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机械强度

机械强度

2025年04期

《机械强度》杂志在全国影响力巨大，创刊于1975年，公开发行的双月刊杂志。创刊以来，办刊质量和水平不断提高。1989年起被中国科技信息中心选定为中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)；1992年起连续被评为中文核心期刊；

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疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于应变能的工作辊辊颈轴承段多轴疲劳寿命预测方法

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于应变能的工作辊辊颈轴承段多轴疲劳寿命预测方法

摘要：工作辊辊颈轴承段经常因轴承卡死等出现烧伤失效问题，现场通常采用增材制造的方式进行修复，对修复后的辊颈进行寿命预测是现场生产预估工作辊安全服役并进行检修的关键，但目前缺乏针对相关问题的研究。针对上述问题，对四辊轧机工作辊辊颈轴承段进行了应力分析和多轴寿命预测。基于西姆斯（SIMS）模型和影响函数法计算得到了轧制力和辊间应力，在轴承段取矩建立辊颈端力矩平衡方程，建立了辊颈轴承段弯曲应力模型。将变
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于前桥动力学模型的前轴寿命评估方法

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于前桥动力学模型的前轴寿命评估方法

摘要：针对车桥等零部件企业难以获取零部件耐久性试验规范的局限，提出一种前桥动力学模型驱动载荷构建方法，为前轴系统级台架试验与寿命验证奠定基础。基于整车动力学模型与实测道路载荷获取前轴寿命，以其过程及结果为参考，进行前桥模型驱动信号迭代。首先，对实测轮心六分力进行频带调整；其次，以前轴在各工况下的损伤/寿命与参考值差值最小为目标，结合响应面法与遗传算法对轮心三向力幅值调整系数进行优化，优化后的轮心三
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于多参数性能退化竞争失效的光电探测器储存寿命评估

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于多参数性能退化竞争失效的光电探测器储存寿命评估

摘要：针对光电探测器的储存寿命评估问题，综合考虑样品关键性能参数有无变坏或者向好的趋势情况，提出了一种基于蒙特卡洛法的多参数竞争失效储存寿命评估新方法。首先，通过性能退化建模选择单一参数的最优退化模型，从而对于退化趋势递增的样品根据失效阈值计算其伪寿命，对于退化趋势递减的样品将其伪寿命看作右删失数据；然后，根据伪寿命数据结合最大期望（Expectation Maximization， EM）算法选
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 时变载荷作用下永磁直驱发电机外转子铁芯机械响应研究

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 时变载荷作用下永磁直驱发电机外转子铁芯机械响应研究

摘要：针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先，解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律，确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分析了外转子铁芯基本振动模型，确定了外转子铁芯基本振动方程。然后，建立了外转子直驱发电机的仿真计算模型，得到了单位面积磁拉力的时空阶次特征和典型日下随时间变化规律。将电磁场得到的
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于构型力理论的风电齿轮接触损伤研究

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于构型力理论的风电齿轮接触损伤研究

摘要：风电机组齿轮箱长期处在随机风载等复杂环境下，其齿轮接触疲劳成为限制风电机组装备稳定性与可靠性的关键因素，进行齿轮接触损伤演化机制研究面临着应力状态复杂、损伤各向异性及失效建模困难等难点。材料构型力理论可以描述缺陷构型变化对材料自由能的影响，可用来预测材料的损伤和失效行为。基于构型力理论建立齿轮接触损伤模型，选取齿轮接触承载关键区域进行齿轮接触界面应力场仿真分析，模拟在接触载荷作用下齿轮接触损
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于IPSO-PF算法的疲劳裂纹扩展预测

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于IPSO-PF算法的疲劳裂纹扩展预测

摘要：传统Paris公式预测裂纹扩展时忽略了裂纹扩展过程中各种不确定因素的影响，导致预测的裂纹扩展过程与真实的裂纹扩展过程相差较大。为提高疲劳裂纹扩展预测的精度，提出了一种基于改进粒子群优化粒子滤波（Improved Particle Swarm Optimization-Particle Filtering， IPSO-PF）算法的疲劳裂纹扩展预测方法。首先，在粒子滤波（Particle Fil
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 竖向和横向地震载荷对某1. 5 MW风力机塔筒裂尖应变场的影响及其对比

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 竖向和横向地震载荷对某1. 5 MW风力机塔筒裂尖应变场的影响及其对比

摘要：以含不同初始裂纹长度的某1. 5 MW风力机塔筒为研究对象，对其分别施加竖向和横向地震载荷，每种地震载荷均包含4个地震烈度和3个实际地震震级。针对竖向和横向地震载荷对风力机塔筒裂尖应变场的影响进行研究与对比。结果表明，无论是在竖向还是在横向地震载荷下，随着地震烈度的增加，裂尖等效塑性应变面积均增加，但在横向地震载荷下，裂尖等效塑性应变面积增加更为快速。在Ⅵ和Ⅶ级地震烈度下，竖向地震载荷较横向
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于空间分解损伤变量法的碳纤维层合板褶皱缺陷演化的数值模拟研究

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于空间分解损伤变量法的碳纤维层合板褶皱缺陷演化的数值模拟研究

摘要：为了研究含褶皱缺陷的碳纤维多向层合板的压缩损伤演化规律并准确预测损伤的萌生与扩展的力学行为，通过采用空间分解损伤变量法建立损伤本构，提出了一种通过减少材料参数个数以降低参数不确定性问题和简化空间变换计算流程的渐进损伤计算方法。首先，利用最大应力和Puck 失效准则预测层内损伤的萌生，并结合混合模式损伤演化规律计算损伤变量。其次，基于损伤变量的物理意义在断裂面坐标系下进行空间分解，并代入损伤柔
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于近场动力学理论的腐蚀疲劳裂纹扩展数值模拟

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于近场动力学理论的腐蚀疲劳裂纹扩展数值模拟

摘要：为了模拟腐蚀疲劳的裂纹扩展，提出了一种近场动力学腐蚀-疲劳断裂耦合模型，并将该模型应用于A7N01PT4铝合金的裂纹扩展模拟分析。在该模型中，用氢和应力的交互作用体现腐蚀中阳极溶解和氢致开裂两种机制之间的协同作用，在量化材料因腐蚀产生断裂行为时，将腐蚀求解步骤和力学求解步骤进行耦合。由于氢使材料的塑性降低并发生脆性断裂，在研究中采用适合模拟各向同性脆性破坏的键型近场动力学理论，并使用准脆性材
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于反演分析法探究残余压应力对叠层涂层拉伸性能的影响

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于反演分析法探究残余压应力对叠层涂层拉伸性能的影响

摘要：涂层广泛应用于各类重要零部件表面以提升其使用寿命，研究涂层的力学性能是评价该项技术优劣程度的一个关键因素。采用真空离子镀膜技术在铝基复合材料表面制备TiAlN/Ti 和TiN/Ti 叠层涂层，并通过扫描电镜（Scanning Electron Microscopy， SEM）、X射线衍射仪（X-Ray Diffraction， XRD）和纳米压痕测试仪对涂层的微观结构、物相组成和力学性能进行
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于流体压力渗透的压裂泵V形组合柱塞密封性能分析

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于流体压力渗透的压裂泵V形组合柱塞密封性能分析

摘要：压裂泵柱塞密封副长期在变载荷、往复摩擦及高压、酸性压裂液的环境下运行，是压裂泵液力端最容易失效的部件之一。为研究过盈量、介质压力等对V形密封圈密封性能的影响，采用自动收缩配合模拟V形密封圈的装配过程，基于流体压力渗透模拟V形密封圈的实际流体压力作业工况，建立了V形组合密封圈的有限元模型；分析了V形密封圈在准静态和动态密封下的最大Mises应力和接触压力的变化规律；提出了一种双级压差的柱塞密封
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | PET芯层减材工艺处理对三明治结构力学性能的影响

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | PET芯层减材工艺处理对三明治结构力学性能的影响

摘要：以聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate， PET）泡沫芯层和铝合金面板制成的三明治结构为研究对象。首先，在制备三明治结构过程中，使用4类芯层，分别为未处理PET泡沫芯层，以及进行减材工艺处理（单向开槽、双向开槽、打孔）的PET泡沫芯层；然后，通过滚筒剥离试验测试铝合金面板与PET泡沫芯层的抗剥离性能，通过纯剪切试验测试减材工艺处理对三明治结构剪切性能的影
优化·可靠性 | 基于相对曲率控制的直齿轮设计及其应力、啮合刚度分析

优化·可靠性 | 基于相对曲率控制的直齿轮设计及其应力、啮合刚度分析

摘要：直齿轮啮合点的相对曲率是齿廓的关键几何参数之一，对齿轮应力分布和啮合刚度有着显著影响。从等相对曲率（Constant Relative Curvature， CRC）齿轮的相关研究出发，基于考虑齿轮时变啮合特性的相对曲率控制策略，构建了3种非渐开线直齿轮齿廓，并对其进行啮合仿真，分析了相对曲率控制对齿轮最大接触应力、最大弯曲应力及啮合刚度的影响，验证了控制策略的有效性，为基于相对曲率控制的直
优化·可靠性 | 基于仿生学的风力机叶片结构设计及性能分析

优化·可靠性 | 基于仿生学的风力机叶片结构设计及性能分析

摘要：鉴于风力机叶片内部结构与植物叶片存在一定的相似性，基于仿生学方法将植物叶片中轴形态应用于5 MW风力机叶片，提出一种新型仿生叶脉结构分布，并提出完整的复合材料叶片铺层方案。通过流固耦合方法对新型仿生叶脉叶片进行模态分析与静力学分析。结果表明，仿生叶片前6阶固有频率相较于传统铺层叶片均有所提高且不易发生共振，其抗扭转特性也有所提高；在50 m/s的极端风载荷作用下，仿生叶片叶尖位移量明显小于传
优化·可靠性 | 基于深度神经网络的超声速民机机翼结构设计

优化·可靠性 | 基于深度神经网络的超声速民机机翼结构设计

摘要：目前对超声速民机机翼的研究主要侧重于低声爆设计技术和超声速减阻技术，针对机翼结构设计的研究相对较少。因此，提出了一种面向超声速民机初步设计阶段机翼结构设计的多级优化方法，包括机翼结构布局参数化建模、结构尺寸优化有限元模型的自动生成、深度神经网络代理模型的搭建与训练，以及基于深度神经网络代理模型进行优化求解。分析结果表明，提出的优化策略能够对超声速民机机翼结构进行良好的快速设计，深度神经网络模
优化·可靠性 | 基于场路耦合的试验变压器短路冲击电流下结构随机可靠性

优化·可靠性 | 基于场路耦合的试验变压器短路冲击电流下结构随机可靠性

摘要：短路工况下的冲击电流是影响试验变压器结构可靠性的关键因素。因此，提出了基于概率密度演化理论的变压器结构可靠性分析模型。首先，介绍了概率密度演化理论的基本原理，给出了磁-电耦合下短路工况绕组电磁力场分析方法。以此为基础，利用Abaqus软件有限元分析方法构建了变压器结构力学数值分析模型。以某AGF型20 kV试验变压器为例，对上述模型进行了论证，选取绕组纵向Mises应力为模型控制变量，给出了
优化·可靠性 | 基于场协同原理的燃气主机箱体散热分析及优化

优化·可靠性 | 基于场协同原理的燃气主机箱体散热分析及优化

摘要：为保证燃气透平机组安全稳定运行，掌握主机箱体通风系统的换热机制，开展了燃气透平机组主机箱体通风散热研究。基于场协同原理，对主机箱体内部流场、温度场和关键设备的散热性能进行分析，并提出加装导流装置的优化方案。结果表明，主机箱体内高温区域体积占比达到7.6%，主要集中在燃气轮机轴部件附近，该部件为主机箱体内主要热源，外表面平均温度高达86.94 ℃；加装50°导流装置后，主机箱体高温区域体积占比
优化·可靠性 | 数据驱动的大型运载火箭加筋圆锥壳多保真度近似建模优化

优化·可靠性 | 数据驱动的大型运载火箭加筋圆锥壳多保真度近似建模优化

摘要：为提高大型运载火箭加筋圆锥壳舱段结构轴压承载效率，开展了数据驱动的加筋圆锥壳多保真度近似建模轻量化设计。针对单保真度近似建模优化方法效率不高、精度不足等问题，搭建了基于变可信度期望改进（Variable-FidelityExpected Improvement， VF-EI）加点准则的数据驱动多保真度近似建模优化框架，并据此开展加筋圆锥壳结构轻量化设计。综合利用不同网格规模的加筋圆锥壳有限元

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