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结构系统疲劳失效相关机理与可靠性模型
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作者 周金宇 韩文钦 +1 位作者 邱睿 朱福 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第16期220-226,共7页
失效相关普遍存在于工程结构中,是影响结构系统可靠性分析精度的重要因素。针对随机恒幅载荷和随机变幅载荷两类典型工况,推导积矩相关系数和Kendall秩相关系数的计算式,从定性和定量角度分析结构系统各单元疲劳失效内在的统计相关机理... 失效相关普遍存在于工程结构中,是影响结构系统可靠性分析精度的重要因素。针对随机恒幅载荷和随机变幅载荷两类典型工况,推导积矩相关系数和Kendall秩相关系数的计算式,从定性和定量角度分析结构系统各单元疲劳失效内在的统计相关机理。单元寿命相关性主要来自应力过程特征量的分散性,而材料性能的分散性则减轻相关程度。根据单元失效的统计相关机理,利用阿基米德族的Clayton Copula建立串联、并联结构系统的疲劳寿命可靠性模型。分析表明:Clayton Copula形式简洁,可细腻刻画单元对数寿命联合分布密度等高线呈现的非对称形态,由此建立的概率模型计算精度高。算例验证了所提方法的合理性和可行性。新模型可用于共因载荷多次作用下结构系统的疲劳寿命可靠度预测,并为考虑多模式损伤耦合的装备可靠性设计及概率评估提供新工具。 展开更多
关键词 结构系统 疲劳 失效相关 可靠性 COPULA
应用PCD刀具铣削砂型的刀具磨损机理和预测模型
2
作者 单忠德 朱福 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第17期124-132,共9页
针对无模铸造成形技术在铸型制作中的优势,基于聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)刀具铣削砂型试验,研究了PCD刀具铣削砂型的磨损机理,构建了刀具磨损率的预测模型。使用扫描电镜观察了PCD刀具刀面磨损带的微观形貌,研究了刀具... 针对无模铸造成形技术在铸型制作中的优势,基于聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)刀具铣削砂型试验,研究了PCD刀具铣削砂型的磨损机理,构建了刀具磨损率的预测模型。使用扫描电镜观察了PCD刀具刀面磨损带的微观形貌,研究了刀具磨损随加工时间的变化规律和磨损机理。结果表明:在砂型加工过程中,凸起的砂粒对刀具表面的高频刻划和冲击导致刀具表面金刚石颗粒解理断裂和金刚石颗粒间黏结材料被刮除,从而造成金刚石颗粒脱落;刀具中的微观缺陷和砂型中的“硬点”造成刀具微崩刃。基于支持向量机(Support vector machines,SVM)回归分析算法,应用Matlab软件编译了PCD刀具相对加工量的磨损率回归程序,以正交试验结果为训练样本,构建了刀具磨损率预测模型。应用该模型预测了工艺参数对刀具磨损率的影响,为砂型高效加工的刀具磨损控制提供了依据。 展开更多
关键词 无模铸造 PCD刀具 磨损机理 支持向量机 磨损预测模型
基于MSC.Marc的有限元数值模拟技术在材料力学教学中的应用 预览
3
作者 胡可军 杨超 +1 位作者 陈菊芳 朱福 《河南化工》 CAS 2018年第12期47-49,共3页
材料力学是工科专业的一门重要专业基础课,具有理论复杂、概念抽象、计算量大和逻辑性强的特点。本文探讨了有限元数值模拟技术在材料力学教学中的优势,通过MSC.Marc软件建立了拉伸试验、应力集中、圣维南原理和偏心拉伸的数值模型,展... 材料力学是工科专业的一门重要专业基础课,具有理论复杂、概念抽象、计算量大和逻辑性强的特点。本文探讨了有限元数值模拟技术在材料力学教学中的优势,通过MSC.Marc软件建立了拉伸试验、应力集中、圣维南原理和偏心拉伸的数值模型,展示其在材料力学教学中应用情况。数值建模和模拟结果的分析有助于学生对材料力学课程基本概念和基本理论的掌握,激发学生对材料力学课程的学习兴趣。 展开更多
关键词 材料力学 有限元法 MSC.Marc 教学方法
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基于悬索桥割索现象的施工方案优化 预览
4
作者 陈英昊 朱福 李润达 《市政技术》 2018年第3期60-63,共4页
悬索桥在施工过程中发生的割索现象对于缆索是不利的,但又难以完全避免。除采取相应构造措施外。还可通过优化施工方案减小缆索与索鞍在施工过程中的偏折角来保证缆索的安全。以某三塔四跨双索面自锚式悬索桥为例,借助有限元软件,通... 悬索桥在施工过程中发生的割索现象对于缆索是不利的,但又难以完全避免。除采取相应构造措施外。还可通过优化施工方案减小缆索与索鞍在施工过程中的偏折角来保证缆索的安全。以某三塔四跨双索面自锚式悬索桥为例,借助有限元软件,通过调整吊索张拉的顺序,兼顾线形和索力,优化张拉方案。结果表明:在悬索桥施工过程中考虑割索对主缆的影响是非常有必要的,合理的吊索张拉方案可以有效改善主缆在体系转换过程中的不利状态,减少割索现象的发生。 展开更多
关键词 桥梁 悬索桥 割索现象 主缆线形 吊索张托
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多晶体材料微结构二维有限元建模
5
作者 陈震 周金宇 朱福 《机械强度》 CSCD 北大核心 2017年第4期826-830,共5页
多晶体微结构有限元建模是多晶体金属材料研究的重要内容之一。针对传统方法应用的局限性以及难以精确建模问题,提出一种新型多晶体材料微结构建模方法。首先根据指定晶粒尺寸分布规律生成权圆,重点分析常规圆产生方法和依据干涉圆的干... 多晶体微结构有限元建模是多晶体金属材料研究的重要内容之一。针对传统方法应用的局限性以及难以精确建模问题,提出一种新型多晶体材料微结构建模方法。首先根据指定晶粒尺寸分布规律生成权圆,重点分析常规圆产生方法和依据干涉圆的干涉类型生成新圆,然后对各权圆进行边界划分,最后基于四种指定概率密度函数并结合Ansys软件进行多晶体有限元建模和网格划分实验。该方法能根据多样化的晶粒尺寸分布在较小的误差范围内建立微结构模型,有助于提高仿真的精确性和可靠性,且操作简捷。 展开更多
关键词 多晶体建模 材料微结构 晶粒尺寸分布 有限元
多晶体Schmidt因子概率分析
6
作者 周金宇 朱福 陈震 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期490-494,共5页
多晶体的Schmidt因子是结构疲劳寿命分析的重要变量。分别针对有织构和无织构多晶体,在细观尺度上建立Schmidt因子与晶粒随机欧拉角之间关系,证明取向分布一致的体心立方晶和面心立方晶在总体上具有相同的Schmidt因子,从而实现立方晶材... 多晶体的Schmidt因子是结构疲劳寿命分析的重要变量。分别针对有织构和无织构多晶体,在细观尺度上建立Schmidt因子与晶粒随机欧拉角之间关系,证明取向分布一致的体心立方晶和面心立方晶在总体上具有相同的Schmidt因子,从而实现立方晶材料Schmidt因子的细观概率建模。在算例中基于细观概率模型进行统计模拟,得到多晶体疲劳裂纹萌生区晶粒群最大Schmidt因子的概率分布,为机械结构,尤其是微机械、微机电结构的疲劳可靠性分析提供理论基础和有效工程方法。 展开更多
关键词 多晶体 疲劳寿命 Schmidt因子 概率分析
薄壁壳体铸件真空熔铸一体化工艺研究
7
作者 朱福 卢雅琳 +1 位作者 周金宇 王洪金 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第13期91-92,95共3页
真空熔铸一体化技术集真空环境下熔炼和浇注于一体,是一种将传统的调压铸造和重力铸造相结合的新技术。分析了真空熔铸一体化技术的工作原理和气压控制、熔炼、浇注系统等工艺。该技术配合适当的浇冒系统,可以明显提高铸件的充型和补缩... 真空熔铸一体化技术集真空环境下熔炼和浇注于一体,是一种将传统的调压铸造和重力铸造相结合的新技术。分析了真空熔铸一体化技术的工作原理和气压控制、熔炼、浇注系统等工艺。该技术配合适当的浇冒系统,可以明显提高铸件的充型和补缩能力,提高组织性能,适用于薄壁壳体等高质量铸件的生产。 展开更多
关键词 薄壁铸件 真空熔铸 充型能力 补缩能力
双级时效对低压铸造铝合金组织和力学性能的影响 被引量:4
8
作者 卢雅琳 于小健 +2 位作者 李兴成 朱福 徐文婷 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第8期190-192,196共4页
研究了T6I6双级时效工艺对低压铸造A356铝合金组织和力学性能的影响。双级时效工艺为538℃×5 h固溶处理,120℃×3 h预时效处理和180℃×1 h终时效处理。结果表明双极时效处理后,试样中粗大的共晶硅组织发生熔断,演变为分... 研究了T6I6双级时效工艺对低压铸造A356铝合金组织和力学性能的影响。双级时效工艺为538℃×5 h固溶处理,120℃×3 h预时效处理和180℃×1 h终时效处理。结果表明双极时效处理后,试样中粗大的共晶硅组织发生熔断,演变为分布均匀、球化细小的颗粒。与传统固溶时效热处理相比,合金的抗拉强度、伸长率和硬度值二级时效后分别提高了18%、20%和23%。 展开更多
关键词 A356铝合金 低压铸造 双级时效 微观组织
疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型 预览 被引量:1
9
作者 周金宇 谢里阳 +1 位作者 朱福 韩文钦 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期307-316,共10页
裂纹形核是结构疲劳损伤演化的初级阶段。基于Tanaka-Mura微裂纹形核机制,提出恒幅交变载荷下结构表面疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型。设细观尺度的晶粒尺寸、晶粒取向欧拉角为随机变量,借助Schmidt因子建立细观主应力与分解切应力之... 裂纹形核是结构疲劳损伤演化的初级阶段。基于Tanaka-Mura微裂纹形核机制,提出恒幅交变载荷下结构表面疲劳裂纹形核寿命的细观概率模型。设细观尺度的晶粒尺寸、晶粒取向欧拉角为随机变量,借助Schmidt因子建立细观主应力与分解切应力之间的关系。考虑到晶粒取向随机性和紧邻晶粒影响因素,导出分解切应力变程的概率分布。进一步运用矩法和次序统计量模型获得任一晶粒中疲劳裂纹形核寿命和结构热区晶粒群多裂纹分散形核寿命的概率分布。数值算例验证了所提模型与方法的可行性和合理性。新模型在裂纹形核寿命研究中引入了细观物理参数和几何参数的概率统计信息,可为多晶体金属结构件的疲劳可靠性评估和抗疲劳概率设计开辟精细化分析的新途径。 展开更多
关键词 固体力学 疲劳 裂纹形核寿命 细观尺度 概率分析
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应用型本科材料力学教学改革探讨--以机械设计制造及其自动化专业为例 预览 被引量:2
10
作者 杨超 马晓芳 +1 位作者 朱福 陈菊芳 《河南化工》 CAS 2015年第1期60-61,共2页
材料力学是应用型本科机械设计制造及其自动化专业的一门重要的专业基础课,也是与工程实践紧密结合的一门课程,本文以应用型本科人才为培养目标,结合材料力学课程的特点和教学经验,从教学内容、教学方法和优化考核等方面提出了一些... 材料力学是应用型本科机械设计制造及其自动化专业的一门重要的专业基础课,也是与工程实践紧密结合的一门课程,本文以应用型本科人才为培养目标,结合材料力学课程的特点和教学经验,从教学内容、教学方法和优化考核等方面提出了一些合理的建议,取得了一定的教学效果。 展开更多
关键词 应用型本科 材料力学 实践教学
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非等压力角节点外啮合齿轮油膜厚度的研究
11
作者 李秀莲 刘伟 +1 位作者 朱福 张俊 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期781-786,共6页
以一对渐开线直齿圆柱非等压力角节点外啮合齿轮为研究对象,在综合考虑非等压力角齿轮和节点外啮合齿轮的结构特性的基础上,通过对轮齿啮合过程的分析,推导出齿面最小油膜厚度的计算公式,并对影响油膜厚度的相关因素进行了分析。研... 以一对渐开线直齿圆柱非等压力角节点外啮合齿轮为研究对象,在综合考虑非等压力角齿轮和节点外啮合齿轮的结构特性的基础上,通过对轮齿啮合过程的分析,推导出齿面最小油膜厚度的计算公式,并对影响油膜厚度的相关因素进行了分析。研究表明:非等压力角节点外啮合齿轮较常规齿轮具有更优的润滑性能;采取增大压力角、变位系数、齿数比和模数可分别将最小油膜厚度提高6.09%、5.46%、9.63%及66.63%。 展开更多
关键词 齿轮传动 非等压力角 节点外啮合 油膜厚度 仿真分析
铸型加工专用刀具动态特性模拟分析 预览
12
作者 朱福 单忠德 刘丰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第10期12-14,18共4页
针对铸型深腔加工的要求,采用有限元法研究了大长径比专用铸型铣销刀具的动态特性。建立了专用刀具的有限元参数化模型,计算了不同长径比专用刀具的固有频率和振型,分析了其固有频率随刀具直径和悬伸量变化的规律。基于铸型加工的动态... 针对铸型深腔加工的要求,采用有限元法研究了大长径比专用铸型铣销刀具的动态特性。建立了专用刀具的有限元参数化模型,计算了不同长径比专用刀具的固有频率和振型,分析了其固有频率随刀具直径和悬伸量变化的规律。基于铸型加工的动态切削力测试结果,计算了专用刀具的切削动力学响应,分析了专用刀具加工铸型时刀具直径和悬伸量对应力和变形的影响。为铸型加工大长径比刀具的设计提供了动力学分析依据。 展开更多
关键词 铸型加工 铣刀 动态特性 长径比
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稀土Y对A356铝合金微观组织和性能的影响 被引量:9
13
作者 卢雅琳 于小健 +2 位作者 李兴成 朱福 王健 《铸造技术》 CAS 北大核心 2015年第10期2415-2418,共4页
研究了稀土Y对A356铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,稀土Y是A356合金的一种优良变质剂,可以明显细化合金的微观组织。不仅使初生的α-Al由树枝晶转变为细小胞状晶和等轴晶,而且使块状的共晶硅转变为细小纤维状或颗粒状。加入0... 研究了稀土Y对A356铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,稀土Y是A356合金的一种优良变质剂,可以明显细化合金的微观组织。不仅使初生的α-Al由树枝晶转变为细小胞状晶和等轴晶,而且使块状的共晶硅转变为细小纤维状或颗粒状。加入0.3%的稀土Y,合金的力学性能最优,抗拉强度和伸长率分别提高了17.7%和60%。 展开更多
关键词 A356合金 稀土Y元素 微观组织 力学性能
40Cr钢光纤激光淬火强化效果与残余应力 被引量:2
14
作者 陈菊芳 周金宇 +3 位作者 孙凌燕 朱福 王江涛 陈国炎 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期95-100,共6页
为提高40Cr钢的耐磨性和疲劳性能,利用YLS-4000型光纤激光器对40Cr钢表面进行淬火强化。利用扫描电镜、显微硬度计等对淬硬层组织和硬度进行了分析,采用X-350A型应力测定仪对淬硬层的残余应力和残留奥氏体进行了测试。结果表明:40Cr钢... 为提高40Cr钢的耐磨性和疲劳性能,利用YLS-4000型光纤激光器对40Cr钢表面进行淬火强化。利用扫描电镜、显微硬度计等对淬硬层组织和硬度进行了分析,采用X-350A型应力测定仪对淬硬层的残余应力和残留奥氏体进行了测试。结果表明:40Cr钢表面激光淬硬层主要由板条状马氏体组成,马氏体的体积分数在95%以上,马氏体晶粒较基体组织有明显细化;淬硬表层的平均显微硬度(710.5 HV)显著高于基体(235.5 HV),随着到表面距离的增加硬度值逐渐降低至基体硬度;淬硬层表面产生较大的残余压应力,压应力值高达230 MPa以上。 展开更多
关键词 激光处理 激光淬火 40CR钢 强化效果 残余应力
渐开线齿轮传动参数化有限元建模 预览
15
作者 朱福 周金宇 +1 位作者 李秀莲 孙奎州 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第4期73-75,共3页
基于ANSYS开发了齿轮传动的参数化有限元建模程序.运用UIDL语言设计了齿轮分析子菜单和齿轮参数输入对话框,实现了齿轮参数的可视化输入.根据渐开线齿廓方程和齿轮结构特征,运用APDL语言开发了渐开线系列齿轮有限元建模程序,实现了渐开... 基于ANSYS开发了齿轮传动的参数化有限元建模程序.运用UIDL语言设计了齿轮分析子菜单和齿轮参数输入对话框,实现了齿轮参数的可视化输入.根据渐开线齿廓方程和齿轮结构特征,运用APDL语言开发了渐开线系列齿轮有限元建模程序,实现了渐开线齿轮传动自动有限元建模.以非对称圆柱直齿轮为例进行了动态接触分析,分析了其在一个啮合周期内的接触应力. 展开更多
关键词 渐开线齿轮 有限元 参数化建模
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可修系统剩余寿命分析的广义发生函数法 预览 被引量:3
16
作者 周金宇 谢里阳 +1 位作者 韩文钦 朱福 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1103-1109,共7页
系统剩余寿命是机电装备面向多生命周期设计、制造与服役的重要分析指标。基于更新过程理论,通过引入广义发生函数(UGF),提出一种针对元件及系统有限时间区间的剩余寿命概率分析的实用方法。当系统各元件承受具有整体不确定性的平... 系统剩余寿命是机电装备面向多生命周期设计、制造与服役的重要分析指标。基于更新过程理论,通过引入广义发生函数(UGF),提出一种针对元件及系统有限时间区间的剩余寿命概率分析的实用方法。当系统各元件承受具有整体不确定性的平稳载荷随机历程时,直接根据元件在各等效恒幅应力水平下的失效数据构建元件条件寿命发生函数,由自定义复合算子分别计算相应的系统条件剩余寿命发生函数,经统计平均得系统剩余寿命分布。运算过程中,可利用近似项合并技术大幅度提高分析效率。新方法适用于元件寿命为任意分布随机变量场合,并体现各元件因等效恒幅应力不确定而引发的失效相关性,可为装备系统剩余寿命精细化分析开辟新途径。 展开更多
关键词 机械学 可修系统 剩余寿命 失效相关 广义发生函数
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基于有限元的深沟球轴承应力和刚度研究 预览 被引量:3
17
作者 朱福 周金宇 +1 位作者 孙奎洲 韩文钦 《机床与液压》 北大核心 2014年第17期42-44,共3页
根据6003深沟球轴承参数,建立了轴承有限元分析模型,基于静力学方法计算了轴承的应力和变形。根据轴承转动的周期性特征,分析了轴承在一个转动位置周期内滚动体的应力和轴承整体刚度的变化规律。分析结果表明:在轴承转动过程中,滚动体... 根据6003深沟球轴承参数,建立了轴承有限元分析模型,基于静力学方法计算了轴承的应力和变形。根据轴承转动的周期性特征,分析了轴承在一个转动位置周期内滚动体的应力和轴承整体刚度的变化规律。分析结果表明:在轴承转动过程中,滚动体的应力和轴承刚度均呈周期性变化,当某滚动体处于径向受力方向时,该滚动体的应力最大,同时轴承的整体刚度也最大。 展开更多
关键词 深沟球轴承 应力 刚度 有限元
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无模铸造成形技术在材控专业人才培养中的应用 预览 被引量:1
18
作者 朱福 卢雅琳 +1 位作者 周金宇 左健民 《江苏理工学院学报》 2014年第6期115-118,共4页
基于先进的无模铸造成形技术,开展了材料成型及控制工程专业的人才培养应用与实践。将无模铸造成形技术应用于铸造工艺实验、专业认知实践、毕业设计、大学生创新计划等教学环节,提高了人才培养质量,培养了学生的创新意识,提升了学... 基于先进的无模铸造成形技术,开展了材料成型及控制工程专业的人才培养应用与实践。将无模铸造成形技术应用于铸造工艺实验、专业认知实践、毕业设计、大学生创新计划等教学环节,提高了人才培养质量,培养了学生的创新意识,提升了学生工程实践能力。 展开更多
关键词 无模铸造 材料成型及控制工程 人才培养
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基于三剪统一屈服准则受内压弯管塑性极限载荷分析 预览 被引量:2
19
作者 马景槐 朱福 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第12期1841-1845,共5页
在变壁厚椭圆截面弯管应力分析的基础上,运用三剪统一屈服准则,对承受内压作用的弯管进行了极限载荷分析,推导出考虑弯管截面壁厚变化和弯管椭圆度的变壁厚椭圆弯管的塑性极限压力统一解析解。弯管的极限载荷随着弯管壁厚和弯管椭圆... 在变壁厚椭圆截面弯管应力分析的基础上,运用三剪统一屈服准则,对承受内压作用的弯管进行了极限载荷分析,推导出考虑弯管截面壁厚变化和弯管椭圆度的变壁厚椭圆弯管的塑性极限压力统一解析解。弯管的极限载荷随着弯管壁厚和弯管椭圆度的不同而变化。 展开更多
关键词 塑性极限载荷 统一解析解 弯管 三剪统一屈服准则
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面向单招生的工程力学启发式教学探索与实践 预览
20
作者 朱福 马景槐 +1 位作者 陈菊芳 韩文钦 《江苏技术师范学院学报》 2013年第2期118-121,共4页
基于单招生的学习特点和工程力学的课程性质,对单招生的工程力学启发式教学进行了探讨。从激发情感、问题引领、形象化教学、适当误导、指导自主学习五个方面开展了工程力学启发式教学实践,提升了学生学习兴趣,增强了教学效果。
关键词 启发式教学 工程力学 单招生
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