仿生机器鱼巡游性能的优化研究

传统的螺旋桨式水下推进器存在机械效率低和机动性能差等缺点,为大幅提高水下航行器的推进性能,仿生鱼类身体\尾鳍泳动模式研制出仿生机器鱼。为研究鱼体运动特征参数对推进性能的影响,建立身体\尾鳍推进模式的运动学方程和动力学模型。通过多步态仿真计算和仿生机器鱼水下游动实验,表明为保证高游速和高水平姿态稳定性,可设计一组特定的波幅包络线系数和体波摆动频率,以实现仿生机器鱼的巡游性能优化。     

基于Fluent的搅拌摩擦焊温度场模型建立与数值仿真

温度分布情况是影响搅拌摩擦焊焊缝性能的重要因素,利用Fluent软件,建立了搅拌摩擦焊三维温度场模型,并对铝合金厚板的温度场进行了数值仿真。结果显示:在焊缝上表面,沿焊缝中心向外延伸,温度场形状依次为"圆形"、"椭圆形",温度由低变高,再由高变低;在焊缝横截面,温度场为"倒金字塔"形状,上表面温度最高,由上至下,温度逐渐降低;轴肩的摩擦热是影响焊缝区温度分布的重要因素,其影响程度随深度的增加而逐渐减弱。仿真结果与试验结果基本吻合。     

可调摆动机构的动力学仿真研究

以ADAMS作为平台,进行了可调摆动机构的动力学仿真研究.通过对可调摆动机构进行建模和仿真分析,得到了机构的从动杆角速度,连杆的角速度、角加速度以及冲量等参数的曲线图,确定了可调摆动机构的最佳设计参数.提出了用ADAMS进行可调摆动机构建模与仿真的流程框架和实现方法.     

基于Fluent仿真的强约束磨粒射流抛光特性

目的 解决传统水射流加工中的法向力冲击损伤、磨粒束发散、加工效率及能量利用效率问题.方法 提出一种新型加工方式,即强约束磨粒射流抛光.在水射流加工的喷嘴末端施加一个约束力,使抛光液以较高的速度并以与工件表面相切的方向喷射而出.采用仿真分析与实验探究相结合的方式,以实际加工条件为仿真参数,应用Fluent仿真软件分析了磨粒直径及磨粒浓度对加工的影响,并得到相应的压力曲线.在仿真分析的基础上,实验验证仿真结果的可靠性及实际加工的可行性.结果 由仿真结果可知,1500目直径的磨粒相对其他四种直径的磨粒,颗粒对工件表面的压力最大,达到0.185 MPa.当磨粒质量分数为15％时,相对其他三种磨粒浓度,颗粒对工件表面的压力最大,达到0.19 MPa.因而,1500目磨粒、15％的磨粒浓度为加工的最佳理论参数.以仿真结果为参考实验条件,结果表明,在8h内,工件表面粗糙度下降了239 nm,材料去除率达到6.9 mg/h.结论 强约束磨粒射流加工方式可在工件表面形成较高速度的磨粒射流,提高加工效率.在短时间内工件表面粗糙度的改善及工件质量的下降,证明了此加工方式的有效性.     

基于阶梯模型的摆动焊接温度场数值模拟

根据摆动焊接速度和方向的变化规律,建立了电弧摆动焊接适用范围更加广泛的阶梯模型,以Q345平板对接接头为研究对象,利用焊接模拟软件SYSWELD对摆动焊接过程的温度场进行数值模拟,获得了焊缝区瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线.结果表明,电弧摆动阶梯模型的瞬态温度场形状与带状热源模型不同,当热源由中间向两边摆动时,阶梯模型的熔池呈头小尾大的椭圆形;电弧摆动阶梯模型的焊接热循环曲线也与带状热源模型不同,阶梯模型的焊接热循环曲线在加热和冷却过程中都会出现一个小波峰,表明焊缝在加热和冷却过程受到电弧摆动的影响.     

摆动电弧埋弧焊的数学建模与仿真

针对变速送丝调节系统埋弧焊的特点,利用MATLAB软件建立了V型坡口扫描单元的仿真模型、焊接电源单元的仿真模型、焊接电弧单元的仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型,全面研究了坡口形状、焊接电源和熔滴过渡形式对输出焊接电流的影响机理;分析了电弧传感器的主要参数对焊缝偏差信息、焊接工艺参数的影响规律;探讨了常见干扰因素的影响,为建立摆动电弧埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

基于AMESim的混凝土泵摆动系统的仿真分析

针对典型电控换向混凝土泵摆动系统,运用AMESim软件建立液压仿真模型,并提出符合泵送C25混凝土工况时的系统负载加载方式,得出摆动系统油缸速度曲线及各关键点压力变化曲线。通过仿真结果与试验数据对比表明:所建模型准确,能够反映摆动系统换向的速度、压力变化规律及振动特性,为混凝土泵摆动系统研究、匹配选型及优化设计提供参考,并且节约了大量试验成本。     

摆动气缸位置伺服控制系统的建模与仿真

研究了比例阀控摆动气缸位置伺服系统,建立了系统的数学模型,并对系统进行了仿真研究。结果表明该系统响应较快、稳定性好。这为进一步在理论和实际上对摆动气缸位置伺服控制系统的研究打下了基础。     

多控制面机器鱼结构设计及尾鳍动力学数学模型构建

设计了多控制面仿生机器鱼结构,包括尾鳍、胸鳍、腹鳍、背鳍的联合推进。根据其结构特点,对机器鱼推进系统的各关节进行控制从而实现仿生机器鱼前进的平衡性,主要利用二维波动板理论和Lagrange方程建立了四关节仿生机器鱼尾鳍的动力学数学模型,该模型建立了仿生机器鱼各个运动参数之间的关系。     

基于Fluent的塑料注塑模拟分析

塑料注塑成型是一个复杂的物理过程,为了验证工艺参数的合理性和预测制品的质量,建立了塑料注塑成型流动和冷却的数学模型,运用计算流体力学原理,采用了Fluent软件进行塑料注塑模拟,进行流动分析和热分析。整个型坯的注塑速度和熔体温度分布均匀,制品质量较好,使用的注塑工艺参数合理,适用于实际的工程应用。     

摆动电弧传感的窄坡口GMAW过程系统建模和仿真

为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真. 针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电弧四个子系统的数学模型. 并将此数学模型转换为Matlab/simulink环境下,涵盖整个焊接回路的GMAW系统动态特征仿真模型. 结果表明,当焊接工艺参数相同时,运行系统仿真模型,可以获得和实际焊接试验基本相同的电流、电压波形数据.     

6DOF仿生型机器马的工作空间研究

研究了一种由Stewart平台演绎过来的正交6自由度PSS仿生型并联机器马的运动平台,介绍其结构布局特点,基于位置反解并确定点的坐标及其结构约束条件,描述工作空间的影响因素,对于该6DOF并联马机构的求解,通过数值法求得,并使用MATLAB工具编制程序,绘制其工作空间的轮廓图,为并联机器马的设计与实用化提供了理论依据.     

仿生机器鳐鱼多模态运动控制与优化方法研究

鳐鱼使用胸鳍摆动推进,具有稳定性高、隐蔽性强等特点。针对仿生机器鳐鱼复杂水下环境运动控制问题,提出一种基于模糊控制和中枢模式发生器（CPG）的混合控制方法,即Fuzzy-CPG算法。在CPG控制模型基础上引入高层感觉反馈控制机制,并通过模糊控制器来调节CPG参数,实现仿生机器鳐鱼的多模态运动控制。通过直线前游、原地转弯和动态沉浮试验,在不同的Fuzzy-CPG控制器初始参数下,分析仿生机器鳐鱼多模态运动的性能,通过姿态传感器的反馈验证各模态运动下仿生机器鳐鱼游动的稳定性。试验结果表明： Fuzzy-CPG运动控制方法不仅能实现仿生机器鳐鱼多模态运动,且具有良好的鲁棒性。     

三自由度工业机器平台机电液一体化仿真

提出了一种通过液压系统控制的三自由度工业机器平台,着重介绍了三自由度机器平台的机械结构及性能指标参数。通过ADAMS、AMESim、Matlab/Simulink软件间的协同仿真技术开展了该机器平台的机电液一体化的仿真分析,确定所设计的三自由度机器人能够较好地跟踪给定的目标指令,满足系统设计要求。通过虚拟仿真,提高了机电液复杂系统分析的效率,仿真方法对于复杂机电液系统具有普遍的适应性。     

外骨骼机器人处于摆动相后期系统模型仿真

结合人体解剖学对外骨骼机械人下肢运动进行分析,主要阐述外骨骼处在摆动相后期的运动,根据功率键合图和传递函数混合进行建模,利用SIMULINK对液压缸的压力、速度、加速度和阀芯位移进行仿真,通过仿真结果来验证系统运动的合理性。     

基于Fluent的飞行型绳牵引机器人气动特性分析

通过Fluent软件分析飞行型绳牵引并联机器人的气动特性,通过比较飞行型绳牵引机器人在采用4种动平台时的表面压力分布得到了动平台的最佳形式;研究了飞行型绳牵引机器人在不同攻角和速度条件下升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数的变化规律;研究了飞行速度为17 m/s时飞行型绳牵引机器人的气流速度分布状况。研究结果可为飞行型绳牵引机器人的结构设计和运动控制提供理论依据。     

模拟焊接过程电弧摆动的热源模型

针对焊接过程数值模拟中电弧摆动难以模拟的问题,通过分析摆动电弧的能量输入,利用能量守恒原理,在经典双椭球热源模型的基础上,推导出模拟摆动电弧的带状热源模型。用该模型模拟的有限元分析结果和试验测得结果比较吻合。     

基于FLUENT的电火花铣削加工间隙流场仿真分析

根据电火花铣削加工的机理,建立基于流场理论的二维轴对称间隙流场数学模型.利用Fluent有限元流体仿真软件对间隙流场进行模拟,分析了工具电极旋转速度、工作液压力、加工间隙对间隙速度场、压力场的影响.     

基于AMESim的混凝土泵车摆动系统仿真与研究

分析THB38型混凝土泵车摆动系统工作原理,利用AMESim软件建立其液压系统的仿真模型,对S型分配阀施加负载后进行仿真,得到了摆缸位移、速度以及蓄能器流量变化等动态特性的曲线。仿真结果表明:所建模型较准确,能用于研究泵车摆动系统工作时摆缸速度和位移、蓄能器流量变化等动态特性的变化情况。并分析了S型分配阀快速换向的原因,为研究泵车摆动系统的动态特性提供了理论基础。