校车底盘车架结构静动态特性拓扑优化设计研究

针对一款城市专用校车底盘车架结构一阶固有频率偏低的问题,研究了其拓扑结构与静动态特性之间的关系,提出了基于静动态特性的校车底盘车架结构多目标拓扑优化设计方法,即以多工况下的底盘车架结构静态刚度和一阶固有频率最大为目标函数,以拓扑区域体积比为约束函数,建立其结构拓扑优化模型,利用Hyper Works的Optistruct软件对底盘车架结构进行多目标拓扑优化设计,结果表明,优化设计的底盘车架结构在静态刚度保持不变的前提下,其动态一阶固有频率提高了34.6%,较好地解决了校车底盘车架动态特性较差的问题。     

大型螺纹磨床拖板动静态特性分析及结构优化

采用SolidWorks建立某大型螺纹磨床拖板的三维模型,并借助ANSYS对其结构进行了模态分析,给出了拖板前三阶固有频率和相应振型,识别了该拖板结构的薄弱环节。在此基础上,以拖板结构固有频率及最大相对位移量为优化目标,同时考虑设计重量,提出该拖板结构四种改进方案,通过对各种方案分析比较确定结构综合优化方案并对其进行相应的静刚度校核确定最终优化方案。优化后的拖板与原型相比,重量基本保持不变的情况下,前三阶固有频率均有大幅提高,其中第一阶固有频率提高13.71%,对应的一阶振型的最大相对位移量减小18.54%;位移变形最大值减小65.3%,最大等效应力值减小了11.4%,从而实现了拖板的动静态特性分析与优化。对大型机床拖板的结构优化设计有着较大的借鉴意义。     

MM52160龙门导轨磨床立柱的拓扑优化

对MM52160龙门导轨磨床的立柱部分进行结构拓扑优化.建立立柱三维模型,对其进行静力学分析和模态分析.在原有模型不改变质量的情况下进行简化模型,结果表明：简化模型比原模型的最大静态位移减小了2.42 μm,第一阶固有频率提高了2.85％.对篱化模型进行拓扑优化,查看材料分布.对优化后的结构进行动静态刚度分析,分析结果表明：优化后的结构对比原模型后最大静态位移减小了0.81 μm,第一阶固有频率提高了3.72％,质量减少了15％.通过结构拓扑优化,优化后的结构动静态刚度提高了,质量减少了.     

RV减速器的模态对其传动误差的影响规律研究

为揭示RV减速器模态对传动误差的影响规律,以RV-40E为研究对象,利用等价模型法构建其质量刚度动力学模型,建立了RV减速器传动误差与固有频率的数学模型;通过刚度质量比,发现传动误差与固有频率呈负相关性。为验证该模型,选取纳博特斯克和国内企业的RV-40E产品进行固有频率、刚度和传动误差的对比测试,发现RV减速器一阶固有频率越大,刚度质量比越大,传动误差越小。研究为RV减速器的模态和性能测试提供了方法,为RV减速器从几何结构设计向性能设计转变提供了重要的参考依据。     

卧式加工中心滑座的动态特性分析与优化

以某型卧式加工中心工作台滑座为研究对象,建立了滑座有限元模型,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,对滑座结构进行了静力分析与振动模态分析,得到滑座前四阶固有频率及模态振型,指出了其结构刚度的薄弱环节,并对此提出有效的解决方案。通过分析表明,优化后的机床滑座具有良好的刚度与动态性能,为滑座及其它类似结构的进一步设计与研究提供了参考依据。     

成形铣齿机床立柱筋板结构优化设计

针对某型成形铣齿机床的结构特点,运用有限元设计方法,建立了立柱的三维有限元模型,并利用ABAQUS软件进行静力分析,提出四种不同筋板布局的立柱结构和原立柱进行对比,发现新井字筋立柱的质量刚度比最优,原井字筋立柱次之,而交叉筋立柱的质量刚度比最差.通过参数灵敏度分析,对新井字筋立柱结构和原井字筋分别进行尺寸优化,其中未优化前的新井字筋立柱比原井字筋立柱减重1.1％,最大变形量减小了7.5％,一阶固有频率上升10.8％ ;经过优化后的新井字筋立柱比原立柱减重18％,最大变形量增加了3.98％,一阶固有频率上升11.28％.     

转子轴承系统结合部等效刚度识别

针对转子轴承结合面刚度难于确定的问题,提出一种有限元模态分析、试验模态分析与BP神经网络相结合的等效刚度识别方法。采用Abaqus有限元分析软件建立转子轴承系统的有限元分析模型并得到其固有频率;并对转子轴承系统进行试验模态分析,得到前四阶弯曲固有频率;最后通过BP神经网络对等效刚度和固有频率进行训练与识别。研究结果表明,转子轴承系统的径向等效刚度识别最大相对误差为1.75%,轴向等效刚度识别最大相对误差为5.43%。方法为机械结构结合部的参数识别提供了参考。     

基于ANSYS的电动车车架改进设计

针对某型号电动汽车车架结构设计是否合理的问题,对车架结构刚度、强度及动态特性等方面进行了研究。首先在Workbench中利用概念建模建立了车架有限元模型,然后分析了车架在满载弯曲和紧急制动工况下的位移变形和应力分布情况;再选择Block Lanczos法研究了车架的结构模态,提取了车架在满载弯曲工况下的前六阶固有频率。针对车架位移变形大结构刚度不够和低阶固有频率偏小车架动态性能差的问题,提出了相应的改进方案:将车架后悬架的弹性元件由原来的螺旋弹簧改为钢板弹簧。最后对改进后的车架进行了校核。研究结果表明,改进后车架位移变形减小,同时结构应力降低,低阶固有频率提高,说明该改进方案合理,为车架的设计和改进提供了参考和依据。     

立式微铣床龙门结构的对比与优化设计

在立式微型铣床的设计初期,需关注机床整体承载结构的设计和布局,为达到设计精度要求提供必要的保障。从提高立式微铣床龙门结构刚度的角度出发,首先利用Ansys软件对四种常见龙门结构模型进行静力学分析和模态分析,并对比了各结构的静动态刚度特性;在对比结果的基础上,提出了一种基于三心拱的新型龙门结构,并通过仿真验证了该结构静动态刚度的优越性。最后在以减小静力变形量和提高一阶固有频率为目标,对新型三心拱龙门结构的高度和跨度参数进行了优化设计,实现了微铣床龙门结构静动态刚度的提升。     

基于ANSYS Workbench的立式车床回转工作台结构优化设计

基于ANSYS Workbench平台,以某数控立式车床回转工作台为研究对象,利用拓扑优化和尺寸优化设计方法,对其进行了以减轻质量和提高结构刚度为目标的结构优化设计研究。分析结果表明:与原设计方案相比较,优化改进后的回转工作台质量减少了24.97%,最大变形量减小了39.8%,而且一阶固有频率也由399.9 Hz提高到474.9 Hz。     

Finite Element Method on Shape Memory Alloy Structure and Its Applications

It is significant to numerically investigate thermo-mechanical behaviors of shape memory alloy(SMA) structures undergoing large and uneven deformation for they are used in many engineering fields to meet special requirements To solve the problems of convergence in the numerical simulation on thermo-mechanical behaviors of SMA structures by universal finite element software.This work suppose a finite element method to simulate the super-elasticity and shape memory effect in the SMA structure undergoing large and uneven deformation.Two scalars,named by phase-transition modulus and equivalent stiffness,are defined to make it easy to establish and implement the finite element method for a SMA structure.An incremental constitutive equation is developed to formulate the relationship of stress,strain and temperature in a SMA material based on phase-transition modulus and equivalent stiffness.A phase-transition modulus equation is derived to describe the relationship of phase-transition modulus,stress and temperature in a SMA material during the processes of martensitic phase transition and martensitic inverse phase transition.A finite element equation is established to express the incremental relationship of nodal displacement,external force and temperature change in a finite element discrete structure of SMA.The incremental constitutive equation,phase-transition modulus equation and finite element equation compose the supposed finite element method which simulate the thermo-mechanical behaviors of a SMA structure.Two SMA structures,which undergo large and uneven deformation,are numerically simulated by the supposed finite element method.Results of numerical simulation show that the supposed finite element method can effectively simulate the super-elasticity and shape memory effect of a SMA structure undergoing large and uneven deformation,and is suitable to act as an effective computational tool for the wide applications based on the SMA materials.     

基于气固耦合的静压气体轴承静态性能仿真研究

为了探究静压气体轴承的静态性能,运用CFD软件进行气固耦合仿真,对可变节流静压气体止推轴承的静态性能相关影响因素进行研究,得到不同状况下的轴承静态性能变化规律.结果表明:可变节流静压气体轴承速度流场变化过渡更为平稳,可有效促进工作时稳定性;提高供气孔压力可以提高轴承的承载力和刚度,同时耗气量会明显增加;增大节流孔的直径...     

螺旋槽狭缝节流动静压气体止推轴承静态特性

为优化动静压气体止推轴承的承载特性,设计一种具有螺旋槽和狭缝节流器结构的动静压气体止推轴承,采用Fluent对轴承静态特性进行仿真分析,通过改变主轴转速、供气压力,研究气膜厚度、螺旋槽宽度、狭缝厚度等参数对轴承静态特性的影响。结果表明:相对狭缝节流止推轴承,增加螺旋槽结构可以提升轴承的动压效应增强,从而提升轴承的承载力和刚度;相同条件下,气膜厚度越大,轴承的承载力和刚度越小;主轴转速和供气压力增加,承载力和刚度均提升明显;螺旋槽宽度增加,轴承的承载力和刚度先增大后减小;狭缝厚度增大,轴承的承载力先增大后不变,刚度先增加后减小;狭缝深度提升,轴承的承载力减小,刚度先增大后减小。     

粗糙液膜机械密封液汽相变研究

以逆向重构的确定性粗糙表面机械密封模型为依据，建立机械密封微间隙三维粗糙液膜流动计算模型；联立黏温效应与流体物性参数，对比光滑模型和粗糙模型的流速、端面压力、温度和相态规律；研究粗糙模型在不同载荷和转速下对液膜密封汽化相变特性以及密封性能关键参数的影响。研究结果表明：粗糙模型受温度变化程度更大，从478 K增加到了493 K;相态分布均随温度的升高而增大，其中同一温度下，粗糙模型的汽相分布更多，且在493 K之后出口相变程度就达到了100%,最大相体积分数增加11.73%。从而推断出：随着压力升高，端面汽相占比逐渐降低，而转速增加促进了汽化的发生。     

制动参数对制动系统稳定性的影响

以汽车的制动盘与摩擦片构成的制动系统为研究对象,建立了基于Stribeck摩擦模型的制动系统动力学模型。采用数值仿真的方法就制动系统的初速度、制动压力、阻尼和刚度等制动参数对系统稳定性的影响做了定性的分析,提出了提高系统稳定性的方法。研究结果表明:随着制动初速度的增大,系统的振动幅值也变大,但系统达到稳定状态的时间越短;系统的振动幅值随着制动压力的增大而减小,适当地提高压力可以减小振动;系统的阻尼越大,系统越快达到稳定状态;系统的刚度越大,系统达到稳态运动所需的时间就越长,达到稳定前振动的幅值随着刚度的增大而变小。     

形状记忆合金丝驱动器大功率驱动测量控制电路设计

针对直接通电加热驱动形状记忆合金(SMA)丝时因电流过大引起元器件发热及带来测量误差的问题,提出基于SMA丝电阻测量的大功率驱动控制电路系统.根据SMA丝的电阻特性以及SMA丝加热电流与相变时间的关系,该系统能够在精确测量SMA丝电阻的同时提供足够大的加热电流,在PI控制器的作用下实现闭环控制,为SMA丝驱动器快速准确...     

SMA机敏结构交替驱动恒流源及其振动控制

研究了形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)机敏结构的振动主动控制,为克服SMA的热滞效应,提高SMA的动态响应速度,提出一种交替驱动SMA驱动组元的控制方案,设计与开发一种多路宽量程SMA交替驱动恒流源.在简要介绍研究背景与设计思路的基础上,以控制器PIC18F4620单片机和高电压大功率功率放大器OPA549为核心,详细阐述恒流源系统构成与核心部件、系统软硬件设计思路、功能指标和开发过程.通过构建实验模型结构和实验平台,进行了基于交替驱动SMA机敏柔性结构振动主动控制实验.实验结果表明,该驱动恒流源具有稳定恒流控制效果,结合SMA机敏结构交替驱动方案实现结构振动主动控制效果良好,并适用于其他需要多路大电流恒流源的科研场合.     

电磁阻尼器分段相位控制研究

对柔性转子轴承系统，用电磁阻尼器实施主动控制时采用分段位控制算法，按转速频率分段设置不同的优化相位超前补偿环节，以便在整个转速范围内有效控制转子过临界振动，获得较好的控制效果，分段相位控制器能提供随转速而变的刚度阻尼特性，实现变刚度及变刚度阻尼控制过程，实验证明，控制算法简单，抑制效果和稳定性好，具有效大实用价值。     

浅槽环瓣型浮动环密封的动态特性分析

在浅槽环瓣型浮动环密封静态性能分析的基础上，对其动态特性进行了研究分析。利用Reynolds方程，通过计算微小位移或速度扰动对液膜动压力的影响获得液膜的刚度和阻尼，然后结合系统结构分析其稳定性。结果表明：浅槽环瓣型浮动环密封具有相当优越的稳定性，具有相当大的刚度和非常迅速的反应速度；密封腔压强、转速对于刚度系数、阻尼系数及系统的稳定性具有较大影响，其中刚度和阻尼随压强的增大而增大，随转速的增大而减小，超调量和调整时间随压强的增大而减小，随转速的增大而增大。     

Preparation of W-Ta thin-film thermocouple on diamond anvil cell for in-situ temperature measurement under high pressure

In this paper, a W-Ta thin-film thermocouple has been integrated on a diamond anvil cell by thin-film deposition and photolithography methods. The thermocouple was calibrated and its thermal electromotive force was studied under high pressure. The results indicate that the thermal electromotive force of the thermocouple exhibits a linear relationship with temperature and is not associated with pressure. The resistivity measurement of ZnS powders under high pressure at different temperatures shows that the phase transition pressure decreases as the temperature increases.