刀具参数对超声切削蜂窝芯切削力及温度影响仿真分析

建立了圆片刀超声切削Nomex蜂窝芯的三维有限元模型,研究刀具前角、刀具后角和刀片直径等刀具参数对进给力和切削温度的影响.研究结果表明:在圆片刀超声切削Nomex蜂窝芯过程中进给力随着刀具前角和刀片直径的增大而增大,随着刀具后角的增大而减小;切削温度随着刀具前角和刀具直径的增大而增大,随着刀具后角的增大而减小.     

切削式吸能的惯性效应

在考虑切削热影响的基础上,采用数值模拟研究了切削式吸能过程的惯性效应,计算了不同初始撞击条件下的稳定切削力、切削位移、最高温度、热耗散能量和热耗散能量比例。计算结果表明:初始撞击能量为20kJ时,切屑生成时切削力未出现明显的初始峰值,稳定切削力变化范围为63.0~63.8kN,变化规律相同,变化趋势一致;撞击质量为200kg,撞击速度变化范围为3~10m·s-1时,稳定切削力变化范围为63.0~64.4kN;撞击速度为10m·s-1,撞击质量由0.4t增加至3.2t时,热耗散能量由4.12kJ增加到36.64kJ,热耗散能量随撞击质量的增大而增大,最高温度变化范围为586℃~602℃,热耗散能量比例变化范围为20.6%~23.2%,稳定切削力的变化范围为63.0~64.1kN。可见,在切削深度和刀具几何参数不变的条件下,初始撞击能量、撞击质量和撞击速度对切削力影响很小,切削式吸能过程的惯性敏感性弱,切削式吸能结构属于第Ⅰ类,而且,切削热占能量耗散比例大,撞击速度对其影响程度大。     

适用北美地铁车辆碰撞吸能区设计的试验研究

采用北美地铁车辆碰撞设计标准,研究车辆碰撞时能量吸收区的工作机理和能量分配数据.首先,归纳吸能区设计、计算和试验的基本技术路线;其次,建立了车辆吸能区碰撞计算的有限元模型,依据ASME RT-2:2014标准中提到的车辆碰撞速度和车辆状态条件,分析得出了吸能区碰撞过程的速度、加速度等的分布规律;最后,采用实际碰撞试验的方法验证吸能区的实际加速度数值,对比与计算模型的一致性.通过设计计算和试验研究,得出碰撞吸能区可满足美国地铁车辆标准的结论,可以进行产品的生产应用.     

机车车辆车钩缓冲装置及吸能装置的耐撞性研究

为了研究某机车车体结构的耐碰撞性能,基于仿真软件的工程应用,建立了详细有效的机车车辆车体结构非线性动力学有限元模型.其中,重点对机车车钩缓冲装置和吸能装置进行了详细的有限元模拟.并以装有车钩缓冲装置和吸能装置的机车以10 km/h速度撞击刚性墙为例,验证了该机车的耐碰撞性能.结果表明,该机车在碰撞过程中,车钩缓冲装置和吸能装置很好的发挥了其能量吸收作用,机车车体结构没有发生塑性变形.     

车削大螺距螺纹轴向分层切削的设计方法

提出车削大螺距螺纹轴向分层切削方法,通过刀工接触关系及切削层参数的研究,揭示出关键工艺控制变量,并讨论螺纹螺旋升角对左右切削刃工作前角和后角的影响,以及切削次序对切削效率的影响;以切削效率、左右螺纹面加工表面一致性为设计目标,以刀具几何角度、切削参数及切削次序为设计变量,提出大螺距螺纹轴向分层切削工艺设计方法;设计并磨制两把刀具,提出与其匹配的工艺设计方案,进行车削大螺距螺纹切削工艺对比实验.实验结果表明,采用该设计方法获得的工艺方案,可使大螺距螺纹在螺距误差、加工表面形貌及其分布上得到明显改善,满足大螺距螺纹加工质量的要求.     

基于神经网络的数据挖掘模型在吸能装置上的应用

针对传统有限元分析方法对机车车辆结构耐撞性计算效率低的问题，在已有仿真分析数据基础上，引入机器学习方法，对车辆关键结构的耐撞性以及碰撞安全性进行分析预测. 首先，建立基于神经网络的数据挖掘模型，在此基础上构建车辆关键结构的碰撞响应预测方法；其次，通过试验验证了防爬吸能装置有限元模型的正确性，以此模型为基础获得不同壁厚防爬吸能装置的碰撞响应仿真数据；然后，以吸能装置壁厚作为模型输入，不同壁厚所对应的位移、速度、界面力和内能等碰撞响应作为模型输出，将有限元仿真数据用于模型训练，优化后的数据挖掘模型的拟合优度在0.922以上；最后，为验证模型预测的准确性，将碰撞数学模型的预测结果与有限元仿真结果进行对比，速度、位移、界面力和内能的平均相对误差分别为7.10%、4.51%、6.20%和2.50%. 研究结果表明:基于神经网络构建的数据挖掘模型在保证精度的情况下，能很好地反映防爬吸能装置的碰撞特性，大幅降低了计算时间，提高了计算效率.      

货车后部吸能装置40%偏置碰撞仿真分析

建立并验证了货车后部吸能装置全宽碰撞模型的有效性,按照ECE R94.01法规和PRO/E软件建立该装置的有限元模型,利用有限元方法对其进行40%偏置碰撞吸能性仿真分析,通过与货车后部原有结构进行对比分析,结果发现:该吸能装置可以避免轿车偏置追尾碰撞货车时钻入货车下部并吸收两者碰撞过程所产生的大部分动能,从而使轿车和货车本身结构的变形达到最小.     

8m客车侧翻仿真与上部结构安全性分析

利用Radioss建立了一款8m客车的有限元模型,进行了侧翻仿真模拟,得到的客车侧翻角,以及车身侧围立柱与生存空间的最小距离.从能量吸收、速度与加速度分析、车身立柱变形、生成空间评估角分析等方面对客车侧翻进行了安全性评价.结果表明,该客车侧翻符合法规要求,但应在上部安装一些吸能装置,提高客车安全性.给出了该客车侧翻平均加速度、加速度均方根值,以及最大加速度指标.     

撞击荷载下耗能装置缓冲吸能特性研究

在桥墩表面设置耗能装置可提高城市立交桥桥墩和高架桥桥墩抵抗车辆撞击的能力。通过对配置耗能装置桥墩试件侧向撞击的试验研究,分析了耗能装置缓冲、吸能效果及其对桥墩动力响应的影响。研究表明,设置合理的耗能装置能够降低撞击力,达到良好的缓冲效果;同时能够吸收部分撞击能量降低桥墩的动力响应。撞击力可降低49%,跨中受拉钢筋峰值应变可降低63%,跨中位移峰值可降低75.6%。     

高速公路路面养护作业的缓冲装置变形动力学研究

针对用于高速公路临时定点作业和机动养护作业的碰撞缓冲安全装置。研究高速公路移动养护车辆的碰撞特性。碰撞主要的结构吸能是碰撞缓冲安全装置和车身的保险杠。文章基于非线性ANSYS/LS-DYNA有限元软件,进行模型的吸能部件的碰撞力学分析,提出碰撞缓冲安全装置的适用场合。研究结果表明,复合结构的缓冲装置具有较高的吸能率,该系统通过塑性变形能来消耗冲击能量,当回弹发生后整个吸能过程结束。     

车辆吸能部件的碰撞试验与数值仿真

为了设计某列车耐撞性车体,实现列车被动安全保护,进行了台车碰撞试验和数值仿真计算,研究了耐撞性车体吸能部件的吸能特性。在台车撞击试验过程中,吸能部件从预期部位开始发生稳定有序的塑性变形,吸收的冲击动能与最大变形量基本成正比关系,说明该部件具有良好的吸能效果。并在此基础上,应用显式动力有限元理论建立了其有限元撞击模型,进行了数值仿真计算。相关性分析结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,在整个撞击过程中,撞击力曲线基本吻合,最大撞击力峰值分别为2486·3、2423·1kN,最大变形量误差和初始撞击力峰值误差都小于3%,反弹速度误差小于4%。显然,利用撞击试验验证了数值计算的有效性和可靠性,利用数值计算设计和优化车辆吸能部件是可行的。     

Wear Mechanisms of Ceramic Inserts in Machining Nickel-Based Superalloy

The performances of ceramic inserts in cutting nickel-based alloy were investigated. A new cutting test-bed was devised and used to deburr. The burr height on the working surface with notch wear in deburring cutting was compared with that in normal cutting. The impact force, impact pressure, and impact frequency of the saw-tooth-shaped chip edge on rake face and cutting edge at different speeds were calculated, and the influence of chip edge on notch wear formation was analyzed. A new tool design for reduci...     

一种难加工材料的斜角切削过程的数值模拟

参数化建模在仿真切削过程中是行之有效的方法。通过接口设计,系统实现了在Marc中对斜角切削方式的参数化建模。基于金属切削理论和有限元分析原理。借助于有限元方法及材料弹塑性变形理论。针对斜角切削方式,通过建立几何模型、材料模型、刀屑摩擦模型、热控模型和切屑分离准则,采用有限元分析软件Marc,对一种难加工材料的切削过程进行数值模拟,得到在不同切削条件下的切削区应力场、温度场。通过对数值模拟后切削力的结果与实验得到的数据进行比较,验证了所建模型的合理性。     

楔形截面悬臂钢梁楔形倾角变化对钢梁临界荷载的影响研究

利用有限元软件ANSYS对多组楔形截面悬臂钢梁进行模拟,分析楔形倾角的变化对钢梁临界荷载的影响．对于楔形变截面构件稳定性理论的发展具有理论意义,也可为该类型结构的稳定性研究提供比较合理的参考。     

改进的Sliding Window在线船舶AIS轨迹数据压缩算法

分析了船舶AIS数据的时间序列特征与船舶操纵特性, 提出了改进的Sliding Window在线压缩算法; 计算了277艘船舶总计1 026 408个坐标点的AIS轨迹数据, 确定了合适的压缩阈值, 分析了距离阈值与角度阈值对算法压缩率的敏感程度; 根据压缩率图像的阶跃点, 推荐了高、中、低3个档位的距离阈值和1个角度阈值, 对比了Douglas-Peucker算法和改进Sliding Window算法的压缩率与压缩效率。试验结果表明: 随着压缩率的提高, 压缩后所剩下的点越来越少, 数据所保留下来的有用信息也越来越少; 压缩率与距离阈值、角度阈值均呈正比; 经量纲为1化处理的高、中、低档位压缩距离阈值分别为43%、38%、33%船长; 距离阈值为130m时, 角度阈值超过9°后压缩率平稳, 所以推荐角度阈值为9°, 与《海港总体设计规范》 (JTS 165—2013) 中风流压差角8°相接近; 随着距离阈值的增大, Douglas-Peucker算法和改进Sliding Window算法压缩率趋于相近, 当距离阈值为120 m时, Douglas-Peucker算法压缩率仅比改进Sliding Window算法高1.74%;在5种距离阈值的情况下, Douglas-Peucker算法运行所用的平均时间是改进Sliding Window算法的5.39倍; 随着数据量的增大, 2种算法压缩效率的差距更加明显。可见, 改进的Sliding Window算法能在降低压缩风险的同时大幅提高压缩效率, 可以在数据持续更新的状态下一直保持压缩状态, 与普通压缩模式相比, 系统所占用的资源更少, 处理效率更高, 可用于船舶轨迹数据处理、电子海图显示与对船舶关键行为特征提取等方面。      

机夹刀片断屑范围预报及最佳断屑槽形设计

本文在研究金属切削过程中的切屑变形、流动、流向与切屑卷曲、折断等规律的基础上.提出一种新的切屑分类,便于通过计算机求得屑形,用以预报断屑范围.同时,又能设计出特定条件下的最佳情形.     

Numerical simulation on temperature and stress fields in beryllium during cutting process

The temperature and stress fields in beryllium during high speed cutting process were studied by employing a thermo-mechanically coupled finite element method (FEM). The results show that the temperatures in beryllium increase only a little during the cutting process. Both of the residual stresses for along and normal to the cutting direction are tensile stresses in the surface of beryllium after cutting. The cutting force and thrust force are about 280 and −250 kN/m at the steady stage, respectively. The main effects of coolant on the cutting process are to decrease the friction coefficient and heat between the tool and the workpiece, so to reduce the temperature, but almost no effects are made for stress. This study is helpful to enhance the understanding for stress formation and optimize the process parameters of beryllium.     

高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力

提高输电杆塔主材局部稳定性的承载力，可有效地避免输电塔倒塌事故的发生. 为此，通过6个轴心受压角钢并联加固试验、1个单角钢轴心受压试验和分析13个有限元模型，得到了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线以及构件的Mises应力云图，确定了试件的受力规律和应变规律以及设计参数对构件承载力的影响规律. 分析表明:试件原角钢的局部屈曲失稳为试件主要破坏形式；加固角钢的单元最大强度达到223.1 MPa；填板夹具的单元最大强度达到83.7 MPa；试件整体应变以竖向应变为主，填板夹具以剪切应变为主；均匀受压板理论的屈曲公式可以较好地计算出该加固试件的极限承载力；角钢并联加固法可以提高单角钢40%承载能力.      

带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩抗震性能

为研究不同连接方式装配式混凝土桥墩的抗震性能,进行了2根装配式混凝土桥墩（连接构造分别为钢管剪力键和灌浆套筒）和1根现浇整体式混凝土桥墩的拟静力试验,分析对比试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力,采用ABAQUS通用程序建立有限元模型,并开展了有限元参数分析. 研究结果表明:3类桥墩试件水平荷载-位移滞回曲线较饱满,具有良好的抗震性能,均为整体压弯破坏,无明显的强度退化,累积耗能能力相近;在不同轴压比、长细比、混凝土强度和钢筋强度条件下,带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩的水平峰值荷载和位移延性系数均优于传统灌浆套筒连接的装配式桥墩,提高幅值分别为4%～32%和8%～36%;轴压比、长细比、钢管剪力键嵌入深度和钢管直径是影响钢管剪力键连接的装配式混凝土桥墩抗震性能的重要参数.      

波形腹板钢箱-混凝土箱梁桥的有限元模型修正

为了缩小波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥有限元值与实测值之间的偏差,提出了采用响应面法和Fmincon算法相结合的桥梁有限元模型修正方法.以甘肃景中机场连接线的一座波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥为研究对象,首先对其进行静、动载试验,获得其弯曲振动频率、挠度及应变的实测值;其次分别采用实体和板壳模式的有限元建模获得该桥相应...