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气动激励下的涡轮增压器整机振动分析与试验

内燃机学报 2024年第2期42卷 161-168页

作者：秦励伟刘贵升盆义红刘海景国玺张昊河北工业大学机械工程学院天津300130 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室天津300400

针对气动激励引起的增压器整机高振动响应问题,以某型柴油发动机涡轮增压器为研究对象,采用单向瞬态流固耦合方法,建立涡轮增压器整机流固耦合模型,开展气动激励下关键零部件振动响应研究.讨论并对比了涡轮及压气机叶轮气动激励的时域... 详细信息

针对气动激励引起的增压器整机高振动响应问题,以某型柴油发动机涡轮增压器为研究对象,采用单向瞬态流固耦合方法,建立涡轮增压器整机流固耦合模型,开展气动激励下关键零部件振动响应研究.讨论并对比了涡轮及压气机叶轮气动激励的时域和频域特性,并定量分析了该激励下的结构振动响应特性,同时通过增压器振动试验验证了模型及方法的精度,各工况下壳体振动加速度量级的绝对误差不超过6 dB,相对误差不超过4%.结果表明:在转子系统中,压气机叶轮压力波动幅值为涡轮机涡轮的4倍,由此导致压气机叶轮的振动幅值平均为涡轮和转轴的3~4倍,最大振动幅值发生在压气机叶轮轮盘外边缘叶顶间隙处,为209.5μm;壳体振动烈度最大的部位发生在压气机出口内壁靠近轴承体一侧,为322.2 m/s^(2).

关键词：涡轮增压器气动激励流固耦合数值模拟

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铸铝汽缸盖疲劳强度分区评价方法研究

机械强度 2024年第3期46卷 579-587页

作者：吕振国周海涛周志革景国玺李书博刘义朋何晓东李鹏河北工业大学机械工程学院天津300400 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300400 中国北方发动机研究所(天津) 天津300400

为考虑汽缸盖不同位置力学性能差异对疲劳评估的影响,提出一种考虑汽缸盖力学性能分散性的疲劳评估方法。首先,在汽缸盖本体的顶板、底板、进排气道壁和立墙部位分别取样,进行拉伸试验并分析各部位的力学性能分散性。然后,测量汽缸盖各... 详细信息

为考虑汽缸盖不同位置力学性能差异对疲劳评估的影响,提出一种考虑汽缸盖力学性能分散性的疲劳评估方法。首先,在汽缸盖本体的顶板、底板、进排气道壁和立墙部位分别取样,进行拉伸试验并分析各部位的力学性能分散性。然后,测量汽缸盖各区域的微观组织结构特征,建立基于微观缺陷的拉伸性能预测模型。并利用拉伸性能与疲劳强度关系,建立疲劳极限预测模型。最后,基于多轴高周疲劳理论,结合热机耦合应力以及材料边界,提出汽缸盖疲劳强度分区评价方法。结果表明,建立的力学性能模型的预测误差约为2%,实现了对汽缸盖各区域力学性能的准确预测。与传统的疲劳评估方法相比,所提方法结合了工作载荷和材料分散性两个因素的影响,其评估的危险位置与试验开裂部位一致,因此可以更加准确地表征缸盖的疲劳性能。

关键词：铸铝汽缸盖力学性能分散性力学性能预测疲劳强度二次晶枝臂间距

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基于反向传播神经网络的增压器涡轮转子过盈连接结构优化设计

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内燃机工程 2024年第1期45卷 10-17页

作者：陈升刘烨景国玺陈光彭前亮孙秀秀河北工业大学机械工程学院天津300130 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 中国北方发动机研究所天津300400

针对钛铝合金涡轮与K418合金套的过盈连接结构存在的应力问题,以涡轮转子过盈连接结构为研究对象,设计型线结构并建立过盈连接结构应力预测模型,基于过盈连接结构应力预测模型分析不同型线对应力分布状态的影响。研究结果表明:过盈连接... 详细信息

针对钛铝合金涡轮与K418合金套的过盈连接结构存在的应力问题,以涡轮转子过盈连接结构为研究对象,设计型线结构并建立过盈连接结构应力预测模型,基于过盈连接结构应力预测模型分析不同型线对应力分布状态的影响。研究结果表明:过盈连接结构应力预测模型具有较高的精度,对平均接触应力的预测误差为0.67%,对最大Mises应力的预测误差为8.25%。采用过盈连接结构应力预测模型得到的型线优化设计方案使涡轮轴最大Mises应力减少了42.01%,而平均接触应力只减少了10.22%,增压器涡轮转子过盈连接结构可靠性显著提高。

关键词：钛铝合金涡轮过盈连接结构优化

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2A70铝合金应变疲劳全寿命预测模型

机械强度 2024年第3期46卷 736-742页

作者：张军海景国玺刘烨张文凯武一民陈升河北工业大学机械工程学院天津300401 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 中国北方发动机研究所天津300400

针对2A70铝合金在全寿命范围内的疲劳寿命预测问题,开展了2A70铝合金材料拉伸试验、单轴拉压条件下的低周疲劳试验和高周疲劳试验,讨论了全寿命范围内通过应变进行寿命预测的优势,提出了一种应变疲劳全寿命曲线模型,建立了2A70铝合金的... 详细信息

针对2A70铝合金在全寿命范围内的疲劳寿命预测问题,开展了2A70铝合金材料拉伸试验、单轴拉压条件下的低周疲劳试验和高周疲劳试验,讨论了全寿命范围内通过应变进行寿命预测的优势,提出了一种应变疲劳全寿命曲线模型,建立了2A70铝合金的应变疲劳全寿命曲线。通过试验结果对本模型以及3种常用模型的参数进行了标定,并对4种模型的预测结果进行了对比分析,结果表明,提出的新模型寿命预测结果均在3倍误差带范围内,平均误差和分散性都较小,寿命预测精度优于其他3种模型,新模型更适合于2A70材料在同样应变比条件下的疲劳寿命预测。

关键词： 2A70铝合金应变疲劳全寿命范围寿命预测模型

宽幅温度和应力范围下蠕墨铸铁的蠕变试验及本构模型对比研究

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机械强度 2024年第1期46卷 70-76页

作者：李书博刘茜景国玺张军海卫军朝杨紫毅孙帅河北工业大学机械工程学院天津300400 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300400 中国北方发动机研究所(天津)柴油机增压技术重点实验室天津300400

随着发动机功率密度的增加,气缸盖在运行过程中所承受的温度和应力也增加,因此蠕变损伤预测需要考虑准确的蠕变本构模型和参数。针对蠕墨铸铁(Compacted Graphite cast Iron,CGI)气缸盖大范围的温度和应力工作条件,开展温度450~550℃、... 详细信息

随着发动机功率密度的增加,气缸盖在运行过程中所承受的温度和应力也增加,因此蠕变损伤预测需要考虑准确的蠕变本构模型和参数。针对蠕墨铸铁(Compacted Graphite cast Iron,CGI)气缸盖大范围的温度和应力工作条件,开展温度450~550℃、试验应力100~300 MPa条件下的CGI蠕变试验,进行表征宽幅温度和应力下CGI最小蠕变速率的蠕变本构模型对比研究。研究表明:与较小的温度和应力范围相比,在宽幅条件下CGI更容易发生蠕变损伤,且温度相比应力更能促使CGI发生蠕变变形;分别基于Norton⁃Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和变形机制的真应力(Deformation Mechanism⁃based True Stress,DMTS)模型,结合多目标优化方法,构建了CGI蠕变本构模型。其中,基于DMTS模型的CGI蠕变模型有73%的预测值在两倍误差范围内,吻合效果在三种模型中为最佳。

关键词：蠕墨铸铁宽幅温度和应力范围蠕变试验蠕变本构模型最小蠕变速率多目标优化

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基于WOA-SVR的汽车运动状态估计

中国机械工程 2024年

作者：尤勇孟云龙吴景涛王长青中汽研汽车检验中心(天津)有限公司河北工业大学机械工程学院天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室

为了不依靠动力学模型精度准确地获取车辆运动状态信息，本文提出了一种基于WOA-SVR的车辆状态估计算法。首先通过分析车辆动力学基本特性，设计了侧向速度、横摆角速度与车速分离的支持向量回归估计架构；然后对SVR模型进行多种行驶工... 详细信息

为了不依靠动力学模型精度准确地获取车辆运动状态信息，本文提出了一种基于WOA-SVR的车辆状态估计算法。首先通过分析车辆动力学基本特性，设计了侧向速度、横摆角速度与车速分离的支持向量回归估计架构；然后对SVR模型进行多种行驶工况组成的数据集训练，在训练过程中运用鲸鱼优化算法对松弛变量中的惩罚因子c与核函数参数g进行寻优；最后对估计算法进行单移线、扫频试验虚拟仿真和实车ABS制动、双移线试验验证。结果表明，本算法有效地提高了估计精度，且对于车速的变化具有鲁棒性，可以实现准确的不依靠动力学模型的汽车运动状态估计。

关键词：车辆状态估计动力学模型机器学习支持向量回归鲸鱼优化算法

基于双边Lanczos算法的声子晶体复模态重分析

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计算力学学报 2024年第2期41卷 299-305页

作者：王亚茹王刚安玉民河北工业大学机械工程学院天津300401 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心天津300401

针对声子晶体拓扑结构修改时模态计算效率低的问题,提出基于双边Lanczos算法的复模态重分析。与全分析不同,本方法利用声子晶体原始结构的模态分析结果,通过双边Lanczos算法构建投影向量矩阵,将广义特征值方程映射进子空间来压缩矩阵规... 详细信息

针对声子晶体拓扑结构修改时模态计算效率低的问题,提出基于双边Lanczos算法的复模态重分析。与全分析不同,本方法利用声子晶体原始结构的模态分析结果,通过双边Lanczos算法构建投影向量矩阵,将广义特征值方程映射进子空间来压缩矩阵规模,求解方程后再利用近似模态关系得到最终解。通过对尺寸和形状发生修改的声子晶体进行分析,验证了方法所求结果具有高精度,与全分析相比缩减了约35%的计算时间,在处理拓扑修改变化量大和计算规模大的声子晶体模态分析问题上有很大潜力。

关键词：双边Lanczos算法复模态重分析广义特征值问题声子晶体

基于多目标粒子群算法的A356铝合金蠕变本构模型的构建

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机械工程材料 2024年第3期48卷 95-101页

作者：杨紫毅李书博景国玺马天孙帅孙秀秀周海涛河北工业大学机械工程学院天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300400 中国北方发动机研究所(天津)柴油机增压技术重点实验室天津300400

在150,250,300℃温度和20~150 MPa应力下,对A356铝合金进行单向拉伸蠕变试验,研究了其蠕变特性;采用多目标粒子群算法得到Norton-Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和基于变形机制的真应力蠕变模型的参数,并采用这3种模型对A356铝... 详细信息

在150,250,300℃温度和20~150 MPa应力下,对A356铝合金进行单向拉伸蠕变试验,研究了其蠕变特性;采用多目标粒子群算法得到Norton-Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和基于变形机制的真应力蠕变模型的参数,并采用这3种模型对A356铝合金的最小蠕变速率-应力曲线进行预测,分析3种模型的预测精度。结果表明:A356铝合金的最小蠕变速率与试验温度和应力成正相关,但温度对最小蠕变速率的影响程度大于应力;基于变形机制的真应力蠕变模型具有最高的预测精度,对最小蠕变速率的预测结果中90%数据点均位于2倍误差带内。结合多目标粒子群算法得到的基于变形机制的真应力蠕变模型可以用来准确模拟宽幅温度和应力范围下A356铝合金的蠕变特性。

关键词： A356铝合金最小蠕变速率蠕变本构模型多目标粒子群算法

基于鲸鱼优化算法-支持向量回归的汽车运动状态估计

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中国机械工程 2024年第6期35卷 973-981,992页

作者：尤勇孟云龙吴景涛王长青河北工业大学机械工程学院天津300400 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300131 中汽研汽车检验中心(天津)有限公司天津300300

为了不依赖动力学模型精度而准确地获取车辆运动状态信息,提出一种基于鲸鱼优化算法-支持向量回归(WOA-SVR)的车辆状态估计算法。首先通过分析车辆动力学基本特性,设计了侧向速度、横摆角速度与车速分离的支持向量回归估计架构;然后对... 详细信息

为了不依赖动力学模型精度而准确地获取车辆运动状态信息,提出一种基于鲸鱼优化算法-支持向量回归(WOA-SVR)的车辆状态估计算法。首先通过分析车辆动力学基本特性,设计了侧向速度、横摆角速度与车速分离的支持向量回归估计架构;然后对支持向量回归(SVR)模型进行多种行驶工况组成的数据集训练,在训练过程中运用鲸鱼优化算法对松弛变量中的惩罚因子c与核函数参数g进行寻优;最后对估计算法进行单移线、扫频试验虚拟仿真和实车ABS制动、双移线试验验证。结果表明,该算法有效提高了估计精度,且对车速的变化具有鲁棒性,可以实现准确的不依赖动力学模型精度的汽车运动状态估计。

关键词：车辆状态估计动力学模型机器学习支持向量回归鲸鱼优化算法