干纤维自动铺放参数对复合材料剪切性能的影响

为了研究自动铺放过程中干纤维工艺参数对复合材料剪切性能的影响，分析了不同干纤维铺放工艺参数对层合板样件层间剪切性能的影响.结果表明：在给定参数范围内，丝束张力对剪切性能的影响最大；随着丝束张力的增大，纤维展平效果得到提升，剪切性能增强；而随着丝束张力的继续增加，纤维断裂几率增大，剪切性能降低.结合正交试验L9(3³)方法确定优选的铺放工艺参数为：丝束张力4 N,压紧力200 N,铺放速度100 mm/s,此时复合材料试件的剪切性能得到明显提升.     

大型非对称复合材料构件超声C扫描技术研究

针对非对称复合材料构件在进行超声C扫描检测时存在探头对准法线方向困难、超声波衰减大的问题,采用仿形测量和重建模型的方法实现对构件曲面的跟踪和灵敏度的实时补偿.利用超声探头采集的初始数据建立外蒙皮的初始曲面模型,计算出控制超声探头运动的点位信息.采用仿形测量方法和反求技术重建构件的外蒙皮曲面模型,利用重建模型计算构件上各个测点处的厚度,实现灵敏度补偿.根据重建模型和超声波衰减最小原则,规划超声C扫描检测时的路径,最后得到构件的超声C扫描检测图像.实验结果表明,该技术可以明显提高大型非对称复合材料构件超声检测的精度和效率.     

基于Pure Pursuit算法的智能车路径跟踪

为了实现智能车路径跟踪,根据电子式助力转向系统的工作原理,对北京工业大学智能车B JUT-IV的转向系统进行设计.根据车辆参数和车速确定预瞄距离,并通过车辆与规划路径间存在的位置关系确定预瞄点,采用Pure Pursuit算法计算出前轮偏角控制量.建立车辆横向运动学模型,并在Matlab上进行了路径跟踪仿真实验.最后,与GPS相融合,根据GPS提供的车体位置信息,在校园规定线路对路径跟踪算法进行验证.实验结果表明:该算法跟踪偏差较小且前轮摆动幅度适中,确保了车辆在行驶过程中的稳定性.     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列组安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,在扫描方向上前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明,该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,能有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

数控加工中的数学方法

在机械产品加工中,如汽轮机叶片,凸轮等,是根据给出在各平截面的一些点(型值点)的数据。要求用数控加工出符合要求的工件或各式模具。为此,一般须考虑如下几个方而问题。一、工件外型曲面的形成。我们用放样的方法,先由各截面上型值点用大挠度样条插值出一条光顺的曲线,再由光顺的线型用基样条函数产生出光顺的曲面。这种方法的特点是不但保证所给出的曲面点点通过原始型值点。而且通过每一光顺过的线型。二、加工方式和刀具选择及刀具路径的计算。在国外由于机床是多联动的,往往采用球状铣刀,而国内大部分是二联动三坐标机床,为提高工效,采用盘状铣刀。同时刀具平面只能在同一平面上运动,即以空间问题平面化来加工工件。本文无须包络面,只是利用接触条件可简单地导出刀具路径轨迹。三、加工中刀具与工件的干涉问题。需要计算工件及刀具的法曲率,以保证在对应点及对应切方向,刀具的法曲率大于工什的法曲率。本文将给出保证不干涉的简单判别方法。下面将分别予以敍述:     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,扫描方向上的前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明:该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

涡轮发动机复合材料叶片用增强织物研究进展

基于涡轮发动机复合材料叶片的研究进展,从预浸料铺放(铺层)技术和三维织物机织技术两个方面介绍了涡轮叶片用复合材料增强织物的研究现状,最后从织物结构设计、标准化体系建立、模拟角度提出了涡轮叶片用三维织物的未来发展方向.     

氧化锆义齿铣削工艺参数优化及其加工实验

为合理选择初次烧结氧化锆陶瓷义齿在铣削加工时的工艺参数以及加工路径规划方式,以提高加工效率及质量,建立以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标的函数,采用理想点法、最小偏差法和线性组合法,优化出精加工阶段的工艺参数;以磨牙冠表面加工为例,采用UG CAM系统规划刀具加工路径,粗加工采用型腔铣,精加工分别采用固定轴铣中的曲面铣削往复模式、区域铣削跟随周边模式及区域铣削往复模式3种规划方法.实际加工结果对比表明:在相同工艺参数及刀具条件下,区域铣削往复模式规划方法加工得到的牙冠表面质量最好.     

未知环境中自主机器人的路径规划研究

未知复杂环境中自主机器人合理的路径规划是进行探索任务的前提.传统的路径规划方法侧重于研究从起始点到目标点的无碰路径,很少考虑机器人自身运动的平稳性.研究了室外未知环境中考虑机器人姿态稳定性以及能量损耗的路径规划方法,该方法分三步:(1)梯度计算,计算运动区域的梯度;(2)节点探测,运动区域被划分为平坦区域和非平坦区域,辨识每个平坦区域的中心位置,即节点;(3)路径评估,根据提出的评估函数,规划出从当前位置经过中间节点到目标点的最优路径.结合机器人的动力学特性,利用反演控制,设计了合适的控制率,保证了机器人的平稳运动.通过和传统规划方法获得的路径比较,仿真验证了所提方法的有效性.     

垂直轴潮流能水轮机叶片偏角优化

为提高垂直轴潮流能水轮机的能量利用率,建立了叶片偏角变化规律的数学优化模型.该模型是将一个运动周期内的叶片偏角相对位置角的函数关系表示成Hicks-Henne函数族的线性和,并将此函数关系带入叶轮的水动力计算中.然后以函数族的系数为设计参数,以水轮机能量利用率为目标函数,采用旋转方向法进行优化计算,以此得到最合理的叶片偏角变化规律.计算叶轮的流体动力性能时采用双盘面多流管法.最后,采用本文方法对摆线式水轮机进行了优化.算例结果显示,采用优化偏角的水轮机与原摆线式水轮机相比,能量利用率有较大提高,并且启动性能更好.     

叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作透平的性能影响

为了利用轻化工行业中低压头、大流量的液体余压能,以国内某企业生产的一台比转速为900的PLK XII型蜗壳式轴流泵为研究对象,分别在叶片安放角为12°、14°、16°时,使用ANSYS Fluent进行数值模拟定常计算,以探究不同叶片安放角对蜗壳式轴流泵反转作液力透平性能的影响.基于泵及透平的最优效率点,得到不同叶片安...     

大型火电厂空冷凝汽器支架结构风洞数值模拟

空冷凝汽器支架结构是大型火力发电厂采用的一类特殊工业建筑,属典型的钢-混凝土竖向混合结构.运用FLUENT软件对某大型空冷支架结构表面风荷载进行数值模拟,计算了三种不同挡风墙形式和三种不同风向角作用下空冷支架结构的整体体型系数,研究了各工况下结构的A型架和挡风墙风压分布规律,分析了挡风墙形式对A型架上部气流流向的影响,得到了在最合理的挡风墙形式下A型架和挡风墙各区的体型系数.最后,将最合理挡风墙形式下各区的体型系数与风洞试验结果进行了对比分析,结果表明,数值风洞模拟结果与风洞试验结果吻合较好.     

预应力部分外包钢组合梁变形性能试验研究

为探究预应力部分外包钢组合梁在竖向加载下的变形性能,对12片预应力部分外包钢组合梁进行竖向两点加载试验,探究其裂缝开展、挠度与延性性能等变形性能。采用分型维度理论对各试件裂缝开展情况进行分析;利用Euler梁理论与Timoshenko梁理论分别推导梁的挠曲线方程,进而推出梁的跨中挠度计算值;计算预应力部分外包钢组合梁位移延性系数、截面曲率延性系数与能量延性系数,并采用灰度关联分析法进行3种延性系数的影响因素分析。结果表明,施加一定程度预压应力的部分外包钢组合梁在破坏时裂缝开展最充分;基于Timoshenko梁理论的挠曲线方程与跨中挠度计算值最接近真实值;截面面积是试件位移延性系数与曲率延性系数最重要的影响因素,而型钢锚固形式则为能量延性系数最重要的影响因素。     

带后缘附翼的桨叶气动扭转变形特性

针对修正的Greensberg准定常气动理论建立了带后缘附翼的桨叶运动方程.在此基础上,研究了不同的附翼偏角下桨叶扭转角沿着展向的分布规律,同时,也研究了不同的附翼偏转角下桨叶挥舞方向的变形情况.数值结果表明:当附翼偏转角为6°时,桨尖的扭转角为-3.8°;当附翼偏转角为-6°时,桨尖的扭转角为3°.附翼偏转角对桨叶挥舞方向的变形也有很大的影响,当附翼偏转角为6°时,桨尖挥舞位移为0.16R,比附翼无偏转时减少了50.8%.因此,通过后缘附翼的偏转使桨叶产生扭转变形在理论上是可行的.     

纤维分布对活性粉末混凝土构件力学性能的影响

为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13～20 mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载-挠度曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。结果表明：钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,较乱向分布试件,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性均大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,残余强度仍比初裂强度高4.35～16.9 MPa;纤维长度由13 mm增加至20 mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越显著;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力、耗能能力等指标,在纤维掺量为2%、纤维长度为20 mm时,其力学性能最优。     

Improved mechanical properties of textile reinforced concrete thin plate

Textile reinforced concrete (TRC) is especially suitable for the thin-walled and light-weight structural elements with a high load-bearing capacity. For this thin element, the concrete cover thickness is an important factor in affecting the mechanical and anti-crack performance. Therefore, the influences of the surface treatment of the textile and mixing polypropylene fiber into the concrete on the properties of the components with different cover thickness were experimentally studied with four-point bending tests. The experimental results show that for the components with the same cover thickness, sticking sand on epoxy resin-impregnated textile and adding short fiber into the concrete are helpful to improve their mechanical performance. The 2-3 mm cover thickness is enough to meet the anchorage requirements of the reinforcement fiber and the component has good crack pattern and mechanical behavior at this condition. Comparison between the calculated and the experimental values of flexural capacity reveals satisfactory agreement. Finally, based on the calculation model of the crack spacing of reinforced concrete structures, the crack extension of this thin-wall component was qualitatively analyzed and the same results with the experimental were obtained.     

排水型高速双体船兴波问题的数值计算

以一种基于NURBS(non-uniform rational B-splines，非均匀有理B样条)的域外奇点高阶面无法计算了排水型高速双体船兴波波形与波形阻力。该方法以NURBS准确地表达船体表面、待求的自由面兴波波形和船体表面上及置于自由面上方一定高度的未知源强分布曲面。所引入的方尾边界条件及相应数值处理简单而有效。计算结果较好地反映了排水型高速双体船由于片体内侧的散波干扰作用而形成的复杂兴波波系的特征并求得与实验值接近的波形阻力。     

游荡型河流滩地洪水计算

对于游荡型河道中的漫滩水,以滩地高程为界可分为上层和下层,从水流运动的基本方程出发,忽略上层中水平方向的动量扩散,建立了一种简便的上层水流计算方法,并与他人的试验结果进行了对比,当系数K选取适当时,计算与试验结果一致。     

Tensile Properties of 3-Dimension-4-directional Braided C_f/Si C Composite based on Double-scale Model

The longitude tensile properties of 3-Dimension-4-directional(3D-4d) braided C/Si C composites(CMCs) were investigated with the help of a double scale model. This model involves micro-scale and unit-cell scale. In micro-scale, the tensile properties of fiber tows which involves matrix cracking, interfacial debonding, and fiber failure are studied. The unit-cell scale model can reflect the braided structure and simulate the tensile properties of 3D-4d CMCs by introducing the tensile properties of fiber tows into it. Quasi-static tensile tests of 3D-4d braided CMCs were performed on a PWS-100 test system. The predicted tensile stressstrain curve by the double scale model is in good agreement with that of the experimental results.     

Tensile properties of 3-Dimension-4-directional braided C<Subscript>f</Subscript>/SiC composite based on double-scale model

The longitude tensile properties of 3-Dimension-4-directional(3D-4d) braided C/SiC composites(CMCs) were investigated with the help of a double scale model. This model involves micro-scale and unit-cell scale. In micro-scale, the tensile properties of fiber tows which involves matrix cracking, interfacial debonding, and fiber failure are studied. The unit-cell scale model can reflect the braided structure and simulate the tensile properties of 3D-4d CMCs by introducing the tensile properties of fiber tows into it. Quasi-static tensile tests of 3D-4d braided CMCs were performed on a PWS-100 test system. The predicted tensile stress-strain curve by the double scale model is in good agreement with that of the experimental results.