双轮差速驱动式服务机器人移动机构构型多目标优化设计

移动机构构型对轮式服务机器人的静态稳定性、动态平稳性、驱动力等具有重要影响。以双轮差速驱动的六轮移动底盘为研究对象,分析移动机构构型中车轮布局与移动底盘静态稳定性、动态平稳性、越障驱动力及转弯驱动力的相互关系;在此基础上构建了面向车轮布局的多目标优化模型,利用MATLAB遗传算法优化工具箱进行多目标优化求解;以移动底盘的俯仰角、侧倾角及驱动力矩作为性能评价指标,运用ADAMS虚拟样机技术对优化前、后的移动底盘进行运动仿真。仿真结果表明,优化后的移动底盘的俯仰角与侧倾角分别减少了17.6%和32.2%,驱动力矩平均值与均方根值下降了3.7%和4.3%,从而有效提升了移动底盘的运行平稳性及续航能力,也验证了所建立的多目标优化模型的正确性和有效性。     

高碾压混凝土重力坝分区材料-结构界面特性与变形协调仿真分析

高碾压混凝土重力坝不同功能部位"结构特性"与"材料性能"的差异产生的变形协调问题直接关系到工程结构的安全运行,现阶段变形协调分析多是对结构变形和受力进行分析,对异种材料变形协调机理认识不足,缺乏理论基础研究。本文基于界面力学理论,考虑混凝土坝分区中常见的两种双材料界面形式与理想界面的连续边界条件,基于奇异性特征值的特征方程,提出了以应力奇异性特征值作为异种材料变形协调的评价指标,并通过有限元分析验证了理论计算的正确性与有效性;进而分析了界面结合角度和异种材料组合对单侧自由界面端与埋入界面折点处应力奇异性的影响,通过非均质有限元数值仿真分析了复合试件破坏模式,研究了抗压强度与应力奇异性特征值的关系;最后通过统计实际混凝土坝工程中不同坝段内的双材料界面的材料参数(弹性模量)与结构参数(界面形式与结合角度),计算奇异性特征值,评价了该工程中界面的变形协调特性,为高混凝土坝分区材料-结构设计与材料选取提供新的思路。     

大工作阻力放顶煤液压支架结构改进设计

为解决某矿使用的放顶煤液压支架出现支架压死、后立柱爆缸、结构件开裂等问题,通过地质条件分析,探究适应此类地质条件的液压支架改进方法,在此基础上,将现用液压支架架型由ZF15000/26/42改进为ZF21000/25/45D,并对支架整体结构进行针对性优化,以矿压监测数据为边界条件,对整架进行有限元分析。经样机研制及批量工业性试验,结果表明该支架架型布局及局部结构适应此类地质条件的综放开采,丰富了具备此类地质条件的综放开采液压支架应用案例。     

冷喷涂固态颗粒沉积中颗粒间结合形成机制研究进展

就目前主流的冷喷涂颗粒结合形成机理进行了系统总结和评述,为冷喷涂沉积体性能的调控和后续研究提供借鉴。分别就经典的颗粒界面绝热剪切失稳结合机理,颗粒界面应力波释放诱导材料射流形成结合机理,以及高速碰撞诱导颗粒表面氧化膜破碎、新鲜金属接触结合机理的基本概念、原理、特点进行了概括总结。通过大量系统文献的调研,指出现有理论目前存在的相悖和不足之处,并简要分析了现有颗粒间结合形成理论对冷喷涂沉积体质量调控方面的指导意义。最后基于现有研究的不足,对冷喷涂颗粒界面结合机制方面的研究进行了展望。     

相容剂HDPE-g-(MAH-co-St)的合成及对HDPE/WF复合材料力学性能和吸水率的影响

将高密度聚乙烯/木粉(HDPE/WF)复合材料熔融混合后制成,并研究了自合成相容剂高密度聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯多单体共聚物(HDPE-g-(MAH-co-St))的含量对HDPE/WF复合材料力学性能和吸水率的影响,并用FTIR、SEM、DMA对其接枝情况、断面形貌、动态力学性能进行表征。同时又与相容剂高密度聚乙烯接枝马来酸酐(HDPE-g-MAH)增容HDPE/WF复合材料的力学性能和吸水率进行对比。结果表明:当HDPE-g-(MAH-co-St)添加量为5份时,HDPE/WF复合材料的力学性能最佳,其中拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量较未添加相容剂时提高了44.62%、29.09%、50.05%、32.65%;较添加5份HDPE-g-MAH增容HDPE/WF复合材料时提高了43.12%、8.06%、64.93%、22.98%。当HDPE-g-(MAH-co-St)添加量为5份时,HDPE/WF复合材料的30天吸水率最佳,较未添加相容剂时提高了68.47%,较添加5份HDPE-g-MAH增容HDPE/WF复合材料时提高了34.63%。     

铝合金车轮轮辋缩松原因分析及措施

本研究指出轮辋缩松的原因分为两类:热缩松和冷缩松,两种类型缩松的改善措施也不尽相同。通过优化产品毛坯局部厚度、修改模具局部冷铁壁厚、局部位置添加保温材料、修改模具冷却布局及选择不同种类涂料的方式可有效改善产品轮辋缩松,但需要根据实际情况进行措施选择、搭配。     

基于可压缩双流体模型对射流破碎的研究

在OpenFOAM框架下,基于可压缩双流体模型,应用界面压缩法捕捉气液界面,采用大涡模型处理高速射流中的湍流流动,验证了文献中锥形喷嘴的质量流量和喷雾动量通量实验数据,数值结果和实验数据吻合较好,并在此基础上对射流破碎的机理进行了分析.为分析喷嘴几何结构对破碎的影响,修改ECN spray D喷嘴的出口直径,得到圆柱形喷嘴,结果发现圆柱形喷嘴的液柱破碎较弱,液核长度较长,因此喷嘴具有一定的锥度可以促进喷嘴出口的射流破碎.     

CMAS对热障涂层界面裂纹和残余应力的影响

随着航空发动机涡轮叶片工作温度的提升,使得一种主要由CaO,MgO,Al₂O₃和SiO₂组成的玻璃态物质(CMAS)对热障涂层的危害越来越严重,从而对热障涂层的性能和耐久性有了更高的要求。本文以电子束物理气相沉积热障涂层为研究对象,利用有限元方法研究了CMAS的渗入对界面裂纹扩展及CMAS对陶瓷层(TC)内部残余应力的影响规律。采用波长固定、振幅变化的正弦曲线表示不同粗糙度的涂层界面,同时考虑了CMAS的弹性模量变化的影响及不同界面形貌与CMAS之间的相互作用。结果表明：CMAS弹性模量的增加对界面裂纹具有抑制作用,并且TGO幅值和厚度越小,抑制作用越明显。CMAS弹性模量对TC层最大残余应力S₂₂的影响存在临界点,在临界点之前,CMAS弹性模量的变化对TC层最大残余应力的影响较大,随着CMAS弹性模量的增加,TC层最大残余应力大幅度减小；在临界点之后,TC层最大残余应力基本不受CMAS弹性模量变化的影响。这些结果对电子束物理气相沉积喷涂的热障涂层失效机理的研究具有重要意义,可以为热障涂层界面的优化提供指导。