STL文件读取显示与操作

以VC++为平台,利用OpenGL图形绘制接口技术,实现STL格式文件的快速读取与显示;并在此基础上实现STL模型的定向定量移动与旋转功能,便于对STL模型进行切片,使施釉机器人的离线编程系统能根据坯体模型生成正确的喷枪轨迹,然后通过实例验证可视化效果。     

注塑模CAE用实体模型的表面网格模型生成方法

为了实现注塑模CAE软件与商用CAD软件之间的数据交换，给出了基于STL文件的三维实体模型的表面有限元网格划分方法。该算法利用STL文件传递薄壁注塑件的实体模型信息，在对该模型的表面区域进行合并的基础上，重新进行网格划分，可生成质量较好的表面三角形网格，从而得到满足成型模拟需要的有限元网格模型。     

面曝光3D打印的STL模型快速切片系统

为了提高STL模型切片轮廓填充的准确度,设计了基于体素信息的STL模型快速切片系统。介绍了面曝光3D打印机的工作步骤,并分析了STL模型切片处理中存在的问题。依据STL模型的体素信息优化填充结果,解决了交替填充方案带来的填充错误;针对拼接面曝光3D打印的需求扩展系统功能,并采用可配置的思想设计软件。实验证明该系统提高了切片结果的准确度,适用于拼接面曝光3D打印场景,具备可扩展、可复用性,有较高的实际应用价值。     

适应多负载电池储能系统的拓扑结构优化重构方法

可重构技术应用于电池储能系统是退役电池回收再利用的有效方法之一。然而,由于储能系统供给侧和需求侧的多样性、退役电池包的拆解成本高且易引发环境和安全问题等问题,退役电池重组再利用构成储能系统非常困难。为了解决这一问题,本文采用电池重构对电压不一致的电池包进行重组再利用,以满足多负载需求为目标,在保证能源效率和系统安全的前提下,提出了一种面向多负载需求的低拓扑复杂交换度的退役电池组拓扑重构优化设计方法。通过构建多目标优化模型,并采用改进的二进制纵横交叉算法求解模型,获得了满足多负载需求的最优拓扑结构,并通过案例分析验证了本文所提方法的有效性。研究表明,通过调整多目标间的权重,可提高可重构电池储能系统拓扑结构的设计弹性。     

基于OpenGL的纤维铺放可视化系统研究

自动铺放CAD/CAM软件技术是实现复合材料自动化制造的关键技术之一。针对复合材料纤维铺放工艺及其设备特点,提出了利用Open GL在VC6.0平台上开发纤维铺放可视化系统的设计方法。系统实现了芯模的导入与重构,在系统中建立相关联顶点、直线与三角面片之间的拓扑关系,为后续可视化显示提供数据支持。对铺放过程进行运动学分析,确定轨迹点坐标,进而进行纤维绘制。在此基础上,通过可视化系统对芯模表面采用固定角度算法进行铺放,从而验证所开发的可视化系统的有效性。     

脱气除油旋流系统流场分布及分离特性

目前我国大部分油田已进入高含水阶段，且采出液中常带有大量伴生气，采用旋流分离法实现采出液高效分离对于简化陆上油田地面处理工艺及提升海上平台经济环保的采出液处理技术具有重要意义。脱气除油旋流系统由GLCC型气液分离器和油滴重构旋流器串联组成，设计的目的是在保证高效脱气的同时进一步改善对小油滴的去除效果，实现油气水三相高效分离。本文基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）方法，利用种群平衡模型（population balance model，PBM）模拟油滴破碎与聚结，对脱气除油旋流系统内部流场特性及粒度分布进行模拟分析，并采用数值模拟与试验相结合的研究方法，对比分析不同含气体积分数和气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离性能的影响规律。结果表明：含气体积分数与气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离效率的交互作用较显著，在研究范围内综合脱气效率和除油效率可以得到，含气10%、20%、30%的最佳分流比分别为25%、30%、35%，数值模拟结果与试验结果吻合良好，验证了数值模拟方法的可靠性。另外，含气体积分数越大，油滴重构旋流器的油滴分层重构现象越明显，油滴重构旋流器可以在一定程度上改善含气情况下油水分离效果差的现象，脱气除油旋流系统对油气水三相分离的适用性较好。     

基于CopyCAD的逆向工程

逆向工程是近几年迅速发展起来的一门新兴学科。首先,对需要再设计的产品实物进行三维数字化处理,然后将获得的三维离散数据作为初始素材,借助专用的曲面处理软件和CAD／CAM系统构造实物的CAD模型,输出NC加工指令或用STL文件驱动快速成型机制造出产品或原型。DELCAM以CopyCAD核心的逆向工程解决方案是集逆向工程、CAD／CAM为一体的完整的实现逆向和再设计的完整解决方案。     

基于拓扑优化的四旋翼无人机机身轻量化设计

针对四旋翼无人机机身轻量化需求，以小型四旋翼无人机机身结构为研究对象，基于质量最小原则对四旋翼无人机机身结构进行轻量化设计。选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)材料，利用Inspire软件分别对不同优化目标下的机身模型的形状控制进行了拓扑优化计算，依照质量最小原则，得到了基于形状控制为辐射状的小型四旋翼机身的关键结构特征。然后对拓扑优化的最优结果进行了几何重构及强度校核，得到适合于3D打印的结构，相对于初始结构实现了54%减重，且多工况下机身模型的应力、位移、安全系数都符合设计要求，接着通过切片软件设置层厚、模型摆放位置等参数对机身的三维数据进行前处理，最后通过3D打印机实现轻量化模型熔融沉积成型(FDM)快速制造。该研究结果为四旋翼无人机机身结构的设计提供一种新的设计思路，为实现低成本、轻量化的四旋翼无人机结构提供一条新的途径。     

单螺杆挤出过程固相破碎碎块径向熔融机理研究

首次建立了单螺杆挤出过程固相多点破碎球形块径向熔融模型，并推导出球形块内部温度分布公式。根据固相加速实验结果，提出固相碎块轴向熔融长度计算公式。利用上述公式，对LDPE和PP进行了计算，此外，分析了三种规则几何体与熔融速度关系，指出了细化碎块实现稳定挤出的途径。     

柠檬酸色谱分离过程分离效能优化研究

开发采用逆流变温色谱分离柠檬酸的新工艺，提出以生产率和洗脱剂耗量作为柠檬酸工业色谱分离系统的性能指标函数。在保证柠檬酸产品纯度＞99．5％，分离收率＞99％的前提下，采用基于模型仿真的响应面分析法研究操作条件对系统分离效能的影响，以此指导工业分离系统操作条件的选择，实现柠檬酸优化生产。     

航空橡胶波纹管模具的轻量化设计与制造

介绍航空橡胶波纹管（以下简称波纹管）模具的轻量化设计与制造,其过程如下：在保证波纹管模具使用性能不变的基础上,将波纹管模具的上、下模实体结构变为拓扑网状点阵结构,生成STL（立体光刻）模型;选择CX模具钢,利用金属3D打印和选区激光熔化成型技术快速制造轻量化波纹管模具。模压硫化试验结果表明,采用轻量化波纹管模具制备的波纹管尺寸满足企业标准要求。     

用拓扑方法研究烷烃的标准生成焓

利用约化Wiener指数Wc以及路径数P2、P3研究了饱和烷烃标准生成焓与分子的拓扑结构的关系。通过建立△Hf^0与Wc、P2、P3之间的QSPR模型,提出了一种直接从分子的拓扑结构预测烷烃标准生成焓的简便方法。75个烷烃的标准生成焓计算值与实验值的平均偏差为1.57,预测值与文献值十分一致,结果表明拓扑指数Wc、P2、P3和烷烃的标准生成焓具有良好的相关性。     

面向流程企业的可配置MES体系结构

过程系统工程的概念内涵将企业的经营管理、供应链和MES的运作紧密联系在一起,当企业组织结构调整、工艺过程改造、产品方案变动等发生时,要求MES系统具有对工厂过程和业务过程持续变化的适应能力。本文提出了一种面向流程企业的可配置MES体系结构,包含模型层、协同平台层和功能层3个配置层次,通过模型层实现业务功能与工厂描述分离;协同平台层实现业务逻辑与技术支撑分离,以及实现整体过程协同和全局优化;功能层实现不同厂商产品间标准化的功能接口。最后,以基于可配置体系结构的MES产品(SMES)为例,分析了各层次的实现方式以及对流程企业业务持续变化的适应性验证。     

用拓扑方法研究烷烃的标准生成焓

利用约化 Wiener指数 WC以及路径数 P2 、P3研究了饱和烷烃标准生成焓与分子的拓扑结构的关系。通过建立△ H 0f 与 WC、P2 、P3之间的 Q SPR模型 ,提出了一种直接从分子的拓扑结构预测烷烃标准生成焓的简便方法。 75个烷烃的标准生成焓计算值与实验值的平均偏差为 1.5 7,预测值与文献值十分一致 ,结果表明拓扑指数WC、P2 、P3和烷烃的标准生成焓具有良好的相关性。     

逆向工程技术在塑料模具设计中的应用

介绍了一种基于反求工程技术的注塑模具快速设计方法,并以手电钻外壳为例对其流程进行了详细说明。在此过程中,先利用三维激光扫描仪采集了电钻外壳曲面的点云数据,并对数据进行了拼合、去噪和重采样等处理,然后应用Pro/e软件的逆向造型功能重构了电钻壳的CAD模型,最后利用重构完成的三维模型,设计了电钻外壳的注塑模具。结果表明,此方法能够实现注塑模的快速设计,缩短产品的开发周期,尤其对曲面形状复杂、缺失原始几何数据等产品的设计与制造极具潜力。     

基于Moldflow的汽车扣手盖注射成型流动分析

运用Moldflow软件对汽车内饰件扣手盖产品注射过程中的流动填充进行了模拟分析。应用Pro/E软件,建立产品实体模型,并转换为STL文件格式导入Moldflow中,然后采用双面网格模型对产品的布局、最佳浇注点的位置、温度分布和注射点压力进行了分析,合理确定了浇注系统。结果表明：产品的最佳浇注点位于产品右侧深颜色区域,产品的中心对称布局有效地保证了压力中心一致性和浇道中的压力均匀分布。产品成型过程中,产品温度在196~234 ℃之间,其中产品侧耳部位温度最低,中心流道部位温度最高。     

轮胎断面轮廓精确重构方法研究

研究轮胎断面轮廓的重构方法.结合轮胎轮廓数据的特点,考虑轮廓各段之间位置连续以及平滑连接的条件,采用最小二乘法进行直线与曲线拟合.提出基于分段点约束的轮廓重构模型,以解决直线与圆弧构成的轮胎断面轮廓精确重构问题.重点针对轮廓连接不上的情况提出了利用双端点约束的改进算法,实现了轮廓的无缝连接,并通过试验验证了方法的有效性...     

二醋酸纤维素塑料生产中挥发分的脱除与利用

分别研究了二醋酸纤维素塑料水分、增塑剂吸收量及生产过程中螺杆转速、喂料量、螺杆组合对脱挥效率的影响。结果表明，水分作为助脱挥剂，有利于脱挥；增塑剂吸收量高，不利于脱挥；高螺杆转速、低喂料量、排气口前高屏障型螺纹元件均有利于脱挥；挥发分的有效脱除可改善产品通透度和热稳定性；挥发分中60 %以上为邻苯二甲酸二乙酯（DEP）成分；通过设计冷凝系统，实现了挥发分中增塑剂的分离，从而实现了DEP的回收利用。     

基于SIMP优化理论的注塑机固定模板拓扑优化

利用优化准则算法,按照变密度法求解拓扑优化的固体各向同性惩罚微结构模型(SIMP 模型),结合工程应用的实际状况,对注塑机固定模板结构进行了拓扑优化,合理布置加强筋,使其得到更好的材料分布。在满足产品技术指标的同时,变形减少了3.5%,提高了模板刚度,质量减少了9.5%,实现了结构轻量化的目标,得到了适合工程应用的优化模型。     

飞行员座椅靠背模型重构与快速成型

以具有复杂自由曲面的飞行员座椅靠背为研究对象,应用逆向工程和快速成型方法实现了靠背样件的制作。首先,根据非接触式测量方法采集座椅靠背外形数据,利用Geomagic Studio处理获取的点云数据,在此基础上实现靠背3D曲面模型重构;然后分析、确定曲面精度评价指标,应用Geomagic Qualify软件对靠背的重构模型与其点云数据模型进行3D、2D精度评价;最终,应用光固化快速成型方法,选用光敏环氧树脂制作出靠背样件。研究表明,该方法可以获得高精度的靠背曲面重构模型,同时能有效地缩短产品的研发周期。