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7月15日:《机械工程学报》2019年第2期最受关注论文推荐
新闻来源:东莞三原机械生产厂家 发布时间:2019-07-16

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6


基于多轴准则的货车车体疲劳寿命分析方法

西南交通大学力学与工程学院的安琪等基于变幅应力循环的损伤等效恒幅应力计算方法和形状改变能密度理论,提出承受变幅循环,处于多轴应力状态下的结构的疲劳寿命分析方法。根据几何特征建立焊缝坐标系,计算节点在该坐标系下的应力分量,根据线路实测载荷谱获得节点应力谱;根据应力谱计算节点损伤等效恒幅应力,结合接头抗疲劳设计等级,计算节点材料利用度分量和综合材料利用度,评估结构在指定寿命下的疲劳强度。对敞车车体典型焊缝的疲劳强度进行评估,结果表明所研究焊缝的疲劳强度主要受正应力分量的影响,切应力对结构疲劳强度的影响较小。对比研究不同分析方法下的节点材料利用度特征,结果表明,当考察点具有显著的多轴应力特征时,依据AAR标准提供的方法和依据多轴应力法获得的结构疲劳强度评估结果间存在较大差异;依据多轴应力法进行评估时,所关注节点的材料利用度较采用AAR方法评估的结果小18.5%。采用多轴应力法评估疲劳强度有利于车体结构轻量化设计。

 


 

5


动力电池外部短路故障热-力影响与分析

北京理工大学机械与车辆学院电动车辆国家工程实验室熊瑞等指出动力电池安全性问题因电动汽车安全事故频发而备受关注,短路故障则被认为是大部分动力电池安全事故发生的主要原因。针对外部短路故障,以某圆柱形锂离子动力电池为研究对象,根据能量守恒定律,建立动力电池在外部短路情况下的三维热模型,获取动力电池单体的内外温度场分布,并在此基础上建立热-力模型,仿真分析动力电池内部热应力分布,计算结果表明:在25℃下动力电池两端内部活性材料与壳体的接触部位产生最大热应力,热应力随时间变化趋势与表面温度变化一致,且处于低段初始荷电状态(State of charge,SOC)动力电池的峰值热应力较高。该模型的应用可以为同类型动力电池节约测试成本、结构优化减少热应力以增加安全性提供一定的指导作用,并提高对外部短路的动力电池响应规律的认识。 

 

4


基于最小能耗的电动汽车横摆稳定性灰色预测可拓控制研究

合肥工业大学汽车与交通工程学院的陈无畏等根据四轮驱动轮毂电机电动汽车车轮驱动转矩独立可控的特点,通过控制轮毂电机的输出转矩从而控制四个车轮的驱动力/制动力,产生附加横摆力矩,实现电动汽车的横摆稳定性控制。整车控制策略采用分层控制,上层为附加横摆力矩控制器,分别设计基于横摆角速度的模糊控制器、基于质心侧偏角的模糊控制器和可拓联合控制器,下层为驱动力分配控制器,分为稳定性控制模式、最小能耗控制模式和联合控制模式,采用伪逆优化算法对各车轮的驱动力矩进行优化分配。采用灰色控制模型对实际的横摆角速度和质心侧偏角数据进行预处理。根据电动汽车行驶状态,将控制域划分为经典域、可拓域和非域,在不同的域内采用不同的控制模式,在保证整车横摆稳定性的同时降低整车驱动能耗,提高续航里程。在Matlab/Simulink软件中建立整车动力学模型,并在双移线工况下进行横摆稳定性控制与最小能耗控制的仿真分析。仿真结果表明,整车控制策略能有效保障汽车行驶时的横摆稳定性,同时可以降低整车的驱动能耗。最后,利用轮毂电机试验台并采用Carsim和LabVIEW进行硬件在环试验,验证整车控制策略。 


 

探花


地铁钢轨滚动接触疲劳损伤研究

西南交通大学牵引动力国家重点实验室的梁喜仁等认为钢轨滚动接触疲劳损伤在地铁线路上较为常见。建立包含地铁车辆系统动力学模型、基于安定图的疲劳指数和基于磨耗数的损伤函数为一体的钢轨滚动接触疲劳预测模型,分析车辆在通过三种典型曲线时钢轨的受力状态、接触点位置和损伤情况。研究结果表明,车辆通过曲线时低轨侧钢轨蠕滑力的合力指向直角坐标系的第四象限,接触点主要位于轨顶区域;高轨侧钢轨蠕滑力的合力主要指向直角坐标系的第三象限,接触点主要位于高轨内侧轨距角处。钢轨表面疲劳指数大于0的概率较大,材料易处于棘轮效应区,同时根据损伤函数得到钢轨的损伤值大于0,即属于疲劳裂纹损伤。容易导致钢轨表面在轮轨常接触区产生与蠕滑力合力方向相垂直的裂纹,其方向与现场观察到的裂纹方向相一致。随着曲线半径的减小,轮轨蠕滑力合力显著增大。磨耗后的车轮和磨耗后的钢轨在小半径曲线上频繁地相互作用,易使钢轨材料产生棘轮效应,是导致钢轨表面产生裂纹和剥离掉块的主要原因。


 

榜眼


无失效数据场合智能换刀机器人中轴承的可靠性评估

东北大学机械工程与自动化学院的李海洋等在目前无失效数据可靠性评估方法中在目前无失效数据可靠性评估方法中,采用一个模型很难同时得到参数的点估计和置信区间估计。如果采用不同方法分别进行点估计和区间估计,则会造成结果的一致性问题。为此在无失效数据情况下对某型号智能换刀机器人系统中转动关节处的滚动轴承进行可靠性分析,提出一种新的无失效数据可靠性评估模型。新模型采用E-Bayes方法推导出产品寿命概率分布曲线,进而得到产品可靠度的点估计。再利用参数Bootstrap法从寿命概率分布中重新抽取新样本,通过新样本获得产品可靠度的区间估计。在不降低结果可信度的情况下,同时得到产品可靠度的点估计和区间估计。算例分析结果表明,在威布尔分布条件下,新模型不仅能够满足可靠性评估的要求,还可以提高可靠度区间估计精度。所提模型已经验证在进行无失效数据可靠性评估过程中具有良好的可行性,且便于工程应用。


 

状元


基于面部几何特征及手部运动特征的驾驶员疲劳检测

合肥工业大学机械工程学院的刘明周等出驾驶员疲劳驾驶是造成交通事故的主要原因之一,为解决该问题,提出一种新的基于机器视觉的驾驶员疲劳状态检测方法。根据驾驶员视频图像特点,采用基于肤色检测的Adaboost算法提取面部以及手部的感兴趣区域(Regionsofinterest,ROIs)。基于尺度不变特征变换(Scaleinvariant feature transform,SIFT)特征点匹配获取眼、嘴以及手部的SIFT特征点,据此得出面部以及手部特征参数。将Perclos、MClosed、Phdown以及SA 4个特征参数作为模型输入,疲劳度等级作为模型输出,建立三层BP神经网络模型,并应用贝叶斯正则化并结合动量梯度下降法较好地解决了传统BP人工神经网络训练高精度和预测低精度的过拟合现象。试验数据表明,该方法能够克服光照、背景、角度以及个体差异的影响,且疲劳检测的正确识别率达到99.64%。



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