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2012年 31卷 第3期
2012, 31(3): 345-349.
摘要
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摘要:
润滑液的润滑性能与其对摩擦界面的粘附功Wa有关。通过测量不同HCT血液的表面张力γL及其对TA2、TC4、TLM 3种生物钛合金界面在不同粗糙度下的接触角θ,研究生物钛合金表面对血液润滑性能的影响和作用机理。结果表明:血液随HCT的增加,血液润滑剂对3种合金表面的润滑性能有所提高,全血的润滑性能最好;钛合金表面Ra在微米级范围内,表面越粗糙,其表面对血液的润滑性能越好;3种钛合金对血液,TLM的润滑性能最好,TC4次之,TA2最差。
润滑液的润滑性能与其对摩擦界面的粘附功Wa有关。通过测量不同HCT血液的表面张力γL及其对TA2、TC4、TLM 3种生物钛合金界面在不同粗糙度下的接触角θ,研究生物钛合金表面对血液润滑性能的影响和作用机理。结果表明:血液随HCT的增加,血液润滑剂对3种合金表面的润滑性能有所提高,全血的润滑性能最好;钛合金表面Ra在微米级范围内,表面越粗糙,其表面对血液的润滑性能越好;3种钛合金对血液,TLM的润滑性能最好,TC4次之,TA2最差。
2012, 31(3): 350-352.
摘要:
可水下发射飞行器是一种由水下航行体携带并在水下发射,然后在水中运动并出水飞行的新型无人飞行器。对可水下发射飞行器载体的头罩分离问题,分析头罩分离的可靠性和安全性需求和影响因素,提出一种使用爆破切割、周向和径向布置相结合的分离设计思路,并在头罩分离体受力分析的基础上对其分离计算建立了可以描述头罩分离特性,预测分离体运动轨迹的数学模型。
可水下发射飞行器是一种由水下航行体携带并在水下发射,然后在水中运动并出水飞行的新型无人飞行器。对可水下发射飞行器载体的头罩分离问题,分析头罩分离的可靠性和安全性需求和影响因素,提出一种使用爆破切割、周向和径向布置相结合的分离设计思路,并在头罩分离体受力分析的基础上对其分离计算建立了可以描述头罩分离特性,预测分离体运动轨迹的数学模型。
2012, 31(3): 353-358.
摘要:
针对装配序列规划问题,提出了一种离散类电磁机制算法。首先,引入基于连接体的概念,根据连接体的属性、装配方向和装配工具,建立了相似度矩阵,定义了基于相似度最大的目标函数,建立了装配序列规划的模型。针对原本仅适用于连续优化问题的类电磁机制算法,重新定义了解的距离和移动,引入了记忆机制,改进了电量和合力的计算公式,将其扩展到离散优化问题的求解,并解决了基于连接体的装配序列规划问题。
针对装配序列规划问题,提出了一种离散类电磁机制算法。首先,引入基于连接体的概念,根据连接体的属性、装配方向和装配工具,建立了相似度矩阵,定义了基于相似度最大的目标函数,建立了装配序列规划的模型。针对原本仅适用于连续优化问题的类电磁机制算法,重新定义了解的距离和移动,引入了记忆机制,改进了电量和合力的计算公式,将其扩展到离散优化问题的求解,并解决了基于连接体的装配序列规划问题。
2012, 31(3): 359-362.
摘要:
目前现有的四旋翼无人飞行器控制系统主要存在鲁棒性差及控制精度低的问题。针对四旋翼无人飞行器控制鲁棒性差的缺点在现有模型的基础上提出了PD(比例-微分)控制算法。首先建立了四旋翼飞行器的模型并且阐述了四旋翼飞行器的飞行机控制原理。然后根据四旋翼飞行器的飞行原理设计了四旋翼飞行的器控制系统,控制系统的设计包括硬件各个功能模块的设计和控制程序的设计,飞行器姿态反馈控制采用PD控制算法。最后通过"微影"一号和"微影"二号验证机分别验证了四旋翼飞行器的飞行原理及基于PD算法的控制系统的性能,基于PD算法使控制系统的鲁棒性有所提升。
目前现有的四旋翼无人飞行器控制系统主要存在鲁棒性差及控制精度低的问题。针对四旋翼无人飞行器控制鲁棒性差的缺点在现有模型的基础上提出了PD(比例-微分)控制算法。首先建立了四旋翼飞行器的模型并且阐述了四旋翼飞行器的飞行机控制原理。然后根据四旋翼飞行器的飞行原理设计了四旋翼飞行的器控制系统,控制系统的设计包括硬件各个功能模块的设计和控制程序的设计,飞行器姿态反馈控制采用PD控制算法。最后通过"微影"一号和"微影"二号验证机分别验证了四旋翼飞行器的飞行原理及基于PD算法的控制系统的性能,基于PD算法使控制系统的鲁棒性有所提升。
2012, 31(3): 363-366.
摘要:
应用有限元重合网格法对三维有限大体倾斜表面裂纹复合型应力强度因子进行研究,详细讨论了裂纹倾斜角和裂纹形状变化对复合型应力强度因子的影响。研究发现随着裂纹倾斜角的增大,裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子KⅠ减小,而Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子KⅡ和KⅢ先增大后减小;随着裂纹形状的变化,复合型表面裂纹前沿应力强度因子的最大值出现在裂纹最深处或随裂纹形状变化出现在裂纹前缘某处。
应用有限元重合网格法对三维有限大体倾斜表面裂纹复合型应力强度因子进行研究,详细讨论了裂纹倾斜角和裂纹形状变化对复合型应力强度因子的影响。研究发现随着裂纹倾斜角的增大,裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子KⅠ减小,而Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子KⅡ和KⅢ先增大后减小;随着裂纹形状的变化,复合型表面裂纹前沿应力强度因子的最大值出现在裂纹最深处或随裂纹形状变化出现在裂纹前缘某处。
2012, 31(3): 367-372.
摘要:
在考虑螺旋桨、连杆和活塞引起的交变转动惯量、扭纵耦合效应等因素的情况下,建立了带螺旋桨的6拐曲轴系统非线性动力学模型,其动力学方程代表了一个强非线性、非自治系统。通过数值仿真,分别研究了系统对初始位移和速度、交变转动惯量、作用在活塞上的压力、作用在螺旋桨上的扭矩和轴向力的响应。研究发现,交变转动惯量和扭纵耦合效应是产生非线性振动的根本原因;不同的激励因素不仅可以导致不同的频率响应成分,而且也会导致同一频率成分具有不同的幅值;在本文的研究条件下,施加在螺旋桨上的激励扭矩和轴向力对系统的动力学行为影响不明显;不同方向上响应对同一激励因素的敏感程度存在明显差异。
在考虑螺旋桨、连杆和活塞引起的交变转动惯量、扭纵耦合效应等因素的情况下,建立了带螺旋桨的6拐曲轴系统非线性动力学模型,其动力学方程代表了一个强非线性、非自治系统。通过数值仿真,分别研究了系统对初始位移和速度、交变转动惯量、作用在活塞上的压力、作用在螺旋桨上的扭矩和轴向力的响应。研究发现,交变转动惯量和扭纵耦合效应是产生非线性振动的根本原因;不同的激励因素不仅可以导致不同的频率响应成分,而且也会导致同一频率成分具有不同的幅值;在本文的研究条件下,施加在螺旋桨上的激励扭矩和轴向力对系统的动力学行为影响不明显;不同方向上响应对同一激励因素的敏感程度存在明显差异。
2012, 31(3): 373-378.
摘要:
对复杂结构进行优化设计时,利用传统的优化设计方法可能会导致寻优结果陷入局部最优解,且计算量较大,应用响应面法是有效解决该问题的途径之一。论述了大口径空间光学遥感器次镜支架优化设计过程。通过Altair系列软件平台实现了参数化建模、试验设计、近似模型拟合、优化设计的一体化计算,并经过分析各参数对响应的影响进行变量筛选,利用响应面法完成优化迭代求解,得到满足设计要求的次镜支架结构,提高了设计效率。
对复杂结构进行优化设计时,利用传统的优化设计方法可能会导致寻优结果陷入局部最优解,且计算量较大,应用响应面法是有效解决该问题的途径之一。论述了大口径空间光学遥感器次镜支架优化设计过程。通过Altair系列软件平台实现了参数化建模、试验设计、近似模型拟合、优化设计的一体化计算,并经过分析各参数对响应的影响进行变量筛选,利用响应面法完成优化迭代求解,得到满足设计要求的次镜支架结构,提高了设计效率。
2012, 31(3): 379-383.
摘要:
在评价一辆车的性能时,人们往往就车辆某一方面性能做出一定的评价,但是整车性能的好坏,尤其是不同类别或者不同级别的车辆,目前还没有一个好的评价方法。本文中研究一种方法,通过汽车的分类,以及使用要求确定各种车辆的性能加权系数,通过整车性能的层次分析,利用统计值法,对汽车各种性能加权处理,整理出最终评价方程式,用以评价各种车辆的整车性能,匹配各种相互关联的车辆性能,使人们可以籍于这种方法,方便的比较和匹配车辆的各项性能。
在评价一辆车的性能时,人们往往就车辆某一方面性能做出一定的评价,但是整车性能的好坏,尤其是不同类别或者不同级别的车辆,目前还没有一个好的评价方法。本文中研究一种方法,通过汽车的分类,以及使用要求确定各种车辆的性能加权系数,通过整车性能的层次分析,利用统计值法,对汽车各种性能加权处理,整理出最终评价方程式,用以评价各种车辆的整车性能,匹配各种相互关联的车辆性能,使人们可以籍于这种方法,方便的比较和匹配车辆的各项性能。
2012, 31(3): 384-387.
摘要:
冷却散热问题一直是制约高热流密度激光器进一步发展的关键问题,对于传统的冷却方法,其散热均很难以突破100 W/cm2。介绍了几种以水为工质的微通道液冷散热器结构,并重点分析研究了基于V型槽的微通道冷板结构。利用有限元分析软件,对影响换热效率的冷却工质入口流速,微通宽度,占空比进行了分析,并对分歧管的结构位置作了进一步改进,以改善最高表面温度分布均匀度。通过有限元软件的特征分析,结果表明:基于V型槽的微流道冷板,用水为冷却工质时,其散热能力可高达500 W/cm2。
冷却散热问题一直是制约高热流密度激光器进一步发展的关键问题,对于传统的冷却方法,其散热均很难以突破100 W/cm2。介绍了几种以水为工质的微通道液冷散热器结构,并重点分析研究了基于V型槽的微通道冷板结构。利用有限元分析软件,对影响换热效率的冷却工质入口流速,微通宽度,占空比进行了分析,并对分歧管的结构位置作了进一步改进,以改善最高表面温度分布均匀度。通过有限元软件的特征分析,结果表明:基于V型槽的微流道冷板,用水为冷却工质时,其散热能力可高达500 W/cm2。
2012, 31(3): 388-391.
摘要:
在逆向工程中,车身A级曲面品质评价是车身光顺设计的关键环节。结合汽车车身A级曲面品质要求,以及光顺工程的评判准则,提出了以模糊层次分析法为基准的车身A级曲面品质评价准则,建立了其曲面品质评价模型,并给出了模型总体评价指标体系。最后以光顺好的某轿车后背门品质评价为例,对此模型进行了综合评价。结果表明:基于模糊层次分析法的评价模型可以对车身A级曲面品质提供整体有效的评价。
在逆向工程中,车身A级曲面品质评价是车身光顺设计的关键环节。结合汽车车身A级曲面品质要求,以及光顺工程的评判准则,提出了以模糊层次分析法为基准的车身A级曲面品质评价准则,建立了其曲面品质评价模型,并给出了模型总体评价指标体系。最后以光顺好的某轿车后背门品质评价为例,对此模型进行了综合评价。结果表明:基于模糊层次分析法的评价模型可以对车身A级曲面品质提供整体有效的评价。
2012, 31(3): 392-396.
摘要:
锯链系统多边形效应是引起油锯锯链传动不平稳的主要因素,是油锯锯链传动中产生冲击和动载荷、导致噪声和锯链抖动的重要原因。对锯链系统进行适当简化后,利用数值近似和差分法提出了一种新的油锯锯链系统多边形效应动力学分析方法,并通过编程软件Matlab编写相应的程序,得出了速度和动载荷在一个周期内的变化曲线。通过与传统的链传动多边形效应动力学分析方法所得结果进行比较,表明该方法更适合于油锯锯链系统多边形效应动力学分析。
锯链系统多边形效应是引起油锯锯链传动不平稳的主要因素,是油锯锯链传动中产生冲击和动载荷、导致噪声和锯链抖动的重要原因。对锯链系统进行适当简化后,利用数值近似和差分法提出了一种新的油锯锯链系统多边形效应动力学分析方法,并通过编程软件Matlab编写相应的程序,得出了速度和动载荷在一个周期内的变化曲线。通过与传统的链传动多边形效应动力学分析方法所得结果进行比较,表明该方法更适合于油锯锯链系统多边形效应动力学分析。
2012, 31(3): 397-401.
摘要:
在生命科学研究中,生物操作主要存在操作者训练时间长、操作成功率和效率低、操作缺乏一致性和重复性等问题,自动化生物操作可以解决这些问题。将多个商用设备集成在一起,利用视觉系统与机械手系统的映射矩阵建立误差校正方程,采用局部递归和全局优化标定的方法减小目标点的定位误差。在此基础上,利用卡尔曼滤波器建立系统控制方程,控制操作探针精确定位。最后,用程序实现了算法理论,并将该算法与其他设备驱动模块集成在一起,建立了柔性的、用户界面友好的软件系统。实验结果表明:建立的算法理论和软件系统,可以自动控制操作探针精确运动,运动精度在1个像素范围内。
在生命科学研究中,生物操作主要存在操作者训练时间长、操作成功率和效率低、操作缺乏一致性和重复性等问题,自动化生物操作可以解决这些问题。将多个商用设备集成在一起,利用视觉系统与机械手系统的映射矩阵建立误差校正方程,采用局部递归和全局优化标定的方法减小目标点的定位误差。在此基础上,利用卡尔曼滤波器建立系统控制方程,控制操作探针精确定位。最后,用程序实现了算法理论,并将该算法与其他设备驱动模块集成在一起,建立了柔性的、用户界面友好的软件系统。实验结果表明:建立的算法理论和软件系统,可以自动控制操作探针精确运动,运动精度在1个像素范围内。
2012, 31(3): 402-406.
摘要:
分析了动态企业联盟对任务分解的需求,提出了一种企业层任务向联盟层内子项目任务聚合的模糊聚合算法。通过对功能任务模块间的联系程度按照0～9赋值,根据各模块间的联系密切程度赋值,形成各模块间关系的邻接矩阵,并设置不同的阈值对邻接矩阵进行模糊聚类;综合各任务模块内的聚合度和模块之间的分离度为适应度函数,并以此为评判指标,计算在各阈值下的适应度函数值。以适应度函数最大值时的阀值为最优聚类阀值,最终得到任务在联盟层内最佳模块分解方案。
分析了动态企业联盟对任务分解的需求,提出了一种企业层任务向联盟层内子项目任务聚合的模糊聚合算法。通过对功能任务模块间的联系程度按照0～9赋值,根据各模块间的联系密切程度赋值,形成各模块间关系的邻接矩阵,并设置不同的阈值对邻接矩阵进行模糊聚类;综合各任务模块内的聚合度和模块之间的分离度为适应度函数,并以此为评判指标,计算在各阈值下的适应度函数值。以适应度函数最大值时的阀值为最优聚类阀值,最终得到任务在联盟层内最佳模块分解方案。
2012, 31(3): 407-411.
摘要:
提出一种新型的波形辊压磨,论述了波形辊设计的一般原理,重点研究了波形辊的几何曲线、钳角和间隙的变化。通过几何计算得出波形辊的几何曲线函数表达式。通过用CAD仿真结合Matlab的曲线拟合来研究波形辊的钳角和间隙的变化得出结论:波形辊的钳角和间隙是随着波形辊的转动而周期性变化;波形辊的平均钳角比普通圆柱辊的钳角小,生产效率高;波形辊压磨比普通圆柱辊压磨和辊筒磨具有优越性。
提出一种新型的波形辊压磨,论述了波形辊设计的一般原理,重点研究了波形辊的几何曲线、钳角和间隙的变化。通过几何计算得出波形辊的几何曲线函数表达式。通过用CAD仿真结合Matlab的曲线拟合来研究波形辊的钳角和间隙的变化得出结论:波形辊的钳角和间隙是随着波形辊的转动而周期性变化;波形辊的平均钳角比普通圆柱辊的钳角小,生产效率高;波形辊压磨比普通圆柱辊压磨和辊筒磨具有优越性。
2012, 31(3): 412-416.
摘要:
球头铣刀铣削过程包含复杂的多物理场耦合作用,且球头铣刀刀刃特殊,分析较为困难。在商业有限元软件Deform 3D前处理器中建立了球头铣刀铣削有限元模型,运用可靠的材料模型及切屑分离、断裂准则,采用合理的摩擦模型和传热模型,施加恰当的边界条件,进行了连续两刀齿的仿真模拟铣削过程,得到了铣削力、工件温度场和残余应力场的仿真结果,并分析了铣削速度、进给量、铣削深度等工艺参数对结果的影响。
球头铣刀铣削过程包含复杂的多物理场耦合作用,且球头铣刀刀刃特殊,分析较为困难。在商业有限元软件Deform 3D前处理器中建立了球头铣刀铣削有限元模型,运用可靠的材料模型及切屑分离、断裂准则,采用合理的摩擦模型和传热模型,施加恰当的边界条件,进行了连续两刀齿的仿真模拟铣削过程,得到了铣削力、工件温度场和残余应力场的仿真结果,并分析了铣削速度、进给量、铣削深度等工艺参数对结果的影响。
2012, 31(3): 417-423.
摘要:
针对模糊语言多属性决策问题,提出了一种多属性决策贝叶斯网络模型(MADMBN)。该模型根据因果依赖关系把多属性决策层次结构转化成贝叶斯网络结构,降低了多属性决策层次结构的复杂度。分析了模糊语言多属性决策的层次结构(MADMHS),根据MADMHS建立MADMBN;详述了MADMHS的元素在二态和多态情况下向MADMBN节点的转化方法;利用模糊综合评价法指标体系等级域的模糊关系矩阵和属性权重计算MADMBN节点的条件概率,并给出了MADMBN节点的重要度分析。通过科研项目申请实例与层次分析法对比验证了该模型的有效性和实用性,结果表明了MADMBN通过计算与理想解的相对接近程度不仅选择了最优方案,而且确定了该方案的状态,并且基于重要度分析对MADMBN节点进行灵敏度分析,识别影响方案的关键瓶颈。
针对模糊语言多属性决策问题,提出了一种多属性决策贝叶斯网络模型(MADMBN)。该模型根据因果依赖关系把多属性决策层次结构转化成贝叶斯网络结构,降低了多属性决策层次结构的复杂度。分析了模糊语言多属性决策的层次结构(MADMHS),根据MADMHS建立MADMBN;详述了MADMHS的元素在二态和多态情况下向MADMBN节点的转化方法;利用模糊综合评价法指标体系等级域的模糊关系矩阵和属性权重计算MADMBN节点的条件概率,并给出了MADMBN节点的重要度分析。通过科研项目申请实例与层次分析法对比验证了该模型的有效性和实用性,结果表明了MADMBN通过计算与理想解的相对接近程度不仅选择了最优方案,而且确定了该方案的状态,并且基于重要度分析对MADMBN节点进行灵敏度分析,识别影响方案的关键瓶颈。
2012, 31(3): 424-428.
摘要:
为提高自动化立体仓库中小件物品存储系统的存取效率、缩短出入库时间、提高存储作业的准确性,以双拣选台旋转货架为研究对象,运用粒子群算法对其拣货路径进行了分析和优化。通过对拣货作业过程的分析,提出了解决拣货路径优化问题的数学模型,针对该模型设计了基于粒子群算法的求解过程,并检验了该算法的有效性。实验仿真证明粒子群算法可以快速、稳定、有效地解决双拣选台旋转货架拣货路径的优化问题,从而提高自动化立体仓库的整体作业运行效率。
为提高自动化立体仓库中小件物品存储系统的存取效率、缩短出入库时间、提高存储作业的准确性,以双拣选台旋转货架为研究对象,运用粒子群算法对其拣货路径进行了分析和优化。通过对拣货作业过程的分析,提出了解决拣货路径优化问题的数学模型,针对该模型设计了基于粒子群算法的求解过程,并检验了该算法的有效性。实验仿真证明粒子群算法可以快速、稳定、有效地解决双拣选台旋转货架拣货路径的优化问题,从而提高自动化立体仓库的整体作业运行效率。
2012, 31(3): 429-432.
摘要:
为了辅助现场控制人员获取装配现场的生产能力参数,提出了一种基于Petri网分解视图的装配项目生产能力求解方法。首先,依据P/T系统和装配工作站的基本定义,采用关键元素映射函数快速构建工作站的Petri网模型;然后,在工作站初始作业状态设定的基础上,给出了基于网模型环流分解视图的生产能力求解方法;最后,采用某型飞机机翼装配工作站的部分作业进行了实例分析,验证了方法的有效性。
为了辅助现场控制人员获取装配现场的生产能力参数,提出了一种基于Petri网分解视图的装配项目生产能力求解方法。首先,依据P/T系统和装配工作站的基本定义,采用关键元素映射函数快速构建工作站的Petri网模型;然后,在工作站初始作业状态设定的基础上,给出了基于网模型环流分解视图的生产能力求解方法;最后,采用某型飞机机翼装配工作站的部分作业进行了实例分析,验证了方法的有效性。
2012, 31(3): 433-436.
摘要:
为综合航电系统设计了一个通用综合仿真激励系统,探讨了此测试系统的系统设计、系统管理、软件开发,以及整个系统的总线信息流管理。首先,论述了系统功能、设计要求和所要遵循的基本原则;其次,从硬件的角度说明了所设计系统需要的硬件配置;最后,给出了系统软件设计的思路,并对系统的软件配置和设计流程做了一定解释。工程应用表明,本文所设计的仿真激励系统具有很强的通用性,能够满足各类仿真实验的需要。
为综合航电系统设计了一个通用综合仿真激励系统,探讨了此测试系统的系统设计、系统管理、软件开发,以及整个系统的总线信息流管理。首先,论述了系统功能、设计要求和所要遵循的基本原则;其次,从硬件的角度说明了所设计系统需要的硬件配置;最后,给出了系统软件设计的思路,并对系统的软件配置和设计流程做了一定解释。工程应用表明,本文所设计的仿真激励系统具有很强的通用性,能够满足各类仿真实验的需要。
2012, 31(3): 437-441.
摘要:
针对力矩电机张力控制方式的特点,分析和建立了多线切割机张力控制系统的数学模型,并在此基础上,设计了线张力自适应控制算法。该算法通过张力控制电机反馈的转速和转角大小,利用NLMS算法对收/放线电机的转速进行自适应动态修正,提高对主轴电机的线速度跟随精度,最终达到精确控制张力的目的。Matlab仿真结果表明:该控制算法对张力的控制精度高、响应速度快,可以满足多线切割加工对张力控制的要求。
针对力矩电机张力控制方式的特点,分析和建立了多线切割机张力控制系统的数学模型,并在此基础上,设计了线张力自适应控制算法。该算法通过张力控制电机反馈的转速和转角大小,利用NLMS算法对收/放线电机的转速进行自适应动态修正,提高对主轴电机的线速度跟随精度,最终达到精确控制张力的目的。Matlab仿真结果表明:该控制算法对张力的控制精度高、响应速度快,可以满足多线切割加工对张力控制的要求。
2012, 31(3): 442-445.
摘要:
城市公交车辆运行工况复杂,需频繁启停,大量的能量浪费于车辆的制动。针对该现象,提出了采用高速飞轮和蓄电池组合的机电复合制动能量回收及二次牵引理论;进行了系统设计和制动工况仿真实验,验证了方案的可行性。实验证明:该系统能有效地回收利用城市公交车制动能量,改善起步性能,并具有成本低、易实现的特点。
城市公交车辆运行工况复杂,需频繁启停,大量的能量浪费于车辆的制动。针对该现象,提出了采用高速飞轮和蓄电池组合的机电复合制动能量回收及二次牵引理论;进行了系统设计和制动工况仿真实验,验证了方案的可行性。实验证明:该系统能有效地回收利用城市公交车制动能量,改善起步性能,并具有成本低、易实现的特点。
2012, 31(3): 446-451.
摘要:
基于有限状态机(FSM)理论和模糊逻辑控制理论,设计了具有主动安全性的汽车自适应巡航控制(ACC)系统。建立了车辆动力传动系统模型,通过对节气门和制动器的控制仿真模拟了汽车ACC系统的工作过程。仿真结果表明:基于有限状态机理论的汽车ACC系统能使车辆沿着巡航行驶时的有限状态自动切换,并准确跟踪期望加速度,使车辆在加速行驶、车辆跟踪和制动减速等行驶工况下保持跟踪性和适应性。
基于有限状态机(FSM)理论和模糊逻辑控制理论,设计了具有主动安全性的汽车自适应巡航控制(ACC)系统。建立了车辆动力传动系统模型,通过对节气门和制动器的控制仿真模拟了汽车ACC系统的工作过程。仿真结果表明:基于有限状态机理论的汽车ACC系统能使车辆沿着巡航行驶时的有限状态自动切换,并准确跟踪期望加速度,使车辆在加速行驶、车辆跟踪和制动减速等行驶工况下保持跟踪性和适应性。
2012, 31(3): 452-455,460.
摘要:
时效成形工艺是解决高精度整体壁板成形问题的最佳途径之一。因为这种成形方法有回弹量大、回弹精度难于控制等特点,因此难以推广应用。对高筋条整体壁板的时效成形问题进行了研究,通过2124铝合金T型件时效成形基础性实验,总结回弹规律,应用几何补偿方法对模具型面进行回弹补偿。实验结果表明:零件外形曲面误差不超过1 mm,筋条处误差不超过0.5 mm,满足用户需求,证明了高筋条整体壁板时效成形工艺二维回弹补偿的可行性和有效性。
时效成形工艺是解决高精度整体壁板成形问题的最佳途径之一。因为这种成形方法有回弹量大、回弹精度难于控制等特点,因此难以推广应用。对高筋条整体壁板的时效成形问题进行了研究,通过2124铝合金T型件时效成形基础性实验,总结回弹规律,应用几何补偿方法对模具型面进行回弹补偿。实验结果表明:零件外形曲面误差不超过1 mm,筋条处误差不超过0.5 mm,满足用户需求,证明了高筋条整体壁板时效成形工艺二维回弹补偿的可行性和有效性。
2012, 31(3): 456-460.
摘要:
刮板输送机是一种连续运输的重型机械,在使用运行过程中机器一旦出现故障,将直接影响企业的生产成本和生产能力,因此刮板机整机可靠度的预测对企业来说有重要意义;本文按刮板输送机零件失效因素分类讨论,分组研究刮板机的可靠度,通过研究机器零件的运行服役期间年龄分布规律和结构应力规律,发展面向维护的机器可靠性仿真模型,最后计算刮板机的可靠度,为企业的生产成本和生产能力评估提供有力依据。
刮板输送机是一种连续运输的重型机械,在使用运行过程中机器一旦出现故障,将直接影响企业的生产成本和生产能力,因此刮板机整机可靠度的预测对企业来说有重要意义;本文按刮板输送机零件失效因素分类讨论,分组研究刮板机的可靠度,通过研究机器零件的运行服役期间年龄分布规律和结构应力规律,发展面向维护的机器可靠性仿真模型,最后计算刮板机的可靠度,为企业的生产成本和生产能力评估提供有力依据。
2012, 31(3): 461-464,469.
摘要:
不对称铺层的复合材料层合板在存在热残余应力的情况下,具有双稳态性质。此性质能够使飞机结构布局具有两种稳态形式,且实现两者之间转换不需要有持续的能量激励,只需要一个适当的激励即可。叙述了复合材料层合板内部热致残余应力的产生原理,建立了基于经典层合板理论、存在残余应力时的复合材料层合板的能量泛函,详细阐述了复合材料层合板的位移场函数的建立方法,分析了复合材料层合板具有双稳态特性的机理。同时利用有限元分析软件ANSYS,对两种不对称铺层顺序的复合材料层合板进行了双稳态特性的数值模拟验证。
不对称铺层的复合材料层合板在存在热残余应力的情况下,具有双稳态性质。此性质能够使飞机结构布局具有两种稳态形式,且实现两者之间转换不需要有持续的能量激励,只需要一个适当的激励即可。叙述了复合材料层合板内部热致残余应力的产生原理,建立了基于经典层合板理论、存在残余应力时的复合材料层合板的能量泛函,详细阐述了复合材料层合板的位移场函数的建立方法,分析了复合材料层合板具有双稳态特性的机理。同时利用有限元分析软件ANSYS,对两种不对称铺层顺序的复合材料层合板进行了双稳态特性的数值模拟验证。
2012, 31(3): 465-469.
摘要:
为了提高六轴混机床的运动精度,以其3-RPS并联机构为研究结构模型,分析了影响机构可达空间的几何误差源,建立了位姿误差模型。在ADAMS虚拟样机建模环境中,构建了包含全部几何误差参数的机构运动学模型,仿真了主要几何误差参数对终端运动精度的影响规律。根据仿真结果,对并联机构所有的几何误差从误差源到工作空间的映射关系进行了分析和评价。
为了提高六轴混机床的运动精度,以其3-RPS并联机构为研究结构模型,分析了影响机构可达空间的几何误差源,建立了位姿误差模型。在ADAMS虚拟样机建模环境中,构建了包含全部几何误差参数的机构运动学模型,仿真了主要几何误差参数对终端运动精度的影响规律。根据仿真结果,对并联机构所有的几何误差从误差源到工作空间的映射关系进行了分析和评价。
2012, 31(3): 470-474,479.
摘要:
采用简源声波理论研究低频气流调制器的发声特性。推导了方孔伸缩型、方孔转动型、圆孔转动型3种调制器的排气面积计算公式,采用简源声波理论计算了方孔转动型调制器占空比、气室体积、供气压力和流量这几个工况参数改变时的发声规律,对比了这3种调制器产生的简源声波特性。计算结果表明:方孔伸缩型调制器的失真最小;选择合适的占空比能实现最大声波强度和最小失真;气室体积、供气压力和供气流量越大,发声强度越大,但增加率在减小,失真度先增大后减小。该分析方法能简便快捷地预估低频气流调制器发声性能。
采用简源声波理论研究低频气流调制器的发声特性。推导了方孔伸缩型、方孔转动型、圆孔转动型3种调制器的排气面积计算公式,采用简源声波理论计算了方孔转动型调制器占空比、气室体积、供气压力和流量这几个工况参数改变时的发声规律,对比了这3种调制器产生的简源声波特性。计算结果表明:方孔伸缩型调制器的失真最小;选择合适的占空比能实现最大声波强度和最小失真;气室体积、供气压力和供气流量越大,发声强度越大,但增加率在减小,失真度先增大后减小。该分析方法能简便快捷地预估低频气流调制器发声性能。
2012, 31(3): 475-479.
摘要:
介绍一种用于惯性约束核聚变诊断设备定位与对准的搭载平台,该平台为一个三自由度混联机构,利用矩阵计算给出了平台输出末端位置的反解的封闭形式。在此基础上,通过末端形变与重心位置的关系推导出影响复位精度的误差模型。根据实测误差数值与误差模型计算数值之间的偏差,分析偏差产生原因,在反复实验的基础上,找出固定运动路径下的偏差补偿系数,对复位过程的径向运动给予补偿,使得最终运动误差达到使用要求。
介绍一种用于惯性约束核聚变诊断设备定位与对准的搭载平台,该平台为一个三自由度混联机构,利用矩阵计算给出了平台输出末端位置的反解的封闭形式。在此基础上,通过末端形变与重心位置的关系推导出影响复位精度的误差模型。根据实测误差数值与误差模型计算数值之间的偏差,分析偏差产生原因,在反复实验的基础上,找出固定运动路径下的偏差补偿系数,对复位过程的径向运动给予补偿,使得最终运动误差达到使用要求。
2012, 31(3): 480-482,486.
摘要:
分析了目前手持式电磁铆枪枪体重、后坐力大、使用不便等问题。为解决这些问题,从能量变化的角度提出了采用带缓冲器的新型减振系统。针对新型减振系统,进行小型电磁铆枪的结构设计。根据铆枪工作时各零组件的相对运动情况将铆枪结构分成驱动头、回弹系统和铆枪外壳三部分并制造出原型枪。使用表明所设计的电磁铆枪后坐力小,使用方便,达到小型化的目的。
分析了目前手持式电磁铆枪枪体重、后坐力大、使用不便等问题。为解决这些问题,从能量变化的角度提出了采用带缓冲器的新型减振系统。针对新型减振系统,进行小型电磁铆枪的结构设计。根据铆枪工作时各零组件的相对运动情况将铆枪结构分成驱动头、回弹系统和铆枪外壳三部分并制造出原型枪。使用表明所设计的电磁铆枪后坐力小,使用方便,达到小型化的目的。
2012, 31(3): 483-486.
摘要:
应用自回归模型分析法兰螺纹连接上下壳体的差值信号,进行螺纹连接松动诊断。在螺纹连接模型上,改变某一个螺钉的预紧力,将正常工况下的差值信号作为参考总体,并以此建立AR模型,其他预紧力下的差值信号为待检总体,分别计算参考总体与待检总体之间的Euclide距离和Mahalanobis距离。分析结果表明:基于自回归模型的几何距离是有效的螺纹连接松动指标,可以用于螺纹连接故障诊断。
应用自回归模型分析法兰螺纹连接上下壳体的差值信号,进行螺纹连接松动诊断。在螺纹连接模型上,改变某一个螺钉的预紧力,将正常工况下的差值信号作为参考总体,并以此建立AR模型,其他预紧力下的差值信号为待检总体,分别计算参考总体与待检总体之间的Euclide距离和Mahalanobis距离。分析结果表明:基于自回归模型的几何距离是有效的螺纹连接松动指标,可以用于螺纹连接故障诊断。
2012, 31(3): 487-491,497.
摘要:
以结构的传力路径作为设计变量,通过在传力路径上对结构内力进行积分,得到相应的结构承载因子。由于结构的外形和内力都会变化,因此该承载因子是结构传力路径的泛函。用变分法导出了对应结构最短传力路径的微分方程,并用里兹法求解该微分方程,得出结构的最短传力路径。通过变分法优化得到结构的最短传力路径,然后应用结构尺寸优化方法,得到结构的最小质量。以平面悬臂梁结构的传力路径优化为例,分析了悬臂梁结构在不同外形下对应的最短传力路径,并和用Michell桁架理论得到的结果进行比较。最佳结构基于理论分析得到,整个过程不需要进行有限元分析,不存在拓扑优化中的数值不稳定性问题。另一方面,通过采用板杆结构模拟传力形式,将目前拓扑优化研究中通常采用的杆、板等单一单元结构推广到单元的组合结构。
以结构的传力路径作为设计变量,通过在传力路径上对结构内力进行积分,得到相应的结构承载因子。由于结构的外形和内力都会变化,因此该承载因子是结构传力路径的泛函。用变分法导出了对应结构最短传力路径的微分方程,并用里兹法求解该微分方程,得出结构的最短传力路径。通过变分法优化得到结构的最短传力路径,然后应用结构尺寸优化方法,得到结构的最小质量。以平面悬臂梁结构的传力路径优化为例,分析了悬臂梁结构在不同外形下对应的最短传力路径,并和用Michell桁架理论得到的结果进行比较。最佳结构基于理论分析得到,整个过程不需要进行有限元分析,不存在拓扑优化中的数值不稳定性问题。另一方面,通过采用板杆结构模拟传力形式,将目前拓扑优化研究中通常采用的杆、板等单一单元结构推广到单元的组合结构。
2012, 31(3): 492-497.
摘要:
针对复杂车辆系统机械结构在建模与仿真计算中的模型规模、计算精度和计算速度之间相互制约的问题,采用模态响应线性叠加方法,分析并讨论了车辆的激励频率与结构固有频率截取对结构动态响应的影响。通过引入阈值概念提出模态截断频率的计算方法,并以某装甲车辆刚弹耦合模型为例进行了仿真验算。
针对复杂车辆系统机械结构在建模与仿真计算中的模型规模、计算精度和计算速度之间相互制约的问题,采用模态响应线性叠加方法,分析并讨论了车辆的激励频率与结构固有频率截取对结构动态响应的影响。通过引入阈值概念提出模态截断频率的计算方法,并以某装甲车辆刚弹耦合模型为例进行了仿真验算。
2012, 31(3): 498-501,506.
摘要:
根据哈密顿原理推导出了输流管道的横向振动方程,采用伽辽金法对该方程进行离散获得了管道系统的频率方程,并求出了前4阶临界流速、临界压强以及临界简支长度的计算公式。分析了流速、液体压强和简支长度对固有频率以及压强、简支长度对临界流速的影响。最后进行了固有频率对流速、液体压强等参数的灵敏度分析。研究结果表明:1)与简支长度对固有频率的影响来比,流速、液体压强对固有频率的影响要小;2)固有频率对流速的1阶灵敏度要高于固有频率对液体压强的1阶灵敏度。
根据哈密顿原理推导出了输流管道的横向振动方程,采用伽辽金法对该方程进行离散获得了管道系统的频率方程,并求出了前4阶临界流速、临界压强以及临界简支长度的计算公式。分析了流速、液体压强和简支长度对固有频率以及压强、简支长度对临界流速的影响。最后进行了固有频率对流速、液体压强等参数的灵敏度分析。研究结果表明:1)与简支长度对固有频率的影响来比,流速、液体压强对固有频率的影响要小;2)固有频率对流速的1阶灵敏度要高于固有频率对液体压强的1阶灵敏度。
2012, 31(3): 502-506.
摘要:
纳米压入试验已经成为微尺度材料力学性能测试的重要方法。分析了3种代表性的弹性模量纳米压入识别方法—Olive-Pharr方法、Cheng-Cheng方法和Ma方法的有效性,并通过有限元数值模拟分析了这3种方法的测试精度和对仪器柔度标定误差的敏感性。结果表明:Ma方法适应性更强,同时具有更高的测试精度和更低的仪器柔度标定误差敏感性。
纳米压入试验已经成为微尺度材料力学性能测试的重要方法。分析了3种代表性的弹性模量纳米压入识别方法—Olive-Pharr方法、Cheng-Cheng方法和Ma方法的有效性,并通过有限元数值模拟分析了这3种方法的测试精度和对仪器柔度标定误差的敏感性。结果表明:Ma方法适应性更强,同时具有更高的测试精度和更低的仪器柔度标定误差敏感性。
2012, 31(3): 507-509,516.
摘要:
机电集成传动是以超环面行星蜗杆传动为机械设计基础,集机械、电磁、永磁、控制于一体的新型传动机构。以磁场理论为基础,利用积分法和坐标变换方法对机电集成传动行星轮永磁场的空间分布进行了分析计算,推导出了机电集成传动行星轮磁场分布的计算公式,利用所得公式对机电集成传动行星轮磁场的分布进行了计算,分析总结了机电集成传动行星轮磁场空间分布的分布规律,讨论了机电集成传动行星轮磁场空间分布的影响因素。
机电集成传动是以超环面行星蜗杆传动为机械设计基础,集机械、电磁、永磁、控制于一体的新型传动机构。以磁场理论为基础,利用积分法和坐标变换方法对机电集成传动行星轮永磁场的空间分布进行了分析计算,推导出了机电集成传动行星轮磁场分布的计算公式,利用所得公式对机电集成传动行星轮磁场的分布进行了计算,分析总结了机电集成传动行星轮磁场空间分布的分布规律,讨论了机电集成传动行星轮磁场空间分布的影响因素。
2012, 31(3): 510-516.
摘要:
精密仪器设备的使用需考虑六自由度隔振问题,从研究弹性支撑方式下的六自由度振动方程出发,推导出了四点正交弹性支撑与四点径向斜交弹性支撑情况下的固有频率计算公式;利用Matlab/SimMechanics建立起了弹性支撑动力学仿真模型,在Simulink仿真环境下进行了模态仿真测试,仿真结果与理论推导所得的固有频率、模态吻合。
精密仪器设备的使用需考虑六自由度隔振问题,从研究弹性支撑方式下的六自由度振动方程出发,推导出了四点正交弹性支撑与四点径向斜交弹性支撑情况下的固有频率计算公式;利用Matlab/SimMechanics建立起了弹性支撑动力学仿真模型,在Simulink仿真环境下进行了模态仿真测试,仿真结果与理论推导所得的固有频率、模态吻合。
