复杂脚底形状对机器人脚沉陷中挤土效应影响的研究

利用ABAQUS软件建立机器人脚-土壤的相互作用模型,采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary lagrangian-eulerian)方法,结合物质点追踪技术,分析机器人脚沉陷过程中脚底土壤的流动情况,通过讨论机器人脚在不同沉陷量下脚底内外侧土壤追踪点的位移和密度场分布,阐述脚底内外侧土壤的挤土效应。另外,通过分析主应力矢量变化、径向应力和竖向应力分布规律,发现了沉陷过程中脚底土壤形成主应力拱,局部区域内发生应力的传递和转移,作用于拱脚处的土体竖向压应力转化为拱内土体的径向压应力;第三主应力的偏转导致局部土体在沿竖向和径向上的应力发生叠加,中轴线上分别形成了竖向和径向应力峰值。     

基于 SPH／FEM 方法的机器人脚在土壤中的沉陷特性研究

基于SPH／FEM方法,将数值模拟方法与贝克经验公式进行了比较;建立了机器人脚与土壤的相互作用模型,进行了机器人脚在土壤中的沉陷研究。结果表明,当机器人脚底部圆弧曲率半径R为16cm时,机器人脚的几何形状更为理想。     

回转体金属板料渐进成形制件残余应力研究

内部残余应力分布是影响成形制件品质的重要因素。通过分析金属板料渐进成形制件内部残余应力产生的原理,建立其残余应力的测量评价方法,研究制件内部残余应力性质及分布规律,进而提出残余应力对成形制件品质的影响,制件内部分布的残余压应力可以明显提高金属抵抗疲劳的能力。试验结果表明,针对回转体金属板料渐进加工制件,其内部存在着残余应力,性质为残余压应力,大小随制件轮廓半径的增大而减小,且与制件轮廓半径呈非线性关系。     

热障涂层平头压痕蠕变研究

研究典型热障涂层(thermal barrier coating,TBC)系统在圆柱形平头压痕下的蠕变响应。考虑刚性压头、弹性压头和弹性磨损压头作用下,压头压痕深度随时间的变化规律和压头前方的Mises应力分布,分析压头尺寸和外载荷变化对压痕深度和Mises应力分布的影响．可以得出结论,平头压痕下TBC系统的蠕变在较短时间内即达到稳态,压痕深度随外载荷和压头半径的增大而增大;在相同载荷和压头半径下,压痕深度的影响表现为弹性磨损心头大于弹性压头,弹性压头大于刚性压头;对于弹性磨损压头,在相同载荷和压头半径下,压痕深度随磨损圆角半径的增大而增大。     

计入截面厚度均匀性的浪形保持架的工作应力分析

模拟了保持架梁与兜孔处相对弯曲半径为0.8和1.0的深沟球轴承浪形保持架的冲压成形过程,并将其截面厚度信息映射到保持架应力分析的有限元网格中,得到更接近于真实状况的保持架应力分布。结果表明:由冲压成形引起的保持架截面厚度不均匀性对相对弯曲半径为0.8的保持架圆角处应力分布状况影响较大,而对相对弯曲半径为1.0的保持架圆角处应力分布状况影响较小;保持架梁与兜孔处相对弯曲半径由0.8增大至1.0有利于改善圆角处应力分布状况。     

延性材料损伤孔洞尺寸效应探讨

应用有限元方法 ,对延性材料孔洞型损伤中的尺寸效应问题进行尝试性探讨。考察具有相同初始孔洞体积分数 f0 、不同孔洞尺寸 (半径比为 2 :1.6 :0 .96 )的延性材料中 ,孔洞尺寸对表征材料损伤程度的孔洞体积分数 f演化过程的影响。结果发现 :在较低应力状态下 ,孔洞尺寸的差异 ,对孔洞增长的快慢影响较小 ;但在裂纹试件所对应的高应力状态下 ,这种影响很突出 :大尺寸孔洞加速了材料中孔洞体积分数 f的增长 ,加剧了材料损伤。所以降低材料中孔洞或颗粒尺寸有助于其延性、尤其是断裂韧性的提高     

相贯线处圆角半径对泵头体自增强性能的影响研究

为了研究压裂柱塞泵泵头体相贯线处圆角半径大小与其自增强性能的关系,以某型号的压裂柱塞泵泵头体为研究对象,利用有限元分析软件,建立了泵头体的参数化有限元模型,针对不同相贯线处圆角半径大小,对其进行了有限元分析。分析结果表明:相贯线处圆角半径为7mm时,泵头体极限载荷较大;相贯线圆角半径为6.35mm时,泵头体残余应力最大;在综合考虑相贯线圆角半径大小对泵头体极限载荷及自增强处理后的残余应力的影响,压裂柱塞泵泵头体相贯线处圆角半径最佳值为6.35mm。     

延性材料损伤演化及材料软化的孔洞尺寸影响

应用有限元方法，对延性材料孔洞型细观损伤演化进行探讨。考察具有相同初始孔洞体积分数fo、不同相对尺寸孔洞长大和对材料软化的影响。三种体胞分别为简单立方体胞、体心立方体胞以及非均匀孔洞群状分布体胞。体胞基体为Mises等向强化材料。采用大变形有限元方法，简单加载，应力三维度保持定值。分析结果发现，孔洞群状分布体胞模型所代表小尺寸孔洞的长大速度较慢，且在高应力状态下具有较强的承载力和较低的裂纹敏感性。     

仿袋鼠机器人分布式柔性脚的设计与研究

根据袋鼠的生物结构特征,建立了具有柔性脚的仿袋鼠跳跃机器人的刚柔混合模型。利用柔性机构易于实现连续光滑变形及质量轻,易于控制等特性,将其应用于仿生跳跃机器人领域,来实现跳跃机器人在不同跳跃速度下的脚部轮廓变形。文中根据跳跃机器人在不同跳跃速度下的脚部轮廓曲线,以连续体结构拓扑优化为出发点,建立多目标优化函数,采用移动渐近线法,实现脚部的拓扑结构优化。结合实例仿真结果表明:具有柔性变形能力的柔性脚有助于提高机器人在着地过程中的落地稳定性,增大起跳时间和调整起跳角度,并有效地起到缓冲和储能作用。     

高压自紧密封式法兰的密封性能分析

为了解决高压自紧密封法兰在特定环境下泄漏的问题,利用SolidWorks建立高压自紧密封式法兰的三维模型,从法兰密封环应力分布均匀性的角度,利用有限元分析软件ANSYS和图像处理软件MATLAB,分析法兰密封环尺寸、螺栓预紧力和法兰刚度对密封性能的影响。结果表明:密封环外径对法兰密封环的应力分布均匀性有显著影响,密封环外径存在一个最佳区间;考虑到整个法兰系统的结构紧凑性以及密封分布均匀性,建议对外半径为47. 15 mm的法兰系统的密封环取最佳半径为56. 9 mm;法兰刚度、螺栓预紧力对法兰密封环的应力分布均匀性无显著影响。     

毫秒激光金属打孔的解析和实验

研究了用毫秒脉宽的长脉冲激光单个脉冲打深孔的成形过程和打孔速率.首先,由切割法得到了1 ms脉宽的Nd:YAG高斯激光对厚铝板打孔时孔的形貌,激光能量为7.9和28.9 J时,对应的孔深分别为1.849和2.975 mm.根据实验建立了轴对称模型,通过热传导方程得到了固相温度的解析解.然后,假设物质一旦熔融就离开孔,由...     

旋转变截面扭梁的变形应力分析

本文研究了在剪切变形和转动的影响下,在轴向变形、弯曲变形和剪切变形的作用下的旋转变截面扭梁的单元刚度矩阵。假设扭转角、宽度和厚度沿着梁的长度方向都是线性变化的。给出了转速和轮毂半径对于梁的变形和应力的影响：转速增大时能增加轴线方向的变形和应力,但是却减小弯曲变形、剪切变形以及由它们产生的应力；而轮毂半径主要是影响梁的轴线方向的变形和应力,对弯曲变形和剪切变形的影响比较小。     

薄板矩形盒拉深试验及应力分析

利用法兰曲边当量半径的简化方法对矩形盒拉深中的直边和曲边侧壁部拉入方向的应力分布进行了分析和计算，其结果与试验和有限元计算结果基本吻合。指出矩形盒短边侧壁拉深方向的应力值较大，沿凹模入口线上，角部拉入应力最大，直边部径向应力在零上下波动，凹模入口线附近局部区域存在法向压缩变形倾向。     

滑动轴承动压特性的影响因素研究

以某发动机惰齿轮轴承为研究对象,采用一维动力学方法进行多工况计算,针对油孔布置、载荷方向、载荷大小、轴承转速4种因素,分析滑动轴承润滑油流量、最小油膜厚度、偏位角、最大油膜压力4个动压特性参数的变化规律。结果表明：油孔布置和载荷方向主要对润滑油流量有明显影响,而对其他3个动压特性参数影响较小;油孔数量越多,油孔在圆周方向上越靠近油膜厚度最大处,则润滑油流量越大;油孔分布越均匀,因载荷方向改变引起的流量波动越小;载荷大小和轴承转速对4个动压特性参数都有明显影响;随载荷增加,最大油膜压力大致呈线性增加,而其他3种动压特性的变化速率降低;随转速增大,最大油膜压力减小的速率逐渐降低,而其他3种动压特性大致呈线性增加。     

刀片钝化半径对高温合金切削质量影响的研究

通过不同钝化半径的刀具对GH4169高温合金进行车削正交试验,结果表明:随着钝化半径的增加,表面残余应力先降低后增加;工件环向残余应力随着钝化半径的增加,工件内部残余压应力最大值增大,影响深度随之增加。由表面粗糙度和表面残余应力的敏感程度可知,进给量是影响表面完整性的最主要因素,其次是切削速度和切削深度。分析了不同钝化半径和切削参数对表面完整性特征的影响规律,建立了表面粗糙度表面残余应力的经验公式,得到了用于精加工GH4169高温合金较好的钝化半径范围0.02~0.03mm,以及较优的切削参数vc=60~70m/min,fn=0.05~0.075mm/r,ap=0.2~0.5mm。     

印刷电路板微孔加工的问题及发展

随着电器产品小型、轻量、高密度和高可靠性的要求,印刷电路极微孔加工的难度越来越大。本文对其冲孔和钻孔中孔径超差、毛刺和污斑的产生、钻孔位置偏离等现象及原因进行了分析,介绍了目前印刷电路板微孔加工的发展概况,比较了不同加工方法的优缺点,并介绍了专用微孔加工机床的性能、空气轴承主轴部件的应用、专用钻头的结构形状、材料和适用范围等问题。     

基于正交试验的深海Y形密封圈结构优化

为提高深海极端环境中Y形圈的密封性能,采用有限元仿真分析Y形圈往复运动中接触应力和剪切应力的特征,通过正交试验分析Y形圈的根部倒角、唇底深度、唇间夹角、唇底圆角半径、唇边长度5个截面参数对其最大接触应力和最大等效应力的影响规律。结果表明：Y形圈根部倒角对密封影响最大,唇底深度、唇间夹角和唇底圆角半径对密封性能的影响次之,三者的影响程度基本相当,唇间夹角对密封影响最小。提出一种优化的Y形圈结构,研究表明,其最大接触应力提高3.99%、最大等效应力降低20.50%;当从海面到下潜到深海5 km的过程中,Y形圈最大接触应力、最大等效应力优于优化前,二者增幅都小于5%。相关研究有效提高了Y形圈在深海环境中的密封性能和可靠性,具有工程应用指导意义。     

蜂窝密封流场和泄漏特性的实验研究

利用烟线法,显示了蜂窝腔中空气的流动情况,揭示了蜂窝腔中旋涡的结构特点。表明在相同的入口条件下,间隙越小,进入蜂窝腔的气流与水平面的夹角越大,且旋涡体积越大、中心位置越靠近底面。同时,在不改变实验其它参数的情况下,改变蜂窝的深度,通过实验观察蜂窝密封的泄漏量。结果表明,在不同的入口压力情况下,蜂窝深度与蜂窝对边距的比值为0.52左右时,蜂窝密封的泄漏流量最小。     

湿式摩擦副滑摩过程温度场分析及实验验证

湿式摩擦副滑摩过程温度场与应力场相互耦合作用,温度场分布受到多种因素影响,其中压力、旋转速度、润滑流量作为湿式摩擦副工作参数对其温度场的影响尤为显著。在理论分析基础上,采用有限元数值模拟分析与实验研究相结合的方法,对摩擦界面温度场时空分布特性进行研究,同时研究界面温度场在摩擦副工作压力、相对转速和润滑流量作用下的变化规律。研究表明:在对偶钢片和摩擦片近外径侧更易出现高温和应力集中区,且对偶钢片相对于摩擦片更易出现温度和应力分布不均匀情况;温度场中高温集中区与应力场中应力集中区相对应,最大温度随着压力增加、相对转速增大、润滑流量减少而显著上升,该结果得到试验结果的验证。     

Effect of Surface Grooves on the Characteristics of Noncontact Transportation Using Near-Field Acoustic Levitation

ABSTRACT

Near-field acoustic levitation is a novel noncontact handling method. However, low load-carrying capacity and low transportation speed limit its application. This study proposes a novel method in which bar-type grooves are machined on the plate surface to increase load-carrying capacity and transportation speed. An experimental rig with a flexural rail vibrated by piezoelectric transducers is developed to transport the rigid plate and measure the levitation height and transportation speed. The flexural vibration mode of the rail and the dynamic position of the rigid plate are coupled with groove characteristics to determine the gas film thickness between the rail and plate. The Reynolds equation is linearized by using Green's formula and then solved by using an eight-node discrete grid finite difference method. The effects of groove direction, depth, number, width, and length on the load-carrying capacity and transportation speed are also discussed. Numerical results are consistent with the experiment results. The load-carrying capacity and transportation capability can be significantly improved with groove length direction vertical to the rail wave transportation direction. Predicted results show that optimum groove depth, number, width, and length can be used to increase load-carrying capacity and transportation capability.