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第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：张君贤谢方涛瞿叶高刘广胡珊王波兰上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海机电工程研究所

针对由广泛存在于机械系统中的非线性振动引起的复杂声波辐射问题,本文建立了含非线性刚度的两自由度刚性振子在无限可压缩流体介质中噪声响应的数值计算模型。应用谐波平衡法和时域直接积分Newmark算法求解非线性振动响应,辐射声波采... 详细信息

针对由广泛存在于机械系统中的非线性振动引起的复杂声波辐射问题,本文建立了含非线性刚度的两自由度刚性振子在无限可压缩流体介质中噪声响应的数值计算模型。应用谐波平衡法和时域直接积分Newmark算法求解非线性振动响应,辐射声波采用笛卡尔坐标下的线性欧拉方程进行建模,应用约束移动最小二乘浸入边界法将振子动力学响应作为边界条件施加流固耦合界面上,并在空间和时间上分别利用四阶色散关系保持DRP格式和显式四阶时间推进格式对声波方程进行离散和求解。为了模拟人工截断计算域边界上的无反射条件,采取完美匹配层技术吸收向外传播的声波。通过与文献解析解的比较,验证了数值方法的有效性。研究了两自由度非线性振子系统在超谐共振、主共振、内共振和组合共振时的声响应。数值结果表明,振动系统中的非线性对辐射声场具有显著影响。当振子处于主共振时,声波的基波分量在声响应中占主导地位;而声波的高次谐波分量的贡献在振子发生超谐共振时十分显著,这种现象在振动系统中存在内共振时更加明显。同时结果表明,随着声波波长的变短,声场中的干涉条纹数目增加。

关键词：非线性声波非线性振子超谐共振主共振内共振

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白车身激光焊接过程的变形预测及几何补偿方法

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上海交通大学学报 2019年第1期53卷 62-68页

作者：王庆刘钊黄平华朱平上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上汽大众汽车有限公司上海201805

针对白车身激光焊接过程中热成形钢板变形较大的问题,通过几何补偿方法消除焊接变形对装配过程的影响,建立了钢板焊接变形的几何补偿优化流程,通过基于有限元方法的焊接过程模拟来预测激光焊接的板件变形程度,并结合最优拉丁超立方采样... 详细信息

针对白车身激光焊接过程中热成形钢板变形较大的问题,通过几何补偿方法消除焊接变形对装配过程的影响,建立了钢板焊接变形的几何补偿优化流程,通过基于有限元方法的焊接过程模拟来预测激光焊接的板件变形程度,并结合最优拉丁超立方采样、Kriging近似模型与粒子群优化算法对B柱加强板进行几何补偿优化.结果表明,优化后的B柱加强板经过激光焊接后与原设计型面吻合较好.

关键词：白车身激光焊接变形预测几何补偿方法 Kriging近似模型粒子群优化算法

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喷管高速电弧放电粗化工艺研究

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电加工与模具 2021年第1期 15-20页

作者：刘苏毅王佳兴牛禄顾琳上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海航天动力技术研究所上海201109

为消除航天发动机工作时喷管内壁复合材料因高压燃气作用导致脱落的隐患,提出了一种基于流体动力断弧机制的负极性高速电弧表面粗化技术,研究了峰值电流、脉冲宽度、电极孔径对典型材料电弧粗化的效率和表面质量的影响,同时探究了电弧... 详细信息

为消除航天发动机工作时喷管内壁复合材料因高压燃气作用导致脱落的隐患,提出了一种基于流体动力断弧机制的负极性高速电弧表面粗化技术,研究了峰值电流、脉冲宽度、电极孔径对典型材料电弧粗化的效率和表面质量的影响,同时探究了电弧粗化后工件与复合材料所能承受的最大剪切力。结果表明:电弧粗化不仅能够提高工件的材料去除率,而且通过凸起引入机械连接,大大提高了复合材料与喷管表面的结合能力,从而消除脱落风险,适合在喷管表面粗化中推广应用。

关键词：电弧粗化加工表面质量工艺性能抗剪切

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不同晶粒的纯铜表面划痕实验研究

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上海交通大学学报 2019年第3期53卷 253-259页

作者：茅梦云彭林法来新民上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240

金属薄板成形过程中由于模具与材料表面粗糙度相近,摩擦中的犁沟效应会对材料表面的变形行为产生重要影响,进而影响薄板材料的成形性能.为此,通过圆锥划伤实验,研究不同圆锥角度下不同晶粒尺寸材料的变形及损伤行为.结果表明:随着圆锥... 详细信息

金属薄板成形过程中由于模具与材料表面粗糙度相近,摩擦中的犁沟效应会对材料表面的变形行为产生重要影响,进而影响薄板材料的成形性能.为此,通过圆锥划伤实验,研究不同圆锥角度下不同晶粒尺寸材料的变形及损伤行为.结果表明:随着圆锥角度的增大,材料内裂纹产生的位置从划痕顶部逐渐转变为划痕中上部,材料的流动方向则从沿圆锥表面向上逐渐转变为向圆锥两侧扩展;晶粒尺寸的增大能够抑制划伤过程中材料内部裂纹的产生,从而减少划痕内的裂纹区域;材料的划伤硬度和划痕前端的材料堆积高度随着晶粒尺寸的增大而减小;材料划伤行为的晶粒尺度效应主要来自于晶粒尺寸对材料流动及断裂性能的影响.研究结果能够加深对金属成形过程中摩擦行为的认识,并对金属成形工艺的参数设计提供理论指导.

关键词：犁沟效应表面划痕晶粒尺寸金属成形

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基于绝对节点坐标法的压电驱动复合结构动力学特性

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上海交通大学学报 2019年第6期53卷 665-672页

作者：易灿明余海东王皓上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

软体机器人的驱动一般由较硬的驱动元件与柔性介质复合而成,两相材料耦合大变形的精确描述是驱动部件结构设计与运动控制的关键.针对复合柔性板结构大变形的特点,基于绝对节点坐标方法,通过变形协调条件将梁和板单元进行耦合,同时引入... 详细信息

软体机器人的驱动一般由较硬的驱动元件与柔性介质复合而成,两相材料耦合大变形的精确描述是驱动部件结构设计与运动控制的关键.针对复合柔性板结构大变形的特点,基于绝对节点坐标方法,通过变形协调条件将梁和板单元进行耦合,同时引入压电驱动材料本构方程,建立带压电材料驱动器的复合柔性板结构动力学模型,并对其动力学特性进行分析,以研究不同参数对该动力学模型的影响.结果表明:柔性悬臂板结构在压电驱动作用下产生弯曲变形,变形量及板末端位移随驱动电压的增大呈近似线性增大规律,且板结构弹性模量越小则该变形量增大的程度越大;随着弹性模量减小,板结构产生的周期性振动幅度增大,周期变长.

关键词：复合柔性板结构绝对节点坐标法变形协调条件压电材料驱动软体机器人

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基于液压伺服作动器的主动隔振系统实验研究

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噪声与振动控制 2020年第3期40卷 207-212页

作者：满孝臣焦素娟龙新华吴闯上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

以两自由度系统为研究对象,设计一种液压伺服作动器及其振动主动控制系统。通过建立两自由度系统和伺服系统耦合数学模型,用传递函数分析法计算出主动隔振系统力传递率。并搭建包括上下层质量、液压作动器、液压系统、控制系统的主动隔... 详细信息

以两自由度系统为研究对象,设计一种液压伺服作动器及其振动主动控制系统。通过建立两自由度系统和伺服系统耦合数学模型,用传递函数分析法计算出主动隔振系统力传递率。并搭建包括上下层质量、液压作动器、液压系统、控制系统的主动隔振实验平台,探究不同激振力频率和幅值的工况下主动隔振系统的隔振效率。实验结果表明,基于液压伺服作动器的主动隔振系统能够有效降低力传递率,在不同工况下系统隔振效率可达60%~70%。

关键词：振动与波液压作动器主动隔振力传递率

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振动磁力研磨机理及多型面加工

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噪声与振动控制 2020年第3期40卷 50-56,72页

作者：张茂胜杨斌堂上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对目前振动辅助磁力研磨中装置复杂、设备专用、缺少小孔加工装置的问题,提出电磁永磁振动辅助磁力研磨的方案。该方案将励磁装置与振动发生装置集成起来,结构简单。同时,设计针对平面、圆柱面、球面以及3 mm内孔面的快换加工部件,可... 详细信息

针对目前振动辅助磁力研磨中装置复杂、设备专用、缺少小孔加工装置的问题,提出电磁永磁振动辅助磁力研磨的方案。该方案将励磁装置与振动发生装置集成起来,结构简单。同时,设计针对平面、圆柱面、球面以及3 mm内孔面的快换加工部件,可实现对上述多种型面的加工。建立起单个磨粒的材料去除模型以及磁粒刷的剪切扭矩模型。根据模型可知,在传统磁力研磨基础上引入振动,可增大磁性磨粒的研磨压力和剪切扭矩,研磨效率得以提高。通过三维光学表面轮廓仪和粗糙度仪对研磨前后表面质量进行测量,平面、圆柱面、球面以及内孔面表面质量都得到明显改善。同时,对电磁永磁振动辅助磁力研磨加工特性进行分析。

关键词：振动与波振动辅助磁力研磨表面粗糙度研磨压力剪切扭矩

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轴颈倾斜下船用复合衬层艉轴承混合润滑特性分析及结构优化

轴颈倾斜下船用复合衬层艉轴承混合润滑特性分析及结构优化

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第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)

作者：吕芳蕊饶柱石王珏河海大学机电工程学院上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

船用艉轴承支撑着悬伸于船外的螺旋桨轴,由于螺旋桨的重力作用,其轴颈中心线不再平行于轴承孔中心线,而是在竖直平面内发生倾斜。轴颈倾斜使轴承膜厚及压力沿轴向不再均匀分布,显著降低轴承承载能力,使之处于混合润滑状态,且易导致碰磨... 详细信息

船用艉轴承支撑着悬伸于船外的螺旋桨轴,由于螺旋桨的重力作用,其轴颈中心线不再平行于轴承孔中心线,而是在竖直平面内发生倾斜。轴颈倾斜使轴承膜厚及压力沿轴向不再均匀分布,显著降低轴承承载能力,使之处于混合润滑状态,且易导致碰磨、严重磨损甚至轴瓦烧焦等问题,严重危害轴系服役安全。为提高轴颈倾斜下水润滑艉轴承的性能,改善压力分布,本文提出了一种采用复合衬层的轴承设计方法,以高分子材料作为承载表面,在高分子承载层与金属外壳之间加入橡胶层,橡胶层为等厚或非等厚结构。在此基础上建立了复合衬层水润滑轴承的混合润滑模型,分析了单一衬层结构、等厚复合衬层结构及非等厚复合衬层结构下的轴承性能。结果表明,对于处于混合润滑状态的水润滑轴承,复合衬层改善了压力分布、降低了摩擦系数和混合润滑状态过渡到流体动力润滑状态时的转速,而非等厚复合衬层对润滑性能具有更显著的改善作用。总结得到非等候符合衬层轴承最优橡胶层厚的拟合公式,并给出了公式的适用范围,公式形式简洁,便于应用于轴承设计计算。相关工作为船用轴承优化设计和承载能力提升提供了新思路。

关键词：船舶艉轴承轴颈倾斜混合润滑结构优化

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采用同步压缩变换和能量熵的机器人加工颤振监测方法

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西安交通大学学报 2019年第8期53卷 24-30,89页

作者：薛雷曾宏伟覃程锦陶建峰刘成良汤海洋黄稳上海飞机制造有限公司上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

为避免机器人加工过程中颤振给加工质量及刀具寿命带来不利影响,提出了一种基于同步压缩变换和能量熵的机器人加工颤振监测方法。首先,利用同步压缩变换获取主轴振动信号高分辨率时频谱,并将获得的时频谱均分为有限个频带;然后,对各频... 详细信息

为避免机器人加工过程中颤振给加工质量及刀具寿命带来不利影响,提出了一种基于同步压缩变换和能量熵的机器人加工颤振监测方法。首先,利用同步压缩变换获取主轴振动信号高分辨率时频谱,并将获得的时频谱均分为有限个频带;然后,对各频带对应的时域子信号进行重构并求取其能量值;最后,采用能量熵作为表征颤振能量分布变化的特征量,通过计算所有子信号的能量熵之和对颤振进行在线监测。在库卡工业机器人加工实验平台上,开展了机器人制孔加工实验验证,实验结果表明:在不同的机器人加工条件下,所提方法均能在颤振发生前22 ms左右有效地将其检测出来;计算一次能量熵的时长约为20 ms,能够基本满足颤振在线监测的实时性要求。

关键词：机器人加工颤振监测同步压缩变换能量熵

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基于经验模态分解与深度森林的液压泵健康评估

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机械与电子 2020年第5期38卷 3-8页

作者：李志远黄亦翔刘成良李彦明贡亮上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

提出了一种基于经验模态分解和深度森林的方法,用于分析液压泵出口压力,从而进行健康状态评估。通过试验系统采集了不同工作时间下液压泵的出口压力信号,利用经验模态分解的方法对其进行分解,分别得到一组本征模态函数,提取其特征;结合... 详细信息

提出了一种基于经验模态分解和深度森林的方法,用于分析液压泵出口压力,从而进行健康状态评估。通过试验系统采集了不同工作时间下液压泵的出口压力信号,利用经验模态分解的方法对其进行分解,分别得到一组本征模态函数,提取其特征;结合原始信号典型时域特征,最终构成信号的特征向量。采用深度森林的方法进行不同健康状态的分类。实验结果表明,所提方法的分类结果准确率可达97%,采用经验模态分解和深度森林结合的方法可以有效提高液压泵健康状态评估的准确率。

关键词：液压泵经验模态分解深度森林健康评估

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