接触问题数值分析方法的研究现状与发展

接触问题涉及到应力集中、边界非线性、甚至材料或几何非线性，问题很复杂但又十分重要。随着电子计算机的发展，有限元与边界元理论与数值方法也取得了很大进展。目前，这两种方法已成为工程接触问题十分有效的研究和数值分析手段。本文综述了接触问题中的有限元法与边界元法及其工程应用方面所取得的进展，着重围绕小变形弹性接触、小变形弹塑性接触以及大变形接触等方面的内容。此外，文中还对今后研究的发展方向作了展望。二十多年来，在小变形弹性接触问题中的有限元法和边界元法发展的比较成熟，并在工程中获得广泛应用；小变形弹塑性接触问题中的有限元法发展的也比较成熟。然而，它们在如下方面还必须开展进一步的研究，例如，不同材料非线性模式的接触、不同蠕变模式的接触、大变形弹塑性接触、基于实验力学的反迭代分析、以及复杂的工程构件的接触分析等。     

20CrNi2Mo齿轮传动轴局部剥落失效分析

通过对20CrNi2Mo齿轮传动轴料齿轮局部剥落处进行宏观分析和微观断口分析，对比剥落处与完好处的宏观硬度与显微硬度分布以及金相组织和渗层深度，结合磁粉探伤检验结果，结果表明，齿轮轴经过渗碳热处理，在随后的机械磨齿过程中，由于磨削过多，致使渗层只有0．5mm，达不到技术要求，齿轮在交变接触应力的作用下，首先在齿面产生极小的显微裂纹，小裂纹进一步扩展，最终造成齿面剥落，此失效为接触疲劳失效导致的局部剥落。     

周边式对接机构的航天器首次接触撞击点的确定

对周边式对接机构的航天器进行了研究，在对接捕获过程中首次接触撞击点的确定问题，文中建立了三类可能接触区域的空间解析描述关系式，根据空间“点”投影的不变性原理，给出了确定可能接触点的数学方程，使原问题由三维空间问题化为二维平面问题，其难度和复杂性都大大简化。最后，文中还给出了多组算例。     

小型零件测量的旋转拼接

拼接技术是非接触三维曲面测量中的一个关键步骤。大型零件较多采用贴标志点法进行拼接,而小型零件却不便甚至不能采用该方法进行拼接。针对这个问题,研究了小型零件的旋转拼接方案,并将其用于某零件的测量拼接中,与贴标志点拼接存在较明显的型面错位相比较,旋转拼接不会产生明显的错位,边缘更清晰,误差大约在 0.5mm 左右。     

PH10 回转测头系统几何模型的建立

介绍了一种自由曲面非接触测量系统的原理,建立了以ＰＨ１０回转体为核心的测头系统的几何模型,从而得出了与测头测量值相对应的被测点在基准坐标系下的坐标值。     

ZN—1阻尼材料的特殊性能

介绍了ＺＮ－１阻尼材料与金属的粘接剪切强度,接触腐蚀性能以及耐油性能,热空气老化性能等一些特殊性能。试验表明：ＺＮ－１阻尼材料具有良好的耐热空气老化性能的接触无腐蚀性能,其递推的耐辐射性能也很好;而粘接性能和耐航空煤油性能却不尽如人意。这些试验数据为设计人员了解并选用该材料提供了更多有用的参考依据。     

串-串补偿与串-并补偿非接触谐振变换器特性分析与控制策略

非接触供电技术由于其供电灵活,具有少维护性及安全方便的优点,在移动设备充电场合、油田、水下供电场合具有很大的优势。本文主要针对串-串补偿、串-并补偿两种最为常用的非接触谐振变换器进行了分析。通过对两种变换器输出电压增益、输入阻抗的分析,说明了串-串补偿非接触谐振变换器更适合采用自激控制方法工作于高频增益交点,可获得较为恒定的输出和较高的效率;而串-并补偿非接触谐振变换器则更为适合采用锁相环(Phase lock loop,PLL)控制。最后,通过一台60W串-串补偿和一台100W串-并补偿非接触谐振变换器的实验证明了分析的正确性。     

高温结构激光扫描模态测试的降噪与参数识别

针对高温结构激光扫描模态测试中存在的噪声问题,提出了一种基于模态峰值汉克尔奇异值分解的降噪处理与模态参数识别方法。首先,将测试得到的频率响应函数(Frequency Response Function(FRF))经过FFT逆变换得到对应的时间域脉冲响应函数(Impulse Response Function(IRF)),并通过汉克尔奇异值分解(Hankel Singular Value Decomposition (HSVD)),进一步将脉冲响应函数转化为按能量从大到小顺序排列的一系列分量信号组合;其次,以恢复所有关心的模态峰值为基准,将分量信号从前到后累加,并在所关心的模态峰值完全恢复后,将剩余分量信号当作噪声舍弃掉;该步骤会去除掉信号中包含的大部分噪声,但仍会有一些残余噪声不可避免地被恢复;再次,对步骤二中提取得到的分量信号,采用基于模态峰值频率通带的迭代选取进行二次滤波,以分离出属于模态峰值的分量信号,进而将它们累加为降噪后的IRF信号,并转换至频域以获取降噪后FRF信号;最后,对降噪后的频响函数进行模态辨识以提取模态参数。本方法应用于600度高温环境下一个直板叶片的激光扫描模态测试数据的处理,结果表明频响函数中的噪声被有效滤去,模态参数可准确地提取,显示了方法的有效性和优越性。     

平面刀具加工面齿轮的理论分析

采用平面刀具加工面齿轮可提高刀具的通用性和降低设计制造成本.首先在对格林森方法仿真的基础上指出仅用高阶滚比是不能获得理想齿面的.然后提出了附加运动,通过这个附加运动与高阶滚比刀具在运动中可以实现虚拟渐开线的精确模拟.其三提出了确定高阶滚比、附加运动多项式系数的方法.其四建立了平面刀具的产形面和平面刀具加工的面齿轮的数学模型.最后进行了滚比与运动规律、轮齿接触分析等数值仿真,结果表明:算例中的最大齿面误差为-1.05mm,接触路径倾斜,接触椭圆长度为11.2mm,传动误差约为0″,被加工面齿轮与标准小轮的啮合表现出良好的“准共轭”特性.因此这种可粗切,亦可精磨的加工方法具备良好的可行性与实用性.      

准双曲面齿轮LTCA弯曲变形约束方法

针对现有准双曲面齿轮加载接触分析（LTCA）受载后得到的弯曲变形中包含由于柔性引起的变形和加载点与轮坯之间剪切变形的问题,提出了轮齿有限元模型约束方法用于消除柔性引起的变形和剪切变形。该约束方法在原有约束方法的基础上引入了约束轮坯内圈和轮齿中间平面的有限元模型,并给出了该约束方法对应的齿面法向柔度矩阵的计算过程。为验证该约束方法的正确性,将原约束方法、该约束方法及实验结果进行对比。结果表明:约束方法主要影响齿面加载接触印迹的范围,最大载荷时原有约束方法加载接触印迹到达齿面小端,而该约束方法的加载接触印迹在最大载荷时距离小端仍有3~4mm与实验结果吻合更好。