膀胱动力泵尿道阀的设计及实验研究

运用电磁学理论和流体力学理论,建立了尿道阀的数学模型,利用该模型仿真分析了电流和气隙等不同因素对尿道阀特性的影响。通过仿真和实验对比,验证了所建立模型的有效性。在模拟实验系统上,探讨了尿道阀对膀胱动力泵排尿动力特性的影响,结果表明:增大电磁铁电流、减小电磁铁与尿道阀之间的气隙,有利于提高最大尿流率、缩短尿流时间。研究结果可为膀胱动力泵的特性分析和结构优化设计提供参考。     

超声汽化蒸汽驱动的尿道阀的仿真与实验

针对尿道括约肌功能障碍引起的重度尿失禁问题,设计了一种超声汽化蒸汽驱动的尿道阀。运用超声学、热力学和磁学理论建立了尿道阀的数学模型,通过仿真和实验研究了超声控制参数对尿道阀驱动特性的影响规律,通过实验研究了尿道阀的启闭特性。结果表明：尿道阀原理可行,数学模型简单有效;增大超声波的声强、辐射面积和频率,均可提高尿道阀的驱动特性;尿道阀的启闭特性良好。     

SMA驱动尿道阀可靠性的蒙特卡罗仿真分析

形状记忆合金（SMA）驱动尿道阀是应对尿道功能障碍设计的机电装置,若临床应用一旦发生失效,将被迫取出更换。为研究尿道阀的可靠性,依据尿道阀组成原理建立了尿道阀故障树和可靠性数学模型,提出了一种基于蒙特卡罗法的尿道阀仿真算法,仿真分析了尿道阀的可靠性指标。实验结果表明：该仿真算法简单有效,尿道阀平均寿命达10000次的失效概率为0.012。该仿真算法也可为克服膀胱功能障碍的SMA驱动人工逼尿肌系统可靠性设计提供理论指导。     

无线供电形状记忆合金驱动的尿道阀驱动特性研究

为了解决尿道括约肌损伤或神经功能障碍引起的重度尿失禁问题,设计了一种磁耦合谐振式无线供电形状记忆合金弹簧驱动的尿道阀。建立了尿道阀的驱动力模型和无线电能传输耦合模型,仿真分析了弹簧结构参数对驱动力的影响规律,通过实验研究了无线供电系统的控制参数和线圈结构参数对尿道阀驱动特性的影响规律以及尿道阀的启闭特性。研究结果表明,该尿道阀原理可行;增大弹簧线径,减小弹簧中径和匝数,增大信号源电压,增大线圈直径、线径和匝数以及合理设定信号源频率,均可提高驱动特性;尿道阀启闭特性良好。研究结果可为尿道阀结构设计提供依据,也可为人体其他括约肌自主控制的设计提供参考。     

基于膀胱尿液容量反馈的形状记忆合金驱动尿道阀研究

针对现有尿道阀存在引发尿道组织血液循环不畅甚至坏死等问题,提出一种基于膀胱尿液容量反馈的形状记忆合金(SMA)驱动尿道阀,建立尿道阀数学模型和有限元模型,仿真分析了尿道阀的压闭、反馈和驱动机构参数对启闭特性的影响,搭建模拟实验平台,实验研究了尿道阀的反馈调节特性和尿流率特性。结果表明,尿道阀原理可行,通过增大阀芯初始角、减小阀芯与尿道接触面积和膀胱支撑膜面积,均可改善尿道阀的启闭特性,尿流率达14 ml/s,与人体尿动力学规律相符;该研究可为适用于临床的尿道阀的设计提供指导,也可为其它人工括约肌的设计提供借鉴和参考。     

比例分流阀的仿真分析与实验研究

提出了一种比例分流阀的结构。通过建模仿真和试验测试,研究进口流量和负载压差对比例分流阀的分流误差的影响。仿真结果与试验结果基本吻合,进口流量、负载压差及其正负值对分流误差的大小均有影响。试验还表明:比例分流阀在实际工作过程中,由于内泄漏、稳态液动力等因素的影响,导致试验的分流误差值较仿真的分流误差值大。     

恒温出水混水阀的建模仿真与实验研究

设计了一种新型的智能恒温出水混水阀,推导建立了该恒温阀出口温水的流量模型及温度模型,并利用Fluent软件完成了对恒温阀内部冷热水混合情况进行了流场仿真分析,通过对仿真结果与模型计算结果的对比分析,证明了所推导建立的恒温阀数学模型的正确性。利用恒温阀试验样机开展了试验研究,来验证恒温阀的温度控制效果,试验结果表明,即使在恒温阀入口热水温度不断变化的条件下,通过控制器的智能自适应调节,也能维持恒温阀出口温水温度及流量的恒定,且实现温水恒温输出的响应时间约为7 s左右。     

液压控制锥阀内流场的数值模拟与试验可视化研究

用Galerkin有限元法对液压控制锥阀在不同的开口度、不同的阀芯结构、不同的阀座尺寸下的内流场进行数值计算，计算结果以可视的图形图像形式给出。并用DPIV技术对锥阀内流场进行试验可视化研究，试验结果与计算结果吻合。研究结果对设计低能耗、低噪声液压锥阀具有指导意义。     

磁致伸缩执行器驱动的精密流量阀建模与仿真

提出了一种磁致伸执行器驱动的精密流量阀,该流量阀采用新颖的液压缸比例放大结构以提高磁致伸缩执行器的输出位移。论文针对目前磁致伸缩流量阀建模方法的局限性,通过分析阀的受力模型以及位移-阀口关系,得到电流-流量的数学模型,建立了磁致伸缩流量阀线性模型。最后,利用线性模型设计了流量阀的参数,并进行仿真实验。结果表明,磁致伸缩流量阀系统具有良好的开环特性,响应时间可达1 ms,具有控制精度高、响应速度快的特点。     

高压大流量快开阀仿真及实验研究

为解决大吨位高速液压冲击试验机所需超大流量快开阀的问题,设计了一种高压超大流量快开阀的新型结构。建立了阀开启过程的数学模型,采用MATLAB Simulink对阀芯打开过程进行仿真研究,根据仿真结果优化了密封保护套结构;建立了AMESim模型,得到阀开启的动态响应曲线;根据仿真结果研发试制了快开阀,并对样件进行了实验研究。实验结果表明,当快开阀进出口压差为15MPa时,通过该阀的流量可达48 254L/min,理论分析与实验结果基本相符,快开阀结构可行。     

CFRP制孔三维仿真和试验研究

针对CFRP的难加工性提出一种改进的旋刨刀具进行钻削制孔。通过有限元分析软件ABAQUS建立两种刀具的三维钻削模型,验证有限元模型的合理性。由两种刀具的钻孔试验对比和"以磨代钻"制孔方式的对比可知,旋刨制孔对CFRP复合材料加工具有优越性。     

钢轨漏磁检测仿真分析及试验研究

为保障高速铁路的行车安全,针对现有高速铁路钢轨轨面伤损检测的需求,设计了一种携带有漏磁检测装置的钢轨探伤小车,并分析了钢轨探伤小车的结构组成和漏磁检测装置的检测原理。同时,在有限元分析软件ANSYS中建立了钢轨轨面漏磁检测的三维有限元模型,针对钢轨轨面主要的裂纹类和圆柱形缺陷,在软件中进行了钢轨缺陷的漏磁场特征仿真分析。通过计算分析,得出钢轨缺陷漏磁检测信号与传感器提离值、裂纹类缺陷长度、裂纹类缺陷深度、圆柱形缺陷直径、圆柱形缺陷深度的对应变化关系。最后,通过制备人工裂纹类和圆柱形钢轨缺陷,搭建起钢轨漏磁检测的试验平台,通过漏磁检测试验,验证了软件仿真结果的正确性。     

阀门用波纹管的应力分析

基于有限元方法建立了阀门用波纹管的应力分析方法,通过对波纹管进行有限元分析。结果表明,无论何种工况,波纹管各层的应力分布规律基本相同,其分布规律是波峰与波谷部位应力较大,其余部位应力较小;在位移载荷(拉或者压)作用下,波纹管的最大等效应力均发生在波谷位置;在拉伸位移-内压联合作用下,结构最大应力发生在波峰,在压缩位移-内压联合作用下,结构最大应力发生在波谷;在工作状态下,波纹管的应力主要是由位移载荷引起,因此,在使用过程中应严格控制位移的大小。     

比例阀线性双向电磁铁设计与试验研究

比例电磁铁是控制比例阀先导级阀芯动作的电磁驱动元件,其性能在很大程度上决定比例阀的整体性能。针对传统比例电磁铁线性度差、比例范围短、隔磁环安装困难等不足,设计一种新型结构的比例电磁铁,这种比例电磁铁采用永磁体与线圈产生的复合磁场力驱动衔铁运动,同时新型结构的比例电磁铁中取消传统比例电磁铁的隔磁环结构,降低加工难度并且具有较传统的比例电磁铁更好的性能。对设计的新型电磁铁进行数学建模和理论分析验证其理论的可行性,并且对同等尺寸的比例电磁铁进行仿真优化设计,获得尺寸条件限制下的性能最佳的比例电磁铁设计。在理论分析的基础上,通过对样机的电磁力测试获得的试验数据与理论分析数据一致,验证了这种新型结构的比例电磁铁的实用性。     

球头铣刀高速铣削斜面的三维数值模拟研究

用球头铣刀高速铣削斜面是在三轴加工中心上加工模具时的一种走刀方式。根据球头铣刀高速铣削斜面的特点,建立了在垂直向上和向下、水平向上和向下四种走刀方式下高速铣削45°斜面,以及在垂直向下走刀方式下高速铣削30°、60°、75°斜面的三维有限元模型,以分析不同走刀方式下铣削斜面以及铣削不同角度斜面时切削力和切削温度的变化规律。模拟结果表明,在铣削45°斜面时,采用向上走刀方式较向下走刀方式的切削力幅值小、波动大,且切削温度高;采用垂直向下走刀方式铣削大角度斜面时也出现类似情况。对切削力的实测结果验证了该模型的可靠性。     

基于Fluent的不同阀芯与阀体组合的数值模拟研究

从理论上分析液压节流阀的最佳结构形状,利用Fluent软件对不同结构阀芯与阀体组合形式内的流场和压力梯度进行分析。分析得出:单独改进阀座或阀芯时,阀芯对内部流体流动影响较大;在所建立的模型中,双锥面阀座与单锥面阀芯结构的组合阀内流体流动最稳定。     

一种新型分段冷却电磁阀的磁场分析和吸力计算

建立直流螺管式电磁阀数学模型,并用有限元法对电磁阀进行了求解。得到电磁场的磁力线、磁通密度等参数的分布规律及动铁心的力与行程的关系。与实际测试的吸力基本吻合,相对误差为4.2%。为电磁阀的设计提供理论依据。     

内外局部约束下内齿圈滚轧成形

提出一种内外局部约束高效滚轧成形内齿圈新工艺,完成相关工艺构架并分析了其成形过程内外滚轧模具及工件的运动特征。搭建了采用2对滚轧模具的内齿圈滚轧试验平台,实现了内齿圈滚轧;建立多对滚轧模具内外局部约束下内齿圈滚轧过程有限元模型,完成了采用2对滚轧模具和3对滚轧模具的内齿圈滚轧过程有限元分析。试验与有限元结果表明,齿形形状完整、轮廓清晰,达到了设计齿高要求,内齿圈滚轧成形工艺可行;和试验获得齿高相比,有限元模型对齿形预测误差小于5%;通过适当的模具和坯料几何参数调整,可控制成形齿高、改善端面成形质量。研究结果对内复杂型面零件的高效省力成形工艺具有理论意义和参考价值。