半车系统振动控制中的非线性能量汇设计与应用

1

作者 王义 李旭龙 +3 位作者 魏莎 王俊 丁虎 陈立群 《力学学报》 北大核心 2025年第3期720-729,共10页

为提高乘车的舒适性,提出一种针对半车系统的新型悬架系统控制方案.该方案的核心是分布式布置非线性能量汇,即将多个非线性能量汇分别安装于前车身、后车身和前后车轮.基于牛顿第二定律建立了耦合非线性能量汇的半车系统的动力学方程.... 为提高乘车的舒适性,提出一种针对半车系统的新型悬架系统控制方案.该方案的核心是分布式布置非线性能量汇,即将多个非线性能量汇分别安装于前车身、后车身和前后车轮.基于牛顿第二定律建立了耦合非线性能量汇的半车系统的动力学方程.利用谐波平衡法求解系统的近似解析解,并使用四阶龙格库塔法验证了近似解析解的准确性.随后,为说明所提方案的有效性,比较了原半车系统以及仅在车身前、后安装非线性能量汇和应用所提控制方案时系统的幅频响应.进一步,分析了所提控制方案中非线性能量汇质量、非线性弹簧刚度和阻尼对减振效果的影响.结果表明,在不改变附加非线性能量汇质量的条件下,所提方案通过分布式布置非线性能量汇实现了车身和车轮的振动控制,提升了乘车的舒适性和安全性.对于车轮,增大非线性能量汇质量有利于提高减振效率,而非线性刚度和阻尼的增大可能存在减振效率的恶化;对于车身,增大非线性能量汇质量或减小阻尼同样有利于提高减振效果,而非线性刚度的增大可能存在减振效率的恶化.所提方案为车辆悬架设计提供了有用的指导,同时也为非线性能量汇的工程应用提供了理论基础. 展开更多

关键词 半车系统 非线性能量汇 车辆悬架 谐波平衡法 振动控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

孔内壁残余应力和表面粗糙度对7050铝合金紧固孔试样疲劳寿命的影响

2

作者 刘长军 戴寅 +1 位作者 常帅 谈建平 《机械工程材料》 北大核心 2025年第1期23-29,共7页

通过不同切削速度(4,8,12,16,20,40,80 mm·min-1)钻铰、不同进给速度(0.02,0.04 mm·r-1)铣削和电火花加工,在7075-T72451铝合金疲劳试样中心制备了不同表面粗糙度和残余应力的紧固孔,通过高周疲劳试验研究了孔表面粗糙度和残... 通过不同切削速度(4,8,12,16,20,40,80 mm·min-1)钻铰、不同进给速度(0.02,0.04 mm·r-1)铣削和电火花加工,在7075-T72451铝合金疲劳试样中心制备了不同表面粗糙度和残余应力的紧固孔,通过高周疲劳试验研究了孔表面粗糙度和残余应力对试样疲劳寿命的影响,建立了孔表面粗糙度和残余应力与疲劳寿命之间的关系。结果表明:3种工艺加工孔中,钻铰孔表面质量最好,可以通过增加切削速度在维持较小表面粗糙度的同时增大残余压应力。表面粗糙度和残余应力共同影响疲劳寿命,表面粗糙度较小时,随着残余压应力增加,疲劳寿命延长;表面粗糙度增大后,应力集中效应对疲劳寿命影响的占比变大,残余应力的影响占比变小,疲劳寿命缩短;切削速度为16 mm·min-1时钻铰孔试样疲劳寿命最长;提出的综合考虑表面粗糙度和残余应力影响的孔表面质量影响系数能在±2.5倍数据分散带内很好地关联疲劳寿命。 展开更多

关键词 孔加工 疲劳寿命 表面粗糙度 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光冲击、喷丸及其复合强化对TC4钛合金高周疲劳性能的影响

3

作者 潘妃 王宁 +5 位作者 朱贤皓 武秋宇 张显程 陆体文 周留成 潘鑫磊 《航空制造技术》 北大核心 2025年第10期107-115,共9页

为提升Ti-6Al-4V(TC4)钛合金的疲劳性能,研究了激光冲击(LSP)、喷丸(SP)及其复合强化(LSP+SP)3种表面强化方法对TC4钛合金的高周疲劳性能的影响规律;采用X射线衍射法分析3种强化工艺后试样表层的残余应力分布,采用显微硬度仪测定显微硬... 为提升Ti-6Al-4V(TC4)钛合金的疲劳性能,研究了激光冲击(LSP)、喷丸(SP)及其复合强化(LSP+SP)3种表面强化方法对TC4钛合金的高周疲劳性能的影响规律;采用X射线衍射法分析3种强化工艺后试样表层的残余应力分布,采用显微硬度仪测定显微硬度,并在20℃拉伸高周疲劳加载条件下,基于升降法,分别进行疲劳极限的测试,建立了TC4钛合金疲劳寿命设计的Goodman曲线及公式和基于可靠度的P-Goodman曲线。与未强化的光滑试件相比,LSP、SP、LSP+SP试件的疲劳极限分别提升了18.2%、10.1%和26.6%;结合临界距离理论,得到考虑残余应力与平均应力的影响的Goodman模型,与复合强化高周疲劳试验数据对比,误差不超过5%;基于概率分布函数,确定了不同强化工艺、不同可靠度下的P-Goodman曲线,在相同外加载荷条件下,复合强化工艺的试样更不容易发生疲劳破坏。 展开更多

关键词 TC4钛合金 激光冲击 喷丸 疲劳极限 Goodman图

在线阅读 下载PDF 职称材料

多面磁轭结构的单磁铁电磁超声换能器设计

4

作者 胡正 屈海峰 +2 位作者 郭新峰 邱勋林 项延训 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期174-182,共9页

为提高单磁铁电磁超声换能器(EMAT)的换能效率以激发更高幅值的超声导波,通过仿真与实验相结合的方法,提出了一种简单易行的半封闭磁轭EMAT设计思路。半封闭磁轭EMAT由长方形永磁铁、半封闭磁轭结构、回折线圈和试件组成。首先通过仿真... 为提高单磁铁电磁超声换能器(EMAT)的换能效率以激发更高幅值的超声导波,通过仿真与实验相结合的方法,提出了一种简单易行的半封闭磁轭EMAT设计思路。半封闭磁轭EMAT由长方形永磁铁、半封闭磁轭结构、回折线圈和试件组成。首先通过仿真对比分析了3种可能的磁轭加装方案,验证了半封闭磁轭对于增强单磁铁EMAT激发效率的可行性。接着分析了半封闭磁轭的设计参数对被测物体表面涡流区域的磁场强度和信号激发效率的影响,包括磁轭结构的侧板间距、顶板间距、板厚、所用材料相对磁导率。对比原始无磁轭方案,优化参数后的半封闭磁轭EMAT在仿真中获得了近50%的激发效率提升。依据仿真结果,设计制作了加装半封闭磁轭的电磁超声换能器。在1 mm厚铝板上激发对称模式的10周期1 MHz兰姆波(Lamb)实验结果表明,磁铁提离距离2 mm时,加装半封闭磁轭的EMAT比原始设计的信号幅值提升了40.42%;磁铁提离6 mm,磁轭方案的幅值提升了31.32%。后续又在2 mm厚铝板上进行了反对称模式的5周期415 kHz兰姆波实验,半封闭磁轭方案在不同提离距离上带来的幅值提升亦超过30%,验证了所提方法的普遍适用性。实验所用的磁轭材料是常规冷轧钢薄板(SPCC),易获取易制备,便于应用推广。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 兰姆波 磁轭结构 信号增强

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合弹丸喷丸强化对300M钢表面完整性影响的有限元模拟

5

作者 武秋宇 王宁 +2 位作者 曹圣兵 殷广强 朱贤皓 《机械工程材料》 北大核心 2025年第5期98-104,共7页

采用相同建模方式建立同时喷射大直径(0.300 mm)和小直径(0.178 mm)弹丸的复合弹丸喷丸强化和单种弹丸喷丸强化两种三维有限元模型并进行了验证,研究了复合弹丸喷丸强化对300M钢表面完整性的影响规律,并与单种弹丸喷丸强化进行对比。结... 采用相同建模方式建立同时喷射大直径(0.300 mm)和小直径(0.178 mm)弹丸的复合弹丸喷丸强化和单种弹丸喷丸强化两种三维有限元模型并进行了验证,研究了复合弹丸喷丸强化对300M钢表面完整性的影响规律,并与单种弹丸喷丸强化进行对比。结果表明:模拟得到喷丸后300M钢表层的残余应力分布与试验结果基本吻合,最大残余应力的相对误差在3.57%,表面粗糙度的相对误差为2.56%,模型较准确。复合弹丸喷丸强化后300M钢表层存在残余压应力层,随着深度的增加,残余压应力先增大后减小;大直径弹丸覆盖率占比越高,最大残余压应力越大,表面粗糙度越高。复合弹丸喷丸强化后最大残余压应力和残余压应力层厚度均大于小直径单种弹丸喷丸后,接近于大直径单种弹丸喷丸后;表面粗糙度大于小直径单种弹丸喷丸后,小于大直径单种弹丸喷丸后。 展开更多

关键词 复合弹丸喷丸 有限元方法 残余应力 表面粗糙度

在线阅读 下载PDF 职称材料

多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性 被引量：2

6

作者 赵泽灏 张金龙 董宇红 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期45-54,I0001,共11页

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层... 为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡(local thermal equilibrium,LTE)模型、局部非热平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型、理想金属(ideal metal foams,IMF)模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明:LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布进行修正。 展开更多

关键词 传热 多孔介质壁面 槽道湍流 直接数值模拟 局部热平衡模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

国产加钒钢焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为

7

作者 顾腾飞 王宁 +3 位作者 许开源 曾熙婷 谈建平 涂善东 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期17-24,共8页

以国产2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头为研究对象,在550℃和不同初始应力强度因子(19.04,17.57,16.40,14.64,13.47MPa·m^(0.5))下对母材、焊缝和热影响区进行蠕变裂纹扩展试验,研究了焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为,探究了应力... 以国产2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头为研究对象,在550℃和不同初始应力强度因子(19.04,17.57,16.40,14.64,13.47MPa·m^(0.5))下对母材、焊缝和热影响区进行蠕变裂纹扩展试验,研究了焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为,探究了应力强度因子和C^(*)参量表征蠕变裂纹扩展速率的适用性,并观察了断口形貌。结果表明:随着初始应力强度因子的增加,母材、焊缝和热影响区的蠕变断裂寿命缩短,归一化稳态蠕变裂纹扩展速率增大。在相同初始应力强度因子下,焊缝的蠕变断裂寿命最长、归一化稳态蠕变裂纹扩展速率最小,说明焊缝抵抗蠕变裂纹扩展的能力最强,蠕变性能最佳;热影响区的蠕变断裂寿命最短、归一化稳态蠕变裂纹扩展速率最大。接头不同区域的归一化蠕变裂纹扩展速率与应力强度因子的变化曲线都呈类似“V”字形状,对应蠕变裂纹的萌生、稳定扩展和加速扩展阶段;应力强度因子和归一化蠕变裂纹扩展速率的分布具有显著的分散性;C^(*)参量与归一化蠕变裂纹扩展速率具有更强线性关系,且C^(*)参量和归一化蠕变裂纹扩展速率的分布集中。随着初始应力强度因子的增加,母材、焊缝和热影响区的断裂模式由沿晶断裂或穿晶断裂向沿晶/穿晶混合断裂转变。 展开更多

关键词 2.25Cr-1Mo-V加钒钢 焊接接头 蠕变裂纹扩展行为 应力强度因子

在线阅读 下载PDF 职称材料

平直翼飞翼布局飞机的操稳特性

8

作者 李志锴 魏莎 +1 位作者 丁虎 陈立群 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期925-937,共13页

飞翼布局飞机气动效率高,常被太阳能飞机所采用,但操稳特性较差.平直翼飞翼布局飞机具有与主流后掠飞翼布局飞机不同的气动特性.使用涡格法计算了轻小型平直翼飞翼布局无人机的气动力系数与气动导数,分析了某验证机的俯仰静稳定性及不... 飞翼布局飞机气动效率高,常被太阳能飞机所采用,但操稳特性较差.平直翼飞翼布局飞机具有与主流后掠飞翼布局飞机不同的气动特性.使用涡格法计算了轻小型平直翼飞翼布局无人机的气动力系数与气动导数,分析了某验证机的俯仰静稳定性及不同迎角、爬升角下的纵向与横航向稳定性,讨论了重心位置低于机翼平面对其稳定性的影响,并制作航空模型试飞.研究发现,平直翼飞翼布局飞机的纵向稳定性与常规布局飞机不同,可以在无增稳条件下维持横航向稳定,荷兰滚倾向弱.重心位置降低可以改变配平迎角,使其在正迎角下俯仰更稳定,但会使其在负迎角或大爬升角下的俯仰稳定性恶化.飞机在飞行中表现出多种特殊行为,需要进一步研究. 展开更多

关键词 平直翼 飞翼布局 稳定性 操纵特性 重心位置

在线阅读 下载PDF 职称材料

位错与非均匀夹杂相互作用能的解析和数值计算

9

作者 丁高文 李志远 李阳 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期890-903,共14页

利用Eshelby等效夹杂法(equivalent inclusion method, EIM)处理非均匀夹杂.考虑了固有本征应变的影响,显式地推导出了不同种类位错与非均匀夹杂的相互作用能.以空洞为例,将所得结果与分子动力学(molecular dynamics, MD)模拟计算值进... 利用Eshelby等效夹杂法(equivalent inclusion method, EIM)处理非均匀夹杂.考虑了固有本征应变的影响,显式地推导出了不同种类位错与非均匀夹杂的相互作用能.以空洞为例,将所得结果与分子动力学(molecular dynamics, MD)模拟计算值进行了比较,验证了模型的有效性.充分讨论了模型的应用范围,并系统比较了夹杂本征应变与弹性常数对位错-夹杂体系反应能的影响. 展开更多

关键词 本征应变 位错 非均匀夹杂 Eshelby等效夹杂法

在线阅读 下载PDF 职称材料

冰层覆盖海洋中脉动源生成水声波的传播特性

10

作者 严相毅 卢东强 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期938-950,共13页

考虑用弹性板来模拟海洋表面冰盖,将海水视为具有刚性底部的可压缩无黏流体,在线性势流理论基础上研究了此环境下水声波(声重力波)的传播特性.推导了在质量点源的脉动作用下冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的近似解,探讨了弹性冰层的... 考虑用弹性板来模拟海洋表面冰盖,将海水视为具有刚性底部的可压缩无黏流体,在线性势流理论基础上研究了此环境下水声波(声重力波)的传播特性.推导了在质量点源的脉动作用下冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的近似解,探讨了弹性冰层的厚度、弹性冰层的侧向应力以及流体深度等物理量对水声波传播的影响.研究结果发现:随着弹性冰层厚度的逐渐增加,冰水交界面位移会先增大后减小,然后逐渐趋近于0,而冰层覆盖水域声压先保持不变,而后逐渐减小;弹性冰层的侧向应力对冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的影响并不明显;流体深度的增加会导致冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压均呈减小趋势. 展开更多

关键词 水声波 线性势流理论 弹性冰层 冰水交界面 声压

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于路径积分法的输液管道随机动态响应分析 被引量：6

11

作者 孙诣博 魏莎 +1 位作者 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1371-1381,共11页

随机激励下的输液管道在工程上广泛存在,对其进行研究具有十分重要的意义.为了预测高斯白噪声激励下输液管道系统的随机动态响应,基于哈密顿原理建立了高斯白噪声激励下非线性输液管道的动力学模型.采用Galerkin截断方法对输液管道的控... 随机激励下的输液管道在工程上广泛存在,对其进行研究具有十分重要的意义.为了预测高斯白噪声激励下输液管道系统的随机动态响应,基于哈密顿原理建立了高斯白噪声激励下非线性输液管道的动力学模型.采用Galerkin截断方法对输液管道的控制方程进行离散化.采用基于Gauss-Legendre公式的路径积分法计算了输液管道随机振动响应的位移概率密度函数和速度概率密度函数.采用Monte Carlo方法与路径积分法得到的计算结果进行对比,验证了路径积分法在计算输液管道振动响应上具有较高的计算精度.研究了流速、激励强度和阻尼系数对输液管道位移概率密度函数和速度概率密度函数的影响,并确定了输液管道位移概率密度函数出现双峰时的临界流速.结果表明,采用路径积分法计算输液管道系统的动态响应是有效的.流速增大会使系统可能发生的最大位移变大,可能发生的最大速度不变;激励强度增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变大;阻尼系数增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变小.此外,研究发现流速增大是诱导输液管道发生随机分岔的因素之一. 展开更多

关键词 输液管道 随机激励 受迫振动 概率密度函数 路径积分法

在线阅读 下载PDF 职称材料