微结构热力耦合解析的元胞自动机方法

针对微机电系统多物理场耦合效应有限元解析所遇到的难题,应用元胞自动机的思想来解析其热-力耦合场．以典型微结构中的平板结构为研究对象,根据应变能守恒,将连续性单元转化为米字形桁架结构,并建立元胞空间;从简单的二力杆热力分析出发,推导热应力的局部规则,建立了该平板结构的元胞自动机模型,对热弹性力学中的平面应力问题进行了分析．从实例解析出发,对热应力产生的不同情况进行了模拟分析,验证了所建热-力耦合解析方法的可行性和算法的效率．该解析算法也适用于力载荷或位移载荷,为微结构多物理场耦合解析提供了有效的解析方向．     

微机械陀螺结构形状自组织优化方法

以微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为研究对象,提出基于元胞自动机的结构形状自组织优化方法,建立自组织形状优化的局部规则和基于最终输出的性能评价方法,实现对微陀螺结构形状的优化设计.建立微陀螺的子结构模型,在满足精度的同时缩减形状优化的计算时间,并以实例解析说明方法的有效性.形状优化结果表明,微陀螺的整体性能有大幅度提高,同时能够保持品质因子Q值很高.微机械陀螺的自组织优化方法和结果在提高解析精度和解析效率的基础上,对多物理场耦合工作环境下音叉振动式微机械陀螺的解析、设计和评价具有重要的参考价值.     

[综述]高速数控转台优化设计方法研究现状与展望

在机床的高速加工过程中，因数控转台各种热源发热与变载荷的共同作用而产生热-力耦合效应，但当前的数控转台优化设计方法往往忽略了热-力耦合效应对转台动态特性的影响。在深入剖析国内外数控转台研究成果的基础上，提出探索热-力耦合效应及其产生的机理，建立转台的热-力耦合模型，得到高速数控转台热-力耦合动态特性。鉴于蜂窝结构具有良好的散热性及力学性能，提出研究基于蜂窝的转台仿生原理，获取高速数控转台热-力耦合仿生设计准则。以提高转台热-力耦合动态特性为目的，提出运用仿生设计准则对结构进行多目标优化，进而形成一套新颖的高速数控转台热-力耦合仿生优化设计方法。     

铣刀片力-热耦合物理场有限元分析与模糊综合评判

为获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的力-热耦合综合物理场,进行了铣削温度试验和铣削力试验,以铣削时刀片的装夹状况和试验所获得的数据为边界条件,对带有三维槽型的波形刃铣刀片和平刀片分别进行了力-热耦合物理场有限元分析.基于模糊数学理论,建立了铣刀片耦合场的模糊综合评判模型,对两种铣刀片的力-热耦合物理场进行了模糊综合评判.结果表明,优化铣刀片前刀面的槽型可明显改善切削性能.     

高速数控转台优化设计方法研究现状与展望

在机床的高速加工过程中,因数控转台各种热源发热与变载荷的共同作用而产生热-力耦合效应,但当前的数控转台优化设计方法往往忽略了热-力耦合效应对转台动态特性的影响。在深入剖析国内外数控转台研究成果的基础上,提出探索热-力耦合效应及其产生的机理,建立转台的热-力耦合模型,得到高速数控转台热-力耦合动态特性。鉴于蜂窝结构具有良好的散热性及力学性能,提出研究基于蜂窝的转台仿生原理,获取高速数控转台热-力耦合仿生设计准则。以提高转台热-力耦合动态特性为目的,提出运用仿生设计准则对结构进行多目标优化,进而形成一套新颖的高速数控转台热-力耦合仿生优化设计方法。     

林火蔓延模拟元胞自动机算法研究

二维元胞自动机模型常用于林火蔓延中,但其存在迭代次数过多、进化过程不充分以及结束迭代的条件不明确等缺点。针对上述问题,提出一种基于多目标遗传算法的三维元胞空间林火蔓延模型。首先,将影响和决定林火蔓延因子的主体作为元胞引进二维元胞自动机模型中;其次,为了减少二维元胞自动机模型的迭代次数,明确结束迭代的条件,首先对初始化方式改进,采用三维球形元胞空间对二维元胞空间进行改进,其次通过多目标遗传算法对元胞自动机算法进行改进,从而提高林火蔓延模型预测精度。通过仿真结果,对比分析传统的二维元胞自动机模型、王正非模型以及Rothermel模型与本文提出的方法,可知本文提出的方法迭代次数大幅减少,运行时间大幅下降,使得元胞自动机的运行效率得到了显著提高。此外元胞自动机的终止条件得到了明确,且实际林火蔓延过程与提出的林火蔓延模型的实验仿真结果具有较高的相似性。     

基于有限元的微型机器人足部仿真分析

本文在分析了微型机器人足部工作原理的基础上,基于多物理场耦合原理,利用COMSOL多物理场耦合分析软件建立了微型机器人足部三维电-热-结构耦合仿真模型,模拟并研究了微型机器人运动过程中足部的温度场以及弯曲变形行为。微型机器人足部弯曲变形等行为的模拟仿真结果与实验结果取得了很好的一致性,因此本文所建立的有限元模型可以用来预测微型机器人足部的弯曲变形等行为,对微型机器人关键零部件单元的研究设计具有一定的指导意义。     

异步电主轴三维热误差多物理场耦合分析及计算

为综合考虑高速异步电主轴径向形变及轴向形变对其热误差的影响,分析电主轴各部分损耗。计及径向及轴向形变热误差,提出一种基于电磁-热-机械多物理场耦合的电主轴形变分析方法。分析电主轴机械结构、损耗、温升、电磁等物理场的耦合关系,设计多物理场耦合热误差分析模型计算流程。对异步电主轴进行三维有限元建模,并对其采样点的温升进行计算,并通过实验得出采样点的温升曲线,对比两条电主轴采样点的温升曲线可以验证有限元仿真的准确性。在有限元模型基础上进行多物理场计算,计算结果表明,电主轴由于机械和电磁损耗产生轴向热误差为6.54μm,由于径向形变而产生的基频气隙磁感应强度畸变率为7.6%,基于Maxwell张力张量法得到径向热误差为39μm。研究结果为机床误差分析及优化设计提供了理论基础。     

元胞自动机在电热成形微观组织模拟中的应用进展

元胞自动机被广泛应用于流体力学、计算机及材料科学研究领域,描述复杂系统在离散的空间-时间上的演化规律。近年来该方法日趋完善,现已成为模拟微观组织演变的重要方法之一。本文综述了其研究发展过程及基本特征,并对其在材料微观领域的研究内容进行了详细解析概述。主要结论如下:元胞自动机方法在材料热加工过程中的应用主要集中在材料凝固、材料再结晶过程、材料塑性变形时位错动力学等方面。基于有限元软件平台,将元胞自动机模型植入等温压缩及电镦模拟中,模了拟材料在变形过程中动态再结晶和晶粒尺寸演化。     

基于元胞自动机的铣刀片应力场分析

铣削力是造成铣刀片冲击破损的直接原因,对铣刀片应力场分析的传统方法是有限元法,其分析结果难以直接利用于铣刀片的再设计。本文基于元胞自动机的基本理论,借用有限元的离散和插值技术,建立了三维复杂槽型铣刀片的元胞自动机力学模型,得出切削中刀片各点的位移及应力分布,为铣刀片的槽型重构和优化打下基础。     

基于MDO的MEMS多物理域耦合设计建模

微机电系（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）涉及多个物理域，多物理域的耦合加大了设计建模的难度。多学科设计优化方法（Multidisciplinary Design Optimization，MDO）是专门针对复杂系统的综合设计优化方法，在处理系统间的相互耦合问题上有着技术和方法上的优势。提出将多学科设计优化方法应用于MEMS的多物理域耦合设计，并对相应的多物理域耦合建模方法作出了分析研究。     

空间指向测量仪器的多物理场效应研究综述

空间指向测量技术是航天器研制中的基础性和关键性技术之一。多参量、时变性、强耦合的空间多物理场是制约指向测量精度向毫角秒级提升的瓶颈。本文首先对空间多物理场的复杂效应进行了概述;然后从空间多物理场误差的分析抑制、地面标定和在轨标定3个方面总结了国内外空间多物理场误差标定装置和关键技术的研究现状。本文提出,通过精准模拟与感知多物理场,量化重构空间复杂环境,搭建毫角秒级误差标定系统,揭示多物理场耦合效应及误差演化机理,建立完备的多物理场效应分析和误差补偿模型,是突破高精度空间指向测量技术的重要途径。最后,本文剖析了装置研制和空间多物理场效应研究中的关键难题,并对相关技术的发展给出了若干建议和展望。     

基于有限元法的微车离合器温度场的研究

根据微车离合器热量产生的根源,运用瞬态热和序贯热-应力耦合的分析方法,详细介绍了摩擦片及压盘温度场的有限元法的研究思路。     

基于大挠度理论的减振器阀片精确变形模拟和研究

为获得筒式减振器环形阀片弯曲变形的大挠度表达式与半径的关系,基于圆薄板大挠度理论,提出了薄板变形问题表达式内在统一的表示,结合针对环板外边缘挠度的大挠曲变形解析式与小挠曲变形方程,推导出环形阀片大挠曲变形与半径相关的混合解法解析式与变形修正系数。利用ABAQUS有限元软件对环形阀片进行了仿真分析,验证了混合解法解析式的精确度。分析了基于混合解法的叠加阀片弯曲变形,对叠加阀片的等效厚度与弯曲变形刚度进行了研究,得出的解析式与结论可用于减振器阀片的设计、调校与仿真分析。     

LabVIEW中非配套图像采集卡的驱动

将实验室虚拟工程平台 Lab VIEW用于微小颗粒的显微图像处理 ,能取得很好的效果 ,简要介绍了 Lab VIEW的工作原理 ,在此基础上 ,提出了一种在 L ab VIEW中驱动非配套图像采集卡的方法     

旋转配流盘型变量柱塞泵研究

建立旋转配流盘型变量柱塞泵排量的数学模型，对其工作原理进行了论述；剖析了其结构上存在的缺陷，提出一种拓宽变量调节范围的新方法；对旋转配流盘型变量泵的瞬时流量特性进行仿真研究，并与倾角调整型变量泵的瞬时流量进行了对比分析，指出采用旋转配流盘型变量泵需进一步克服的缺陷。     

用热源叠加原理研究圆孔车削温度场

基于移动热源法及热源叠加原理,对圆孔车削温度场进行研究。提出局部温度场和总温度场的分析方法,推导出瞬时圆环热源温度场的描述方程,为圆孔工件的工程实际热问题提供了理论计算方法。     

基于产品模型的产品配置研究

对产品配置的相关对象进行了分析,提出了一种基于产品模型的产品配置方法。在构件超变量和不相关原则的基础上构造了产品模型;根据配置规则的来源及其在实例化中的用途,给出规则的分类分级组织方式及规则库的构建方法;给出了两种配置流程及"松"紧"结合的配置策略。最后给出了一个计算机配置的实例。     

LED灯具光通量检测技术的分析研究

针对准确检测LED灯具光通量这一特殊问题,阐述了现有的三种光通量检测方法,包括积分球法,光强积分法、照度积分法.进一步分析了光通量测试设备——积分球法和分布光度计的测试原理,最后研究了基于照度积分法的分布光度计的5种结构形式,指出了不同类型的分布光度计的优缺点.研究结果对准确选择LED灯具光通量检测设备具有一定的指导意...