基于主动轮廓模型的复杂陶芯弯扭变形分析

为分析复杂陶芯在制造过程中产生的弯曲和扭转变形,提出了一种基于改进的主动轮廓模型--Snake模型的弯扭变形分析方法.通过改进的Snake模型提取陶芯测量模型与计算机辅助设计模型的截面轮廓线;由奇异值分解和最近点迭代相结合的算法实现两模型截面轮廓线的配准,计算出测量模型截面线相对于计算机辅助设计模型截面线的扭转角度和平移量,通过对多组截面线进行计算分析,最终得出陶芯的弯扭变形情况.实验结果表明,该方法能获得复杂陶芯模型的高精度截面轮廓线和其弯扭变形情况,具有一定的实用性.     

齿轮在弯扭变形下的轴向偏载

文献[1]从轴的扭转变形出发，导出了直齿轮沿接触线分布载荷所满足的二阶微分方程。本文仿照文献[1]的推导，导出同时考虑弯扭变形齿面分布载荷所满足的四阶微分方程及解。     

少齿数齿轮的弯扭变形计算

齿数少于7的齿轮轴刚度较差,设计和传动中需要考虑其较大的弯曲和扭转变形。为获取少齿数齿轮轴弯扭变形的计算方法,建立了具有切向和径向变位的小齿轮的端面齿廓模型,得到了齿轮轴弯扭变形当量直径的计算公式。考虑到大螺旋角对齿轮轴弯扭变形的影响,借助有限元计算分析,分别得到了螺旋角对齿轮轴的弯曲和扭转扭变形影响系数。以齿轮轴当量直径、螺旋角影响系数为主要参数,实现了一定精度的少齿数齿轮轴弯扭变形的简化计算。     

基于曲率优化的杆件弯扭变形精度提升方法

航空航天器结构在长期服役过程中,受到各种因素影响,存在各种飞行安全问题.针对连杆结构服役过程中存在的扭转弯曲工况,提出一种曲率信息计算优化方法,借助光纤Bragg传感器反演结构扭转弯曲变形.此方法能够减小杆件弯扭变形过程中因光栅栅区尺寸因素导致的数据测量误差,进而提升变形反演精度提升.ANSYS Workbench有限...     

基于弯扭耦合的大型风力机复合材料叶片结构特性研究

为研究不同类型弯扭耦合叶片结构特性,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,结合复合材料铺层设计建立不同弯扭耦合叶片有限元模型,通过CFD方法求解叶片气动载荷并对各叶片开展结构模态、强度及屈曲计算,分析不同耦合区域及耦合角度对叶片结构特性影响.结果 表明:弯扭耦合叶片各阶固有频率大多低于传统叶片,其中蒙皮耦合叶片变化最小而全耦合叶片影响最大;弯扭耦合叶片可降低内部von Mises应力及应变峰值,提高叶片疲劳寿命,其中蒙皮耦合叶片降幅最大而主梁耦合叶片降幅最小,尤以蒙皮耦合叶片θ=20°减载效果最佳;弯扭耦合叶片切应力大多高于传统叶片,仅蒙皮耦合叶片θ=20°最大切应力低于传统叶片;叶片的弯扭耦合特性对其稳定性产生一定影响,其中主梁耦合叶片临界屈曲载荷降幅较大而其他弯扭耦合叶片有小幅上升,且一阶屈曲变形量均低于传统叶片.     

大型风力机叶片腹板偏置对弯扭耦合特性研究

为研究大型风力机叶片内部腹板结构偏转对叶片弯扭耦合特性的影响,基于NX二次开发建立NREL 5 MW叶片CAD模型,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法求解叶片表面的分布载荷,采用节点位移法求解叶片弯曲角及扭转角,分析腹板偏置对叶片弯扭耦合效应的影响。结果表明,偏置腹板可使叶片产生自适应特性;在气动载荷作用下,弯曲角与扭转角均沿叶展逐渐增大,于叶尖达到幅值;正向偏置时,叶片扭转角与偏转幅度呈负相关,反向偏置与之相反;正偏置结构耦合叶片弯扭耦合系数随偏转角增大呈递减趋势,反偏置叶片均大于传统叶片。     

一种风洞中单双目混合的机翼弯扭变形快速测量方法

风洞中飞机模型因承受高速气流冲击等影响, 机翼产生动态弯曲和扭转变形,提出了一种单双目混合的快速测量方法, 利用荧光标志点对风洞中机翼的弯曲和扭转变形进行测量。 首先, 提出工况下机翼弯扭变形的布局和计算方案; 然后,根据风洞坐标系、飞机模型自身坐标系的关系, 建立相机坐标系实现相机自标定;最后, 根据已知 Y 轴向约束的机翼点构建单相机三维重建模型, 再计算吹风状态下各截面弯曲和扭转量。 通过建立一套专用的机翼变形动态测试系统布局方案,以飞机模型初始位姿作为约束, 实现模型动态变形的快速检测, 得到的扭转角平均误差为 0. 228°, 可有效解决双目相机难以高帧率实时重建的问题, 为优化机身设计参数提供数据支撑。     

一种区域公差约束的叶片模型配准方法

针对航空发动机涡轮叶片几何形状检测中的模型配准定位问题,依据叶片型面区域公差设计的特点,提出一种区域公差约束的叶片模型配准方法,尽可能把模型配准控制点集约束在公差带以内。在迭代最近点配准方法的目标函数的基础上,附加区域公差约束条件,建立区域公差约束的叶片模型配准目标函数,并给出了基于遗传算法叶片模型约束配准求解方法。使用叶片的仿真与实测数据进行了模型配准实验,结果表明,所提出的方法能显著减少配准控制点集的超差点数目。     

面向大曲率扭叶片增压涡轮的注塑模具设计

模具成型具有生产效率高、一致性好和制造成本低等优点。考虑到大曲率扭叶片增压涡轮几何特征的复杂性,在对变截面叶片空间结构工艺分析的基础上,针对叶片局部曲面存在多法向交错的特点,设计了多层瓣合式镶件组合模具机构用于涡轮产品的成型和抽芯,通过二次顶出机构复位,将传统的三板式模具改进为四次分型结构。整套模具自动化程度高,结构新颖合理,动作可靠,满足用户需求。     

涡轮叶片位移场模型变形特征解耦方法研究

为了有效提高航空发动机精铸涡轮叶片的成形精度,提出一种涡轮叶片位移场模型的变形特征解耦方法。首先通过对批量叶片进行检测,获取型面数据后与叶片设计模型配准及偏差计算得到叶片精铸位移场;在对精铸位移场进行分析和研究的基础上,确定叶片铸件变形的分布规律。研究精铸涡轮叶片的变形特征,通过位移场的解耦分析把精铸位移场中的任意位移矢量分解成收缩误差变形矢量、弯曲变形矢量、扭转变形矢量。分离出的精铸变形特征可应用于精铸涡轮叶片模具型腔优化过程中,对提高模具型腔的设计质量及涡轮叶片的成形精度具有重要意义。     

基于误差修正模型的机翼风洞试验弯扭变形测量方法

风洞试验中,机翼在高速气流下产生弯曲、扭转变形,本文提出一种基于误差修正模型的机翼弯扭变形测量方法。 首 先,利用基于摄影测量的相机标定方法求得相机畸变参数,采用数字图像相关法定位与追踪荧光点的无畸变像素坐标。 然后根 据摄影测量技术建立气流坐标轴系标定板,并利用气流坐标轴系标定板标定相机外参及求取机翼上荧光标记点的 Y 坐标。 最 后,根据标记点已知的 Y 轴向约束,建立单双目测量系统各自的三维重建模型及弯扭变形的误差修正模型,并以模型迎角为 0° 水平时为基准状态计算吹风状态下机翼弯扭变形。 经试验验证,本文提出的机翼扭转变形测量误差小于 0. 01°,机翼弯曲变形 测量误差小于 0. 15 mm/ m。 该方法可为飞行器设计提供可靠及鲁棒的实验数据。     

机械构件的弯曲变形与弯曲刚度

分析了影响构件弯曲变形的主要因素及弯曲刚度与弯曲变形的联系和区别。对其在概念上的不同进行论述,并分析影响机械构件弯曲的主要因素,找出提高构件刚度的有效措施是零件结构设计的主要内容。     

股骨颈密质骨和松质骨抗弯变形的测量方法与初步分析

提出一种新的方法,对股骨颈部位总体、密质骨和松质骨的承载特点进行分析,为今后探求这些特点与股骨颈骨折愈合关系提供基础。通过粘贴应变片和将股骨颈剖开,分别测量不同载荷下股骨颈在保持和去除松质骨时的弯曲变形。结果证明,载荷与应变成线性关系;股骨颈处有、无松质骨在同样载荷和弯曲方向时的应变之比在50％～70％之间。尽管股骨颈部位由松质骨和密质骨组成,且几何形状不规则,受力复杂,但通过粘贴应变仍可测量出股骨颈总体、密质骨和松质骨各自的承载特点：股骨颈处密质骨和松质骨总体为线弹性性质;股骨颈处密质骨的承载能力大于松质骨0～20％。     

齿轮弯曲强度的计算机仿真分析

仪器仪表行业广泛使用齿轮传动,齿轮强度的高低直接影响着仪器仪表的测试精度和可靠性。齿根过渡曲线的形状对齿根弯曲强度有重要影响,为了提高齿轮的弯曲强度,就有必要研究齿根过渡曲线。本文利用MATLAB软件,研制开发了齿轮弯曲强度的计算机仿真程序,该程序逐点计算齿轮过渡曲线处的弯曲应力大小,以便找出弯曲应力的最大值和最大应力发生的位置;同时利用有限元软件ANSYS,建立轮齿模型,仿真分析轮齿受力时的齿根弯曲应力的分布状态,本文研究为进一步进行齿轮弯曲强度的测试研究奠定了良好的理论基础。     

An upper bound method for analysis of three-dimensional deformation in the flat rolling of bars

A new upper bound method for the analysis of three-dimensional deformation in the flat rolling of bars is proposed. In the conventional upper bound method, stress distribution is not calculated. Hence, a new method of calculating stress distribution is proposed in which the hydrostatic stress in each element and the contact stress on the contact surface between material and roll in each element are calculated. In the conventional upper bound method, the structure of the computer program also depends highly on the kinematically admissible velocity fields assumed. Hence, a new method of analysis in which the structure of the computer program depends minimally on the kinematically admissible velocity fields assumed is proposed. In the analysis of strip rolling, the calculated roll force and roll torque agree with the roll force and roll torque calculated from Sims’ slab method. In the analysis of the flat rolling of bars, the calculated width spread agrees with the width spread obtained by experiments reported in the literature. The effects of a reduction in thickness, roll radius, material width-to-height ratio, front tension, back tension, and front and back tensions on the width spread, forward slip, roll force and roll torque are demonstrated. Hence, the validity of the new upper bound method is confirmed.     

汽车车身结构刚度与模态分析及结构改进方法研究

基于有限元分析方法,对车身结构的弯曲刚度、扭转刚度和低阶模态进行研究;建立某轿车的有限元模型,根据其刚度、模态分析结果和该车身的受力特点,通过调整关键结构件的厚度参数以及修改主要接头的连接关系和截面形状,成功地使车身刚度和模态性能达到设计要求.     

基于形状特征的管路接头测量和三维重建方法

针对复杂管路系统中的接头同步测量和三维重建的难题,提出一种基于形状特征的管路接头测量和三维重建方法。该方法通过接头CAD模型边缘轮廓和实物图像边缘轮廓进行形状特征匹配来实现接头空间位姿的测量。首先通过建立虚拟相机"视点球"获取接头CAD模型边缘轮廓的投影图像,经过金字塔分层组成接头的形状特征图库;然后与获取的接头实物图像边缘轮廓进行对比匹配;最后利用最小二乘法迭代求解接头的空间位姿,并重建接头的三维模型。开发了管路多目视觉测量系统并进行了接头位姿测量和管路三维重建实验,实验表明该方法的接头测量和三维重建时间可控制在1min内,位置误差为0.654mm,姿态误差为0.73°,测量和重建的效率与精度满足工程要求。     

用Taylor展开随机无网格法分析齿轮弯曲疲劳强度的可靠性

这里用Taylor展开随机无网格点插值法(TSMPIM)分析了齿轮弯曲疲劳强度的可靠性。数值实例表明在随机结构分析与可靠性计算方面随机无网格法具有明显的优势。     

4-DOF并联机器人型综合与分析的计算机辅助几何法

提出运用计算机辅助几何法来研究新型4自由度并联机器人的型综合问题，利用在CAD软件草图环境下建立的并联机器人模拟机构，基于并联机器人的模拟机构，综合出多种新型4自由度机构，并用计算机模拟法，分析了动平台的运动特性。模拟结果表明，计算机辅助几何法的应用，不但大大简化了并联机器人机构型综合的难度，而且快捷直观，值得推广。