摘要：为研究在轨替换单元与目标航天器定位导向过程中的接触碰撞动力学行为,以配备有杆锥式定位导向结构的目标航天器与在轨替换单元(ORU)为研究对象,考虑定位导向机构的结构特点与实际定位过程的位姿状况,建立了航天器与ORU定位导向过程的三维碰撞动力学模型(NE-CR-LN三维接触动力学模型),并推导了三维空间中锥杆间碰撞检测方程。该模型应用矢量分析方法,考虑锥杆导向系统的自身特点将其划分出四种不同的接触工况。通过将模型数值结果同LS-DYNA仿真结果及文献模型进行对比分析,验证了NE-CR-LN动力学模型的正确性。针对ORU的定位要求,进行典型定位导向工况下的接触碰撞仿真及试验分析,导向仿真过程和动态分析结果表明,NE-CR-LN三维接触动力学模型可以在一定条件下模拟实际接触碰撞过程。

摘要：为了探究轴承产生故障时其内部元件间的运动规律,以高速列车轴箱轴承为研究对象,采用多体动力学分析软件ADAMS建立了外圈滚道剥离故障的轴承动力学模型。模型综合考虑了材料属性、约束、载荷和接触关系等因素,通过铁路轴承综合实验台对试验轴承进行动力学实验并对比部件转速,验证了模型的有效性。通过对外圈滚道不同损伤位置处的轴承进行动力学仿真分析发现:轴承有故障时,滚子与滚道间相邻两接触点的时间间隔变大;轴承故障的存在会加大滚子与滚道间的接触力,进而加剧轴承滚道的损坏;损伤位置位于6点钟时,对滚子打滑起到了抑制作用,滚子打滑率的增大会加剧滚道表面的不均匀擦伤;轴承转速越大,保持架运行越平稳,损伤位置位于12点钟时,对保持架的平稳运行影响不大。研究结果对推动轴承设计和故障诊断技术发展具有一定的理论和实际意义。

摘要：作为切削系统工作特性的输出端,刀尖点动力学行为具有强非线性及分异特征,直接影响着零件加工质量与生产效率。现阶段,基于理论或实验方法的刀尖点动力学特性研究存在建模复杂或测试成本过高等局限性。为此,以基于逆稳定性求解的半理论方法为理论基础,充分考虑切削系统中刀尖点及工件的双柔性,提出一种刀尖点动力学行为分异特征辨识方法。该方法将刀尖点在不同运行状态下动力学行为分异特征的辨识转化为一类优化设计问题,即以不同运行条件下刀尖点动力学参数为变量,以理论预测与实验标定所得极限切深及颤振频率的综合偏差最小为目标构建优化模型并求解,从而揭示刀尖点动力学行为的分异特征及演化规律。通过实施变切深铣削实验,对所得结果进行验证。对比分析表明,所提方法能较准确地获取刀尖点动力学行为的分异特征,有利于实现运行状态下切削稳定性的精准预测。

摘要：剪切增稠流体(STF)的冲击响应行为是其相关防护工程设计的基础.本文研究了STF在强激光诱导冲击加载下的动力学行为,分析了纳米颗粒质量分数的影响规律.首先制备了不同质量分数的二氧化硅-聚乙二醇(PEG)STF.采用PDV系统分别测量了不同厚度水、PEG、40%质量分数STF(40 wt%STF)以及68%质量分数STF(68 wt%STF)在强激光诱导冲击加载下的动态响应规律,并由此得到了材料的状态方程.结果表明,材料中的冲击波速度随二氧化硅质量分数的增加而增加,证明了68 wt%STF优异的冲击能量耗散能力,为STF在冲击防护工程中的应用提供了关键科学支撑.

摘要：通过建立配置有转K6转向架的C80铁路货车动力学模型,考虑不同的车轮不圆状态,包括车轮不圆的阶数和车轮不圆的幅值,研究车轮不圆状态下的车轮轮轨力响应、轴箱振动响应情况,分析车辆动力学行为演变规律,阐述了车轮不圆下的动力学表征,为车轮不圆的故障检测和识别提供基础支撑。结果表明,车轮不圆顺会影响同一轮对的另一车轮振动情况,对第二轮对有轻微影响,基本不会对第三和第四轮对产生影响;多边形阶次与轮轨力主频基本呈现一次线性关系,且不圆深度对车轮轮轨力的幅值有较为明显影响。

摘要：工作面刮板输送机是关键的煤矿综采设备之一,其采用圆环链传动实现对开采煤炭的输送,具有大载荷、高功率、长距离等特点。通过有限段法将刮板输送机的圆环链传动系统离散成Kelvin-Vogit模型,重点考虑其纵向动力学特性,利用Matlab/Simulink建立考虑链传动预紧力和双电动机驱动的系统动力学仿真模型。基于非线性有限元软件Abaqus分析链轮和链环的接触特性,并得到纵向动力学模型所需的链轮和链环的刚度系数。针对刮板输送机链传动系统的满载启动、自由停机和卡链等工况进行动力学仿真计算,计算得到了确保链条张力大于0所需的最小预紧力和链条预紧力对链条张力、速度等参数的影响。为刮板输送机链传动系统关键部件的优化设计和参数匹配提供理论依据。

摘要：针对含大块石泥石流冲击混凝土拦挡坝的动力学问题,基于已有的SPH-FEM耦合数值方法,考虑了大块石-泥石流浆体-拦挡坝的相互动态作用,建立了一个三维耦合数值模型。分别分析了泥石流的冲击被拦挡过程、冲击力时程、坝体关键点位移时程、坝体破坏等动力学行为、块石形状对冲击力影响。并根据坝体破坏机理,结合工程实践,分析了减小迎坡比、增设防撞墩和增加缓冲层三种防撞优化对策。计算结果表明:SPH-FEM耦合数值方法形象再现了泥石流冲击过程中的冲击、爬高、回淤现象;大块石的集中作用易造成坝体冲击处局部破坏;从冲击力减小幅度和拦挡坝破坏程度综合分析,带缓冲层拦挡坝防撞性能最优。数值分析结果对含大块石泥石流冲击拦挡坝的动力学行为研究及防撞设计具有一定的参考价值。

摘要：从固/液界面的动力学方程出发,通过设计不同的计算模型,系统地研究了平面型界面和圆柱型界面的动力学行为,并计算了固/液界面的动力学因子(μ)。模拟平面型界面的运动和涨落行为,并分别提取了μ,两种模拟给出的结果非常接近,都有:μ100>μ110>μ111。模拟平面型界面回复现象,当界面偏离平衡位置时,会在界面张力的作用下发生回复,界面形貌在回复过程满足Gauss衰减规律。模拟圆柱型短晶核的界面运动行为,发现晶核在凝固或熔化过程中,晶核半径的变化速度逐渐加快,但存在一个函数,变化速度为匀速。研究了圆柱型长晶核的熔断行为,解释了界面涨落导致晶核熔断的内在机制,并发现熔断断口形貌近似服从Gauss分布。

摘要：设计了一种压电式等径离散水滴发生器,利用高速摄影的手段对水滴变形现象进行了实验研究。建立了水滴变形后的非球形阻力模型,同时引入了水滴破碎和飞溅模型,采用欧拉法对不同条件下水滴撞击NACA23012翼型的过程进行了数值模拟,并与传统模型下水滴撞击特性计算进行了对比。研究表明:水滴变形会导致其阻力系数增大,水滴阻力系数曲线在雷诺数大于500时逐渐脱离球形阻力曲线,不断增大接近圆盘阻力系数;水滴阻力特性的改变会影响水滴运动轨迹,增强水滴的气流跟随性;水滴飞溅会造成水滴质量损失,减小翼型表面局部水收集系数,这与实验数据更加吻合。

摘要：传统力学模型很难准确预测冲击载荷下磁流变缓冲器的动力学行为,关键原因之一是未考虑惯性效应和局部损耗、或仅考虑其一。针对此问题,从理论与试验上研究分别考虑惯性效应、局部损耗,以及两者同时作用下的环形通道磁流变缓冲器动力学行为。基于Herschel-Bulkley (HB)本构模型,考虑惯性效应,利用平均惯性效应法,推导出环形通道内磁流变液的平均加速度与活塞杆加速度之间的关系,建立包含惯性效应的HB-Inertia (HBI)模型;考虑局部损耗,利用流体力学的相关理论,建立包含局部损耗的HB-Minor Losses (HBM)模型;综合考虑惯性效应和局部损耗的影响,提出同时包含惯性效应和局部损耗的HB-Inertia-Minor Losses(HBIM)模型。设计并制作一对参数相同的磁流变缓冲器,搭建落锤式冲击试验平台,将该对磁流变缓冲器并联,测试不同冲击速度和电流下的动力学行为。试验结果显示所设计的磁流变缓冲器具有良好的控制效果,且最大缓冲力高达75 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBI和HBM模型与试验结果有一定差异,而HBIM模型与试验结果吻合较好,表明惯性效应和局部损耗对缓冲器的力学特性都有影响,其中局部损耗的影响更大。