基于多目标优化的楔环连接结构尺寸设计

有限元方法与最优化方法是工程设计与分析的两个常用方法,将两者结合起来,可以很好地实现楔环连接结构的多目标优化设计.基于响应面法确定楔环连接结构的4个几何参数的各种组合样本,利用有限元分析软件ANSYS时不同参数组合样本的楔环连接结构进行应力场分析,然后以既降低结构最大应力又减轻结构质量为目标,通过MAT-LAB中的多目标优化设计工具计算得到楔环连接结构的4个几何参数的最优值.数值计算结果表明,优化几何参数后的楔环连接结构比原结构最大应力下降13.6%,质量下降12.5%.     

两类多油楔浮环轴承性能比较

高速轻载机械常使用多油楔轴承,通过对三油楔浮环轴承和油楔个数是其两倍的六油楔浮环轴承动压油膜流体动力特性的计算和比较,判断出多油楔浮环轴承油楔个数及浮环对轴承性能的影响.多油楔浮环轴承不但边界复杂而且是多域问题,由于边界元方法不需要域内网格划分,只需边界离散,因而在处理复杂边界问题、多域问题时有其独特的优越性,计算工作量小,精度高.利用边界元方法计算了三油楔、六油楔两类浮环轴承的外油膜流场分布、轴承及浮环表面压力分布、e =0.03时轴承表面压力分布直观图、有无浮环时内摩擦损耗,并且对两类轴承的稳定性、承载能力及内摩擦损耗作了比较.通过对计算结果的分析和比较判断出在相同的偏心率下油楔个数的增加可以提高轴承的稳定性和承载力,加入浮环后可以减小轴承的内摩擦损耗.     

基于可靠性的楔环连接模糊优化设计

将有关优化技术、可靠性理论和模糊数学有机地结合起来 ,给出了基于可靠性的楔环连接模糊优化设计方法。这种方法不但充分考虑了可靠性指标的要求 ,而且还考虑了有关设计参量所具有的随机性和模糊性 ,从而使楔环设计结果更加符合实际。算例表明 :本文采用的模糊可靠性优化设计更符合实际、更合理、更科学。     

4J32薄壁连接环椭圆变形校正工艺研究

针对4J32薄壁连接环加工后出现的椭圆变形,设计了一套专用于校正薄壁圆筒件椭圆变形的组合夹具,利用ABAQUS有限元软件对校正过程进行仿真,得出压缩-变形曲线,并在试验中应用压缩-变形曲线对变形连接环进行校正.结果表明,本组合夹具能够满足薄壁圆筒件的校正工艺要求,大大减少了4J32薄壁连接环校正过程的工作量.     

楔环连接结构密封的试验研究

针对一种无人水下航行器镁合金圆筒舱段楔环连接和密封结构,分析比较其连接处O形密封圈材料及密封圈表面润滑脂的选择,并通过密封性试验和相容性试验,考察选定的橡胶密封圈的密封性能及选定的润滑脂与橡胶密封圈的相容性。结果表明,三元乙丙橡胶密封圈对该楔环连接结构连接处的气密效果最好,而7608液压系统合成润滑脂与三元乙丙橡胶密封圈相容性优良。     

薄壁圆柱壳楔环连接结构优化设计

文中针对薄壁圆柱壳楔环连接结构,开展了基于参数化模型和有限元法的楔环连接结构优化研究,建立了以楔环连接结构的主要几何参数为设计变量、楔环连接结构的附加面积为目标函数的优化模型,采用组合优化策略进行了优化分析。数值算例的结果表明:在组合优化策略的控制下,通过调整设计变量,合理地提升结构应力水平,获得满足尺寸要求、结构承载力要求和附加面积最小的设计方案,使材料性能得到更有效的利用。文中的研究工作为薄壁圆柱壳楔环连接结构设计提供了理论基础,有助于楔环连接结构的设计应用。     

带辅助环的楔块式超越离合器工作机理及楔紧和退楔条件的研究

带辅助环楔块式超越离合器不仅克服了常用超越离合器承械能力低、工作稳定性较差的缺陷,而且满足了大功率、高效率机械产品开发的需要.通过对其工作机理和工作过程的分析和描述,得到了其楔紧和退楔的条件,经仿真分析表明,该超越离会器具有结构简单、响应灵敏,承载能力强、稳定性高等特点.     

楔环联接的可靠性优化设计

在鱼雷大段联接中 ,楔环联接已经取代了螺钉联接 ,在实际中得到了应用。而目前设计楔环联接的方法是静强度方法 ,本文则提出使用可靠性理论和优化设计方法对楔环联接进行再设计 ,并建立了相应的数学模型 ,经过计算取得了良好的结果     

代替键连接的夹紧元件及其在起重运输机械方面的应用

本文介绍一种固定轴和毂的新型连接元件,代替键连接。它是利用锥形环在受到轴向力时在径向产生的楔紧力楔紧轴和毂。因而轴和毂上不必开键槽,公差也较大,加工容易。文中并介绍了在起重运输机械方面的应用。     

真空吸尘车吸尘口的流场仿真和结构优化

运用计算流体力学技术对真空吸尘车吸尘系统的流场进行仿真分析与结构优化.仿真采用非结构网格对吸尘口进行网格划分,运用标准双方程作为湍流计算模型.通过对初始设计方案的流场仿真分析,得出影响吸尘效率的原因为结构所引起的不合理流场分布.通过将原有简单连接方式的结构改进为过渡连接和吸盘上平面带收缩角的结构实现了流场分布的合理化,提高了吸尘效率.     

楔环连接结构两种有限元优化设计方案研究

利用APDL语言对ANSYS软件进行二次开发,建立楔环连接结构的参数化有限元模型。为了对该结构进行优化设计,以楔环径向和轴向尺寸为设计变量,以结构最大应力比为目标函数设计结构的增强优化方案,以结构的各件应力比差的平方和为目标函数设计结构的等强设计方案。采用基于共轭梯度法的一阶优化方法求解,增强优化的结果表明,拉伸载荷下结构的最大等效应力降低21.1%,安全系数由1.08提高到1.37,可达到增强设计目的;等强优化的结果表明,优化后结构各件应力比接近,应力比差的平方和从0.600降为0.067,可以达到等强设计目的。实践说明采用非线性有限元法和一阶优化法对连接结构进行优化能够取得预想的效果。     

楔环连接结构参数化有限元优化设计

利用APDL语言对ANSYS软件进行二次开发,建立楔环连接结构的参数化有限元模型。为提高该连接结构的强度,文中以楔环尺寸及环腔倒角为设计变量,以结构最大应力比为目标函数,建立优化数学模型,采用梯度法进行求解,优化后的结果表明,拉伸载荷下结构的最大等效应力降低26．4％,安全系数由1．08提高到1．46,且结构的刚度得以增强。文中的实践说明,采用非线性有限元法和优化方法对连接结构进行优化能够取得满意的效果。     

铆接面对飞机关键接头力学性能的影响研究

文中采用试验测试结合有限元仿真分析的方法,针对某小飞机机身与机翼关键接头,研究了加强筋铆钉连接的接触面与关键接头附近应力分布的关系,并进一步分析了高强度胶处理接触面对应力分布的影响作用。研究表明：当铆钉连接的两接触面接触不紧密时,接头传力性能较差,接头处易出现较大的应力集中,从而影响其结构力学性能;高强度胶粘接接触面可以大幅提高铆钉连接的传力性能,使接头附近应力集中大幅减小,从而改善其结构力学性能。     

空间钢结构复杂节点自动装配机的结构设计

文中为提高某种新型空间钢结构复杂节点的装配精度,对该节点的构型特点进行了分析,并运用现代设计理念与手段开发了一台六自由度的空间钢结构复杂节点自动装配机。通过调整装配机的末端执行器给节点支腿提供标准位姿,作为节点支腿的焊接工装。研制开发了实验样机并运用点位控制的方法获得了相关实验数据,并与理论计算数据进行了比较。结果表明,所设计的自动装配机精度良好,达到了使用要求,同时节省了资源和降低了能耗。     

角度误差下管路连接结构装配及其对密封的影响

基于螺栓预紧力公式推导管路连接结构扭拉关系公式,建立管路连接结构有限元模型,对复合管路连接结构扭矩与预紧力关系进行仿真求解和理论计算。所建立的管路连接结构仿真模型计算结果与理论公式计算结果相对误差较小,验证了有限元模型的有效性。在复合管路连接结构拧紧模型的基础上,研究安装角度偏差对拧紧过程和密封性能的影响规律。研究结果表明：存在角度偏差时拧紧过程分为非线性贴合阶段和线性拧紧阶段;随着角度偏差的增大密封环宽度不断减小,且大球头密封环宽度减小速度大于小球头;随着角度偏差的增大,复合管路连接结构预紧力不断降低,装配无法达到预期效果。     

联合实验和仿真的机器人参数标定

针对医疗机器人调试过程中必须通过可靠的方法获得准确关节参数的问题,将联合实验和仿真的机器人参数标定这一技术应用到机器人的调试过程中.开展了对医疗机器人结构和运动学模型的分析,建立了运动学模型和关节参数之间的关系,提出了联合实验和仿真以得到准确关节参数的方法;分别控制机器人的单一关节运动,并同时记录针尖点的位置坐标,利用最小二乘法对数据进行处理,得到了关节轴线的表达式和连接点的坐标,通过仿真得到了与实际样机高度吻合的运动学模型,并通过空间计算得到了准确的关节参数;最后以定位精度为评估指标,多次使用该方法对医疗机器人进行了实验验证.实验结果表明,机器人的最终精度均能锁定在1 mm以内,该方法具有可靠性与工程实用性.     

用于箱梁型钢结构模块连接的快速接头研制

介绍了1种新型的用于箱梁型钢结构模块连接的快速接头,指出了传统连接接头的缺点,论述了新型快速接头的组成、设计方法和安装方法.新型快速接头不仅在拼装速度上比传统的钢箱梁节点板螺栓连接接头快几倍,而且可以大大提高接头的刚度和可靠性.对要求经常拆卸转场及吊装精度要求高的大型起重运输机械均有重要意义.     

集成泄漏检测的超薄液体旋转关节设计

为解决某机载机相扫雷达旋转过程中冷却液供给难题,文中设计了一种具有泄漏检测功能的液体旋转关节。它采用了新颖的环形流道径向排布式架构和低压缩量双层密封圈结构,轴心处集成了一路光纤滑环接口,外形超薄,适配于相控阵雷达的紧凑结构。经仿真和试验验证,它具有驱动力矩小、寿命长、可靠性高、性能稳定的优点,可在机载环境下为雷达提供可靠的液体旋转连接功能,可在机相扫雷达中推广使用。     

An identification method for joint structural parameters using an FRF-based substructuring method and an optimization technique

A new method is proposed to identify the joint structural parameters of complex systems using a frequency response function (FRF)-based substructuring method and an optimization technique. The FRF method is used to estimate the joint parameters indirectly by minimizing the difference between the reference and calculated responses using a gradient-based optimization technique with analytical gradient information. To assess the robustness of the identification method with respect to noisy input data, FRFs contaminated by uniformly distributed random noise were tested in a numerical example. The effects of the random noise and the magnitude of the connection stiffness values on the accuracy of the method were investigated while identifying the joint parameters. When the FRFs were contaminated with random noise, the proposed procedure performed well when used to identify the stiffness values, but the accuracy of identification is deteriorative when used to identify the damping coefficients. The joint parameters of a real bolted structure were also identified by the proposed method. The results show that it can be applied successfully to real structures, and that a hybrid approach using both calculated and measured FRFs in the substructure model can enhance the quality of the identification results.