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机械强度

机械强度

2026年07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 | 基于路径选择法的Ti-6Al-4V钛合金微动疲劳寿命预测

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于路径选择法的Ti-6Al-4V钛合金微动疲劳寿命预测

摘要：【目的】微动疲劳广泛存在于许多工程部件中，并且极有可能严重缩短部件的使用寿命。由于微动疲劳问题的复杂性，目前尚未有统一的适用于不同微动疲劳条件的疲劳寿命预测方法。针对基于点法和多轴疲劳准则的路径选择法(Path Selection Method, PSM)，验证其在不同微动疲劳条件下对Ti-6Al-4V材料的疲劳寿命预测的适用性，是十分必要的。【方法】选取Ti-6Al-4V在柱-面接触构型和面-面接触构型下的2组微动疲劳试验数据，使用PSM，结合4种多轴疲劳准则，对微动疲劳寿命进行预测，并与试验结果进行对比分析。【结果】结果表明，将根据PSM选择的预测寿命最短的路径作为点法的寿命预测路径，不仅适用于Ti-6Al-4V在面-面接触构型下的微动疲劳寿命预测，还能准确预测其他微动条件下的疲劳寿命。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 线夹和磨损深度对高速铁路接触线应力分布与疲劳寿命的影响

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 线夹和磨损深度对高速铁路接触线应力分布与疲劳寿命的影响

摘要：【目的】高速铁路接触线在服役过程中存在疲劳失效风险，由于线夹位置受流质量的恶化，该处的接触线磨损严重，成为疲劳失效的高发区域。探究线夹和磨损深度对接触线应力分布和疲劳寿命的影响具有重要的工程意义。【方法】首先，以线夹位置处接触线为研究对象，建立受电弓-接触网耦合系统动力学仿真模型和含实体单元的线夹与接触线的接触网混合模型；然后，对不含线夹的接触线、具有不同磨损率(0%、14%、19%)的含线夹的接触线进行应力分析；最后，开展 10⁷ 循环次数内接触线材料的高周疲劳试验，并基于应力分析结果进行疲劳寿命预测。【结果】研究结果表明，所提的接触网混合模型能够准确、直观地呈现接触线在线夹位置处的应力分布，相比于梁单元接触网模型，该模型能够捕捉到更加详细的应力时程。线夹两端的接触线出现了明显的应力集中，且随着磨损深度的增加，应力集中会更加显著。线夹的存在会显著缩短接触线的疲劳寿命，而忽视线夹的影响将导致预测的接触线疲劳寿命偏长。接触线的疲劳寿命随着磨损深度的增大而缩短，且磨损深度越大，接触线的疲劳寿命缩短越快。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于TCD的有限剩余厚度表面缺口件疲劳寿命预测

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于TCD的有限剩余厚度表面缺口件疲劳寿命预测

摘要：【目的】针对现有临界距离理论(Theory of Critical Distances, TCD)在有限剩余厚度表面缺口件疲劳寿命预测中存在明显预测过大的问题，探究缺口根部有限剩余厚度对应力分布及疲劳特性的主导机制。【方法】首先，设计了缺口位于基体表面的有限剩余厚度表面缺口试件，开展了室温轴向拉伸疲劳试验，并通过线弹性有限元仿真提取了整个剩余厚度方向的应力场曲线。然后，基于传统TCD的点法(Point Method, PM)和线法(Line Method, LM)思想，提出了适用于表面缺口件等效应力评估的交点法(Intersection Method, IM)和全应力场法(Total Stress Field Method, TSFM)，联立材料S-N曲线，进行了疲劳寿命预测。【结果】试验结果表明，传统TCD点法和线法的寿命预测结果均在2倍离散带以外，整体偏于危险。而所提交点法通过求解大厚度与有限厚度应力场曲线的交点，并引入交点应力修正系数(TC4钛合金取0.85576)，将表面缺口件的寿命预测精度显著提升至1.5倍离散带以内；全应力场法通过积分整个剩余厚度范围内的应力场，其寿命预测结果主要分布在2倍离散带以内，尤其适用于应力集中程度更高( K_t>2.1 )的结构。两种新方法仅需线弹性应力场曲线和材料S-N曲线，操作简便且精度高。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于并分支GraphSAGE-GRU的航空发动机剩余使用寿命预测方法

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于并分支GraphSAGE-GRU的航空发动机剩余使用寿命预测方法

摘要：【目的】基于深度学习的航空发动机剩余使用寿命预测，为保障航空发动机的可靠性奠定了基础。然而，现有研究多聚焦于欧氏空间中退化信息的获取，忽视了非欧氏空间中拓扑关系蕴含的额外退化信息。因此，提出了一种基于并分支图节点嵌入学习的门控循环神经网络(Parallel-Graph Node Embedding Learning-Gated Recurrent Unit, Parallel-GraphSAGE-GRU)的航空发动机剩余使用寿命预测方法。【方法】首先，基于最大互信息法描述航空发动机监测参数之间的关系，在此基础上，通过固定时间窗口构造图，输入序列获取发动机非欧氏空间的拓扑关系；其次，采用GRU提取欧氏空间中航空发动机时间退化关系；然后，在运行过程的每个时刻将GraphSAGE与GRU的输出隐式向量进行拼接，并通过全连接神经网络映射为航空发动机输入退化信息的剩余使用寿命值；最后，采用航空发动机剩余使用寿命数据集，对所提方法的有效性和先进性进行验证，所提方法的 R² 最高达到0.9886。【结果】结果表明，该方法能够兼顾预测精度及计算效率，具备良好的可行性。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 不同损伤片段识别方法对联合收割机底盘应力载荷加速编辑效果的影响

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 不同损伤片段识别方法对联合收割机底盘应力载荷加速编辑效果的影响

摘要：【目的】联合收割机作业工况复杂多变，缺乏适配其田间载荷特征的载荷谱加速编辑方法，制约了结构可靠性设计与耐久性试验效率提升。为解决该问题，应用时域损伤保留识别法、基于小波变换的包络线损伤识别法和基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法，分别对联合收割机后桥铰接点处的应变信号进行加速编制处理，以探究不同损伤识别方法对联合收割机底盘应力载荷加速编制效果的影响。【方法】首先，采集国产大型双纵轴流联合收割机底盘后桥铰接点垂向应力载荷，完成预处理与工况划分，明确各工况损伤贡献比例；其次，采用时域损伤识别法，确定最优2 s计算窗口区间，实现基于损伤分布的载荷片段筛选；然后，基于小波变换提取高频分量并进行包络线分析，识别高损伤载荷片段；最后，采用基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法，通过连续小波变换与功率谱叠加定位高能量损伤区域。【结果】结果表明，在伪损伤保留比例约98%的条件下，基于时频分析的累积功率谱密度损伤识别法的信号压缩比例达40.92%，加速效果较时域损伤识别法、基于小波变换的包络线损伤识别法分别提升12.45%和16.56%；该方法可完全剔除损伤占比仅0.7%的卸粮工况，但在高频段功率谱密度一致性方面存在不足，研究为农机领域载荷谱加速编辑提供参考。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 矿用减速器齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑下摩擦学行为探究

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 矿用减速器齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑下摩擦学行为探究

摘要：【目的】针对矿用减速器齿轮的润滑环境常受煤矿粉尘污染的问题，选取齿轮材料18CrNiMo7-6为研究对象，开展摩擦磨损试验，探究齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑条件下的摩擦学行为。【方法】首先，选取80目煤粉、200目煤粉、200目二氧化硅、200目二氧化硅与煤粉混合颗粒作为污染物，设置0.5%、1.0%、3.0%三种质量分数；然后，利用材料表面性能综合测试仪进行摩擦磨
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 剪切载荷下加筋开口复材壁板损伤演化仿真及导波监测

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 剪切载荷下加筋开口复材壁板损伤演化仿真及导波监测

摘要：【目的】典型航空结构纵横加筋大开口复材壁板在服役剪切载荷下常发生筋条脱粘，对其损伤演化过程进行仿真和在线监测对保障结构安全、降低运维成本至关重要。目前面向纵横加筋大开口复材壁板的渐进损伤仿真的研究数量有限，且针对其真实脱粘损伤演化过程的导波定量监测的研究更为少见。为解决该问题，开展剪切载荷下加筋开口复材壁板损伤演化仿真及导波监测研究。【方法】首先，构建剪切载荷下纵横加筋大开口复材壁板的渐进损伤有限元模型，获取结构的损伤演化过程；其次，采用压电导波方法，开展筋条脱粘损伤演化过程的在线监测；然后，基于仿真，获取“脱粘程度-载荷”演化结果，构建“脱粘程度-损伤因子”的损伤量化导波在线监测模型；最后，通过剪切试验验证仿真的有效性。【结果】结果表明，所提模型能够实现剪切载荷下加筋开口复材壁板脱粘损伤的在线定量监测。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 加速老化NEPE推进剂药柱结构变形损伤分析

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 加速老化NEPE推进剂药柱结构变形损伤分析

摘要：【目的】针对硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯(Nitrate Ester Plasticized Polyether, NEPE)推进剂药柱在长期贮存及点火载荷作用下易受老化状态、温度环境和几何结构参数共同影响的问题，研究热加速老化及药柱几何结构对贮存与点火工况下NEPE推进剂药柱力学响应的影响规律。【方法】首先，采用恒温箱对NEPE推进剂开展25天热加速老化试验，并在-40、23、70℃下进行单轴拉伸试验；然后，基于Wiechert黏弹性本构模型对不同老化状态和温度条件下的材料参数进行标定，分析热老化对推进剂力学性能的影响。最后，开发典型药柱结构参数化建模插件，建立药柱有限元模型，开展老化前、后药柱在贮存及点火工况下的仿真计算，进一步分析星角数、星尖圆弧半径和角分数等几何参数对药柱应变分布的影响。【结果】试验结果表明，热老化会导致NEPE推进剂抗拉强度、弹性模量降低，应变率敏感性减弱。仿真结果表明，贮存工况下老化后药柱应变主要集中于顶部星尖圆弧区域，增加星角数可改善药柱应变分布；点火工况下，与未老化药柱相比，老化后药柱在-40、23、70℃下最大应变分别升高20.33%、137.50%、162.13%。星尖圆弧半径由2 mm增加至5 mm时，不同老化状态药柱在各温度下的最大应变平均降低31.53%、26.05%、24.57%；角分数由0.70增加至0.95时，不同老化状态药柱在各温度下的最大应变平均提高36.21%、46.51%、48.05%，研究为NEPE推进剂药柱结构设计、贮存安全评估及点火工况变形损伤分析提供参考。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于数字图像相关法的铝合金缺口件局部循环塑性行为研究

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于数字图像相关法的铝合金缺口件局部循环塑性行为研究

摘要：【目的】针对带缺口铝合金承压容器塑性垮塌失效问题，揭示缺口类型与尺寸对局部循环塑性行为的影响机制，为缺口构件疲劳寿命精准预测提供参考。【方法】首先，制备不同尺寸U形、V形缺口的2024-T4铝合金试样，开展应力控制低周疲劳试验；其次，采用数字图像相关法获取缺口根部全周期应变场数据，分析局部棘轮应变随循环周次的演变规律；然后，结合有限元软件计算应力集中系数等关键参数，建立考虑缺口应力集中系数与根部稳态棘轮应变率的疲劳寿命预测模型；最后，通过断口形貌观测，验证不同缺口疲劳损伤差异的微观机制。【结果】结果表明，U形缺口半径从0.2 mm增至2 mm、V形缺口角度从15°增至150°时，稳态棘轮应变率显著降低，疲劳寿命呈上升趋势；所提预测模型较传统Manson-Coffin模型精度更高，U形、V形缺口的预测均方误差分别降低0.004 48和0.004 51；断口微观特征差异与宏观棘轮应变率及疲劳寿命变化规律一致。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 不同温度下低合金钢的断裂韧性评价及材料性能适配选优模型

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 不同温度下低合金钢的断裂韧性评价及材料性能适配选优模型

摘要：【目的】核电用低合金钢长期服役于高温重载环境，现有断裂韧性评价方法缺乏量化断口形貌的数学手段，且未建立综合多性能参数的服役温度选优方法，因此，开展了不同温度下低合金钢断裂韧性评价及性能适配选优研究。【方法】首先，依据 ASTM E8/E8M-22、ASTM E21-20 及 ASTM E1820 标准，开展 23、50、350 ℃ 条件下的拉伸与断裂韧性试验，获取材料力学性能
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于小冲杆试验的工业纯钛断裂韧性研究

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 基于小冲杆试验的工业纯钛断裂韧性研究

摘要：【目的】针对在役钛制设备无法提供足够材料进行常规断裂试验这一问题，基于小冲杆试验建立由微小试样获取材料断裂韧性的方法，为在役设备的材料性能评估提供参考。【方法】首先，对工业纯钛TA2进行断裂韧性试验，获取其断裂韧性；然后，进行小冲杆试验，通过试样断口、载荷-位移曲线、能量等方面的分析，研究小冲杆试样的缺口长度对断裂过程的影响；最后，基于由小冲杆试验结果得到能量差的方法获取TA2的断裂韧性。【结果】结果表明，随着缺口长度的增加，小冲杆试样所能承受的最大载荷减小，载荷最大时的位移增大，试验过程中消耗的能量增加。试样的失效形式与缺口长度有关，无缺口试样和缺口长度为4.5 mm的试样的失效形式为周向断裂失效；缺口长度为5、5.5 mm的试样的失效形式为沿缺口方向裂纹扩展断裂失效；缺口长度为6 mm的试样的失效形式为缺口整体变形失效。当采用小冲杆试验评估材料断裂性能时，若侧开缺口试样的失效形式为沿缺口方向裂纹扩展断裂失效，通过不同缺口长度的试样在试验过程中消耗的能量差，便能有效评估材料的断裂性能。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 2. 25Cr-1Mo-0. 25V钢厚板焊缝金属不同位置的微观结构及冲击韧性

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 2. 25Cr-1Mo-0. 25V钢厚板焊缝金属不同位置的微观结构及冲击韧性

摘要：【目的】2.25Cr-1Mo-0.25V钢多层、多道焊缝金属出现冲击功低值是石油化工行业重点关注的问题。研究厚板多层、多道焊缝金属在不同区域的微观组织及其对冲击韧性的影响，对于提升焊接结构的安全服役性能具有重要意义。【方法】首先，利用光学显微镜和扫描电子显微镜表征焊缝金属不同位置处的微观结构；然后，通过夏比冲击试验及显微硬度试验检测焊缝金属力学性能的稳定性。【结果】结果表明，不同位置处焊缝金属的微观结构均由铁素体、碳化物、马氏体-奥氏体组元和非金属夹杂物组成，但在中间位置(距上表面1/2位置)处冲击功出现低值(31J)，且该位置处的显微硬度低于距上表面1/4位置处的显微硬度。冲击韧性下降的主要原因是该区域微观组织的不均匀性，具体表现为晶粒粗大、非金属夹杂物尺寸较大，这些因素共同降低了局部区域的塑性变形能力，降低了变形程度，从而削弱了对裂纹形核与扩展的抵抗作用。解理裂纹易于早期形成并迅速扩展，导致塑性裂纹稳态扩展区的长度较短。因此，粗大晶粒与较大尺寸非金属夹杂物的共同作用使焊缝中间位置局部区域的冲击韧性显著降低。
疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 复合材料胶-螺混合单搭连接结构的胶层切应力分布

疲劳·损伤·断裂·失效分析 | 复合材料胶-螺混合单搭连接结构的胶层切应力分布

摘要：【目的】针对复合材料胶-螺混合单搭连接结构胶层失效问题，建立胶层切应力解析模型，为连接结构强度设计与失效防控提供参考。【方法】首先，基于胶接结构切应力计算公式与双弹簧模型，推导胶-螺混合连接结构胶层切应力解析公式，计算螺栓反作用力，提出胶层切应力计算方法；其次，参照ASTM D5961标准制备碳/玻混杂复合材料试样，开展拉伸试验，获取载荷-位移曲线；然后，采用Abaqus软件建立有限元模型，引入渐进损伤模型与内聚力模型，模拟结构失效过程；最后，对比理论计算、试验与仿真结果，验证模型准确性并分析胶层切应力分布规律。【结果】结果表明，胶-螺混合单搭连接结构承载分为胶层承载、胶层失效、纯螺栓承载3个阶段；胶层切应力呈两端高、中间低的U形分布；胶层失效从两端向中间逐步扩展；有限元仿真与试验最大失效载荷误差小于3.3%，解析模型计算结果与仿真结果吻合良好。
实验研究·测试技术 | 纤维金属层合板准静态侵彻力学行为研究

实验研究·测试技术 | 纤维金属层合板准静态侵彻力学行为研究

摘要：【目的】针对单一材料难以同时满足抗侵彻性能和轻量化要求的问题，研究钩织纤维金属层合板在准静态工况下的抗侵彻力学行为与能量吸收特性。【方法】首先，采用短针钩织与胶结工艺，制备了不同纤维钩织结构芯层的层合板试样，在电子万能试验机上进行了准静态侵彻试验；然后，利用SolidWorks软件建立了三维几何模型并导入Abaqus有限元分析软件，进行了准静态侵彻数值模拟，通过试验与仿真数据的对比分析，引入了吸能评价指标处理相关数据。【结果】结果表明，试验载荷-位移曲线与仿真模拟曲线吻合良好。当层间芯层为单层时，其缓冲作用不明显，层合板的峰值载荷接近于防弹板材料本身的峰值载荷；当芯层为双层或混合钩织结构时，可产生显著的缓冲效应。与参考基准 (P₁,P₂ 板峰值载荷之和40.08 kN)相比，单层芯层的PSP和PKP层合板的峰值载荷分别提高了0.52、0.54 kN，而双层或混合芯层的PSSP、PKKP、PSKP、PMP层合板的峰值载荷则分别降低了13.17、0.87、10.48、8.12 kN。芯层的加入降低了防弹板的刚度，使其发生更充分的溃缩变形，各层合板的准静态侵彻吸能量较无芯层单板分别显著提高了95.12%、80.93%、95.59%、153.2%、65.95%、30.70%，其中双层不锈钢纤维钩织层合板(PSSP)的吸能表现最佳。
实验研究·测试技术 | 变截面负泊松比结构力学性能及吸能特性研究

实验研究·测试技术 | 变截面负泊松比结构力学性能及吸能特性研究

摘要：【目的】设计一种变截面双箭型负泊松比蜂窝结构(简称变截面结构)，揭示截面变化率对结构力学性能及吸能特性的影响规律，为其在缓冲吸能领域的工程应用提供理论依据。【方法】首先，基于胞元几何参数推导截面变化率与相对密度的关系；其次，利用变截面梁与等截面梁弯曲应变能等效原理，建立变截面结构的等效本构模型；然后，采用Ansys/Ls-Dyna建立有限元模型进行准静态压缩分析，并通过3D打印样件的准静态加载试验验证模型准确性；最后，进一步通过Ls-Dyna研究不同冲击速度(20、35、70、120 m/s)和截面变化率( α=0 、0.2、0.4、0.6、0.8)下面内冲击响应、平台应力及能量吸收特性。【结果】结果表明，解析解、数值模拟与试验结果吻合良好，验证了本构模型及有限元模型的准确性。冲击速度对结构冲击特性影响显著，速度增加使弹性模量提高、平台应力阶段延长。截面变化率增大可增强结构整体刚度并延缓负泊松比效应，使局部变形更难发生。截面变化率与能量吸收率呈正相关，变截面结构比等截面结构在20 m/s和70 m/s冲击下的比吸能分别提高42.1%和13.8%；当 α 为0.4~0.6时吸能特性最优。变截面结构在减轻整体质量的同时未削弱力学性能，能量吸收能力显著提升。
实验研究·测试技术 | 渐变断面工况下TBM撑靴辅助工装与围岩耦合特性分析

实验研究·测试技术 | 渐变断面工况下TBM撑靴辅助工装与围岩耦合特性分析

摘要：【目的】针对渐变断面新工况下辅助支撑装备的研究较少，现有隧道掘进机(Tunnel Boring Machine, TBM)支撑推进机构均无法满足新工况下的工作需求等问题，对撑靴辅助装备与围岩间的接触力学行为进行分析，得到接触区域的综合应力与综合位移等力学参数，以便于对工装稳定性与TBM整机掘进效率进行评估，为工程装备设计提供依据。【方法】首先，基于浙江缙云抽蓄电站排水廊道渐变断面施工工况，建立撑靴辅助工装在不同支撑状态下与围岩的耦合接触模型。然后，探究工装伸长量、工装靴体与围岩间的贴合角度、工装靴体与围岩表面的接触面积、不同岩石类型对耦合力学特性的影响。最后，绘制辅助工装靴体与围岩接触面的综合应力、法向接触应力和综合位移分布图，对不同支撑状态和工况下撑靴辅助工装靴体与围岩的接触耦合力学特性进行对比分析。【结果】结果表明，撑靴辅助工装靴体与围岩完全接触时，综合应力和法向接触应力分布不均，且有较大突变；随贴合角的增大，两表面间的最大综合位移增大；靴体与围岩仅中间区域接触时，综合应力、法向接触应力和围岩的最大综合位移均大于完全接触时的相应值；当耦合接触参数相同时，Ⅰ类围岩所受的综合应力的最大值大于Ⅱ、Ⅲ类围岩，综合位移的最大值小于Ⅱ、Ⅲ类围岩，Ⅱ、Ⅲ类围岩所受综合应力和综合位移的主要集中区域大于Ⅰ类围岩，表明软质岩更易发生屈服破坏和滑移变形。
实验研究·测试技术 | 基于超声合成孔径的孔缺陷成像与重构研究

实验研究·测试技术 | 基于超声合成孔径的孔缺陷成像与重构研究

摘要：【目的】针对超声波传播衰减导致缺陷回波幅值减小、漏检率升高，以及传统合成孔径成像受硬件成本与数据处理方法制约的问题，提出一种基于超声合成孔径的缺陷成像与三维重构方法，为金属构件内部孔缺陷检测提供参考。【方法】首先，采用单个圆形直探头结合合成孔径聚焦技术实现缺陷二维成像，以降低硬件成本与系统复杂度；其次，构造基于信号强度变化的自适应时间增益补偿曲线，对不同深度回波信号进行增益处理，以补偿声波衰减；然后，采用双线性插值提升图像分辨率，结合-6 dB阈值分割与Canny边缘检测算法完成缺陷定量分析；最后，引入动态阈值改进Marching Cubes算法，实现缺陷三维重构。【结果】结果表明，该方法可将孔缺陷直径检测相对误差从40%、74%降至9%、8.5%，轴向分辨率提升24.7%~32.5%，二维成像与三维重构运算效率分别提升16.9%、3.2%，能够快速、高质量完成金属构件内部缺陷检测。
实验研究·测试技术 | 基于椭球微凸体的结合面加、卸载特性研究

实验研究·测试技术 | 基于椭球微凸体的结合面加、卸载特性研究

摘要：【目的】针对粗糙结合面微凸体几何形貌非单一性导致接触特性模拟不准确的问题，探究不同离心率下椭球微凸体在法向加、卸载过程中的力学响应机制。【方法】首先，基于三维各向异性分形理论与赫兹接触理论，构建了椭球微凸体法向加、卸载动力学模型；然后，分别在微凸体顶端曲率半径取常数、顶端曲率半径随接触面积动态变化（改进模型）两种边界条件下进行了数值仿真；最后，引入灰铸铁磨削结合面的试验数据进行了对比分析，探讨了分形维数与分形粗糙度对接触特性的主导规律。【结果】数值模拟与试验验证表明，结合面粗糙表面上的微凸体由多重复杂的几何形状共同组成。在引入曲率半径随接触面积动态变化的改进模型中，理论预测值与试验曲线吻合良好，加载阶段误差控制在14%以内，卸载阶段误差控制在22%以内。在弹塑性变形的后半段，试验数据明显向离心率e为0.5~0.7的椭球仿真曲线靠拢，验证了改进椭球接触模型的合理性与工程参考价值。
实验研究·测试技术 | 不同应急着陆姿态下典型翼身融合机体坠撞响应分析

实验研究·测试技术 | 不同应急着陆姿态下典型翼身融合机体坠撞响应分析

摘要：【目的】为了研究不同应急着陆姿态下翼身融合民机结构响应，建立了全尺寸翼身融合飞机有限元模型，该模型涵盖了飞机主要的结构组件，包括隔框、长桁、货舱地板、客舱地板、立柱和机身肋板等。【方法】在 0^° 、 +3^° 、 +6^° 、 +9^° 以及 +12^° 俯仰角工况下进行了数值模拟研究，重点分析了不同工况下客舱空间保持情况、座椅导轨处的加速度载荷以及主要承力结构的冲击特性。【结果】结果表明，升力体机身在不同工况下客舱区域均基本保持完整，可生存空间得到保持；翼身融合构型民机在坠撞时产生的加速度载荷较高，坠撞姿态对于乘员受载有着显著的影响，尾部非增压区域先触地能够有效减轻乘客在坠撞事件中所承受的加速度载荷，靠近中央过道处的加速度载荷要大于机身两侧；结构吸能方面，隔框的吸能占比最高，其次是货舱地板及其支撑件。
实验研究·测试技术 | 转台框架有限元简化建模策略精度分析研究

实验研究·测试技术 | 转台框架有限元简化建模策略精度分析研究

摘要：【目的】在飞行模拟转台的研发初期，为实现主承力框架刚度及动态特性的快速优化迭代，开展了转台框架简化建模方法研究。【方法】首先，以半实物仿真5轴转台的典型承力O形框为研究对象，对精细的实体网格模型计算结果和试验数据进行符合性验证。然后，以其计算结果为对标文件，讨论框架各个关键细部结构的有限元简化建模策略。最后，量化分析各简化策略组合对框架模态分析结果的影响，评估简化策略的合理性，并最终选定最为合理的简化策略组合。【结果】结果表明，简化建模方法在分析精度误差小于8%的前提下，计算时长缩短为原来的1/7（由51 s缩短至7 s以内）。负载端圆柱结构和薄壁筒形结构上薄壁部分的简化应采用误差最小的简化方法，加强筋的简化方法选择则应按需决定。将选定的简化策略与转台框架的参数化建模相结合，可提升初步设计阶段的设计效率。
实验研究·测试技术 | 基于某车型动力电池包底部撞击试验的仿真研究

实验研究·测试技术 | 基于某车型动力电池包底部撞击试验的仿真研究

摘要：【目的】动力电池在充放电过程中表现出显著的应力及形变特性，这对电池的管理与成组设计提出了更高要求。为准确评估动力电池包在底部撞击试验中的结构强度状态及电池单体的安全健康状态，需明确界定单体电池在特定场景或工况下触发起火爆炸的临界侵入量。采用仿真手段对动力电池包底部撞击试验中结构的强度状态及电池单体的安全状态进行了准确预测，并基于数值试验模型，深入分析了撞击过程中的动力学响应特性与能量分配规律。【方法】首先，基于显式动力学理论与有限元方法，利用Abaqus软件构建了动力电池包底部撞击的显式非线性有限元数值模型；然后，计算并评估了关键部件的位移响应、等效塑性应变及系统的能量分布规律。【结果】结果表明，仿真预测的被撞击部件变形形状、侵入量及强度状态与试验实测结果高度吻合，底护板、液冷板和电池壳体侵入量的仿真精度分别为94.36%、98.80%、96.78%。球头对电池包底部的最大撞击力为27 299 N。撞击总能量的80.96%转换为底护板、液冷板与电池单体外壳的应变能，且核心部件的吸能占比与被侵入量成正相关特性。研究成果可为动力电池包底部安全防护方案的力学性能设计提供数字化评估方法与理论参考。

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