柴油机气缸盖的模态分析

利用有限元法对柴油机气缸盖进行了模态分析,获得了气缸盖的基本振型和相关频率,与试验结果进行比较,两者有较好的一致性,因而可利用所建立的有限元模型完成气缸盖的动态响应分析及设计优化.     

刚度约束条件的周期性拓扑优化研究

板条状结构的设计域具有较大的长宽比,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、易于加工的拓扑形式或求解困难。提出了一种刚度约束条件下基于变密度理论固体各向同性微结构材料惩罚模型(SIMP)的周期性拓扑优化的方法。建立了以结构的体积作为目标函数,单元相对密度为设计变量的周期性拓扑优化问题的数学模型。为了保证优化结构可以获得周期性的拓扑形式,在数学模型中设置额外的约束条件。通过优化准则法推导出虚拟子域设计变量的迭代公式,利用刚度约束计算出拉格朗日乘子。引入过滤函数解决拓扑优化容易出现数值计算不稳定,导致棋盘格、网格依赖性等问题。利用所提出的方法,对平面矩形悬臂梁结构进行拓扑优化研究,获得清晰的、易于加工的周期性拓扑形式。结果表明:当子域数目取值不同时,均可获得清晰的、易于加工的周期性拓扑形式,且具有良好的一致性。通过该典型算例验证了利用变密度理论SIMP插值模型实现周期性拓扑优化的可行性和有效性。     

应用Pro／Engineer实现机构的动态仿真设计

Pro／Engineer2001三维软件具有强大的动态仿真设计功能，本文以气制动器间隙自动调整臂的设计为例，在Assembly模块下，进行自动调整臂的装配连接及运动仿真，从而对产品在设计不合理的地方加以修改，有效地缩短了产品的设计、开发周期。     

柴油机缸内燃烧过程对羰基物排放的影响

采用生物柴油、柴油及其调合油进行柴油机台架试验,测量了缸内瞬变压力随曲轴转角的变化情况,通过放热规律计算,结合柴油机羰基物排放的测量结果,分析了缸内燃烧过程与羰基类污染物生成之间的内在关系。研究结果表明,预混燃烧阶段发生燃料氧化反应,形成甲醛、C7、C5、CO、C2H2等燃烧中间产物;随着负荷的增加,扩散燃烧期延长,成为羰基类燃烧中间产物再次氧化分解的主要阶段;随着负荷的增大,缸内温度、压力提高,滞燃期缩短,在高温、高压区域的滞留时间延长,羰基类污染物被再次氧化、转化几率增加;高负荷时,排气温度较高,有利于羰基类物质发生再次氧化。     

考虑结构稳定性的变密度拓扑优化方法

将稳定性问题引入传统变密度法中,可实现包含稳定性约束的平面模型结构拓扑优化。以单元相对密度为设计变量,结构柔度最小为目标函数,结构体积和失稳载荷因子为约束条件建立优化问题数学模型,提出了一种考虑结构稳定性的变密度拓扑优化方法。通过分析结构柔度、体积、失稳载荷因子对设计变量的灵敏度,并基于拉格朗日乘子法和Kuhn-Tucker条件,推导了优化问题的迭代准则。同时,利用基于约束条件的泰勒展开式求解优化准则中的拉格朗日乘子。通过推导平面四节点四边形单元几何刚度矩阵的显式表达式,得到了优化准则中的几何应变能。最后,通过算例对提出的方法进行了验证,并与不考虑稳定性的传统变密度拓扑优化方法进行对比,结果表明该方法能显著提高拓扑优化结果的稳定性。研究结果对细长受压结构的优化设计有重要指导意义,对结构的稳定性设计有一定参考价值。     

反求车身外表面建模中的B样条曲面

在反求车身外表面建模中应用B样条曲面，构造可为CAD软件识别的车身外表面四边形曲面片模型，实现曲面片的连续、光顺拼接。以轿车为例，应用该方法绘制了车身外表面图形，对提高汽车领域的自由曲面NC加工具有一定的工程价值。     

柴油机润滑油中颗粒形貌与光谱特征的动态分析

采集了柴油机不同运行时间的润滑油样本,采用中红外光谱测量了润滑油吸光度的变化情况,利用扫描电子显微镜观察了润滑油的形貌特征,通过X射线能谱考察了润滑油中金属元素的种类和数量。研究结果表明:波数1376cm-1处的润滑油样本峰值代表润滑油的吸光度值,反映了润滑油氧化变质的程度,该处的润滑油吸光度值下降了0.01A,说明润滑油的氧化变质程度较高,应及时更换润滑油;随着柴油机运行时间的延长,润滑油的颗粒直径增加,粘结性增强,易聚集粘结呈块状分布,使润滑油流动性变差,工作能力下降;样品中检测到的Cu、Mg、Zn、Si等元素来自于摩擦件的磨损,Cu、Zn元素还来自于轴瓦磨损,Si、Al元素主要是由活塞磨损产生。     

空气悬架的MATLAB和ADAMS的联合仿真研究

悬架作为现代车辆的关键部件之一,对车辆的平顺性有重要影响。基于ADAMS和MAT-LAB软件分别建立了装备主动空气悬架的1/4车体虚拟样机模型及1/4车体主动PID控制模型,并对PID参数进行了整定。通过联合两个模型对某装备可控悬架的车辆进行了仿真分析,结果表明:基于PID控制的主动空气悬架与被动悬架相比,能够减小车辆振动,改善车辆的平顺性。该方法避免了建立车辆系统动力学方程及状态方程,提高了悬架系统的设计效率,同时为复杂机械系统的控制与仿真提供了新方法。     

基于导重法的结构类周期性布局优化方法研究

受外形尺寸限制,一些结构的优化区域无法划分为均匀一致的有限元网格。由此产生的单元体积依赖性,常规周期性拓扑优化无法求解。提出一种基于导重法的结构类周期性布局优化方法。以最小柔度为目标函数,结构质量为约束条件,构建结构类周期性布局优化的数学模型。利用导重法推导出结构类周期性布局优化的迭代准则,解释其物理意义并给出其优化流程。以单元应变能密度为基础,提出一种改进的过滤方案以解决结构类周期性布局优化中单元体积依赖性问题。利用所提出的方法,对循环对称结构、二维汽车轮毂结构和梯形结构进行结构类周期性布局优化研究。研究结果表明,子域数目不同时均可以得到具有类周期性布局的最优拓扑形式。通过性能指标和相对应变能两个指标来评价三个算例的最优拓扑形式,验证了利用导重法求解结构类周期性布局优化的可行性和有效性。     

桥式起重机箱型主梁周期性拓扑优化设计

桥式起重机主梁长度方向尺寸远大于高度和宽度方向,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、周期性的拓扑形式或求解困难。为了实现桥式起重机主梁的拓扑优化,得到具有周期性的、易于加工的结构拓扑形式。把主梁优化域划分成若干个子域,构建子域与优化域之间的关系。建立以优化域内单元相对密度为设计变量、以体积约束下最小柔度为目标函数的主梁周期性拓扑优化数学模型。在主梁强度和静态刚度准则下开展主梁周期性拓扑优化应用研究。结果表明,在优化过程中,各子域内同时出现孔洞,且具有周期性。直到周期性拓扑优化结束,获得具有类似“桁架式”结构的拓扑形式。子域数目取值不同时,均可获得周期性的拓扑形式,且具有良好的一致性和工艺性。为桥式起重机结构轻量化研究提出一种可行的方法。