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2014年 33卷 第3期
2014, 33(3): 313-316.
摘要
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摘要:
为实现静动态多目标下连续体结构的拓扑优化设计,以静态柔顺度最小化和动态特征值最大化加权函数为目标,提出并建立静动态多目标下连续体结构拓扑优化模型,实现了相应的算法和算例。方法中采用(rational approximation of material properties,RAMP)方法对密度进行惩罚,利用优化准则法控制设计目标与材料分布,以敏度过滤技术抑制棋盘格效应,通过归一化目标函数有效地避免不同性质目标函数的量级差异。通过算例,获得了静动态权重系数对结构拓扑构型和目标函数(宏观结构的柔度和基频)的影响规律,算例结果表明了该方法的有效性。
为实现静动态多目标下连续体结构的拓扑优化设计,以静态柔顺度最小化和动态特征值最大化加权函数为目标,提出并建立静动态多目标下连续体结构拓扑优化模型,实现了相应的算法和算例。方法中采用(rational approximation of material properties,RAMP)方法对密度进行惩罚,利用优化准则法控制设计目标与材料分布,以敏度过滤技术抑制棋盘格效应,通过归一化目标函数有效地避免不同性质目标函数的量级差异。通过算例,获得了静动态权重系数对结构拓扑构型和目标函数(宏观结构的柔度和基频)的影响规律,算例结果表明了该方法的有效性。
2014, 33(3): 317-321.
摘要:
为研究双层底结构Sevan钻井储油平台在南海海况下的运动响应特性,建立SEVAN650平台的ANSYS有限元模型,将模型导入水动力分析软件AQWA进行数值计算,得出双层底结构SEVAN650钻井储油平台的垂荡、横摇、纵摇运动响应幅值算子曲线,进而分析SEVAN650平台在南海海况风暴自存状态下的运动特性。研究表明,在风暴自存状态下,双层底平台的垂荡、横摇、纵摇的固有周期大于单层底平台。随着双层底平台直径的增加,平台的固有周期和垂荡最大响应幅值逐渐增加,平台横摇和纵摇最大响应幅值先增加后减小,在直径87.5 m时达到峰值,双层底结构的使用效率逐渐降低。由于双层底直径85 m平台的固有周期已在风暴情况波浪周期外,在风暴作用下平台不会发生共振,因此SEVAN650双层底直径85 m平台能够满足在我国南海生产作业。
为研究双层底结构Sevan钻井储油平台在南海海况下的运动响应特性,建立SEVAN650平台的ANSYS有限元模型,将模型导入水动力分析软件AQWA进行数值计算,得出双层底结构SEVAN650钻井储油平台的垂荡、横摇、纵摇运动响应幅值算子曲线,进而分析SEVAN650平台在南海海况风暴自存状态下的运动特性。研究表明,在风暴自存状态下,双层底平台的垂荡、横摇、纵摇的固有周期大于单层底平台。随着双层底平台直径的增加,平台的固有周期和垂荡最大响应幅值逐渐增加,平台横摇和纵摇最大响应幅值先增加后减小,在直径87.5 m时达到峰值,双层底结构的使用效率逐渐降低。由于双层底直径85 m平台的固有周期已在风暴情况波浪周期外,在风暴作用下平台不会发生共振,因此SEVAN650双层底直径85 m平台能够满足在我国南海生产作业。
2014, 33(3): 322-325.
摘要:
为了更加准确地对销轴结构进行应力分析,提出将刚度矩阵和赫兹接触理论相结合的弹性接触应力求解方式。考虑销轴结构在工作状态下具有接触突变的特性,根据接触刚度矩阵,推导出接触状态判别式,辅以基于弹性接触的赫兹接触理论,建立了销轴结构应力方程。以某销轴结构为例,应用弹性接触应力方程计算销轴结构的接触应力,证明了提出求解方式的正确性。
为了更加准确地对销轴结构进行应力分析,提出将刚度矩阵和赫兹接触理论相结合的弹性接触应力求解方式。考虑销轴结构在工作状态下具有接触突变的特性,根据接触刚度矩阵,推导出接触状态判别式,辅以基于弹性接触的赫兹接触理论,建立了销轴结构应力方程。以某销轴结构为例,应用弹性接触应力方程计算销轴结构的接触应力,证明了提出求解方式的正确性。
2014, 33(3): 326-331.
摘要:
以某兵器发射塔架摆杆系统中的水平杆为研究背景进行直梁式回转桁架结构的相关研究。首先利用刚度等效原理和质量等效原理将该桁架结构简化为绕定轴转动的连续的简单悬臂梁模型,继而通过假定模态法,数值分析等方式导出考虑结构阻尼时该结构的振动微分方程。将通过该方法所得的结果与试验结果进行了比较,结果表明运用本文的方法进行桁架结构的振动分析可取得较好的效果。
以某兵器发射塔架摆杆系统中的水平杆为研究背景进行直梁式回转桁架结构的相关研究。首先利用刚度等效原理和质量等效原理将该桁架结构简化为绕定轴转动的连续的简单悬臂梁模型,继而通过假定模态法,数值分析等方式导出考虑结构阻尼时该结构的振动微分方程。将通过该方法所得的结果与试验结果进行了比较,结果表明运用本文的方法进行桁架结构的振动分析可取得较好的效果。
2014, 33(3): 332-338.
摘要:
目前对轮椅的研究,只注重于轮椅本身的功能如何适应人,轮椅的舒适度方面还存在很多问题,原因在于它是一个多层次、多因素的问题,设计过程中,对总体舒适度的评分很难把握。经过初步拟定、专家咨询、信息反馈、统计处理和综合归纳等,确定普通轮椅的舒适度评价指标和指标评价标准,然后根据层次分析法计算各指标权重。通过对4款轮椅车进行舒适度评价试验,根据建立的评价体系,结合每项指标的权重系数,得到轮椅舒适度的总体得分。结果证明:评价体系计算结果和主观评价结果接近。
目前对轮椅的研究,只注重于轮椅本身的功能如何适应人,轮椅的舒适度方面还存在很多问题,原因在于它是一个多层次、多因素的问题,设计过程中,对总体舒适度的评分很难把握。经过初步拟定、专家咨询、信息反馈、统计处理和综合归纳等,确定普通轮椅的舒适度评价指标和指标评价标准,然后根据层次分析法计算各指标权重。通过对4款轮椅车进行舒适度评价试验,根据建立的评价体系,结合每项指标的权重系数,得到轮椅舒适度的总体得分。结果证明:评价体系计算结果和主观评价结果接近。
2014, 33(3): 339-343.
摘要:
以某型湿式多片离合器为例,研究高能密度摩擦片的温度场,以探求其温度变化规律。建立了高能密度摩擦片数值模型,讨论空气和润滑油的对流换热,运用有限元法对接合过程温度场进行计算,讨论各向异性导热率、转速差、接合时间对温度场的影响。结果表明:最高温度值出现在接合面中径的外侧,各向异性导热率主要影响摩擦片接合面的温度场;高转速差会使接合面上产生高温,当转速超过4000r/min,接合时间小于0.8s时,会出现400℃以上的高温烧蚀;缩短接合时间会加快接合后期温度下降的速度。
以某型湿式多片离合器为例,研究高能密度摩擦片的温度场,以探求其温度变化规律。建立了高能密度摩擦片数值模型,讨论空气和润滑油的对流换热,运用有限元法对接合过程温度场进行计算,讨论各向异性导热率、转速差、接合时间对温度场的影响。结果表明:最高温度值出现在接合面中径的外侧,各向异性导热率主要影响摩擦片接合面的温度场;高转速差会使接合面上产生高温,当转速超过4000r/min,接合时间小于0.8s时,会出现400℃以上的高温烧蚀;缩短接合时间会加快接合后期温度下降的速度。
2014, 33(3): 344-347.
摘要:
不同仿真分析软件对模态数据的存储和表达方式存在较大的差异,为实现异构平台下模态信息的共享与交互,在一个相对开放的环境中对模态数据进行显示和分析,提出了一种模态数据的重用方法。分析了模态仿真数据的结构特点,对源自不同系统的异构数据进行结构化处理并存储于数据库中,探讨了模态数据的重用方法。在VB.NET环境下基于DirectX显示技术,对模态显示控件进行设计和开发。
不同仿真分析软件对模态数据的存储和表达方式存在较大的差异,为实现异构平台下模态信息的共享与交互,在一个相对开放的环境中对模态数据进行显示和分析,提出了一种模态数据的重用方法。分析了模态仿真数据的结构特点,对源自不同系统的异构数据进行结构化处理并存储于数据库中,探讨了模态数据的重用方法。在VB.NET环境下基于DirectX显示技术,对模态显示控件进行设计和开发。
2014, 33(3): 348-353.
摘要:
用于地面振动试验(ground vibration test,GVT)的空气弹簧对承载能力、腔内工作压力、低频特性的要求非常高。针对该类空气弹簧低频特性,推导出其垂向频率近似表达式。通过对该表达式定性分析,发现空气弹簧垂向频率仅与其几何构型参数相关。利用Abaqus二次开发功能编写空气弹簧储气罐主腔体结构的参数化有限元模型,然后以其几何构型参数为设计变量,以空气弹簧低频特性、空气弹簧储气罐主腔体结构强度和刚度为约束,储气罐主腔体质量最小化为设计目标进行构型优化设计。结果表明优化后的结构的质量较初始设计有大幅降低。该优化设计方法能使得不同承载能力的GVT空气弹簧设计系列化。
用于地面振动试验(ground vibration test,GVT)的空气弹簧对承载能力、腔内工作压力、低频特性的要求非常高。针对该类空气弹簧低频特性,推导出其垂向频率近似表达式。通过对该表达式定性分析,发现空气弹簧垂向频率仅与其几何构型参数相关。利用Abaqus二次开发功能编写空气弹簧储气罐主腔体结构的参数化有限元模型,然后以其几何构型参数为设计变量,以空气弹簧低频特性、空气弹簧储气罐主腔体结构强度和刚度为约束,储气罐主腔体质量最小化为设计目标进行构型优化设计。结果表明优化后的结构的质量较初始设计有大幅降低。该优化设计方法能使得不同承载能力的GVT空气弹簧设计系列化。
2014, 33(3): 354-360.
摘要:
介绍了后混式射流粉碎技术中射流粉碎工作原理和流动特性。通过理论分析、数值计算和粉碎实验相结合的方法,基于加速管内的气、液、固多相混合介质耦合流动特性,研究了加速管管径对射流的流动特性和粉碎效率的影响,并利用加速分区理论对各加速区域特征参数进行了定量。研究表明:加速管管径对射流流动特性和粉碎效率影响显著;加速管管径越小对射流能量的约束集中效果越好;使颗粒尽量靠近或进入射流高效加速区,可获得更高粉碎效率;管径越大粉碎效率越低。
介绍了后混式射流粉碎技术中射流粉碎工作原理和流动特性。通过理论分析、数值计算和粉碎实验相结合的方法,基于加速管内的气、液、固多相混合介质耦合流动特性,研究了加速管管径对射流的流动特性和粉碎效率的影响,并利用加速分区理论对各加速区域特征参数进行了定量。研究表明:加速管管径对射流流动特性和粉碎效率影响显著;加速管管径越小对射流能量的约束集中效果越好;使颗粒尽量靠近或进入射流高效加速区,可获得更高粉碎效率;管径越大粉碎效率越低。
2014, 33(3): 361-365.
摘要:
基于QFD方法,对产品设计因素与设计的可制造性需求之间的关联关系进行了研究。构建了产品可制造性需求转换模型,并针对产品设计的各阶段建立了层次展开模型。分析了该模型的应用,将可制造性需求转换成对设计因素的要求,据此对设计目标进行调整与优化。
基于QFD方法,对产品设计因素与设计的可制造性需求之间的关联关系进行了研究。构建了产品可制造性需求转换模型,并针对产品设计的各阶段建立了层次展开模型。分析了该模型的应用,将可制造性需求转换成对设计因素的要求,据此对设计目标进行调整与优化。
2014, 33(3): 366-371.
摘要:
根据大型兆瓦级风力机设计并建造了风电机组传动链模拟实验台,平台由风轮转矩模拟系统和模拟风力机系统构成,通过计算机仿真程序对模拟风轮的输入转矩及模拟风力机的负载转矩进行控制。模拟风力机系统将主轴承、齿轮箱、塔筒等风力机关键部件引入实验系统,计算机仿真程序将剪切效应、塔筒效应等引起的脉动转矩加入风轮转矩输入实际控制程序。实验平台能够较为有效的模拟风力机运行状况,可以利用该平台进行风力机控制、传动链故障诊断等方面的研究。
根据大型兆瓦级风力机设计并建造了风电机组传动链模拟实验台,平台由风轮转矩模拟系统和模拟风力机系统构成,通过计算机仿真程序对模拟风轮的输入转矩及模拟风力机的负载转矩进行控制。模拟风力机系统将主轴承、齿轮箱、塔筒等风力机关键部件引入实验系统,计算机仿真程序将剪切效应、塔筒效应等引起的脉动转矩加入风轮转矩输入实际控制程序。实验平台能够较为有效的模拟风力机运行状况,可以利用该平台进行风力机控制、传动链故障诊断等方面的研究。
2014, 33(3): 372-377.
摘要:
伺服驱动系统取代传统机械传动是创新机械产品的有效途径。以包装机械中的滑块轮式分离装置为对象,提出了一种用伺服驱动代替机械传动的设计方法。建立了滑块轮式分离系统的三维动力学分析模型,利用虚拟样机技术对滑块轮式分离系统进行动力学分析,计算其驱动扭矩。建立了滑块轮式分离系统的数学模型,根据伺服电机的选型规则对滑块控制凸轮的凸轮曲线进行了优化设计,优化后的滑块轮式分离系统的最大扭矩与平均扭矩有明显的减小,降低了对伺服电机性能的要求。
伺服驱动系统取代传统机械传动是创新机械产品的有效途径。以包装机械中的滑块轮式分离装置为对象,提出了一种用伺服驱动代替机械传动的设计方法。建立了滑块轮式分离系统的三维动力学分析模型,利用虚拟样机技术对滑块轮式分离系统进行动力学分析,计算其驱动扭矩。建立了滑块轮式分离系统的数学模型,根据伺服电机的选型规则对滑块控制凸轮的凸轮曲线进行了优化设计,优化后的滑块轮式分离系统的最大扭矩与平均扭矩有明显的减小,降低了对伺服电机性能的要求。
2014, 33(3): 378-382.
摘要:
机敏约束阻尼(SCLD)结构对结构的振动控制具有非常广阔的前景,性能优良的控制器对控制效果有着重大影响。鲁棒H∞控制的特点是在众多不确定因素下仍具有很好的鲁棒性,然而SCLD结构的有限元模型自由度数目较大,且实验时所用的传感器数目有限,通过研究发现,能够兼顾系统鲁棒性和良好的控制效果的控制策略难以实现。模糊控制是依赖于研究者的经验和实验的反复调试而设计出的控制算法,其灵活性较大,以LQR算法的输入输出关系为依据,通过反复的调试而设计出模糊控制算法,再与鲁棒H∞结合,对鲁棒H∞算法做了加权形式的修正,实现了单一H∞控制难以实现的控制效果,实验证明,模糊鲁棒H∞控制方法对加速度响应具有良好的控制效果,对振动的抑制效果大于5dB,这对SCLD结构寻求性能良好的控制器具有借鉴意义。
机敏约束阻尼(SCLD)结构对结构的振动控制具有非常广阔的前景,性能优良的控制器对控制效果有着重大影响。鲁棒H∞控制的特点是在众多不确定因素下仍具有很好的鲁棒性,然而SCLD结构的有限元模型自由度数目较大,且实验时所用的传感器数目有限,通过研究发现,能够兼顾系统鲁棒性和良好的控制效果的控制策略难以实现。模糊控制是依赖于研究者的经验和实验的反复调试而设计出的控制算法,其灵活性较大,以LQR算法的输入输出关系为依据,通过反复的调试而设计出模糊控制算法,再与鲁棒H∞结合,对鲁棒H∞算法做了加权形式的修正,实现了单一H∞控制难以实现的控制效果,实验证明,模糊鲁棒H∞控制方法对加速度响应具有良好的控制效果,对振动的抑制效果大于5dB,这对SCLD结构寻求性能良好的控制器具有借鉴意义。
2014, 33(3): 383-386.
摘要:
太阳能是被认为最有前景的新能源之一,但是目前的利用还不够理想,主要原因是太阳能的利用率低导致成本高。精确地跟踪太阳可使太阳能的利用率提高,拓宽其利用领域。在斜单轴的基础上研究了一种侧拉式太阳能跟踪装置,其能够实现对太阳光线的连续式跟踪。对比实验表明:侧拉式比固定式能够提高27.8%的发电功率。在跟踪时系统消耗的能量为0.207kW·h,只占总发电量的3.2%,其中步进电机的最大功率为12W,占整个光伏组件功率的0.34%。此跟踪系统能够显著提高发电效率,由于自身成本低,有助于太阳能跟踪系统的推广。
太阳能是被认为最有前景的新能源之一,但是目前的利用还不够理想,主要原因是太阳能的利用率低导致成本高。精确地跟踪太阳可使太阳能的利用率提高,拓宽其利用领域。在斜单轴的基础上研究了一种侧拉式太阳能跟踪装置,其能够实现对太阳光线的连续式跟踪。对比实验表明:侧拉式比固定式能够提高27.8%的发电功率。在跟踪时系统消耗的能量为0.207kW·h,只占总发电量的3.2%,其中步进电机的最大功率为12W,占整个光伏组件功率的0.34%。此跟踪系统能够显著提高发电效率,由于自身成本低,有助于太阳能跟踪系统的推广。
2014, 33(3): 387-390.
摘要:
为解决批量钻削工序质量检测问题,采集各工步加工过程声发射监测信号,提出一种基于声发射信号高阶谱分析的批量钻削质量检测方法。基于统计意义上正常钻削过程声发射信号符合高斯分布的假说,对采集的信号进行小波包消噪后,计算批量钻削工步信号的双谱切片,描述信号偏离高斯分布的程度,并分析其与钻削加工工步质量的映射关系,实现钻削加工工步质量检测。实验及分析结果表明:基于声发射信号双谱切片提取的信号特征可有效辨别批量钻削工步中的质量不合格品。
为解决批量钻削工序质量检测问题,采集各工步加工过程声发射监测信号,提出一种基于声发射信号高阶谱分析的批量钻削质量检测方法。基于统计意义上正常钻削过程声发射信号符合高斯分布的假说,对采集的信号进行小波包消噪后,计算批量钻削工步信号的双谱切片,描述信号偏离高斯分布的程度,并分析其与钻削加工工步质量的映射关系,实现钻削加工工步质量检测。实验及分析结果表明:基于声发射信号双谱切片提取的信号特征可有效辨别批量钻削工步中的质量不合格品。
2014, 33(3): 391-394.
摘要:
把Visual Basic6.0和ANSYS有机结合起来,开发了减速器箱体的参数化有限元分析系统。借助Visual Basic6.0开发友好、方便、易用的人机交互界面,对难以理解和掌握的ANSYS命令流进行后台封装,用户只需输入减速器箱体模型的基本分析参数和载荷参数,系统便可以自动生成APDL命令流文件,并在后台调用分析程序对减速器箱体进行静力学分析和模态分析,最后得到用户关心并且容易查看的分析结果。这样极大的减小了减速器箱体研究和设计的工作量,提高了工程设计的效率。
把Visual Basic6.0和ANSYS有机结合起来,开发了减速器箱体的参数化有限元分析系统。借助Visual Basic6.0开发友好、方便、易用的人机交互界面,对难以理解和掌握的ANSYS命令流进行后台封装,用户只需输入减速器箱体模型的基本分析参数和载荷参数,系统便可以自动生成APDL命令流文件,并在后台调用分析程序对减速器箱体进行静力学分析和模态分析,最后得到用户关心并且容易查看的分析结果。这样极大的减小了减速器箱体研究和设计的工作量,提高了工程设计的效率。
2014, 33(3): 395-398.
摘要:
应用发动机专用仿真软件AVL_EXCITE进行了发动机活塞-活塞环-气缸套副的动力学分析,获得了活塞在气缸内的拍击运动参数和活塞与气缸套碰撞力。提出了一种发动机活塞表面的磨损趋势的预估方法,并进行了仿真分析研究。根据仿真计算结果模拟了发动机运转过程中活塞与气缸套接触状态,得到了作用在活塞表面每一点上的接触力,根据其接触力模拟了发动机活塞磨损状态。模拟结果表明能够准确地预测到在不同活塞与气缸套间隙下的活塞拍击运动特性及表面磨损情况。
应用发动机专用仿真软件AVL_EXCITE进行了发动机活塞-活塞环-气缸套副的动力学分析,获得了活塞在气缸内的拍击运动参数和活塞与气缸套碰撞力。提出了一种发动机活塞表面的磨损趋势的预估方法,并进行了仿真分析研究。根据仿真计算结果模拟了发动机运转过程中活塞与气缸套接触状态,得到了作用在活塞表面每一点上的接触力,根据其接触力模拟了发动机活塞磨损状态。模拟结果表明能够准确地预测到在不同活塞与气缸套间隙下的活塞拍击运动特性及表面磨损情况。
2014, 33(3): 399-403.
摘要:
为了提高调距桨的可靠性水平,对调距桨的故障模式、原因及影响进行了定性分析;考虑故障模式之间的相关性,建立了故障传播网络,将决策矩阵与危害性分析方法相融合,对传统的危害度计算方法进行了改进。通过分析局部单元性能退化、失效等故障对系统中其他单元的影响,判定局部单元故障对系统整体的危害程度,克服了现有方法忽略故障相关性分析和故障传播影响的缺陷。
为了提高调距桨的可靠性水平,对调距桨的故障模式、原因及影响进行了定性分析;考虑故障模式之间的相关性,建立了故障传播网络,将决策矩阵与危害性分析方法相融合,对传统的危害度计算方法进行了改进。通过分析局部单元性能退化、失效等故障对系统中其他单元的影响,判定局部单元故障对系统整体的危害程度,克服了现有方法忽略故障相关性分析和故障传播影响的缺陷。
2014, 33(3): 404-408.
摘要:
汽车在不同车速下,驾驶员对电动助力转向系统(EPS)有着不同的助力需求。车速感应系数体现了车速与助力的关系,并直接影响助力曲线的设计。结合未装配EPS时的实验数据,求取若干车速下的车速感应系数值,然后用曲线拟合工具cftool,求出全车速范围的车速感应系数公式及其曲线。并在ADAMS/CAR中建立了整车模型,通过与MATALB的联合仿真,比较装配EPS前后的实验数据。结果表明:整车转向轻便性、回正性能及转向灵敏度都有很大的提高,验证了车速感应系数设计的合理性。
汽车在不同车速下,驾驶员对电动助力转向系统(EPS)有着不同的助力需求。车速感应系数体现了车速与助力的关系,并直接影响助力曲线的设计。结合未装配EPS时的实验数据,求取若干车速下的车速感应系数值,然后用曲线拟合工具cftool,求出全车速范围的车速感应系数公式及其曲线。并在ADAMS/CAR中建立了整车模型,通过与MATALB的联合仿真,比较装配EPS前后的实验数据。结果表明:整车转向轻便性、回正性能及转向灵敏度都有很大的提高,验证了车速感应系数设计的合理性。
2014, 33(3): 409-412.
摘要:
以制动工况为例,利用ANSYS与ADAMS/Car联合仿真的方法对某轿车副车架进行结构强度计算和模态分析。静力计算结果与材料许用强度的分析以及模态频率与激振频率的分析表明:采用联合仿真的方法可以快速有效的验证副车架的强度及动态性能是否满足使用要求。该方法可为缩短副车架开发周期及相关改进设计提供参考。
以制动工况为例,利用ANSYS与ADAMS/Car联合仿真的方法对某轿车副车架进行结构强度计算和模态分析。静力计算结果与材料许用强度的分析以及模态频率与激振频率的分析表明:采用联合仿真的方法可以快速有效的验证副车架的强度及动态性能是否满足使用要求。该方法可为缩短副车架开发周期及相关改进设计提供参考。
2014, 33(3): 413-418.
摘要:
在传统的最佳经济性、动力性换挡规律的基础上,考虑到公交车实际行驶时载荷变化大及驾驶员的操作方便性等因素,利用模糊控制理论,引入了"综合系数",提出了基于公交车质量和油门开度的综合性换挡理论。应用Matlab/Simulink建立了换挡规律模型并进行了仿真,仿真结果表明:提出的综合性换挡理论能够根据驾驶员的意愿以及车辆实际的载客量,自动地调节换挡点。在满足公交车动力要求的前提下,尽量减少其燃油消耗,兼顾了经济性和动力性,同时又方便了驾驶员的操作。
在传统的最佳经济性、动力性换挡规律的基础上,考虑到公交车实际行驶时载荷变化大及驾驶员的操作方便性等因素,利用模糊控制理论,引入了"综合系数",提出了基于公交车质量和油门开度的综合性换挡理论。应用Matlab/Simulink建立了换挡规律模型并进行了仿真,仿真结果表明:提出的综合性换挡理论能够根据驾驶员的意愿以及车辆实际的载客量,自动地调节换挡点。在满足公交车动力要求的前提下,尽量减少其燃油消耗,兼顾了经济性和动力性,同时又方便了驾驶员的操作。
2014, 33(3): 419-422.
摘要:
以某企业提供的6120型客车为研究对象,使用Hypermesh建立大客车的有限元模型。使用LS-dyna进行仿真计算,模拟出大客车在碰撞过程中的变形和加速度随时间的变化情况。根据仿真发现的问题,提出改进措施,并进行验证。结果证明:局部的结构改善能提高客车的防撞性能,但要彻底的改善大客车的防撞性能,需要在客车整体结构上有较大改动。
以某企业提供的6120型客车为研究对象,使用Hypermesh建立大客车的有限元模型。使用LS-dyna进行仿真计算,模拟出大客车在碰撞过程中的变形和加速度随时间的变化情况。根据仿真发现的问题,提出改进措施,并进行验证。结果证明:局部的结构改善能提高客车的防撞性能,但要彻底的改善大客车的防撞性能,需要在客车整体结构上有较大改动。
2014, 33(3): 423-427.
摘要:
在保证结构与实际车轮模型结构相同的条件下,建立机械弹性车轮的有限元模型,实现了车轮受力时的结构协调性和弹簧的回位功能。利用ANSYS软件对车轮进行了有限元分析,得出车轮的径向刚度。根据结构优化问题的特点,以轮辐的每段长度作为设计变量,轮胎径向刚度为优化目标,利用序列二次规划(SQP)算法,对车轮结构进行优化设计。结果表明:基于SQP算法的机械弹性车轮的结构优化,在允许范围内有效的增大了车轮的径向刚度。
在保证结构与实际车轮模型结构相同的条件下,建立机械弹性车轮的有限元模型,实现了车轮受力时的结构协调性和弹簧的回位功能。利用ANSYS软件对车轮进行了有限元分析,得出车轮的径向刚度。根据结构优化问题的特点,以轮辐的每段长度作为设计变量,轮胎径向刚度为优化目标,利用序列二次规划(SQP)算法,对车轮结构进行优化设计。结果表明:基于SQP算法的机械弹性车轮的结构优化,在允许范围内有效的增大了车轮的径向刚度。
2014, 33(3): 428-431.
摘要:
结合汽车底盘研发领域的应用实例,分析了田口方法的基本原理、使用途径、质量/成本评价方法,探讨了田口方法在汽车/零部件技术研发、质量提升、制造过程控制领域的应用及前景。分析发现,田口方法思路简洁,可复制性强,效果卓著,有助于实现技术、工艺创新,提升产品质量稳健性,降低成本。
结合汽车底盘研发领域的应用实例,分析了田口方法的基本原理、使用途径、质量/成本评价方法,探讨了田口方法在汽车/零部件技术研发、质量提升、制造过程控制领域的应用及前景。分析发现,田口方法思路简洁,可复制性强,效果卓著,有助于实现技术、工艺创新,提升产品质量稳健性,降低成本。
2014, 33(3): 432-437.
摘要:
针对车辆主动悬架的结构原理,建立了其动力学模型。在分析车辆主动悬架状态方程具有时变性的基础上,提出了自适应LQG主动悬架控制策略,通过自适应控制模型能够实现对车辆悬架时变参数和扰动输入参数的辨识。结合LQG控制性能指标函数,在确立簧载质量垂直加速度、悬架动行程和轮胎动行程的加权系数后,通过采用扩展自回归滑动平均模型进行悬架时变参数辨识,实现了主动悬架的自适应LQG控制。仿真结果表明自适应LQG控制策略优于LQG控制,较好地改善了车辆的平顺性。
针对车辆主动悬架的结构原理,建立了其动力学模型。在分析车辆主动悬架状态方程具有时变性的基础上,提出了自适应LQG主动悬架控制策略,通过自适应控制模型能够实现对车辆悬架时变参数和扰动输入参数的辨识。结合LQG控制性能指标函数,在确立簧载质量垂直加速度、悬架动行程和轮胎动行程的加权系数后,通过采用扩展自回归滑动平均模型进行悬架时变参数辨识,实现了主动悬架的自适应LQG控制。仿真结果表明自适应LQG控制策略优于LQG控制,较好地改善了车辆的平顺性。
2014, 33(3): 438-442.
摘要:
采用薄膜沸腾气相沉积(film-boiling chemical vapor infiltration,FBCVI)工艺,制备原位碳纳米纤维增强碳/碳复合材料(carbon nanofibers-reinforced carbon/carbon composites,CNFs-C/C))。研究了致密化过程中CNFs的生长情况和催化剂的引入对材料组织结构和力学性能的影响。研究表明,致密化前期,原位生长CNFs困难;随着沉积时间延长,CNFs大量增多并被碳基体包覆,CNFs主要为碳纳米线(carbon nanowires,CNWs)。CNFs-C/C的碳基体结构为粗糙层(RL),且存在大量的生长锥。相比于未加催化剂的试样,CNFs-C/C的弯曲强度和模量分别提高了30.9%和39.1%,断裂模式为假塑性断裂。
采用薄膜沸腾气相沉积(film-boiling chemical vapor infiltration,FBCVI)工艺,制备原位碳纳米纤维增强碳/碳复合材料(carbon nanofibers-reinforced carbon/carbon composites,CNFs-C/C))。研究了致密化过程中CNFs的生长情况和催化剂的引入对材料组织结构和力学性能的影响。研究表明,致密化前期,原位生长CNFs困难;随着沉积时间延长,CNFs大量增多并被碳基体包覆,CNFs主要为碳纳米线(carbon nanowires,CNWs)。CNFs-C/C的碳基体结构为粗糙层(RL),且存在大量的生长锥。相比于未加催化剂的试样,CNFs-C/C的弯曲强度和模量分别提高了30.9%和39.1%,断裂模式为假塑性断裂。
2014, 33(3): 443-446.
摘要:
为解决小子样条件下结构疲劳可靠性的有效评估问题,利用正态分布和标准正态分布之间的相互转化关系,在对数疲劳寿命服从正态分布和同破坏率的前提下,建立了虚拟增广S-N曲线样本的投射法模型。通过实例验证,该投射模型估算的带可靠度的安全寿命与真实试验结果的平均误差一般在5%以内。在显著度小于等于0.05时,用F检验和t检验验证了投射样本和真实试验样本无显著性差异,表明可以用投射法得到的虚拟样本代替真实试验样本参与后期的疲劳统计分析。
为解决小子样条件下结构疲劳可靠性的有效评估问题,利用正态分布和标准正态分布之间的相互转化关系,在对数疲劳寿命服从正态分布和同破坏率的前提下,建立了虚拟增广S-N曲线样本的投射法模型。通过实例验证,该投射模型估算的带可靠度的安全寿命与真实试验结果的平均误差一般在5%以内。在显著度小于等于0.05时,用F检验和t检验验证了投射样本和真实试验样本无显著性差异,表明可以用投射法得到的虚拟样本代替真实试验样本参与后期的疲劳统计分析。
2014, 33(3): 447-451.
摘要:
以航空发动机榫连接结构微动疲劳问题的简化模型为研究对象,设计和制造了一套采用液压加载方式来实现微动疲劳法向载荷施加的试验装置,用于研究钛合金TC11微动疲劳的损伤过程,并对试验过程中在接触区域萌生裂纹的试件断口进行观测。研究结果表明:保持法向载荷恒定不变,增加轴向载荷将减少微动疲劳寿命。同样,保持轴向载荷恒定不变,法向载荷对微动疲劳寿命影响不如轴向载荷显著。另外,等效应力和滑移幅值是微动疲劳寿命的主要影响因素。
以航空发动机榫连接结构微动疲劳问题的简化模型为研究对象,设计和制造了一套采用液压加载方式来实现微动疲劳法向载荷施加的试验装置,用于研究钛合金TC11微动疲劳的损伤过程,并对试验过程中在接触区域萌生裂纹的试件断口进行观测。研究结果表明:保持法向载荷恒定不变,增加轴向载荷将减少微动疲劳寿命。同样,保持轴向载荷恒定不变,法向载荷对微动疲劳寿命影响不如轴向载荷显著。另外,等效应力和滑移幅值是微动疲劳寿命的主要影响因素。
2014, 33(3): 452-459.
摘要:
SiC单晶体是一种高硬度、高脆性的难加工材料,其切割过程中的工艺参数对切割表面质量、锯切力以及线锯使用寿命有重要的影响。以线锯速度、工件进给速度和工件转速为设计因子进行三因子三水平的中心复合试验设计,采用响应曲面法对试验结果进行分析,分别建立表面粗糙度、锯切力和线锯寿命的响应面模型,获得了三个单目标优化的切割工艺参数。同时根据响应面模型,建立了表面粗糙度、锯切力和线锯寿命同时达到均衡优化的模型,根据满意度函数方法,得到最佳的切割工艺参数。多目标优化结果表明:当SiC切片表面粗糙度的预测值为0.6951μm,锯切力预测值为2.66515N,线锯寿命预测值为519.87min时,获得了最佳的切割工艺参数。
SiC单晶体是一种高硬度、高脆性的难加工材料,其切割过程中的工艺参数对切割表面质量、锯切力以及线锯使用寿命有重要的影响。以线锯速度、工件进给速度和工件转速为设计因子进行三因子三水平的中心复合试验设计,采用响应曲面法对试验结果进行分析,分别建立表面粗糙度、锯切力和线锯寿命的响应面模型,获得了三个单目标优化的切割工艺参数。同时根据响应面模型,建立了表面粗糙度、锯切力和线锯寿命同时达到均衡优化的模型,根据满意度函数方法,得到最佳的切割工艺参数。多目标优化结果表明:当SiC切片表面粗糙度的预测值为0.6951μm,锯切力预测值为2.66515N,线锯寿命预测值为519.87min时,获得了最佳的切割工艺参数。
2014, 33(3): 460-464.
摘要:
运输机货物拦阻网的作用是为了在应急着陆、迫降时防止货物过量移动,保护机组人员及设备安全。拦阻网为软式结构在载荷作用下易产生较大的变形,表现出显著的非线性效应,难于求解和收敛。通过MSC.Nastran非线性模块探讨了运输机货物拦阻网的建模技术和求解策略,分析了拦阻网在不同初始形状、初始挠度下对接头支反力和网带变形的影响;考虑到该型运输机所运货物具有多样性的特点,对拦阻网在均布载荷、集中载荷、均布与集中组合3种不同载荷工况进行了分析。
运输机货物拦阻网的作用是为了在应急着陆、迫降时防止货物过量移动,保护机组人员及设备安全。拦阻网为软式结构在载荷作用下易产生较大的变形,表现出显著的非线性效应,难于求解和收敛。通过MSC.Nastran非线性模块探讨了运输机货物拦阻网的建模技术和求解策略,分析了拦阻网在不同初始形状、初始挠度下对接头支反力和网带变形的影响;考虑到该型运输机所运货物具有多样性的特点,对拦阻网在均布载荷、集中载荷、均布与集中组合3种不同载荷工况进行了分析。
2014, 33(3): 465-468.
摘要:
飞机壁板在预装配完成后,自动钻铆时需利用托板对其重新定位,降低了装配效率。结合飞机壁板的结构特点和自动钻铆工艺等,设计了一套能够适应自动钻铆的壁板预装配柔性定位装置,并利用遗传算法对其结构进行了优化。该装置可实现对多块飞机机身壁板的柔性预装配,并可与自动钻铆机良好的结合,避免了飞机壁板在自动钻铆机托架上的二次定位,提高了装配效率。
飞机壁板在预装配完成后,自动钻铆时需利用托板对其重新定位,降低了装配效率。结合飞机壁板的结构特点和自动钻铆工艺等,设计了一套能够适应自动钻铆的壁板预装配柔性定位装置,并利用遗传算法对其结构进行了优化。该装置可实现对多块飞机机身壁板的柔性预装配,并可与自动钻铆机良好的结合,避免了飞机壁板在自动钻铆机托架上的二次定位,提高了装配效率。
