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期刊信息/Journal information
机械科学与技术
西北工业大学
机械科学与技术

西北工业大学

姜澄宇

月刊

1003-8728

mst@nwpu.edu.cn

029-88493054

710072

西安友谊西路127号（西北工业大学647号信箱）

机械科学与技术/Journal Mechanical Science and Technology for Aerospace EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。反映机械科学与技术的研究成果及其在生产实践中的应用成果，刊登理论研究、设计计算、机构分析、成果报道及评述，介绍新方法、新工艺、新材料、新设备。
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    材料挤出式3D打印制备功能梯度材料过渡距离研究

    马硕韩硕王世杰韩晓伟...
    81-89页
    查看更多>>摘要：近年来随着3D打印技术的飞速发展,材料挤出成型工艺制备功能梯度材料成为研究热点.材料之间的过渡是影响最终成型质量的关键因素.目前,国内外学者只研究了两种独立材料之间相互转变的过渡距离,对不同组分材料之间的转变研究较少.采用双料筒打印机研究了不同组分材料之间的过渡距离,并通过实验探究不同进给量对过渡距离的影响,在保证打印质量的前提下得到了过渡距离最小的进给量.以Visual Studio 2019为开发平台提出一种新的进料策略缩短过渡距离,在路径规划中对切片得到点的材料信息进行判断,对组分增大的材料根据变化值计算其进给量并输出生成新型G代码.最终,采用新型G代码进行打印实验,缩短了材料过渡距离得到了理想的材料过渡曲线.

    3D打印材料挤出功能梯度材料过渡距离

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    多点点焊件疲劳寿命分析

    覃秋雷王瑞杰武陇岗
    90-95页
    查看更多>>摘要：根据ST12钢的双点及三点拉剪电阻点焊试件的恒幅疲劳测试结果,分别使用缺口应力法和等效结构应力法进行疲劳寿命预测.在使用缺口应力法时,按试件的实际尺寸和国际焊接学会(International institute of welding,IIW)推荐标准,分别建立了双点和三点拉剪试件的三维实体有限元模型进行弹性应力分析,从有限元分析结果提取von Mises最大应力变化值,结合IIW推荐标准中的S-N曲线对试件进行疲劳寿命分析预测;在使用结构应力法时则采用梁壳混合单元进行有限元应力分析,并且根据主S-N曲线进行疲劳寿命预测.结果表明,在低周疲劳范围内,缺口应力法和等效结构应力法预测的结果相对于试件的实际寿命有较好地相关性,其中等效结构应力法的结果更接近实验寿命结果.

    电阻点焊有限元弹性分析缺口应力法等效结构应力法疲劳寿命

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    薄壁结构件毛坯去应力分析与铣削加工变形有限元模拟研究

    徐飞飞刘其广吕杰金鑫...
    96-102页
    查看更多>>摘要：薄壁件在航空航天领域应用广泛,其制造精度直接决定了装备的服役性能.然而,由于热处理的影响,导致薄壁件在加工之前存在残余应力.如果控制不当极易导致零件超差.因此,本文以7075 铝合金板材为研究对象,分析了残余应力在板料淬火与预拉伸时产生的原理.进一步,采用有限元方法作为工具,对7075 毛坯在淬火和预拉伸法过程中残余应力的产生进行了模拟.通过模拟发现,当毛坯件被拉伸约3%,塑性应变量约为2.4%时,淬火残余应力消除可达91.2%.在降低残余应力的基础上,本文建立了薄壁结构件铣削加工仿真模型,模拟了多因素耦合作用下的铣削加工变形,并通过铣削实验验证了仿真结果的正确性.

    去应力薄壁结构件有限元模拟残余应力加工变形

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    航空齿轮薄辐板车削加工变形预测及切削参数优化研究

    宦海祥王孟雄张可
    103-109页
    查看更多>>摘要：为了满足直升机传动系统轻量化的需求,作为直升机关键零部件的传动齿轮具有薄壁的显著特征,在切削加工中容易出现变形严重和尺寸精度难以保证的问题.本文以高强度中合金渗碳钢齿轮薄辐板为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,开展了切削加工仿真研究,通过建立三维动态切削仿真模型,分析了加工过程中工件所受的切削力与切削参数之间的关系;并运用静态仿真分析了切削力和夹紧力叠加对薄辐板加工变形的影响,对仿真结果进行了极差分析.最后,通过开展试验对仿真结果进行了验证.结果表明:齿轮薄辐板加工变形量静力学分析显示齿轮辐板轴向变形量最大,径向变形在轮毂处最大;极差分析发现,切削速度为150 m/min、进给量为 0.06 mm/r、切削深度为1.8 mm为最优切削参数,最大变形量的预测误差小于10%.

    齿轮薄辐板切削仿真变形预测参数优化切削力

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    声学超材料和亥姆霍兹共振结构的自供能传感器

    马珂婧陈虎越张文明
    110-116页
    查看更多>>摘要：随着物联网的发展,自供能声学传感器得到了广泛关注.然而,压电传感器的灵敏度等关键指标难以进一步提升.声学超材料能以传统材料无法实现的方式操控声波,为新型声学传感器的设计提供了新思路.本文设计了一种声学超材料和亥姆霍兹谐振结构的自供能声学传感器,并验证了具有缺陷的声学超材料能够聚焦声能;此外,亥姆霍兹谐振器能将聚焦在声学超材料缺陷处的能量进一步放大,传输比超过40 mV/Pa,能满足小型传感器的自供能需求.实验结果表明:与仅有局部缺陷的声学超材料传感器相比,基于亥姆霍兹谐振器的声学超材料传感器具有更高的灵敏度和信噪比.

    声学超材料亥姆霍兹谐振器声学传感器

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    动车组空心车轴应力强度因子研究

    余海峰吴兴文梁树林池茂儒...
    117-124页
    查看更多>>摘要：为研究动车组空心车轴应力强度因子,首先分析了车轴应力强度因子的影响因素,建立了含裂纹车轴有限元模型,并使用叠加法求解不同载荷下的应力强度因子.然后采用应力外推法和位移外推法计算了应力强度因子,并将计算结果与文献形状因子公式法进行对比.最后根据应力强度因子的一般解析式和位移外推法的计算结果,使用五次多项式对形状因子函数进行拟合,通过设置不同的裂纹深度和载荷验证了形状因子函数和解析式的适用性.结果表明该方法对于求解同一载荷模式下的车轴应力强度因子具有一定的参考价值.

    应力强度因子有限元叠加法应力外推法位移外推法形状因子

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    动车组应急蓄电池箱的多目标优化

    李娅娜高佳威
    125-129页
    查看更多>>摘要：针对动车组的应急蓄电池箱的安全问题和轻量化设计要求,综合多个优化目标对其进行优化分析.将主要部件的厚度作为设计变量,以应急蓄电池箱的总质量和和恶劣工况下的应力最小为优化目标,以其第1 阶固有频率为约束函数,使用Box-Behnken设计方法获取样本数据.利用样本数据建立低阶多项式响应面模型,结合第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)进行多目标优化.结果表明:相较于单一的响应面法或遗传算法,本文采用的响应面法与遗传算法结合的方式,使得优化后的参数更加合理,轻量化和安全性均得到了保障.

    响应面模型NSGA-ⅢBox-Behnken设计轻量化安全性

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    改进的LQR横向路径跟踪控制器

    马思群王兆强韩博赵佳伟...
    130-140页
    查看更多>>摘要：路径跟踪在自动驾驶中起着至关重要的作用.为了保证控制器的实时性并提高路径跟踪控制器的稳定性和自适应性,提出了一种基于改进的LQR算法的横向路径控制策略.首先将汽车的动力学模型拆解为横向误差动力学模型,并以此模型设计了前馈+反馈的离散LQR控制器.然后采用模糊控制方法实时根据车辆状态调整LQR的权重系数.此外,为了降低控制器的计算量,设计了基于余弦相似度的更新机制.最后,通过Simulink-Carsim平台对改进的LQR控制器进行双移线路况测试.结果表明,该控制算法在跟踪精度和计算效率方面得到了较大的改善.

    路径跟踪线性二次型调节器(LQR)拉格朗日乘数法权重自适应控制余弦相似度

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    运用路径动态预览模型的低速智能汽车侧向跟踪控制研究

    王丽娟关龙新张明华时乐泉...
    141-149页
    查看更多>>摘要：采用速度自适应的动态预瞄距离是提高智能车侧向跟踪控制效果的有效办法.针对目前基本采用基于当前车速的预瞄距离自适应策略,提出一种结合规划路径和规划速度信息的动态预瞄距离跟踪控制算法以提高智能车在低速侧向跟踪控制的精确性.本文以几何学纯跟踪算法为基础,推导了前行和倒车时的侧向跟踪控制律;依据实时规划的路径和速度信息,设计了预瞄距离动态调整方法,最终获取具有速度自适应性的前视距离-车辆前轮转角关系.最后,在 CarSim-MATLAB/Simulink联合仿真环境下验证了算法的有效性和准确性,并通过实车测试,验证了所提出的方法较基于动力学模型的LQR算法具有更低计算消耗和更高跟踪精度.

    智能汽车侧向跟踪动态预瞄距离仿真与实车验证

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    考虑轮胎侧偏刚度在线更新的智能电动汽车状态估计

    付越胜李韶华王桂洋
    150-158页
    查看更多>>摘要：实时准确地估计车辆行驶状态是汽车智能化发展的前提,而现有的研究通常忽略了轮胎侧偏刚度的时变特性,在整车模型中引入线性轮胎模型严重影响到极限工况下车辆状态的估计精度.基于此,提出了一种轮胎侧偏刚度在线更新的智能电动汽车纵向车速、横摆角速度和质心侧偏角的估计算法.基于模糊自适应扩展卡尔曼滤波算法(FAEKF)建立了车辆状态估计模型,采用模糊控制器对扩展卡尔曼滤波中含观测噪声协方差的卡尔曼增益矩阵进行实时调节,达到算法的自适应效果.以带遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)为基础建立了轮胎侧偏刚度估计模型.将两种算法以嵌入式的方式结合提出FAEKF+FFRLS算法,更好地实现了状态与参数联合估计和互相校正,通过Trucksim和MATLAB/Simulink联合仿真对算法进行了验证.结果表明:相比于标准的EKF算法,所提出的状态估计算法具有更高的精度,更好的稳定性和鲁棒性.

    智能汽车状态估计递推最小二乘法扩展卡尔曼滤波模糊控制

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