某型单缸机连杆结构强度仿真与试验研究

在对某型单缸机连杆仿真计算的基础上,搭建了杆静强度试验平台,考核了该型连杆在最大拉力及最大压力两种工况条件下的应力分布情况,结果表明：在最大拉力工况下,试验与仿真的结果绝对误差最大为9 MPa,相对误差最大为12.6%;在最大压力工况下,试验与仿真的结果绝对误差最大为19 MPa,相对误差最大为6.9%.仿真计算与试验的结果均表明连杆杆身最小截面、小端孔与杆身过渡位置、大端孔与杆身过渡位置、小端油孔位置受到较大的应力作用.     

定轴转动刚体惯性力系的主矢主矩沿直角坐标轴分量的计算

动静法通过惯性力将动力学问题转化为按静力学平衡问题求解.文章对用动静法求解无限个质点组成质系的动力学问题进行了更深入的探讨,明确给出定轴转动刚体惯性力系的主矢主矩沿直角坐标轴的分量公式,并用实例予以验证.     

复合材料传动轴的弯曲振动分析

为改善直升机传动轴的动力学特性,研究了非惯性系下复合材料传动轴的弯曲振动问题.根据质心运动定理导出了非惯性系下两端支承的倾斜纤维增强复合材料传动轴的弯曲振动方程,用Galerkin法求得方程的解.在此基础上,分析了质量偏心、阻尼、惯性力和重力对振幅的影响.研究表明：复合材料传动轴比钢、铝合金传动轴同阶弯曲固有频率大,相邻阶之间不产生共振的频率范围大、静挠度小、振幅小.惯性力不变时,传动轴的最大横向位移等于惯性力和重力产生的静挠度与质量偏心产生的动挠度幅值之和;惯性力变化时,传动轴产生动挠度.     

An Intelligent Response Surface Methodology for Modeling of Domain Level Constraints

An effective modeling method of domain level constraints in the constraint network for concurrent engineering （CE） was developed. The domain level constraints were analyzed and the framework of modeling of domain level constraints based on simulation and approximate technology was given. An intelligent response surface methodology （IRSM） was proposed, in which artificial intelligence technologies are introduced into the optimization process. The design of crank and connecting rod in the V6 engine as example was given to show the validity of the modeling method.     

高速列车车轮偏心磨耗的形成机理与发展规律

为了研究高速列车车轮偏心磨耗的形成机理,根据现场测试和多体动力学仿真结果,建立了高速列车车轮-钢轨系统有限元模型,采用瞬时动态仿真分析了车轮残余静不平衡对轮轨法向接触力的影响;对最高速度为250 km?h-1动车组列车的运营速度进行现场测试,计算了列车匀速运行区间的平均速度;基于摩擦功周期性波动引起轮轨非均匀磨耗的观点...     

高速铁路道岔尖轨不足位移控制方法

为模拟运营条件下高速铁路道岔转辙器的转换过程，根据高速铁路道岔转辙器的转换特点，在道岔生产车间内建立了客专线18号道岔转辙器转换原型试验平台，采用轴销式称重传感器测量转辙器扳动力，以直、曲尖轨支距实际值与理论值之差为尖轨不足位移；通过转辙器转换试验探索了尖轨预弯、尖轨可动段长度、尖轨固定端扣件支距、滑床板摩擦因数、辊轮高度等因素对尖轨不足位移的影响机制和特征。试验结果表明:现有设计尖轨预弯可使尖轨不足位移下降30%以上；缩短尖轨可动段长度可减小尖轨不足位移，但同时会减小转辙器最小轮缘槽宽，并增大第3牵引点扳动力，尖轨最小轮缘槽宽和最后一个牵引点扳动力是缩短尖轨可动段长度的控制因素；小范围调整固定端所有扣件支距后，尖轨不足位移变化较小，仅减小固定端第1组扣件支距时，尖轨靠近固定端1.2 m范围内不足位移略有降低，其余部分不足位移变化较小；在滑床板上安装辊轮或涂覆润滑剂等减小尖轨与滑床板摩擦因数的措施可有效降低尖轨扳动力和不足位移，实施减摩措施后，扳动力减幅约为30%，不足位移减幅超过20%；改变辊轮高度对尖轨不足位移的影响并不明显，但辊轮高度不宜过低，以防转换过程中辊轮失效导致扳动力和不足位移激增。研究结果可为高速铁路道岔转辙器结构优化和新一代400 km·h-1高速铁路道岔的研发提供参考。      

Dynamic model of underwater snake-like robot using Kane’s method

In this paper, a dynamic model for an underwater snake-like robot is developed based on Kane＇s dynamic equations. This methodology allows construction of the dynamic model simply and incrementally. The partial velocity is deduced. The forces which contribute to dynamics are determined by Kane＇s approach. The generalized active forces and the generalized inertia forces are deduced. The model developed in this paper includes inertia force, inertia moment, gravity, control torques, and three major hydrodynamic forces： added mass, profile drag and buoyancy. The equations of hydrodynamic forces are deduced. Kane＇s method provides a direct approach for incorporating external environmental forces into the model. The dynamic model developed in this paper is obtained in a closed form which is well suited for control purposes. It is also computationally efficient and has physical insight into what forces really influence the system dynamics. The simulation result shows that the proposed method is feasible.     

高速列车头型多目标气动优化设计

为提高明线运行的高速列车气动性能,以头车气动阻力和尾车气动升力为优化目标,对高速列车头型进行了多目标自动优化设计.以某新型高速列车为原型,建立了包含转向架区域的高速列车参数化模型,提取了7个设计变量,分别控制鼻尖高度、端盖开闭机构顶端高度、驾驶室车窗高度、水平最大外轮廓线横向宽度、头型中部辅助控制线凹凸度、转向架区域横向宽度和隔墙倾角,并基于计算流体动力学理论,建立了高速列车空气动力学模型.应用该模型计算作用在列车上的气动力,通过多目标遗传算法自动更新设计变量,实现了高速列车头型的自动优化设计.对优化目标与设计变量的相关性进行分析,结果表明:驾驶室车窗高度和转向架区域横向宽度对头车阻力影响最大,头型鼻尖高度和中部辅助控制线凹凸度对尾车升力影响最大;优化后得到6个Pareto最优头型,与优化前的头型相比,头车阻力最多减小3.15%,尾车升力最多减小17.05%.      

一种箱式结构清扫臂的尺寸优化及轨迹规划

为克服工作空间受限的箱式结构不易清扫的问题,以实验室现有的气箱为清扫对象,设计了一种箱式结构清扫臂,并依据优化设计的思想,以箱式结构清扫臂的工作空间最小为优化目标,确定了基杆的最优长度和基杆与箱体壁的最优夹角;同理,在各臂转到同一条线上时,以清扫臂对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出各臂的最优臂长;最后,根据箱体的尺寸和结构规划了一条清扫路径,并基于路径各个部分的特点分别在关节空间和笛卡尔空间进行了轨迹规划,最终导出整条轨迹的运动学方程,以此进行运动学验证和仿真.     

关于对流体激振及离心叶轮转子分岔特性的研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子系统,并考虑到系统流体激振力,采用短轴承非线性油膜力模型,求出了在非线性油膜力作用下的运动微分方程,采用Runge-Kutte法计算了转子在不同转速下的响应,通过分岔图,轨迹图,相图和Poincare映射图,研究了转子系统的分叉特性.并通过改变系统参数质量偏心,做了系统分岔特性的比较,结果表明流体激振力和质量偏心将影响系统的稳定性能.     

基于频率计算系杆拱桥吊杆张拉力的实用公式

为了分析频率对吊杆张拉力的影响,根据吊杆的振动力学特性,考虑到吊杆在振动过程中处于动平衡状态,建立吊杆的运动偏微分方程,推导出考虑抗弯刚度、转动惯量、剪切变形、转动惯量和剪切变形耦合影响下频率与索力的计算公式.通过不同吊杆长度及各自不同阶频率进行对比及频率差拟合分析,分析认为通过高阶频率差求基频会造成基频值识别变大,从而导致索力识别值偏大,得出基于一阶频率的频率修正值,同时得出了索力计算实用公式.通过算例,分析对比了弦振动公式、考虑抗弯刚度公式和本文公式.计算表明:采用实用公式确定的索力与实际张拉力相比,误差可控制在5%以内.证明了实用公式的正确性和实用性.      

Dynamic investigation on composite flexible multi-body system considering thermal effect

The dynamic performance of composite flexible multi-body system under the simultaneous action of thermal fields and driving constraint is analyzed. Based on strain-displacement relation of the Mindlin plate theory which includes transverse shear deformation, and considering thermal effect, variation equations of laminated plate are derived by the principle of virtual work. The finite element method is used for discretization. According to kinematics constraint relation, dynamic equations for spatial slider-crank system are established. Simulation results show that spatial deformation (torsion deformation) appears in the multi-layered composite slider-crank mechanism which is simulated with planar motions. Furthermore, the influence of coupling between thermal expansion and flexible deformations of non-symmetrical composite plates on the large overall motion under the uniform temperature field is investigated. Finally, significant change in constraint force due to the spatial deformation is shown.     

C80型铁路货车制动装置运用性能预测

运用现场试验与多体动力学仿真相结合的方式,提出一套反映C80单元制动装置真实接触状态的建模与模型验证方法;运用RecurDyn仿真分析平台,通过仿真试验分析法对制动装置的运用性能进行分析预测。研究结果表明:闸瓦靠近轮缘一侧的接触应力较大,2、3位闸瓦下部应力较大,易引起闸瓦偏磨;制动梁立柱连接处存在较大应力,游动、固定杠杆连接部位最大瞬时接触应力分别为137和127 MPa;C80单元制动装置中12号和15号销轴受力最大,在空车与重车制动时销轴所受合力分别超过10和50 kN,现场检修时应着重检查游动杠杆、中拉杆、固定杠杆、制动梁立柱和立式制动杠杆及其连接部;动态运行时,制动梁朝着车辆运行反向窜动导致闸瓦与车轮异常间歇性碰撞接触,且随着运行速度增大轮瓦接触力有增大趋势,易导致车轮非正常磨耗和闸瓦偏磨。研究方法为预测铁路货车制动装置等复杂机构的运行规律与性能预测提供一种新技术,可用于指导C80等铁路货车制动装置的运用检修规程制定与设计改善。      

高速铁路桥上无缝线路力学计算模型对比

高速铁路桥梁、墩台及荷载均具有很强的空间力学特性,平面力学模型不能很好反映上述工况,有着较大的局限性。在吸收前人研究成果的基础上,建立了梁、轨纵向相互作用三维有限元空间力学计算模型,以秦沈客运专线32m多跨简支双线整孔箱形梁桥为例,对其进行了纵向力分析,并与传统平面力学模型进行了比较。对于伸缩附加力,平面模型与空间模型计算结果相差不大;对于挠曲附加力,平面模型与空间模型计算结果有较大的差别;当双线对称加载时,平面模型与空间模型制动附加力计算结果相差不大;在单线制动或双线对向制动时,平面模型的计算结果较多超过空间力学模型的计算结果,其计算结果是偏于保守的。对比分析表明空间力学模型更适宜于各种工况附加力的计算。     

摊铺机双振捣机构的仿真分析与改进

为了减小摊铺机振捣机构工作时产生的惯性力对熨平板箱体的不良影响,采用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立摊铺机双振捣机构的动力学模型,分析前、后振捣梁的相位差与惯性力的关系,并根据仿真结果对现有振捣机构的偏心轴和偏心套参数提出改进建议。     

高速列车气动性能低温风洞试验

采用低温风洞试验对比了中国高速列车HST、法国高速列车TGV和德国高速列车ICE3的气动性能; 基于EN 14067和TSI标准在铝质材料模型上测试了不同侧偏角下列车阻力、升力和倾覆力矩; 利用粒子图像测速技术测量了列车周围流场, 得到了高速列车与空气的相互作用机理和气动现象; 采用计算流体力学方法模拟了高速列车实际运行情况, 并与低温风洞试验流场测试结果进行了对比。研究结果表明: 0°~10°侧偏角下列车阻力系数绝对值从大到小依次为HST、ICE3、TGV, 侧偏角为0°时, 3种列车的阻力系数分别为0.223、0.166、0.140;0°~5°侧偏角下列车升力系数绝对值从大到小依次为TGV、ICE3、HST, 且数值均接近0, 其中ICE3、HST为正升力, 列车受压向轨面力, TGV为负升力, 列车受上浮力; 0°~5°侧偏角下列车倾覆力矩系数绝对值从大到小依次为TGV、HST、ICE3, 侧偏角为0°时, 3种列车倾覆力矩系数分别为0.021、0.019、0.011;HST高速列车由于头部双层造型设计, 在头部曲面过渡处出现流动分离, 增大了列车摩擦阻力和压差阻力, 导致列车阻力系数比TGV和ICE3偏大一些, 但阻力系数在高速列车头型设计技术要求限值0.25之内, 且升力和倾覆力矩性能较好, 列车具有良好的稳定性, 满足高速列车头型气动设计的工程需求。      

考虑油膜刚度的连杆结构动力学模型

对柴油机连杆动力学模型进行研究.结构动力学分析采用自主开发的SERLOD系统,以我国16V240ZJ柴油机连杆为例,工作载荷应用转动惯量法求出施加在相应位置,将油膜按弹簧进行模型化处理.结果表明在其他因素同等条件下,考虑油膜的动力学计算可以获得容易产生较大破坏的连杆低频振动参数.     

仿人形机器人运动的自适应控制

用Danevit-Hartenberg坐标变换法推导了仿人机器人的动力学与运动学方程,建立了仿人机器人的广义雅可比矩阵.设计了自适应控制器,以保证该仿人机器人系统的渐近稳定.给出了该机器人在做高难度舞蹈动作时各关节的运动轨迹以及仿真截图.结果验证了该方法的可行性和有效性.     

一种新型曲轴磨床数控系统

介绍一种PC总线内含PLC功能的CNC数控系统,以及对H175数控曲轴磨床实现改造的方法。     

Wave Forces and Moments on a Gravity Pier Foundation

In order to understand the wave forces and moments on a gravity pier foundation which consists of an upper column and a bottom gravity base,a model experiment with a scale of 1:60 has been conducted in a laboratory flume.A corresponding numerical calculation by using the boundary element method has been carried out to provide a comparative analysis.It is shown by the comparisons that the numerical wave forces and moments agree well with the experimental results.It is proved that the wave forces and moments acting on the foundation are completely in their inertia dominative areas for wave loads.With the diffraction effects considered into the inertia item,appropriate inertia coefficients are assessed by the experimental results for the inertia item of the Morison equation.The formula of the inertia item can be used to estimate wave forces and moments on such gravity foundations.