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一种双简支―悬臂梁反共振隔振器设计分析与试验

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中国舰船研究 2024年第3期19卷 270-277页

作者：张赣波华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074

[目的]为探究三元件型反共振隔振器的实现形式,提出一种由一根悬臂端含质量块的双简支-悬臂梁与一根双支撑梁所组成的机械装置(BAVI)。[方法]首先,分析双简支-悬臂梁的动态特性,推导其阻抗方程;然后,根据驱动点阻抗函数综合其低阶模型... 详细信息

[目的]为探究三元件型反共振隔振器的实现形式,提出一种由一根悬臂端含质量块的双简支-悬臂梁与一根双支撑梁所组成的机械装置(BAVI)。[方法]首先,分析双简支-悬臂梁的动态特性,推导其阻抗方程;然后,根据驱动点阻抗函数综合其低阶模型是单惯容与单弹簧二元件的串联结构,并解析低阶模型的等效参数;最后,通过装置试件设计与试验,验证其反共振特性和理论方法有效性,并在此基础上分析装置刚度特性及不同阻尼形式的效果。[结果]结果表明,当跨度比共振隔振器结构,具有“高静低动”刚度特性;在双简支-悬臂梁上采取阻尼措施后,可实现隔振区传递率以最大速率衰减的同时抑制共振峰的效果。[结论]所提机械装置证明了三元件型反共振隔振器的可实现性,提供了一种简易可行的工程结构。

关键词：双简支-悬臂梁三元件型反共振隔振器 “高静低动”刚度窄带吸振宽带隔振

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考虑弹性误差的渐开线圆柱齿轮半解析接触模型与传动精度分析

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工程设计学报 2024年第1期31卷 91-97页

作者：肖康张楚董惠敏毛范海大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026

在弹性和误差作用下,齿轮接触的高效、精准建模是研究齿轮传动精度的重要基础。为准确分析渐开线圆柱齿轮的弹性和误差对传动精度的影响,提出了一种考虑弹性误差的齿轮半解析接触模型。以渐开线斜齿圆柱齿轮为例,首先,结合齿轮的齿面方... 详细信息

在弹性和误差作用下,齿轮接触的高效、精准建模是研究齿轮传动精度的重要基础。为准确分析渐开线圆柱齿轮的弹性和误差对传动精度的影响,提出了一种考虑弹性误差的齿轮半解析接触模型。以渐开线斜齿圆柱齿轮为例,首先,结合齿轮的齿面方程与齿廓误差建立误差齿面模型,得到了误差齿面方程。然后,将解析法和有限元法相结合,建立了弹性误差作用下的齿轮半解析接触模型,并推导了其变形协调方程和力平衡方程。最后,建立齿轮的完整和局部有限元模型,通过提取接触齿面的柔度矩阵来计算齿轮的传动误差。应用所构建的半解析模型分析了齿廓误差和弹性变形对齿轮传动精度的影响规律,并与有限元仿真结果进行对比,验证了该半解析模型的高效性和精准性。研究结果可为渐开线圆柱齿轮在工程中的应用提供理论指导。

关键词：渐开线圆柱齿轮弹性误差半解析模型传动误差

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纳米限域Couette流边界气泡减阻机理

物理学报 2024年第15期73卷 123-132页

作者：张鹏张彦如张福建刘珍张忠强江苏大学机械工程学院镇江212013 江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

气泡减阻技术对于提高水下航行器推进效率,降低航行过程中的综合能耗具有重要意义.本文采用分子动力学方法研究了气-液两相Couette流在平行壁板纳米通道内的流动特性和气泡边界减阻特性,分析了表面润湿性、壁面粗糙度和气体浓度对边界... 详细信息

气泡减阻技术对于提高水下航行器推进效率,降低航行过程中的综合能耗具有重要意义.本文采用分子动力学方法研究了气-液两相Couette流在平行壁板纳米通道内的流动特性和气泡边界减阻特性,分析了表面润湿性、壁面粗糙度和气体浓度对边界滑移速度和减阻效果的影响规律.研究结果表明:气泡减阻效果随边界滑移速度的增大而增强;在气-液两相流动区域,随着剪切速度的增大,边界吸附气泡的横向变形和边界滑移速度增大,边界气泡减阻效果增强.固-气相互作用强度和气体浓度增大均导致气体原子在近壁面的富集现象增强,提高了壁面上气泡的铺展特性,从而增大了固-液界面滑移速度.壁面粗糙度会改变气泡的铺展特性,影响边界滑移速度,进而改变流固界面减阻效果;随着肋高的增大,气体原子在肋条间凹槽中聚集,肋条上表面气体原子吸附量减少,导致固-液界面边界滑移速度减小,并最终降低了减阻效果.研究结果将对大型舰船和水下航行器边界减阻技术提供重要理论指导.

关键词：气泡减阻边界滑移 Couette流分子动力学

单调与循环载荷下多晶纯铜局部取向差演化数值模拟

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塑性工程学报 2024年第5期31卷 146-154页

作者：郑战光郭顺孙腾谢昌吉黄增广西大学机械工程学院广西南宁530004 北部湾大学机械与船舶海洋工程学院广西钦州535011 广西机电职业技术学院机械工程学院广西南宁530007

为了揭示不同载荷下局部取向差的演化规律及其与变形损伤的关系,选取多晶纯铜为研究对象,基于DAMASK晶体塑性有限元的开源软件及Python脚本代码编写软件,研究了多晶纯铜在单调拉伸与循环载荷下的晶粒内取向差(KAM)、晶粒参考取向偏差(GR... 详细信息

为了揭示不同载荷下局部取向差的演化规律及其与变形损伤的关系,选取多晶纯铜为研究对象,基于DAMASK晶体塑性有限元的开源软件及Python脚本代码编写软件,研究了多晶纯铜在单调拉伸与循环载荷下的晶粒内取向差(KAM)、晶粒参考取向偏差(GROD)与等效塑性应变的演化规律,并采用取向差频率分布与相关系数评估了KAM与GROD表征变形损伤的优劣。结果表明:单调拉伸与循环载荷下KAM、GROD与等效塑性应变峰值区域分布一致,高取向差和高塑性区域首先出现在晶界或者三叉晶界附近,且取向差与宏观等效塑性应变呈线性正相关。单调拉伸和循环加载下GROD的频谱相似,而KAM的频谱对载荷敏感且相关系数更高,能更好地表征变形损伤。

关键词：晶体塑性 DAMASK 等效应变晶粒内取向差晶粒参考取向偏差

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基于AUBO机器人力矩与轨迹跟踪耦合控制

控制工程 2024年

作者：刘福深王永祥张学习杨期江李沁雪广东工业大学自动化学院广州航海学院船舶与海洋工程学院

针对打磨机器人因抖振问题引起的精准度不足、在实际控制中存在建模参数难确定、精确跟踪控制难等问题，提出了基于改进型sigmoid的Aubo-I5机械臂的高阶滑模控制器。结合Aubo-I5机械臂，建立其运动学方程，并推理了拉格朗日动力学模型... 详细信息

针对打磨机器人因抖振问题引起的精准度不足、在实际控制中存在建模参数难确定、精确跟踪控制难等问题，提出了基于改进型sigmoid的Aubo-I5机械臂的高阶滑模控制器。结合Aubo-I5机械臂，建立其运动学方程，并推理了拉格朗日动力学模型；采用零点连续的改进型sigmoid函数代替开关函数，在力矩项中加入扰动。仿真实验结果表明，该算法能够克服扰动带来的不确定性，减少系统在滑模态高频切换引起的抖振，有效提高了系统的控制精度，且具有鲁棒性强的优点。

关键词： Aubo-I5机器人运动学动力学轨迹规划高阶滑模控制

基于石墨烯-纳米氧化铈修饰电极测定海水基锌离子

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分析试验室 2024年第7期43卷 960-965页

作者：曾泽樨曲伟邱成军庄远王萍吴雨轩高家琪北部湾大学机械与船舶海洋工程学院钦州530000 北部湾大学东密歇根联合工程学院钦州530000 广西海洋工程装备与技术重点实验室钦州530000

采用滴涂法制备了一种石墨烯/纳米氧化铈/Nafion修饰的玻碳电极(GR/CeO_(2)/Nafion/GCE),以循环伏安(CV)、方波阳极溶出伏安(SWASV)、正交试验等方法研究了Zn^(2+)在GR/CeO_(2)/Nafion/GCE上的电化学行为。在最优实验条件下,Zn^(2+)的... 详细信息

采用滴涂法制备了一种石墨烯/纳米氧化铈/Nafion修饰的玻碳电极(GR/CeO_(2)/Nafion/GCE),以循环伏安(CV)、方波阳极溶出伏安(SWASV)、正交试验等方法研究了Zn^(2+)在GR/CeO_(2)/Nafion/GCE上的电化学行为。在最优实验条件下,Zn^(2+)的响应峰电流与Zn^(2+)浓度在5~800μg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.998,方法检出限为1.20μg/L。GR/CeO_(2)/Nafion/GCE具有良好的稳定性、重现性及抗干扰性,用于对海水中Zn^(2+)进行检测,加标回收率为94.2%~102.3%。

关键词：石墨烯方波阳极溶出伏安法锌离子氧化铈

基于联合仿真的波浪能发电装置PTO系统参数优化研究

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船舶力学 2024年第2期28卷 229-238页

作者：何广华杨凯博栾政晓张志刚刘朝纲荆芃霖哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东威海264209 山东船舶技术研究院山东威海264209 哈尔滨工业大学机械工程学院哈尔滨150001

PTO(power take-off)系统是波浪能发电装置(wave energy converter,WEC)的重要组成部分。本文针对摇臂式波浪能发电装置,提出一种机械式PTO系统,考虑发电机负载与机械传动的影响,开展摇臂浮子水动力性能与PTO系统的联合仿真研究。分析... 详细信息

PTO(power take-off)系统是波浪能发电装置(wave energy converter,WEC)的重要组成部分。本文针对摇臂式波浪能发电装置,提出一种机械式PTO系统,考虑发电机负载与机械传动的影响,开展摇臂浮子水动力性能与PTO系统的联合仿真研究。分析摇臂浮子在不同行程工作模式下的运动响应,并对联合仿真模型的PTO系统参数进行优化。研究发现:在目标海况下,本项目设计的发电装置,双行程工作的WEC系统功率显著高于单行程工作状态,双行程WEC最佳功率对应的传动比约为72.5;单行程工作的摇臂浮子在低传动比(小于60)下的上升、下降功率近乎相等,随着传动比的增加,上升、下降行程的功率相较于双行程模式都分别递增,且下降行程功率大于上升行程功率。本文采用的联合仿真方法可为不同海况与各类振荡浮子式波能发电装置的设计与选型提供参考。

关键词：波浪能发电装置参数优化水动力性能联合仿真 AMESim

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船用螺旋桨水动力、空化和低噪声集成设计

清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 75-89页

作者：杨琼方黄修长李晔海军工程大学动力工程学院武汉430033 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判... 详细信息

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判断桨叶有无空化产生,量化并确定空化范围,输出无空化工况的声压谱源级与中纵剖面声指向性图,估算空化噪声谱源级。当设计桨叶时,先确定相对最优的叶片数、直径和转速等总体参数,再优选叶型参数,设计考虑具体包括确定弦长分布规律、应用大侧斜设计要素、适当增加0.70R~0.95R(R为桨叶半径)叶截面最大厚度。桨叶最佳侧斜角临界值位于侧斜度50.0%~70.0%,设计初值可取60.0%。OpenProp+一体化设计效果由低噪声5叶桨设计给予检验,反馈良好,可直接服务于船用桨工程设计。

关键词：螺旋桨设计水动力空化低噪声 OpenProp

Q690厚板对接焊残余应力评估及其对焊接接头断裂性能的影响

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中国舰船研究 2024年第4期19卷 271-281页

作者：王江超杜仕忠牛业兴张庆亚赵宏权吴磊陈震华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 上海振华重工启东海洋工程股份有限公司江苏南通226200 江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院江苏南京211199 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

[目的]旨在研究高强钢厚板多层多道焊的复杂焊接残余应力,评估其对焊接接头断裂性能的影响。[方法]以75 mm厚Q690高强钢板为研究对象,制定多层多道对接焊工艺,完成对接接头的焊接,使用轮廓法获得中剖面的纵向残余应力,基于自主开发的高... 详细信息

[目的]旨在研究高强钢厚板多层多道焊的复杂焊接残余应力,评估其对焊接接头断裂性能的影响。[方法]以75 mm厚Q690高强钢板为研究对象,制定多层多道对接焊工艺,完成对接接头的焊接,使用轮廓法获得中剖面的纵向残余应力,基于自主开发的高效热−弹−塑性有限元计算方法,再现厚板多层多道焊的热循环、微观组织演变等现象,将单轴拉伸试验与GTN损伤模型相结合,提出Q690高强钢板的GTN模型参数,分析金属母材及焊接接头试样的断裂特性和应力−应变曲线。[结果]采用所提方法预测的厚板对接接头熔池形状、金相体积分数都与试验测量基本吻合;考虑焊接固态相变和高强钢轧制初始应力的力学分析,得到的焊接残余应力与试验结果高度一致,并得到了横向残余应力分布;考虑焊接微观缺陷及横向残余应力,阐明了残余应力影响焊接接头断裂性能的力学机理。[结论]相关研究可为高强钢厚板焊接结构残余应力及断裂性能评估提供借鉴和指导。

关键词：厚板残余应力接头断裂轮廓法 GTN模型