为解决土方工程机械非平稳随机循环工况下,其零部件设计与试验中载荷表达的难题,提出一种参数化载荷模型.以液压挖掘机多路阀回转联为研究对象,将其阀口压力载荷数据通过小波变换分解为载荷随机项和载荷趋势项;其中具有平稳随机特征的载荷随机项利用功率谱估计等处理实现其"随机项函数"表达,具有非平稳特征的载荷趋势项利用随机变量表征工况的函数拟合实现其"趋势项函数"表达;再将两者组合重构为"循环工况载荷函数".仿真与试验数据对比证明,该函数较好地复现了非平稳随机循环工况下多路阀载荷的随机特征.研究表明构建载荷模型的方法,对于实现面向循环工况特征的非平稳随机载荷的参数化表达,具有工程化应用的重要参考价值.

为探究DD5单晶镍基高温合金铣削表面质量,基于响应曲面法及水基微量润滑技术,采用四刃整体立铣刀在(001)晶面上沿[110]晶向进行槽铣实验.以主轴线速度、每齿进给量、切削液流速、空气压强及水油流量比为变量,表面粗糙度R a为评价指标,基于极差和方差分析,找出显著影响铣削表面质量的冷却和铣削参数,并对其交互效应机理进行深入分析.进而采用逐步回归方法和粒子群优化算法对铣削表面粗糙度进行预测和优化,并基于均匀化设计对预测和优化结果进行评价.

为了建立一个能准确反映结构实际状态的有限元模型,提出了一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ（NSGA-Ⅱ）的有限元模型修正方法.首先建立初始有限元模型,基于二次响应面法,得到有效的响应面替代模型,然后采用NSGA-Ⅱ对该模型进行修正,最终建立了满足工程精度要求的可靠的有限元模型.给出了某型塔机有限元模型修正的工程算例,将修正后的计算结果与实测数据相比较,说明了基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法对于有限元模型修正具有理想的效果,修正后的有限元模型能准确反映结构力学特性.

针对由于横向常开裂纹引起的裂纹故障转子系统,根据Paris理论,运用由应力强度因子及应变能密度函数推导得到的裂纹柔度系数矩阵,建立了裂纹转子系统动力学模型.由于含有横向裂纹故障的转子系统的刚度矩阵会发生相应变化,因此,在已知柔度系数矩阵的基础上,通过对比无故障转子系统与裂纹转子系统的动力学方程,可以推导出裂纹转子系统的剩余量动力学方程.分析裂纹所在轴段两端的受力情况,结合剩余量动力学方程,从振动信号中提取出常开裂纹发生的位置及裂纹深度信息.结果表明,本文运用的常开裂纹信息提取方法理论上只需要采集两个不同转速下,三个节点的振动信号进行诊断分析,简便可行,并可为转子系统、悬臂梁、桁架结构等常开裂纹故障诊断提供一定的理论依据.

提出了基于丝杠热源表面检测温度的滚珠丝杠热误差预测解析模型.首先,基于变量分离法推导出丝杠轴一维热传导方程的解析解.然后,将两个轴承视为固定热源,将螺母简化为连续分布的多个可移动热源,给出了各热源激励起丝杠温度分布的解析表达式,进而依据叠加原理得出了多热源作用下丝杠轴温度的预测方程.依据各热源表面测点和中心温度的有限元计算结果,确定了其温度差随进给速度和时间变化函数曲线的拟合参数,进而提出了丝杠热误差预测的解析模型.最后通过试验验证了预测模型的有效性.

以某型电连接器通用接触件22#插针插孔为研究对象,基于Brown-Miller修正准则,建立了电连接器接触件材料的应变-寿命方程.应用有限元方法计算了接触件单次插拔过程中的力学性能,基于FeSafe软件建立了接触件接触疲劳寿命的仿真计算模型,进而完成了配合误差对电连接器疲劳寿命影响的定量化评估.疲劳寿命分析结果表明：该型电连接器在满足设计寿命条件下,允许的最大位移误差为0.038 mm,角度误差为0.621°,复合误差为0.03 mm和0.405°.根据分析结果提出了提高电连接器疲劳寿命的具体建议,为该型电连接器接触件制造、装配误差控制和工艺改进提供了理论依据.

针对镍基单晶高温合金具有较强各向异性以及镍基单晶高温合金微尺度磨削温度场研究较少的情况,建立了基于Hill模型的三维磨削温度仿真模型,并采用任意拉格朗日一欧拉法（ALE）,实现单晶材料微磨削过程有限元温度仿真,分析微磨削过程中的温度场分布及其变化情况,研究了不同磨削深度、磨削速度以及不同晶面1（100）,（110）和（111）对微磨削温度的影响规律.结果显示：微磨削高温区发生在磨粒前表面与工件接触的半椭圆形区域,即第n温度区;磨削区域温度随着磨削深度增加而增加,随着主轴转速增加而增加;在镍基单晶高温合金不同晶面内微磨削时,（111）晶面温度最高,（110）晶面次之,（100）面微磨削温度最小.

提出了一种适用于球头铣刀多轴铣削加工的铣削力系数辨识方法.首先,将剪切力系数考虑为轴向位置角κ的多项式函数,推导了基于平均铣削力的铣削力系数辨识模型.然后,设计了多组刀具轴线与工件表面夹角不同的槽切铣削实验来实现铣削力系数辨识,以保证通过实验辨识得到的铣削力系数包含了球头铣刀不同姿态切削对铣削力的影响因素.最后,通过实验验证了该方法的正确性和可靠性.实验结果表明,该辨识方法相比于基于瞬时铣削力的辨识方法具有更好的抗干扰能力和更高的辨识精度,适用于球头铣刀多轴铣削加工的铣削力预测.

采用有限元仿真和单因素实验相结合的方法,研究了铝合金6061微尺度铣削的铣削力影响因素.建立了刀具和工件的三维模型并对其进行装配和网格划分,通过有限元仿真模拟了铝合金6061材料的微尺度铣削过程,得到了铣削速度和铣削深度对铣削力的影响规律,并进行了单因素实验研究.结果表明：随着主轴转速的不断增大,铣削力先增大后减小,转折点为24000r/min;随着铣削深度的不断增大,铣削力先增大后减小再增大,转折点为10pm和12pm;随着进给速度的不断增大,铣削力也不断增大.优选出铝合金6061材料微尺度铣削最优工艺参数组合为：主轴转速48000r/min,铣削深度5pm,进给速度20pm/s.

将利塞膦酸盐(0.5%和1.0%)与含有磷硅酸钙的骨水泥粉末混合后进行水化反应,测定骨水泥固化时间及抗压强度,并分析其载药前后的微观结构变化.通过细胞毒性与基因表达水平检测分析了骨水泥的生物性能.结果表明在0.5%药物水平下,骨水泥促进成骨细胞增殖与分化效果最佳.药物可延缓骨水泥固化,但骨水泥的气孔率会随之降低且晶体结构会更加紧密.载有利塞膦酸的磷硅酸钙骨水泥具有与松质骨相似的力学强度及良好的生物相容性,作为骨组织修复材料具有很好的应用价值.