摘要：阐释可靠性理论发展现状,剖析当前机械可靠性理论、观点、方法及模型方面存在的一些问题。主要内容包括可靠性分析与评估涉及的失效率曲线的形式及其成因,寿命分布的形式、影响因素,寿命分布形式与失效率曲线形式的一致性问题,以及系统可靠度与零件可靠度之间的关系及影响因素;可靠性设计方法中应力-强度干涉模型的数学本质、工程背景及其应用;可靠性分配原则中'重要度'与'载荷严酷度'的定义及表达等。

摘要：螺栓连接是一种在机械结构中应用极其广泛的连接形式,由于连接界面上存在多种非线性特征,对连接结构的刚度和阻尼具有重要的影响,并进一步导致其动力学特性的非线性变化。建立了螺栓连接界面的非线性模型,并提出了一种基于准静态试验的模型参数辨识方法。首先,在模型中考虑了沿界面法向的非线性接触刚度以及界面上粘滞、滑移、间歇性分离等多种接触状态的存在。进一步,通过准静态试验获得了连接界面的滞回曲线以及拉压变形曲线,对所提出的辨识方法进行了实例应用。结果表明理论与试验的曲线结果具有较好的一致性,该辨识方法具有较高的准确性。该方法能够再现连接界面间复杂非线性特征且具备可识别便于使用的特点,对于螺栓连接结构的动静态特性仿真计算具有重要意义。

摘要：在航空发动机管路系统动力学设计中,需尽量避开发动机的激振频率(主要是高压及低压转子系统的工作频率)以提升管路系统的工作可靠性。以一个多卡箍支撑的单管路系统为对象,提出基于粒子群算法实现卡箍优化布局进而有效避振的方法。考虑到该系统属于超静定结构,这里提出将管体和卡箍分开建模的方法。首先对自由边界条件下管体建模,再将卡箍以弹簧形式引入到管路系统,同时,在建模过程中提出用非均匀分布弹簧组模拟卡箍支撑以提升模型的分析精度。以卡箍位置为设计变量,创建了以同时避开两个激振频率为目标的管路卡箍布局优化模型,进一步给出了应用粒子群算法优化管路卡箍布局的计算过程。经实例研究,用试验校验了创建的半解析模型的合理性,该优化方法获得了避开两个激振频率时卡箍的优化布局。

摘要：在航空发动机管路设计阶段,优化卡箍的支撑位置可使管路有效避开转子激振频率进而实现降低管路振动的目标。以L型管路为对象,研究了创建管路有限元模型及实现以避振为目标的卡箍支撑位置优化的方法。首先,提出了“以直代曲”的L型管路有限元建模方法,在此基础上用弹簧对模拟卡箍的支撑,创建了管路系统的动力学有限元模型。接着,以卡箍位置为设计变量,以激振频率与管路1阶固有频率的差值为目标函数,创建了以避振为目标的卡箍支撑位置优化模型。再则,描述了基于遗传算法求解该优化模型的具体流程。最后,以安装3个卡箍的L型管路为对象进行了实例研究,用试验校验了所提出的有限元建模方法的合理性,进一步通过执行优化确定了可以实现避振的最优的卡箍位置。同时,进行了卡箍的“安全域”分析,确定了各卡箍满足避振条件下的可移动范围。

摘要：为验证构件不同部位粗糙度影响的差异性,以某型铝合金为研究对象,采用疲劳试验与理论分析相结合的方法分析不同部位粗糙度组合下构件疲劳性能的差异。试验设计中,为区分不同部位粗糙度造成的影响,着重对试样角部、面部和曲面部做不同的表面处理,同时设计棒试样及两类厚度的板试样以说明试验结果的普适性,并在试验结果处理中通过观测试样的断口形貌定义面断裂(曲面断裂)与角断裂两种断裂形式。为进一步定量分析不同部位粗糙度影响差异性的大小,采用有限元软件分析不同部位微缺口附近的应力分布特性,另外,针对本研究的特殊性提出一种适用于微尺寸缺口处应力计算的改进场强法,并采用此方法分别计算试样表面各类微缺口处的有效破坏应力及有效应力集中系数。通过试验结果与理论计算结果对比发现,对于同样表面粗糙度的试样,不同部位微缺口处的有效应力集中系数存在显著差异,即角部微缺口处集中系数明显高于面部,这一结论反映到宏观上表现为试样边角处的粗糙度对试样疲劳性能的影响明显高于试样面部粗糙度的影响,因此传统方法中将两者做等同处理缺乏一定的合理性。

摘要：在航空发动机管路的设计阶段,需要尽量避开航空发动机转子的激振频率以提高管路系统的工作可靠性。以两端通过管接头固定的多卡箍支撑空间管路系统为对象,研究了按有限元理论对其进行动力学建模,进而实施基于卡箍位置灵敏度分析的空间管路系统避振优化的方法。首先,提出了基于“以直代曲”和“坐标转换”的面向任意形状空间管体的有限元建模方法,在此基础上用两个弹簧对模拟卡箍的支撑,以及分别采用“变截面梁”和“弹簧单元”模拟管接头的结构及弹性约束,通过对整体坐标系下各单元进行组集创建了管路系统的有限元模型。然后,通过切比雪夫多项式进行卡箍位置全局及局部灵敏度分析,在此基础上提出了局部灵敏度-卡箍布局寻优方法。最后,以两端带有管接头的3卡箍支撑的空间管路为实例,通过试验校验了空间管路有限元建模方法的合理性。进一步通过全局灵敏度分析减小了设计变量的个数,通过局部灵敏度-卡箍布局寻优方法得到了使管路系统基频最大的卡箍布局。相较于初始状态优化后获得的基频提高了50.54%,且和遗传算法相比,所描述的方法在求解效率上提升了86.87倍。

摘要：考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点,提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于ANSYS平台,实现圆柱壳与压电片结构耦合,给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4个压电分流片圆柱壳为对象进行实例研究,证明了建模方法的合理性以及压电分流阻尼对圆柱壳的减振效果。在此基础上进行参数影响分析,可以发现:对于电阻分流电路存在一个最优电阻值可使减振效果最优;压电片贴敷在变形相对大的区域以及增大尺寸对减振有利。

摘要：针对传统的螺栓预紧失效分析方法认为螺栓参数是确定的,而在实际螺栓连接中,各种结构参数的随机性将造成较大的分析误差的问题,考虑随机因素的影响,建立了一个螺栓预紧失效行为的有限元分析模型,以螺纹处的应力值是否超过屈服强度为判别条件进行可靠性分析,计算各参数对连接结构失效现象的灵敏度。研究结果表明:螺栓大径的变化对螺栓静强度失效的现象影响最大,材料的泊松比对其影响次之;螺栓连接的可靠度会随螺栓牙型角、螺距和材料泊松比的增大而增加,随螺栓大径以及材料的密度、弹性模量的增大而减小。

摘要：以航空发动机中的卡箍-管路系统为研究对象,基于自主设计的卡箍刚度试验测试装置,对直径为8mm的卡箍的线刚度和角刚度进行了试验测试。根据实测卡箍刚度,采用线性弹簧对其进行离散化等效处理,并基于自编有限元法建立了卡箍-管路系统的动力学模型。通过试验与仿真所获得的固有频率及频响函数的对比,从而验证了卡箍刚度测定及有限元模型的合理性,并进一步研究了拧紧力矩对卡箍-管路系统固有频率的影响。结果表明:拧紧力矩的增加会导致管路的固有频率增大,且针对所研究的卡箍,当拧紧力矩大于8N·m时,管路固有频率逐渐趋于稳定。

摘要：针对长寿命、高可靠零部件的概率疲劳寿命预测,应用三参数威布尔分布描述疲劳寿命概率分布,研究不同水平的应力循环数之间的损伤等效关系,提出两阶段应力循环等效方法,建立疲劳损伤等效/失效概率等效循环数模型。对于小于寿命分布位置参数的应力循环数,根据应力与寿命分布位置参数之间的关系转换不同应力水平下的损伤等效循环数;对于大于寿命分布位置参数的循环数,根据疲劳失效概率等效转换不同循环应力水平下的等效循环次数。应用这样的方法及模型进行变幅应力历程下的疲劳失效概率计算或概率疲劳寿命预测,能够很好地处理寿命随机变量的最小可能值远大于零的工程实际问题,同时也保证了在转换不同水平应力循环数过程中的失效概率等效。