浅谈FAS系统

本文以某国际大型乳品厂为例,通过对FAS(Factory Automation System)系统的基本概念、网络结构、数据流、装置单元、管理维护、ERP支持及人员角色职责等方面内容的阐述,使读者对工厂自动化的理念有更深刻的认识,尤其在进行工厂自动化系统的设计、管理时给予更多地参考和借鉴,以促进其在各领域的广泛应用.     

三点支撑T形床身机床垫铁位置多目标优化设计

For the optimal position problems of the three-point supporting machine tools, a optimal method was proposed to optimize the locations of the three-point supporting. The detailed design processes were introduced with a T-shaped bed of a CNC cylindrical grinder which was taken as the research object. Firstly, the initial supporting positions were determined by the method of dividing bottom plane of the bed and finding the centroid of each region, and the pad-iron positions were parameterized, then the parameter ranges were specified according to the position limit conditions. Secondly, the multi-objective optimization mathematical model of pad-iron positions was established, and the optimal solution was obtained to achieve the optimal static and dynamic performances of the bed. Finally, by analyzing the relationship between the three pad-iron positions obtained from Pareto frontier and the bed geometric sizes, the arrangement rule of three-point support for this model was obtained. The results show that the static and dynamic performances of the bed are improved by this suggested method.     

基于OptiStruct的床身结构尺寸优化策略研究

针对传统设计方法设计的床身结构笨重的问题,以某型数控外圆磨床床身为例,在轻量化设计过程中提出一种尺寸优化策略,运用OptiStruct软件对床身结构的垫铁位置进行优化设计,在基于灵敏度分析对床身结构进行尺寸优化设计。优化结果表明,优化后床身的第一阶固有频率提高5.74%,重量减轻7.15%,验证了该尺寸优化策略在床身结构轻量化设计中的可行性及有效性。     

限位式准零刚度隔离系统的冲击响应分析

针对准零刚度系统受冲击载荷作用时相对位移响应较大的问题,提出限位式准零刚度隔离系统.分析了限位式准零刚度系统的工作原理,建立其冲击激励下的动力学方程,采用龙格-库塔法进行仿真计算,研究了限位器参数(刚度比、阻尼比)对冲击响应的影响.结果表明,限位式准零刚度隔离系统能有效降低冲击载荷作用下的相对位移响应,通过匹配合理的限位器刚度及阻尼参数,可有效提高其抗冲击性能.     

基于贴体网格的高分辨率三维结构拓扑优化研究

针对高分辨率三维结构拓扑优化中计算成本高的问题,提出一种基于水平集方法融合自适应贴体网格的拓扑优化并行计算新框架。通过水平集函数零等值面,清晰描述优化结果边界,实现了“所见即所得”的拓扑优化设计结果;并在每一迭代步中基于该等值面进行网格重构,加密边界周围网格,稀疏其余区域内网格,从而大幅减少了网格数量,有效降低计算成本;在计算过程中通过对网格进行分割,并指派给不同的CPU进行计算,实现并行计算,可以有效处理大规模计算问题。该框架基于开源软件FreeFEM,Mmg和PETSc进行开发,以经典的刚度问题为例,在工作站平台上,求解网格规模达380万的数值算例,验证该方法的高效性。     

双材料自由阻尼层结构拓扑优化设计方法

目的 在不减小板壳结构动刚度的前提下有效提高板壳结构的抗振性能,提出一种板壳阻尼复合结构拓扑优化设计.方法 以结构模态阻尼比为目标函数,以某阶固有频率不小于设定值为约束条件,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度表达式,采用SIMP插值函数和移动渐近线法求解优化数学模型.结果 研究表明,文中提出的双材料阻尼层结构相比传统单材料阻尼层结构的振动响应明显减小,同时适当改变设计目标和约束条件,可满足不同的工程应用需要.结论 通过在宏观上对高刚度低阻尼材料和低刚度高阻尼材料的分布进行了设计,优化后的结构兼顾低刚度高阻尼材料的高阻尼特性和高刚度低阻尼材料的高刚度特性,实现了结构高刚度高阻尼的设计.     

数字测绘的应用体会

以计算机在测绘领域中的应用、论述了野外数据采集、数据通讯与数据处理、图形编辑、地图数据库的建立与管理等方面的应用现状。     

基于多工况的汽车座椅骨架轻量化设计

安全带静态拉伸工况以及行李箱动态碰撞工况是汽车座椅安全法规中的2个重要工况。在满足安全法规要求的前提下,为实现汽车座椅的轻量化设计,提出了一种基于多工况的座椅骨架轻量化设计方法。以汽车座椅安全法规为设计准则,以座椅骨架质量最小为设计目标,综合考虑静、动态工况,对座椅骨架关键构件的尺寸进行优化设计。首先,建立座椅骨架的有限元模型,并以座椅骨架的质量为响应进行灵敏度分析,确定座椅骨架关键构件尺寸优化的设计变量;然后,建立座椅骨架关键构件尺寸优化的数学模型,实现座椅骨架的轻量化设计;最后,对优化后的座椅进行静、动态工况下的有限元仿真分析和试验研究,以验证优化结果的正确性。结果表明,相较于原座椅,优化后的座椅在满足安全法规要求的前提下减重7.89%,验证了所提出的轻量化设计方法的有效性。研究结果可为汽车座椅的安全性分析和轻量化设计提供参考,具有重要的工程实用价值。     

考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计

三明治阻尼复合结构的力学性能取决于阻尼层材料的性能,综合考虑该结构的阻尼性能和可制造性要求,提出了一种面向结构宏观性能并考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计方法。以最大化结构模态阻尼比为目标,考虑微结构刚度相材料的连接性,通过组合强制性连接约束法和非线性扩散法,构建了连接性约束下的阻尼复合材料微结构的优化设计模型,并结合3D打印技术实现了三明治阻尼复合结构的制造。运用所提方法对典型结构进行优化设计,得到了刚度相保持连接的阻尼复合结构,且优化后的结构阻尼变大,结构的频率响应变小,实现了三明治阻尼复合结构材料结构设计制造协同优化设计。仿真和实验结果表明,在微结构上存在最优的阻尼材料体积分数使优化后的三明治结构频率响应最小。     

简谐激励下阻尼复合结构多尺度拓扑优化设计

目的 为得到抗振性能良好的板壳结构,保证设备的正常工作,文中提出一种板壳阻尼复合结构多尺度优化设计方法。方法 以动柔度为目标,建立频域激励下和固定频率点激励下板壳阻尼复合结构中阻尼材料宏观分布和微结构协同设计的多尺度问题的数学模型,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度,并基于移动渐近线法求解优化数学模型。结果 所提多尺度设计方法可以有效获得板壳结构最优阻尼材料宏观布局和最优阻尼复合材料微结构构型,提高了结构的动力学性能,同时结果也表明涂敷阻尼复合材料结构的振动响应相较于仅涂敷单一阻尼材料的振动响应大幅减小。结论 研究表明,不同激励频率下阻尼材料的宏观分布形态不同,阻尼材料主要分布于结构模态振型位移的最大处和支撑端,通过加强结构的刚度,抑制了结构变形,减小了振动响应。微结构构型基本类似,其基本形态都是低刚度、高阻尼材料呈条状分布,条状分布的阻尼复合材料微结构在受弯方向上的刚度较大,可以有效抵制结构的弯曲变形。