新工科背景下《机械工程控制基础》课程改革思考

新工科建设背景下,传统工科专业需要从课程体系、实践教学等方面进行综合改革,以实现新工科人才培养要求,培养出创新型的新工科人才。本文从新工科背景出发,阐述了《机械工程控制基础》这门课在机械专业中的地位及教学存在问题,并针对存在的问题提出了改革建议以改善教学效果,提高学生解决实际问题的能力。     

神经网络PID控制在柴油机调速系统中的应用

在建立柴油机转速控制系统数学模型基础上,将常规PID调节与神经网络相融合,设计了柴油机转速控制系统PID神经元网络控制器及其算法。在Simulink环境下对柴油机转速控制系统进行了仿真研究。仿真结果表明,PIDNN控制器具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,与单一PID控制相比,大大改善了柴油机转速控制系统的性能,具有良好的推广应用价值。     

飞机牵引车车架三维有限元静态分析

用SolidWorks三维建模技术建立了飞机牵引车车架的三维几何模型。以solidworks自带的COSMOSworks为有限元分析平台,建立了飞机牵引车车架有限元模型,进行了有限元静力学计算,结果表明有限元技术是牵引车车架结构设计的有效工具。对下一步的强度加载实验提供了理论指导。     

微磨料水射流对工件表面抛光作用的研究

采用碳化硅固体磨粒、纯水和水溶性乳蜡(水蜡)混合而成的液体磨料,液体磨料的浓度按固体磨粒与添加液的质量比1∶ 2的比例混合,工件材料采用热作模具钢4Cr5MoSiV1,被抛光工件表面分别为未经热处理的模具钢表面和电火花加工后的工件表面.实验研究了不同粒度的固体磨粒、添加液浓度、抛光时间等对抛光性能的影响.研究表明,经过90 min的抛光,两种抛光面的表面粗糙度值Ra都呈显著下降.对于电火花加工表面,抛光90 min后的粗糙度值由最初的Ra=1.0 μm下降到Ra=0.08 μm;对于未经热处理的工件表面,抛光90 min后的粗糙度值由最初的Ra=0.36 μm下降到Ra=0.06 μm.证明微磨料水射流对工件表面具有良好的抛光作用.研究还表明,磨料液成分、抛光时间以及被抛光工件材料以及工件表面原始粗糙度等对抛光性能有重要影响.对于硬度和粗糙度较高的工件表面,宜采用具有较粗的固体磨料粒子和较高浓度添加剂的磨料液;对于硬度和粗糙度较低的工件表面,宜采用较细的固体磨料粒子和添加剂浓度较低的磨料液.对于较低硬度的工件表面,采用蜡敷磨粒的磨料液可缩短抛光时间和提高抛光的表面精度.     

橡胶-帘线增强复合材料的本构模型及数值模拟

针对有两族帘线的橡胶—帘线增强复合材料,基于Spencer的连续介质力学不变量理论,提出了一种非线性超弹性本构模型。通过引入两个帘线排列方向的结构张量把单位体积的自由应变能分解为便于参数识别的体积变形、等容变形和各向异性变形三部分。分别用纯橡胶单轴拉伸实验,沿帘线方向单轴拉伸实验数据拟合得到等容变形和各向异性变形的材料参数。通过COMSOL弱形式偏微分方程,对橡胶-帘线增强复合材料在有限变形下的单轴拉伸进行数值模拟。预测了帘线在不同排列方向条件下的力学性能,为轮胎的力学分析打下了坚实的基础。     

冲击式深水床沙采样器的设计

床沙是在特定的水流泥沙条件下所形成的河床物质.床沙测验工作需要使用专门的床沙采样器对河床床沙进行采样,在不破坏天然河床的情况下采集到具有代表深度的泥沙样品,且样品在采样器上提过程中不丢失.对于深水库区河床泥沙进行采样是目前床沙测验中的一个难题.设计了一种利用火药爆炸驱动的新型深水床沙采样器,从天然河床上采集泥沙样本.研究结果表明,该新型深水床沙采样器适用水深可不受限制,采样深度可调,亦能保证样品的完整性、原状性,较好地解决了深水床沙采集问题,具有良好的推广应用价值.     

基于MATLAB的电液位置伺服系统设计及仿真

电液位置伺服控制装置设计的重点和难点是建立电液位置伺服控制系统的数学模型和传递函数及开环增益系数的确定。通过设计一种数控机床工作台的电液位置伺服控制装置,对数学模型和传递函数的建立做了详细介绍,并在MATLAB环境下对电液伺服控制系统进行仿真,确定出使系统稳定的开环增益。同时应用频率响应法对电液伺服控制系统的性能进行分析,从而得到满足要求的可靠电液伺服系统参数和满足设计要求的稳定电液位置伺服控制装置。     

基于RVE方法的磁流变弹性体力学行为的预测

磁流变弹性体是一种在不同磁场条件下力学性能可控的智能材料。磁流变弹性体的模量为无磁场下材料的模量和磁场诱导产生的模量之和。运用基于周期性边界条件的代表性体积单元法,用理论和有限元两种方法对比研究了无磁场下磁流变弹性体的宏观弹性模量和剪切模量。通过引入Maxwell应力张量,研究了磁流变弹性体在不同磁感应强度下对磁场诱导产生的弹性模量和剪切模量的影响。用RVE的方法证明了,磁流变弹性体由于磁场诱导产生的弹性模量是负数,但总的弹性模量是正数,且其大小随磁感应强度的增大而增大。而其初始剪切模量则始终为正数,其大小随着磁场强度的增大而增大,这与偶极子理论推导得到的结论一致。     

轮胎胎面胶力学特性的实验研究

利用XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统和拉伸实验机对废旧轮胎胎面胶进行了拉伸实验,得到了应力-应变曲线和应变云图等结果以进行胎面胶的材料特性表征。使用商业有限元分析软件ABAQUS并分别选用超弹性材料模型Yeoh模型和Mooney-Rivlin模型对实验结果进行拟合,发现Mooney-Rivlin超弹性材料模型的模拟结果与实验结果很吻合。同时得出了Mooney-Rivlin材料模型的参数。