基于混合遗传算法的径向滑动轴承表面织构优化

在内燃机曲轴系统的径向滑动轴承表面设计了球形凹坑织构,以改善润滑性能;为了获得最大的轴承承载力和最小的摩擦因数,提出了基于序列二次规划算法和遗传算法的混合进化优化方法,构建了径向滑动轴承球形凹坑织构的优化模型,对凹坑织构的分布位置和结构参数进行了全局寻优,得到了给定工况下最优的织构角度和最大深度;为了求解径向滑动轴承的承载力和摩擦因数,考虑曲轴和轴承表面粗糙度对油膜流动的影响,采用质量守恒的JFO空穴算法处理油膜的破裂和再形成行为,基于平均Reynolds方程和Greenwood-Tripp微凸体接触方程构建了球形凹坑织构径向滑动轴承的混合润滑模型,分析了球形凹坑织构的分布位置和结构参数(数量、面积率和最大深度)对径向滑动轴承承载力和摩擦因数的影响。分析结果表明:径向滑动轴承的承载力和摩擦因数是凹坑面积率的单调函数;存在最优的凹坑织构角度和最大深度使得径向滑动轴承的承载力最大与摩擦因数最小;当偏心率由0.3增加到0.7时,轴承承载力的提升量由13.38%下降到0.62%,摩擦因数的降低量由0.73%逐渐下降至负数,因此,当偏心率较小时,球形凹坑织构能够有效降低径向滑动轴承的摩擦因数,增大承载力,当偏心率较大时,球形凹坑织构无益于轴承摩擦因数的降低。     

动静压轴承的计算分析与优化设计及应用实例

本文对球磨机动静压滑动轴承的压力分布进行有限元计算方法及结构参数进行了分析研究。结果表明 ,动静压滑动轴承能综合利用静压和动压轴承的优点。并且对磨机动静压主轴承的设计参数通过复合形法进行优化设计 ,编制了在满足等式和不等式约束条件下以单位承载力下的功率损耗最小为目标函数的通用 Visual Basic程序 ,以提供最佳设计数据 ,并对优化前后的数据进行比较、分析。结果表明 ,这是一种有效的方法。     

表面织构对曲轴轴承润滑性能的影响

考虑凹槽与凹坑织构之间的协同润滑效应,在曲轴轴承表面设计了抛物线凹槽-球形凹坑复合织构,以改善轴承的润滑性能;为了分析抛物线凹槽-球形凹坑复合织构对曲轴轴承润滑性能的影响,基于平均Reynolds方程和Greenwood-Tripp微凸体接触方程构建了曲轴轴承的混合润滑模型,并采用质量守恒的边界条件处理油膜的破裂和再形成行为,分析了凹槽织构、凹坑织构与凹槽-凹坑复合织构的摩擦学性能,研究了凹槽-凹坑复合织构的分布位置和结构参数对轴承承载力和摩擦力的影响。分析结果表明:凹槽-凹坑复合织构具有高于凹槽织构的承载力和低于凹坑织构的摩擦力;存在最优的凹槽宽度为1.3mm,凹槽面积率为0.7,凹槽最大深度为25μm,凹坑数量为6,凹坑面积率为0.7,凹坑最大深度为20μm,使得轴承量纲为1的承载力最大;存在最优的凹槽宽度为2.6mm,凹槽面积率为0.7,凹槽最大深度为30μm,凹坑数量为15,凹坑面积率为0.7,凹坑最大深度为35μm,使得轴承量纲为1的摩擦力最小;当凹槽-凹坑复合织构的分布位置、结构参数取最优值时,相对于无织构轴承而言,轴承的承载力提高了4.1%,摩擦力减小了19.6%。     

具有油膜轴承的柔性转子系统振动主动控制

利用油膜力近似公式,讨论了短油膜轴承支撑的转子在不平衡力作用下的非线性动力学特性,对短油膜轴承支撑的转子系统进行了不平衡力作用下油膜振荡的非线性分析.结果表明该系统产生了周期性倍分岔.应用鲁棒H∞控制理论对柔性转子-轴承系统振动主动控制进行了数值分析,为该类转子-轴承系统的设计提供了理论参考.     

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.     

转子-轴承系统的润滑与碰摩特性分析

在同时考虑轴承油膜力、非线性密封力对碰摩转子影响的基础上,建立了多因素耦合的碰摩转子系统动力学模型.对转子系统在运行过程中的非线性碰摩行为进行了数值仿真,发现随着转子激励频率的增加,系统响应呈现出周期运动和拟周期运动交替出现,最后到达混沌运动及其演变过程.     

偏载下水润滑尾轴承分布式动力学特性

为了揭示偏载作用下大长径比水润滑尾轴承的流体动力学行为, 提出了分布式动力学特性参数测试方法; 在船舶大型推进轴系模拟试验台上, 以直径为324 mm、长度为1 200 mm的大尺寸水润滑尾轴承为试验对象, 在轴承上、沿轴线方向选取3个截面, 每个截面布置相互垂直的2个电涡流传感器, 以获取轴心轨迹; 在转轴上、沿轴线方向选取4个截面, 每个截面各布置1个微型压力传感器, 并随轴一起旋转, 采用无线遥测技术获取4个截面的全周水膜压力分布; 通过改变相邻轴承的标高来调整转轴倾斜程度, 研究了转速和标高对试验轴承水膜压力分布和轴颈运行状态的影响规律。研究结果表明: 偏载导致离悬臂端最近的截面压力测试值明显大于其他截面, 最大值约为3.6 MPa; 轴承的润滑状态沿轴向呈现分区特性, 越靠近悬臂端, 弹流润滑特征越明显, 且不同的轴承分段需要不同的速度来产生动压水膜; 离悬臂端最近的截面压力曲线顶部的“水囊”随转速升高而出现, 但在220 r·min-1时变得不明显, 各截面压力分布出现明显的负压现象; 轴颈在轴承孔中的空间形态较复杂, 在轴承两侧严重下弯, 在中部拱起, 并且不同轴承截面的偏位角不同, 离悬臂端越远, 轴心轨迹面积越大。可见, 与具有单一润滑状态和直线轴颈的滑动轴承相比, 偏载下大长径比水润滑尾轴承的流体动力学模型应考虑轴向润滑状态分区、弯曲轴颈和负压等因素。      

冲击载荷下船舶轴系转速与回旋振动间影响研究

传动稳定性是船舶推进轴系工作的重要性能之一,但是当冲击载荷作用在轴系上时必将激起轴系的振动响应.由于船舶推进轴系支承在滑动轴承上,当其回转速度不同时轴承油膜支承力发生变化,改变了轴系的支承状态,从而在冲击载荷的作用下轴系的振动响应随转速的改变也不同,文中用理论计算和试验方法研究了冲击载荷作用下船舶推进轴系回转速度与轴系回旋振动特性之间的关系,得到在轴承自激振动区域冲击作用激起轴的振动作用最强烈,破坏性最大.     

非支配排序遗传算法的动压轴承形状多目标优化

为了克服以偏心率为初始参数的轴承优化模型优化结果局限于原始形状的缺点,提出用傅里叶级数表示通用膜厚方程,建立了多目标形状优化设计数学模型.应用基于非支配排序遗传算法,以最小功耗和最小侧漏流速为目标、最小油膜厚度和最小承载力为限制条件,以通用膜厚方程系数为设计变量,进行了轴承形状的多目标优化设计,并用Matlab偏微分方程工具箱求解基于通用膜厚的控制方程.实例分析结果表明:基于通用膜厚方程的多目标优化后的轴承形状不受固有型线的限制;在保证最大承载力的基础上,优化后的非圆轴承与仅以最大承载力为单目标优化的结果相比,最小功耗下降了80.8%,最小侧漏流速比优化前下降了3个数量级,并得出了Pareto最优解集.     

基于Lipschitz观测器的新型离合器执行机构控制算法

在并联混动车辆中,为实现在系统反馈状态下,通过控制膜片弹簧离合器分离轴承位置对摩擦转矩高质量的伺服控制,同时避免对有噪声执行机构位置信号进行微分来获取速度,设计了基于状态观测器的新型位置控制算法,弥补了速度传感器的缺失.分析了膜片弹簧、波形弹簧及分离指弹性特性对分离轴承端载荷的影响,导出了执行机构非线性状态方程,以此设计前馈补偿器,同时将Lipschitz非线性状态观测理论用于观测执行机构位置、电机转速及分离轴承作用力.仿真结果初步验证了上述控制算法的可行性及观测器良好的鲁棒性,即:若观测器中蜗轮蜗杆效率与实际值存在偏差,对位置及转速的观测存在稳态误差,前者可忽略,后者不超过可接受的10 r/min;位置信号中噪声几乎完整地出现在对自身及作用力观测值中,但不影响转速;从动盘磨损后,对位置及转速观测效果较好,但对作用力的观测存在稳态误差,幅值不超过25 N.      

质量偏心对裂纹转子系统振动特性的影响研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,在非线性油膜力和流体激振力作用下建立了带有裂纹的转子系统的动力学模型,并推导了系统的无量纲运动方程.运用数值积分法研究了系统响应的分岔特性,分析了质量偏心对裂纹转子分岔特性的影响.结果表明:质量偏心越大,对裂纹转子系统响应的影响也越大.     

内燃机曲轴的弯扭耦合非线性振动分析

以内燃机曲轴单位曲柄为研究对象,着重考虑刚度不对称和质量偏心的影响,建立了系统的非线性运动微分方程,利用数值方法对曲轴的非线性动力学特性进行了仿真.结果表明:随着质量偏心的增加,弯扭耦合区的范围增大,系统运动由周期运动变为概周期运动;随着刚度不对称系数的增加,系统出现环面倍化分岔,并转变为混沌运动;随着扭转刚度的增加,系统的运动趋于稳定.     

重载货车车钩准静态受力分析与纵向载荷分配规律

针对重载货车车钩在车钩间隙、重力与纵向牵引力综合作用下的受力状态改变问题, 对车钩进行了准静态受力分析, 研究了其纵向载荷分配规律; 设计了钩舌上下牵引凸缘根部的应变试验, 得到了测点弹性应变随牵引力的变化关系, 分析了上下牵引凸缘承载程度变化趋势; 对车钩进行了详细的受力分析, 推导了载荷传递部位等效力解析解, 得到了车钩承受不同牵引力作用时所对应的仿真边界条件; 对车钩结构进行了仿真分析, 得到了节点应变随牵引力变化的响应曲线, 通过与应变测试试验结果的对比分析, 证明了车钩载荷传递部位等效力解析解和仿真模型的可靠性; 研究了牵引力与钩舌内腕面、上下牵引凸缘等效力的关系式中关键参数对等效力的影响规律。研究结果表明: 当牵引力小于13.5 kN时, 上受压推台受力; 牵引力为13.5~1 725.0 kN时, 车钩系统上下牵引凸缘同时承载, 随着牵引力的逐渐增大, 下牵引凸缘承载比例逐渐减小并趋近于0.53, 上牵引凸缘承载比例逐渐增大并趋近于0.47, 承载比例与系统参数有线性关系, 其中钩舌内腕面等效力作用位置对此影响极大。研究结果作为研究车钩疲劳裂纹萌生和扩展仿真的基础, 对铁路重载车钩服役安全性具有极强的指导意义和参考价值。      

基于傅汝德-克雷洛夫力非线性法的规则波浪中船舶运动数学模型

为准确预报规则波浪中船舶的运动, 提出基于四叉树划分的自适应网格法, 以生成船舶瞬时湿表面, 在船舶瞬时湿表面上计算傅汝德-克雷洛夫(F-K)力与静恢复力; 对于与波面相交的面元, 由于F-K力在波面处剧烈波动, 采用四叉树划分法进一步细分面元; 基于线性理论, 采用瞬时自由面格林函数在船舶平均湿表面上计算扰动力; 为避免瞬时自由面格林函数在自由液面处剧烈波动产生严重数值误差, 舍去扰动势所满足边界积分方程中的水线项, 并对迎浪前进速度为傅汝德数0.2的WigleyⅠ型船舶进行数值计算。计算结果表明: 对低于瞬时波面以下的船体部分, F-K力非线性法所需面元数更少, 为细网格法的1/4~1/8;除不规则频率外, 舍去与未舍去水线项所得水动力系数与试验值的相对误差分别小于33.4%、54.8%, 因此, 舍去水线项所得水动力系数更接近试验结果; 当入射波波幅为0.018 m, 波长与船长比为1.25时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低3.2%、17.0%, 波长与船长比为2.00时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低6.7%、13.5%, 可见, 采用F-K力非线性法能够准确地仿真规则波浪中船舶的运动。      

Seismic Responses of Asymmetric Base-Isolated Structures under Near-Fault Ground Motion

An inter-story shear model of asymmetric base-isolated structures incorporating deformation of each isolation bearing was built, and a method to simultaneously simulate bi-directional near-fault and far-field ground motions was proposed. A comparative study on the dynamic responses of asymmetric base-isolated structures under near-fault and far-field ground motions were conducted to investigate the effects of eccentricity in the isolation system and in the superstructures, the ratio of the uncoupled torsional to lateral frequency of the superstructure and the pulse period of near-fault ground motions on the nonlinear seismic response of asymmetric base-isolated structures. Numerical results show that eccentricity in the isolation system makes asymmetric base-isolated structure more sensitive to near-fault ground motions, and the pulse period of near-fault ground motions plays an import role in governing the seismic responses of asymmetric base-isolated structures.     

CFRP钢管混凝土偏心受压构件影响因素分析

本文首先CFRP-钢管混凝土针对该种构件的轴压构件进行工作机理分析。然后在实验基础上着重分析了长细比、偏心率、约束系数等影响CFRP-钢管混凝土偏压构件的力学性能关键因素。分析了各个影响因素对构件极限承载力的影响;得出结论 CFRP在限定的长细比和偏心率等影响因素条件下提高钢管混凝土偏心受压构件的承载力。     

波动方程解的存在性与爆破

根据半群理论,引进修改的能量函数,证明了具有阻尼项和力源项的四阶波动方程的初边值问题解的整体存在性.用补偿能量的方法研究了非线性阻尼项和力源项对解的爆破行为的影响.在初始能量具有足够大的负能量情况下,解在有限时间发生爆破.得到了解的爆破时间跨度的上界.     

压弯荷载作用下圆截面混凝土桩的损伤分析

运用Lem aitre损伤规律对土木工程中使用的混凝土圆截面桩受压弯荷载下进行损伤分析,推导了无量纲轴向力和无量纲弯矩的表达式,计算了不同失效应变对应的弯矩规律,以及不同失效应变和中性轴的无量纲位移之间的关系。分析结果可作为估算实际工程中混凝土圆截面桩抗弯承载力的参考依据。