文建立了含关节间隙和不确定参数的柔性机械臂的动力学模型和非概率可靠性计算方法,首先通过碰撞力模型和状态函数建立关节间隙数学模型,采用假设模态法描述柔性机械臂的变形,并利用Lagrange法建立含关节间隙柔性机械臂确定性动力学模型.在此基础上,考虑系统参数不确定性,将系统的不确定参数描述为区间变量,建立机械臂的不确定性动力学方程,并利用基于Chebyshev多项式的区间算法求解含区间变量的机械臂的动力学方程.针对空间机械臂的运动可靠性问题,构建了极限状态函数,并分别建立了4种非概率可靠性指标.最后,基于提出的不确定性动力学模型和4种非概率可靠性计算方法进行仿真分析,数值仿真结果验证了所提出的动力学模型和非概率可靠性计算方法的有效性,且可能性法相比Monte Carlo方法的计算效率更高,实现了柔性机械臂的动力学响应预示与非概率可靠性分析. 展开更多
关键词 机械臂 关节间隙 不确定性 CHEBYSHEV 多项式 非概率可靠性
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基于磨料动能和浓度的后混合磨料水射流全局模拟研究
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作者 李震 李斌 +3 位作者 王广 乔志忠 孙恒阳 雷曌 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期76-85,95,共11页
通过光滑粒子流体动力学-离散元方法-有限元方法耦合算法建立了后混合磨料水射流混合加速到切削工件的全局模拟模型。该研究采用磨料动能和磨料浓度作为中介变量,分析了磨料水射流参数对切削深度、混砂管应力以及能量转换率的影响。试... 通过光滑粒子流体动力学-离散元方法-有限元方法耦合算法建立了后混合磨料水射流混合加速到切削工件的全局模拟模型。该研究采用磨料动能和磨料浓度作为中介变量,分析了磨料水射流参数对切削深度、混砂管应力以及能量转换率的影响。试验设计涵盖了不同横移速度和磨料流量条件下的切削深度数据,以验证模型的可靠性。结果表明:混合流动过程可以划分为四个阶段;在稳定阶段,水流速度呈现特定的变化趋势,而磨料表现出两种加速规律,水和磨料颗粒从混砂管喷出时速度基本一致。混砂管应力主要集中在过渡段和出口处;在相同粒径条件下,切削深度和出口应力与磨料动能呈非线性正相关;在相同磨料注射角和磨料密度条件下,过渡段应力受磨料浓度和动能的复合影响。此外,研究还确定了使工件切削深度最大化的最优磨料流量、粒径和密度,并对其相关性进行了分析;同时发现,磨料注射角度为90°,混砂管收敛角为20°能够有效减少过渡段应力,同时保证磨料动能不受影响。研究结果为磨料水射流参数优化提供了一定理论支持。 展开更多
关键词 能量转化率 磨料动能 磨料浓度 混砂管应力 切削深度
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磁悬浮铣削电主轴时变质量系统的旋转惯性特性
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作者 康辉民 席家乐 +1 位作者 刘厚才 段良辉 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第4期954-964,共11页
针对磁悬浮铣削电主轴在切削加工过程中因切屑不断进入、离开刀具容屑槽导致系统质量大小和分布不断变化,进而引起系统动力学特性的非线性变化问题,首先,依据金属连续切削原理求得单个切屑质量,并结合连续梁振动理论,应用有限单元法建... 针对磁悬浮铣削电主轴在切削加工过程中因切屑不断进入、离开刀具容屑槽导致系统质量大小和分布不断变化,进而引起系统动力学特性的非线性变化问题,首先,依据金属连续切削原理求得单个切屑质量,并结合连续梁振动理论,应用有限单元法建立“磁悬浮轴承-电主轴-刀具-切屑”时变质量系统的动力学模型;然后,采用龙格库塔法对系统的运动微分方程进行求解,分析切屑从进入到离开容屑槽的整个过程,切屑质量变化对系统固有频率、振型的影响规律;进而探索由时变切屑质量所引起的旋转惯性载荷、陀螺力矩、切削力、磁悬浮轴承电磁力等激励下的系统振动响应规律;最后,利用MATLAB软件对系统进行仿真求解.结果表明:切屑质量从0增大到2.08×10^(-5)kg时,系统前三阶临界转速分别下降约2.3、0.7、0.3 r/min,可知时变切屑质量对系统固有特性影响较小;旋转惯性载荷对系统的动态响应有较大影响,尤其是对切削加工点,使切削点的径向振动响应和角向振动响应的幅值分别出现0~9.7×10^(-7)m和0~2.5×10^(-5)rad不等的增大,还使加工点处径向振动和角向振动平衡位置的偏移距离分别增加约5.1×10^(-7)m和9.3×10^(-6)rad. 展开更多
关键词 磁悬浮电主轴 时变质量 旋转惯性特性 固有特性分析 振动响应
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汽车磁流变油气弹簧工作原理及试验研究
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作者 董小闵 李坪洋 +3 位作者 费振洋 申皓月 潘忠文 郭海全 《振动与冲击》 北大核心 2025年第8期30-41,共12页
针对目前汽车油气弹簧阻尼特性无法根据路况及行驶工况自适应调整,且难以取得更好的安全性和舒适性的难题,提出了一种汽车磁流变(magnetorheological,MR)油气弹簧设计理论及方法。基于MR机理及汽车悬架阻尼减振理论,提出了一种双向阻尼... 针对目前汽车油气弹簧阻尼特性无法根据路况及行驶工况自适应调整,且难以取得更好的安全性和舒适性的难题,提出了一种汽车磁流变(magnetorheological,MR)油气弹簧设计理论及方法。基于MR机理及汽车悬架阻尼减振理论,提出了一种双向阻尼力可控的新型汽车MR油气弹簧结构方案,分析了MR油气弹簧工作原理;考虑气体流体可压缩性、MR液挤压强化效应和局部损失等因素,推导了MR油气弹簧的输出阻尼力及弹性力计算公式;定性定量分析了MR阀芯长度、间隙和气体压强对MR油气弹簧输出力学性能的影响;样机测试结果表明,推导的理论力学模型能够准确地描述不同激励下MR油气弹簧的力学特性,MR油气弹簧的输出力随着激励幅值、频率、电流的增大而增大,研究结果为汽车MR油气弹簧的应用提供了理论和硬件基础。 展开更多
关键词 磁流变(MR)油气弹簧 双向阻尼力可控 挤压强化效应 输出力学性能
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基于绝对节点坐标法下不同模型的柔性板力学特性分析
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作者 伍松 曲汉龙 +4 位作者 赵鑫 伍炜 罗淇译 符黄彬 牛彩云 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期182-191,共10页
为了研究柔性板结构在不同模型下的动力学特性差异,基于绝对节点坐标法建立大变形柔性板的动力学模型。该方法通过变形梯度和格林-拉格朗日应变描述结构的运动以及变形,采用斜率矢量替代传统有限元法中的转角坐标,可有效求解大位移、大... 为了研究柔性板结构在不同模型下的动力学特性差异,基于绝对节点坐标法建立大变形柔性板的动力学模型。该方法通过变形梯度和格林-拉格朗日应变描述结构的运动以及变形,采用斜率矢量替代传统有限元法中的转角坐标,可有效求解大位移、大转动及大变形问题。基于绝对节点坐标法理论框架,对比分析线弹性和超弹性本构模型(薄板和全参数板单元、基于Mooney-Rivlin和Neo-Hookean本构模型的超弹性板)的力学特性。通过连续介质力学推导了单元广义弹性力矩阵与切线刚度矩阵,进而构建系统动力学方程。最后通过MATLAB软件分析线弹性模型和超弹性模型,得到了不同激励条件及材料模量对柔性板动力学行为的影响规律。仿真结果表明:当线弹性板受到外部激励时,三轴位移曲线较为吻合,超弹性板位移曲线存在一定差异,材料模量的增大使得两种板的变形减小,结构更加稳定,线弹性板及超弹性板模型对于大变形动力学问题都具有一定的适用性。 展开更多
关键词 绝对节点坐标法 动力学模型 大变形 超弹性本构模型
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