负泊松比蜂窝芯非线性等效弹性模量研究

设计并加工了一种负泊松比蜂窝结构,采用柔性悬臂梁模型,对蜂窝壁板大变形条件下的弯曲变形进行分析,给出了蜂窝芯面内等效弹性模量理论计算公式。通过有限元仿真和力学实验的对比分析,验证了非线性理论计算公式的正确性。得出了等效弹性模量的非线性特性及相同方向和不同方向弹性模量的变化特性。研究结果为柔性蜂窝芯层的工程实用化提供了参考。     

多级仿生建模及优化技术

针对增材制造模型高硬度和高抗断裂韧性不可共存的问题,受自然界多级生物体结构的启发，提出了一种多级晶格结构建模方法。设计了具有一定力学特性的晶格模型族,对多级体空间进行分级填充,采用等值面几何建模算法实现了晶格间的过渡连接与梯度设计；通过图片映射的方法，利用有限元分析结果来驱动晶格结构的孔隙率、尺寸等参数，多次迭代获得满足生物力学特性的模型。试验验证了该方法可以较好地控制多级晶格的弹性模量及其抗断裂韧性。将该方法运用到牙齿的设计中，取得了良好的效果。     

基于相对密度机床立柱结构的动力学拓扑优化

构造了基于相对密度法的连续体结构动力学拓扑优化设计数学模型,以结构的相对密度为设计变量,结构基频最大化为目标函数,满足结构工况和相对体积比为约束条件,采用启发式优化准则法进行迭代求解;基于该方法和等效质量块对机床立柱结构进行了动力学拓扑优化设计,再对优化后整机进行了动力学仿真.仿真结果表明,该优化设计模型可大大提高机床整机的动、静态特性,同时也验证了所提出的设计模型及优化准则的合理性和有效性.     

Gyroid结构力学性能及数值收敛性研究

为了更好地揭示三周期极小曲面（TPMS）结构设计与力学性能参数之间的对应关系,研究了螺旋二十四面体Gyroid结构（GCS）不同网格参数的数值收敛性和不同排列方式的力学性能。设计了体积分数和胞元尺寸固定的GCS试件;基于单元参数变化的体素化模型,使用有限元方法对GCS进行收敛性分析;通过试件拉伸试验验证了仿真的正确性;最后以拉伸和弯曲工况研究了GCS在不同排列形式时的力学性能差异。研究结果表明：仿真分析与试验之间的抗拉强度、极限载荷误差在1.5%以内;基于体素化方法,调整雅可比参数值可显著降低收敛时的单元数量。对变厚度GCS力学性能做了定量分析,拉伸工况中,针对4×4×4结构,其等效弹性模量沿厚度方向变化最大可达14.41%;弯曲工况中,针对20×4×4结构,等效弹性模量最大差距为21.25%。     

基于ADAMS/VIEW的双横臂式独立悬架转向梯形机构断开点位置的仿真分析

通过建立某轻型卡车双横臂式独立悬架的数学模型和仿真模型,利用ADAMS软件仿真汽车运动过程中不同断开点位置车轮前束角的变化规律,并用空间解析几何关系式验证了仿真结果的正确性与可靠性.与其它方法相比,本方法更具有直观性,计算结果更加符合实际情况,为双横臂独立悬架转向梯形机构设计提供了较为精确的实用方法.     

双驱动伺服曲柄压力机协调控制方案分析

针对双驱动伺服曲柄压力机的电机协调性问题,建立了双驱动伺服曲柄压力机的虚拟样机和数学模型,根据样机参数进行了数值仿真和实验研究,两者结果非常接近,验证了数学模型的正确性。在分析各种协调控制算法优缺点的基础上,利用滑模变结构控制策略设计了控制算法,建立了ADAMS和MATLAB的联合仿真控制系统,并与PID控制方案进行比较。结果表明,采用滑模变结构控制算法的协调控制系统具有较好的抗干扰性和协调性,并具有优于PID控制系统的性能。     

相对密度对多孔材料等效弹性性能的影响

借助二维均匀化方法来讨论胞孔形状及大小对多孔材料弹性性能的影响。基于均匀化方法预测多孔材料的等效弹性常数,并与实验结果进行比较,验证了均匀化方法预测多孔结构有效弹性模量的正确性。研究胞孔形状及相对密度对多孔材料弹性常数的影响规律,结果表明:相对密度的变化对多孔材料的等效弹性模量具有显著影响,而胞孔形状的改变对其影响则小。     

新型金刚石纤维磨削仿真研究

采用UG软件建立了单根金刚石纤维与铝合金工件的几何模型,采用Deform软件开展了单根金刚石纤维磨削加工铝合金工件的有限元仿真,仿真分析了铝合金工件在磨削过程中的等效应力分布与变形,以及在不同磨削深度下金刚石纤维的平均磨削力与磨削力比。开展了单根金刚石纤维磨削加工6061铝合金的试验,研究表明:铝合金工件在仿真磨削过程中的等效应力分布与变形可划分为磨粒切入、磨屑形成和磨粒切出三个阶段;单根金刚石纤维磨削仿真时磨削力比小,具有较为优良的磨削性能;磨削力的试验测量值比有限元仿真计算值要小,且存在一定的误差,但误差较小,在可接受的范围内,验证了仿真模型与结果的正确性;同时也进一步证明今后借助有限元仿真分析手段,研究有序化金刚石纤维砂轮磨削加工过程及磨削性能,进而优化有序化金刚石纤维砂轮表面金刚石纤维的排布,最后完成有序化金刚石纤维砂轮制备的可行性。     

基于ADAMS的变胞机构动力学仿真

随着对变胞机构研究的深入,如何用虚拟仿真软件对变胞机构进行动力学仿真是一个急待解决的问题.通过对一个简单的变胞机构的构态变换过程进行分析,初步研究了如何利用adams软件对变胞机构进行建模和动力学仿真.将仿真结果与使用MATLAB建立数学模型计算的结果相比较,从而验证了其正确性.     

蛇形环零泊松比蜂窝夹层弹性模量研究

零泊松比蜂窝夹层具有独特的变形特性,适用于一维柔性蒙皮。蜂窝夹层结构等效弹性模量的研究是夹层结构设计的基础。文章在梁模型的基础上,用能量法推导了蛇形环零泊松比蜂窝芯的等效弹性模量理论公式,并将理论公式与有限元法计算结果进行了对比,验证了理论公式的正确性。