燃气轮机过渡段双腔室模型设计及优化

以燃气轮机燃烧室过渡段结构及性能为研究对象,设计了具有三排冲击孔的过渡段简化双腔室模型。采用正交试验设计、响应面近似建模方法分析求解流场及温度场,得到了双腔室模型内壁面加权平均温度及最小压强关于冲击孔角度、风向倾角的响应面模型。最后,采用内点优化算法对响应面模型进行了优化,得到了最优冲击孔角度及风向倾角,研究了最优及初始冲击孔角度、风向倾角对双腔室模型内壁面冷却性能的影响。结果表明:优化方案冷却效率比初始方案提高了7.53%。仿真分析结果对双腔室结构冲击孔角度设计具有很好的参考价值。     

基于结构与材料参数的S形薄壁梁抗撞性与轻量化研究

以车身前部吸能部件前纵梁结构中常见方形截面S形薄壁梁为研究对象,探讨了如何通过合理引入诱导槽和加强筋设计提高其抗撞性,及基于材料属性实现轻量化设计。根据诱导槽位置分布、个数和加强筋分布的不同建立8种有限元模型,通过仿真优选了两种吸能特性较好的结构模型;在此基础上,以质量为约束,结构几何尺寸为设计变量,提高抗撞性为目标,对其中带有加强筋的S形薄壁梁进行多目标优化,并基于高精度代理模型快速获得了最优设计参数;对比碰撞力-位移仿真曲线与理论曲线,验证了优化模型的有效性;通过将加强筋板的材料改为镁铝合金,进一步实现了轻量化设计。研究成果为实现薄壁梁结构的抗撞性优化与轻量化提供新的解决方案。     

焊接热源局部坐标移动曲线路径建模方法

为解决轨道客车转向架构架的制造及应力变形分析中,遇到的曲线动态焊接热源建模难度大、难以实现的问题,根据焊接结构特征,研究了空间复杂焊接路径热源建模理论,定义了焊接热源坐标移动模式。据此,只需通过简单的参数输入和Ansys软件操作即可完成曲线路径动态焊接的热源建模。设计了平面曲线路径、空间曲线路径和转向架复杂模型焊接热源加载方法。本文提出的移动热源模型和焊接曲线路径实现方法,是利用数值模拟研究焊接路径,在加深对焊接过程的理解的同时,可设计选择合理工艺,控制残余应力和变形,从而实现高效、优质的焊接过程仿真。     

燃气轮机燃烧室过渡段冷却结构尺寸优化设计

通过选择导流衬表面冷却孔直径作为尺寸优化的设计变量,运用二次回归正交组合试验设计方法合理分布试验点,并结合最小二乘法构造出燃烧室壁面温度及冷空气出口压强关于冷却孔直径的响应面模型,研究了燃气轮机燃烧室过渡段的冷却问题。最后采用自适应响应面法对响应面模型进行了优化设计。数值模拟结果对过渡段的造型及冷却设计提供了有价值的参考。     

基于迭代线性矩阵不等式的模糊静态输出反馈控制

对于一类状态矩阵、输入矩阵和扰动输入矩阵中均含有不确定项的离散T-S模糊系统,研究了静态输出反馈控制的二次稳定性问题。以矩阵不等式的形式给出的充分条件保证了基于该模糊系统的静态输出反馈控制器的存在性。该充分条件不但简单,而且考虑到了各个模糊子系统之间的相互作用。最后,使用迭代线性矩阵不等式(ILMI)的方法,通过数值仿真算例证明了该设计方法的正确性及有效性。     

基于NiTi合金的仿生防护结构自恢复特性

借鉴猫科动物脚掌肉垫具有负泊松比结构的缓冲吸能特性,运用结构仿生学原理设计了仿生防护自恢复结构。利用NiTi形状记忆合金超弹性特性和负泊松比结构优异的力学性能,建立了简化的仿生防护自恢复模型,利用LS-DYNA对该模型进行了动态压缩特性和恢复特性模拟分析。同时,利用NiTi形状记忆合金材料制备仿生结构样件,并进行了动态压缩试验测试。结果表明:仿生结构样件在1200 N压力范围内,可实现受压变形后自激恢复的特性;NiTi合金仿生防护结构在压缩载荷的作用下具有优异的变形吸能和自恢复回弹特性;仿真分析结果与试验结果较为符合,较准确地模拟了样件在动态压过程中的变形特性及承载特性。本文研究成果实现了压力载荷作用下仿生防护结构的自动回弹恢复功能,对提高防护装甲的抗冲击、自恢复特性提供了参考。     

焊接模拟中自适应高温截断技术及阈值优化

以T形接头为研究对象,对其温度场和焊后产生的残余变形进行分析. 采用顺序耦合分析方式,对不同材料和结构设计了自适应高温截断方法. 基于S355J2G3的材料性质,对截断温度进行阈值优选,建立模拟仿真优劣的评价方式. 同时将自适应高温截断策略应用于T形接头算例. 结果表明,最优截断温度下的仿真结果与试验值相吻合,确立的评价标准科学合理,提高了位移解的精度并缩短了计算时间,实现了焊接数值模拟的高效性与精确性,并将其扩展应用到如转向架构架侧梁等的大型结构焊接中.