共振失效下复杂转子系统的可靠性稳健优化设计

针对大型复杂转子系统,根据其失效的判定准则,提出了基于共振失效的可靠性模型并对转子系统进行了可靠性稳健优化设计.首先,基于转子动力学理论判定了系统的主要失效模式,识别出最薄弱环节,预测了系统实际隔离裕度与许用隔离裕度,根据实际隔离裕度大于许用隔离裕度的关系准则,建立基于共振失效模式的可靠性模型;然后,基于神经网络技术、可靠性设计理论以及改进后的可靠性灵敏度计算方法,得到系统可靠度和基本随机变量对可靠度的影响程度,并对其进行排序,找到对系统影响较大参数后,在保证一定可靠度前提的基础上,对系统进行了可靠性稳健优化设计,使参数对可靠度的敏感程度降低.     

机械强度可靠性灵敏度分析的拟蒙特卡罗法

虽然蒙特卡罗方法具有程序结构简单,计算效率与问题维数无关的优点,但工程结构的失效概率往往很小,要获得精确的结果就需要大量样本,因而计算效率低.针对这一问题,采用Halton序列代替伪随机数并结合重要抽样方法,提出计算可靠性灵敏度的拟蒙特卡罗法.该方法与传统蒙特卡罗法相比显著减少了样本,提高了计算效率,并且误差是确定的.以齿轮为研究对象,通过对接触疲劳可靠性及可靠性灵敏度进行分析,证实了该方法在计算效率上的优势.     

基于可靠性的含裂纹结构的风险评估方法

对于含不确定参数的工程结构,考虑了设计参数与可靠性的关系,根据目标可靠性要求对结构参数进行优化设计,提出了一种基于可靠性的含裂纹结构的风险评估方法.基于分项系数法,建立了设计参数关于目标可靠性指标的校验方程,使得所设计的参数满足需要的可靠性要求.进一步应用所述方法对裂纹扩展导致的结构可靠性问题进行了探讨     

齿间动态载荷分配下的齿轮磨损分析

为了寻求与实际更为符合的直齿圆柱齿轮磨损量计算方法,基于单双齿交替啮合和磨损后轮廓形状改变对齿间载荷的影响,推导了相邻2对轮齿在共同承担载荷时的动态载荷分配公式,得到了啮合轮齿的齿间动态载荷;基于Winkler弹性模型和轮齿啮合原理,获得了磨损量计算所需要的压力分布及啮合速度;基于Archard磨损模型,推导了齿轮的磨损量计算模型。算例显示:随着磨损次数的增加,磨损量逐渐增大;齿根处磨损最为剧烈,单双齿转换处的磨损有缓慢微幅波动;磨损与载荷耦合增加;在考虑载荷分配后,最大磨损量大幅减小。研究表明,计算齿轮磨损需考虑齿轮间动态载荷的分配问题。     

气腿式凿岩机活塞的非线性动力学特性

以气腿式凿岩机活塞为研究对象,根据实际工况建立了活塞和钎杆冲击系统的有限元模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件对活塞冲程过程进行了非线性动力学特性分析,得到了活塞与钎杆各个时刻的应力应变情况.结果表明,活塞冲击能的计算结果与实验结果相比误差较小;活塞的最大应力发生在撞击端面上,此外活塞的花键根部也是受力较大的薄弱环节,最大应力介于其疲劳极限与屈服极限之间;活塞的失效形式为端面接触疲劳和花键根部处疲劳断裂,与实际情况十分吻合.     

直行截割下采煤机截割部齿轮箱动态特性实验分析

目前对采煤机截割部齿轮箱振动特性的研究主要通过理论模型，但这些研究缺乏实验验证.通过实验室模拟井下真实的采煤机直行截割过程来分析齿轮箱非线性振动特性.以振动烈度为评判标准，与已有研究所得理论计算结果进行对比.以截深、牵引速度及煤岩体硬度为实验变量，分析它们对齿轮箱振动的影响规律.分析了煤岩体硬度突变冲击、拍振现象和电机启动冲击等影响齿轮箱可靠性的恶劣工况及其影响因素.本实验所得到的数据及相关结论可以为采煤机齿轮箱理论模型及可靠性分析提供参考和对照.     

基于随机摄动法的可靠性灵敏度计算的修正公式

为了更好地解决工程实际中的非线性系统的可靠性求解问题,基于可靠性设计的随机摄动法,将可靠性设计理论和灵敏度分析方法相结合,对具有正态分布随机参数的可靠性灵敏度计算方法进行了修正,使其更加适用于工程实际中的非线性结构系统.编制了参数化的计算机程序,得到了结构可靠度随基本随机变量均值的变化曲线,并结合数值算例证明了针对强非线性的极限状态方程,运用修正后的方法使结构的可靠度对基本随机变量均值灵敏度的计算精度得到了明显的提高,为工程实际提供了更加精准的理论依据.     

齿轮传动激励下采煤机摇臂振动特性

为研究采煤机摇臂齿轮系统啮频耦合规律及齿轮传动激励下摇臂壳体振动特性,进行摇臂振动特性实验.根据齿轮参数,计算啮合频率,得到齿轮传动激励频率成分.通过有限元模型及实验模态分析,得到摇臂固有特性.通过振动特性实验,测量摇臂振动加速度,进行时域及频域分析,得到传动系统啮频耦合规律.结果表明:传动系统启动冲击约为重载截割冲击的2倍;平稳运行时行星级振动峰值最大;摇臂形成了以第3、第5阶振型为主的弹性振动;行星级与惰轮级结合处频率耦合作用最强,主要形式为各特征频率倍频组合频率.频率耦合是造成摇臂共振的主要原因.     

基于双向流固耦合的锥阀阀芯位移可靠性分析

传统的阀芯位移稳定性是在系统参数确定的前提下进行的，然而，在实际生产的使用过程中，各种系统参数具有不确定性.针对此问题，建立了一个锥阀工作动态过程的有限元分析模型，采用双向流固耦合和重叠网格方法分析求解压力入口下锥阀的动态响应过程.考虑参数随机性的影响，以阀芯稳定后位移是否超过许用位移量为衡量标准建立阀芯位移波动的极限状态方程，通过Monte-Carlo仿真和Kriging方法，对阀芯稳定后位移的波动情况进行了可靠性分析.研究发现，阀芯稳定位移波动范围小于理论值的19%,阀芯稳定位移的可靠度随着入口压力的增大而降低.