基于ZigBee技术的矿井无线传感器网络设计

针对矿井地下行道地形复杂、高温、高湿、通风性差等问题,兼顾井下安全监测与人员定位等因素,本文组建Zig Bee网状型WSN,实现点对点的短矩离、大规模、多跳方式通信,网络信息传输的延时小、可靠性高。     

多机器人体间动态碰撞检测方法仿真研究

当前多结合包围求碰撞检测法、Average-Case法、K-DOPs法等实现多机器人体间动态碰撞的检测,均存在寻优性能较差、检测效率较低的问题。为此提出一种基于动态粒子群的多机器人体间动态碰撞检测方法。采用OBB层次包围盒方法,缩小多机器人之间需要动态碰撞检测的区域,同时把动态碰撞检测问题转换为物体特征对间距离机制的非线性优化问题,进而构建层次拓扑框架进行局部碰撞检测,将机器人体引入到粒子群算法中建立混合进化算法,找到动态碰撞检测的最优解,实现多机器人体间动态碰撞检测。仿真结果证明,所提方法的检测效率高达96%,且具有较高的寻优性能。     

TB级可导向防撞垫吸能盒拓扑优化设计

为了可导向防撞垫轻量化设计,基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,对可导向防撞垫吸能盒进行多工况拓扑优化分析,提取了吸能盒拓扑构型。并且利用正交试验设计方法,以车辆多工况碰撞中最大的加速度为考核指标,对矩型截面吸能盒的截面参数进行了优化设计,确定了矩型截面吸能盒的最优参数组合。最后,对正交试验优化前后的防撞垫进行多工况有限元仿真分析,并且将正碰工况下优化后防撞垫与现存防撞垫加速度对比,结果表明通过优化后获得的吸能盒较优化前缓冲性能更优,能更好的保护乘员安全。     

基于SDN和虚拟拓扑的天基网络路由算法

针对天基网络的时变拓扑结构给网路管理和路由设计带来的难题,综合考虑GEO卫星和LEO卫星的优势,建立了一种基于软件定义网络(SDN)架构的天基网络模型,提出了一种基于虚拟拓扑的包含必经节点的天基网络路由算法(VTPN)。通过改进时间片划分策略,提高了计算效率,通过必经节点的设定,改善了链路拥塞问题。仿真结果表明:SDN架构下的VTPN算法与其他算法相比,网络链路利用率和负载均衡性能提高了约50%,丢包率降低了约20%。     

基于拓扑单向波导的电磁诱导透明效应研究

为了研究电磁诱导透明效应在拓扑单向波导中的表现，设计了一种基于磁性光子晶体的耦合谐振腔波导。通过对谐振腔位置的调控实现了具有单向性质的电磁诱导透明效应，并利用有限时域差分仿真证明了电磁诱导透明效应在单向拓扑波导中的相关特性。该研究可为拓扑波导中实现光延迟、光开关等提供参考。     

变载荷铣削力影响下的加工中心床身结构优化设计

针对加工中心工作过程中变载荷铣削力对床身结构性能的影响问题,对加工中心床身的材料密度分布以及构成床身的基本结构单元尺寸进行了研究。提出了以床身低阶固有频率和最小柔度为目标,体积分数为约束条件的多目标拓扑优化设计方法;采用折中规划法结合平均频率法,构建了变载荷铣削力影响下的多目标拓扑优化数学模型;依据变密度法拓扑优化指导的材料去除方案,获得了加工中心床身的最佳结构布局;同时结合经过优化的拉丁超立方采样,构造了单元标准二阶响应面,使用多目标遗传算法对床身进行了多目标尺寸优化。研究结果表明:优化后床身固有频率增加16.9%,床身质量减少17.4%,最大变形量降低14.4%,最大应力降低18.8%;该优化方案使加工中心床身的结构布局更加合理,实现了轻量化设计。     

正交各向异性材料结构的传热拓扑优化研究

基于变密度法建立了正交各向异性材料结构的稳态传热拓扑优化模型,完成了变截面梁和圆锯片的传热拓扑优化,散热弱度最大分别降低了68.78%和74.82%,同时减重39.03%和23.75%;重点研究了各向异性因子和材料方向角对各向异性材料结构最优拓扑构型及散热效果的影响。结果表明:散热效果均随各向异性因子增加而增强,当各向异性因子小于和大于1时,各向异性材料结构的散热性能分别劣于和优于各向同性材料结构。变截面梁的材料方向角及各向异性因子对其最优拓扑构型及散热效果影响很大;而对于几何形状及热载荷均对称的圆锯片,其材料方向角对最优拓扑构型及温度分布无影响。变截面梁的材料方向角建议在60°～75°之间取值,在各向异性材料结构传热拓扑优化中,合理选择各向异性因子和材料方向角可获得较优拓扑构型。     

基于OptiStruct拓扑优化的尿素罐支架设计

针对某轻卡汽车的尿素罐支架,本文在HyperMesh中建立了三种工况下的拓扑优化模型,并利用OptiStruct进行优化求解计算,得到了尿素罐支架的最佳材料分布路径。根据拓扑优化结果,在原模型的基础上进行了轻量化设计,并在相同工况下重新进行静力学分析。结果表明新设计的尿素罐支架在保证结构性能要求的前提下降重明显,对类似的钣金盒子结构的设计具有极大的指导作用。