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考虑弹性形变的气垫船低速破冰仿真分析

中国造船 2023年第3期64卷 188-199页

作者：孙乾洋金江杰周利丁仕风江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

论文重点探讨了气垫船在低速模式下的破冰机理与受力形式。采用理想化破冰假设,考虑气垫围裙的弹性形变,基于简化的环向裂纹法求解气垫船在全冰面上低速破冰过程中所受的冰力。基于公开发表的气垫船模型试验数据开展仿真分析,计算不同... 详细信息

论文重点探讨了气垫船在低速模式下的破冰机理与受力形式。采用理想化破冰假设,考虑气垫围裙的弹性形变,基于简化的环向裂纹法求解气垫船在全冰面上低速破冰过程中所受的冰力。基于公开发表的气垫船模型试验数据开展仿真分析,计算不同船首形状下的冰阻力,以此解释破冰气垫船船首形状多为扁平的原因。研究表明,在考虑气垫船弹性形变的情况下,载荷时历曲线呈现较强的震荡,表现出很强的非线性;在其他条件不变的情况下,船首形状越接近扁平,所受冰阻力越小。冰载荷分析对于设计气垫破冰船具有一定的应用价值。

关键词：气垫船弹性形变船首形状仿真分析

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考虑廓形特征的机器人异形盘磨削接触力建模

表面技术 2024年

作者：郭万金吴广朱恒陈柱宏詹子立曹雏清赵立军郭磊朱文锋长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室长三角哈特机器人产业技术研究院哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室埃夫特智能装备股份有限公司芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司安徽工程大学计算机与信息学院

目的为表征具有尖端小、比压大廓形特征的机器人异形盘磨削接触力，针对异形盘薄板与橡胶板双层结构形式，提出一种考虑廓形特征影响的薄板挠曲形变和橡胶板弹性形变的机器人异形盘磨削接触力建模方法。方法首先，基于弹性薄板弯曲理... 详细信息

目的为表征具有尖端小、比压大廓形特征的机器人异形盘磨削接触力，针对异形盘薄板与橡胶板双层结构形式，提出一种考虑廓形特征影响的薄板挠曲形变和橡胶板弹性形变的机器人异形盘磨削接触力建模方法。方法首先，基于弹性薄板弯曲理论，分析薄板挠曲形变与接触力关系。其次，依据静态弹性理论，建立橡胶板在弹性形变区域内弹性形变与接触力模型。再次，开展有限元数值模拟实验求解橡胶板弹性形变参数和薄板挠曲形变参数，并通过变量替换建立接触力与异形盘法向进给位移数值形式反函数模型。最后，搭建机器人异形盘磨削实验平台，分别开展一种平面与三种曲率曲面工件的机器人异形盘接触力模型验证实验和一种侧曲面圆台铸铁工件的机器人异形盘磨削一致性验证实验。结果机器人异形盘接触力模型验证实验结果表明，在盘倾角较大时，能够较为准确地预测接触力。机器人异形盘磨削一致性验证实验结果表明，在相同的磨削参数条件下，三条磨削路径的磨削深度平均值分别为0.0663mm、0.0632mm和0.0645mm，最大偏差分别为0.0139mm、0.0090mm和0.0108mm，变异系数分别为11.2%、6.4%和9.6%。实验验证了所提方法的有效性。结论所提方法考虑异形盘廓型特征，将工件表面曲率、盘倾角、廓形参数和异形盘尺寸等参数包含在磨削接触力模型，并描述了磨削接触力与异形盘法向进给位移的数值形式反函数关系，能够度量异形盘磨削作业接触区域和解释磨削接触力影响因素，可为机器人异形盘的高效率、高质量恒定接触力磨削提供理论依据。

关键词：接触力建模异形盘磨削挠曲形变弹性形变机器人磨削

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基于分布式惯导测量的机翼弹性形变算法

北京邮电大学学报 2021年第6期44卷 33-39,66页

作者：张华强刘林秦昌礼陈雨苏庆华山东理工大学机械工程学院淄博255049 北京航天发射技术研究所北京100076 北京物资学院信息学院北京101149

飞机在飞行过程中产生的机翼弹性形变难以预测,对此,提出了一种基于分布式惯性导航的机翼形变测量方法.首先,根据机翼的模态信息及理论模型利用粒子群算法对机翼上的关键测试点进行了布局优化研究;其次,提出了一种相对运动惯性导航解算... 详细信息

飞机在飞行过程中产生的机翼弹性形变难以预测,对此,提出了一种基于分布式惯性导航的机翼形变测量方法.首先,根据机翼的模态信息及理论模型利用粒子群算法对机翼上的关键测试点进行了布局优化研究;其次,提出了一种相对运动惯性导航解算方法,建立相对惯性导航误差估计的联邦卡尔曼滤波模型,实现了各节点在机翼挠曲变形下的实时对准,并通过联立多子节点的位姿信息描述机翼形变;最后,设计了机翼加载实验,并验证了该算法的精度及有效性.结果表明,机翼形变测量的三维位置误差与姿态误差均得到了改善,说明该方法具有较高的估计精度并在动态环境中有较好的形变监控能力.

关键词：弹性形变分布式相对惯性导航数据融合

非对称黏性空气动力学声带模型及其病理喉声源分类

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声学学报 2020年第5期45卷 759-769页

作者：陈莉媛薛隆基曾晓亮张莉丽孙宝印张晓俊陶智苏州大学光电科学与工程学院苏州215006 苏州大学物理科学与技术学院苏州215006

二质量块模型(SH模型)在模拟病理发声时未考虑弹性力对发声系统的影响,也未考虑黏性气流在声门闭合阶段的作用,本文提出一种非对称黏性空气动力学声带模型(ISAC模型)。对非对称振动时的附加弹性系数和弹性形变进行分析,修正质量块所受... 详细信息

二质量块模型(SH模型)在模拟病理发声时未考虑弹性力对发声系统的影响,也未考虑黏性气流在声门闭合阶段的作用,本文提出一种非对称黏性空气动力学声带模型(ISAC模型)。对非对称振动时的附加弹性系数和弹性形变进行分析,修正质量块所受的碰撞力,随位移量变化调节原始模型中的劲度系数,模拟环甲肌和甲杓肌的张力作用;通过声门倾角变化得到声门处的气流分布,以实现声带壁上的非对称气流压力作用。该模型应用于发声病理诊断,模型仿真和病理喉声源分类识别的实验结果显示,各声门特征参数相对误差不超过1.5%。ISAC模型的加权平均误差低于SH模型,二分类识别率和细分准确率均高于SH模型。

关键词：空气动力学气流压力弹性形变劲度系数加权平均弹性力特征参数气流分布

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基于改进J-A模型的管道力磁解析方法研究

哈尔滨理工大学学报 2023年

作者：田野陈海艳阙永彬穆玥凯高涛王国庆耿浩国家管网集团西部管道有限责任公司沈阳工业大学信息科学与工程学院

应力是危害管道运行安全的重要因素之一，为解决金属管道由于受到应力引发的失效问题，对管道进行应力检测。利用剩余磁化强度对应力信号敏感的特性，提出一种基于剩磁技术的应力解析计算方法。本文从铁磁性材料磁效应的影响机理出发，... 详细信息

应力是危害管道运行安全的重要因素之一，为解决金属管道由于受到应力引发的失效问题，对管道进行应力检测。利用剩余磁化强度对应力信号敏感的特性，提出一种基于剩磁技术的应力解析计算方法。本文从铁磁性材料磁效应的影响机理出发，以自发磁化为基础通过技术磁化理论分析应力对铁磁性材料磁化过程的影响规律。根据J-A（Jiles-Atheron）的理论，建立一种改进力磁耦合模型来解析在不同应力作用下磁滞回线，从而获得残余磁感应强度。利用ANSYS有限元分析软件，模拟了各种应力作用下的剩磁信号。结果表明：在弹性范围内，剩磁在应力较小时会随着应力的增加而慢慢增大，随着应力的不断增大剩磁会随之降低，且存在线性关系。通过对管材试件的剩磁信号检测，验证了剩磁技术检测管道应力的理论正确性。

关键词：剩磁力磁模型油气管道弹性形变有限元分析

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基于弹性形变摩擦力的光学天线伺服系统建模

半导体光电 2023年第1期44卷 103-108,127页

作者：林贻翔吴世奇中国电子科技集团公司第十研究所成都610036 电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都611731

提出了一种弹性形变摩擦力模型,用于描述光学天线伺服系统的非线性效应。弹性形变摩擦力模型将摩擦力表示为相对运动物体表面接触形变产生的弹性力,与Stribeck模型相比,弹性形变在相对运动过程中连续变化,消除了零速度摩擦力不连续性,与... 详细信息

提出了一种弹性形变摩擦力模型,用于描述光学天线伺服系统的非线性效应。弹性形变摩擦力模型将摩擦力表示为相对运动物体表面接触形变产生的弹性力,与Stribeck模型相比,弹性形变在相对运动过程中连续变化,消除了零速度摩擦力不连续性,与LuGre模型相比,参数较少且无需求解微分方程,降低了模型辨识难度。以伺服系统模型输出速度与实测输出速度的误差平方和为评价函数,采用遗传算法辨识基于三种摩擦力模型的伺服系统参数。实验结果表明:在相同的遗传进化迭代次数下,弹性形变摩擦力模型精度比Stribeck模型提高2.3倍,比LuGre模型提高4.6倍。验证了弹性形变摩擦力模型用于伺服系统非线性建模的可行性。

关键词：非线性模型摩擦力光学天线遗传算法弹性形变

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具有仿生结构的弹性摩擦副摩擦学性能研究

具有仿生结构的弹性摩擦副摩擦学性能研究

作者：姜渊源大连海事大学

学位级别：硕士

在摩擦副的润滑过程中,由于油膜压力的作用而引起的弹性变形,会对摩擦副的润滑性能造成一定的影响。但目前对具有仿生结构的摩擦副数值模拟与实验研究中,极少考虑弹性形变的影响。因此,本研究针对不同形貌参数的仿生弹性摩擦副润滑特性... 详细信息

在摩擦副的润滑过程中,由于油膜压力的作用而引起的弹性变形,会对摩擦副的润滑性能造成一定的影响。但目前对具有仿生结构的摩擦副数值模拟与实验研究中,极少考虑弹性形变的影响。因此,本研究针对不同形貌参数的仿生弹性摩擦副润滑特性开展进一步的研究,并与表面光滑的弹性摩擦副进行对比分析。数值模拟方面,建立考虑弹性形变的三维弹性流体动压润滑模型,采用流固耦合方法来计算摩擦副壁面的弹性变形。对比表面光滑的弹性摩擦副,讨论具有仿生结构的弹性材料摩擦副的半圆形仿生结构的深宽比、内部竖沟槽的无量纲宽度、上壁面滑动速度对摩擦副润滑性能的影响。实验方面,制备具有仿生结构的弹性摩擦副,使用平面销盘实验台和滑动轴承实验台对具有仿生结构的弹性摩擦副摩擦学性能展开研究。研究结果表明:弹性形变可以有效提升油膜承载力,在润滑模拟研究中的影响不容忽视。随着半圆形仿生结构深宽比的增大,润滑油膜的承载能力呈现出先上升后下降的趋势;当摩擦副材料复合内部竖沟槽时,弹性形变随内部竖沟槽的无量纲宽度增大而增大。不同形貌参数的弹性仿生摩擦副,其弹性变形和摩擦系数随上壁面滑动速度的增大而增大。在此基础上,通过设计具有导流功能的半圆形仿生结构,同时结合内部竖沟槽可以进一步增强油膜承载能力,改善润滑效果。在本文建立的具有仿生结构的弹性摩擦副模型中半圆形仿生结构的深宽比为0.1、内部竖沟槽的无量纲宽度为0.167的弹性仿生平面滑动摩擦副的承载性能最优、摩擦系数最大可减少29.8%;半圆形仿生结构的深宽比为0.1、内部竖沟槽的无量纲宽度为0.125的弹性仿生轴承摩擦副摩擦系数最小,最大可减少15.3%。另外,实验中发现,在一定的速度下弹性轴承摩擦副在润滑过程中会产生一定量的气泡,且会随着速度的增加使的气泡形态发生变化进而影响轴承摩擦副的润滑状态。

关键词：仿生结构流固耦合弹性形变形貌参数

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基于剩磁技术的管道应力检测方法研究

基于剩磁技术的管道应力检测方法研究

作者：穆玥凯沈阳工业大学

学位级别：硕士

石油、天然气是国家能源储备的重要能源,油气管道运输是油气能源的主要运输方式之一,具有方便快捷、不占用地面空间以及安全性高等特点。我国长输油气管道总里程超过12.23万公里并且仍在不断增长中。由于油气能源具有易燃、易爆的特点,... 详细信息

石油、天然气是国家能源储备的重要能源,油气管道运输是油气能源的主要运输方式之一,具有方便快捷、不占用地面空间以及安全性高等特点。我国长输油气管道总里程超过12.23万公里并且仍在不断增长中。由于油气能源具有易燃、易爆的特点,存在安全隐患,因此管道安全的管理就显得尤为重要。管道在长期运行的过程中受到外部载荷的作用从而产生应力,当外部载荷不断增大,管材从弹性变形阶段逐渐转变为塑性变形,最终甚至疲劳失效引发爆裂等安全事故。管道应力的有效检测不仅能够预防事故的发生,并且可以防止能源泄漏造成资源浪费,对保障管道安全具有十分重要的意义。基于剩磁技术的管道应力检测方法作为一种新兴技术,在国际上已经得到行业认可,具有对应力信号敏感、操作方便、可以实现早期应力状态诊断的优点。以铁磁性材料的磁学特性和力学特性为理论基础,基于J-A(Jiles-Atheron)力磁模型,对模型进行优化改进,解析计算了铁磁性材料在应力状态下的磁滞回线,对比不同应力下剩余磁感应强度,得到剩磁的变化规律。基于改进的J-A力磁模型对Q235管材进行力学和磁学仿真,分析应力状态下的磁信号分布规律。以无缺陷的管材和含有贯穿缺陷的管材为实验对象,设计了剩磁检测实验平台和基于磁滞的剩磁测量实验平台,分析了不同应力、不同励磁强度下的管材剩余磁感应强度信号的分布特征,并研究了剩磁对管材缺陷的检出能力。研究结果表明,无缺陷管材在应力状态下的剩余磁感应强度信号大小随着应力的增大,在低应力阶段短暂增加,随着应力继续增加剩磁信号随着应力的增大而减小并呈线性关系;含缺陷管材缺陷处剩磁大小与无缺陷管材试件一致,低应力阶段短暂增加,随着应力继续增大剩磁减小并呈线性关系;缺陷剩磁检测信号在励磁磁场较小时变化不明显,励磁磁场较大时剩磁信号的径向分量和轴向分量在缺陷处都出现峰值,剩磁信号明显。并且在磁化至饱和之前,剩磁信号径向分量和轴向分量的变化量随着磁化强度的增加而增大,磁化至饱和后变化量趋于稳定。

关键词：剩磁力磁模型应力检测管道失效弹性形变

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基于分布式惯导测量的机翼弹性形变算法研究

北京邮电大学学报 2021年

作者：张华强刘林秦昌礼陈雨苏庆华山东理工大学机械工程学院北京航天发射技术研究所北京物资学院信息学院

针对飞机在飞行过程中产生的机翼弹性形变难以预测的问题，提出了一种基于分布式惯性导航的机翼形变测量方法．首先，由机翼的模态信息及理论模型配合粒子群算法对机翼上的关键测试点进行了布局优化研究；其次，提出了一种相对运动惯性... 详细信息

针对飞机在飞行过程中产生的机翼弹性形变难以预测的问题，提出了一种基于分布式惯性导航的机翼形变测量方法．首先，由机翼的模态信息及理论模型配合粒子群算法对机翼上的关键测试点进行了布局优化研究；其次，提出了一种相对运动惯性导航解算方法，建立相对惯性导航误差估计的联邦卡尔曼滤波模型，实现了各节点在机翼挠曲变形下的实时对准，并通过联立多子节点的位姿信息描述机翼形变；最后，设计了机翼加载实验验证了该算法的精度及有效性，结果表明：机翼形变测量的三维位置误差与姿态误差均得到了改善，说明该方法具有较高的估计精度并在动态环境中有较好的形变监控能力．

关键词：弹性形变分布式相对惯性导航数据融合