提高曲面近似展开精度的方法与实现

通过对不可展曲面近似展开精度的研究，提出了根据曲面曲率的大小对曲面自动进行网格划分，通过对综合展开误差数据场进行数据拟合来选取最优展开基点，基于空间曲面与其展开图间近似的等距变换关系进行展开样形的误差矫正等3种方法，这几种方法的实现在不同程度上有效地减小了曲面的近似展开误差，提高了曲面的近似展开精度。     

非线性常微分方程高阶谐波平衡法傅里叶展开的简化

简化了一种求取非线性常微分方程高阶谐波解的近似解析计算方法。对平方和立方非线性项的傅里叶展开过程进行改进和简化,使计算过程变为两次矩阵运算即可完成展开过程,且两次矩阵运算过程一致,易于编程。以Duffing方程为算例,计算结果与数值方法一致,运算效率有所提高。     

三次型非线性包装系统跌落冲击响应分析

目的分析得到三次非线性包装系统跌落冲击的近似解析解,修正提高解的精度,以达到工程要求。方法采用解决普遍非线性振动问题的何氏参数展开法,并针对跌落冲击动态方程的求解进行算法修正,选取三次非线性包装系统跌落冲击模型为算例,求解得到一阶近似解;与包装工程中的能量法结合,对近似解进行修正。结果修正后的最大位移响应、最大加速度响应、系统响应周期与Runge-Kutta数值解非常接近,相对误差小于0.05%。结论为非线性包装系统跌落冲击响应分析提供了一种新的科学有效的近似分析方法。     

不可展曲面近似展开精度的研究

一引言不可展曲面的近似展开在实际工程中有着大量的、广泛的应用,分析近似展开的误差,提高近似展开的精度,意义很大。本文在近似展开的误差评价方法和标准、曲面片的可展性能等方面提出了一些新的观点,同时探讨了置换法近似展开的误差分析方法,得出了一些有意义的结论。本文着重于假定在板材塑性变形很小的情况下,对近似展开方法本身产生的误差的研究。     

近似展开方法对压力容器壁厚影响的研究

当压力容器表面为不可展曲面时,制造时需将容器曲面等分后用可展曲面近似代替,这样制造所得的容器形状与理论形状间有一定误差.采用微体平衡方程和区域平衡方程计算得到的理论壁厚比近似展开得到的实际壁厚要薄.分析近似展开对壁厚计算的影响,得出理论壁厚的补偿量,以避免加大壁厚的盲目性.此法为各种近似展开方法的合理性判断提供了理论依据.     

延时相关与斜率计算的数据位数匹配

在带像增强器的微光波前传感器中,采用延时相关算法抑制CCD输出图像的随机噪声。但 处理后,使得数据位数与斜率计算所需位数不匹配。为使位数匹配提出几种方案:开平方、近似开平方、移8位与移12位,并就输出图像、计算精度、硬件实现难易等对这几种方案展开论述,找出一种最佳方案:综合使用近似开平方与移8位。     

椭圆形封头近似展开

为了更加精确地实现椭圆形封头的模压成型，基于画法几何原理，可将椭圆形封头等分成若干等份，然后取出其中任意一块曲面，建立该曲面边界曲线近似展开的数学模型，并使用Visual LISP语言编写该展开方法的AutoCAD自动绘图程序，从而实现了椭圆形封头展开后边界曲线的计算机自动绘制过程，并且用户可以在该程序中生成的对话框内输入不同的参数值，得到不同的展开曲线。     

自由曲面最佳展开基点的几何属性

在分析自由曲面一般展开方法的基础上,提出了近似展开样板误差的评价方法。证实了展开基点对曲面近似展开结果具有较大的影响,并证明了最佳展开基点位置存在的客观性。进而利用等误差曲线的生成,实现了曲面片最佳展开基点位置的可视化,通过实验,得出了最佳展开基点位置与曲面片几何属性间的关系。最后通过曲面片的近似展开,验证了所得结论的正确性,也给出了最佳展开基点的搜索方法。     

基于SAND列式的桁架结构优化问题序列线性规划算法

该文提出了一种基于协同分析和设计列式(即SAND 列式,Simultaneous Analysis and Design)和序列线性规划(Sequential Linear Programming)技术的桁架结构优化新方法。与传统列式下将隐式响应函数(如位移、应力等)于设计变量(如杆件截面积等)处作线性展开的做法不同,以桁架结构为例,该文在SAND 列式下,采用杆件截面积和结构节点位移同时作为设计/分析变量,仅对杆件协调条件这一显式双线性函数予以线性近似并构造LP子问题。通过求解一系列LP子问题,可以得到优化问题的近似最优解。与传统优化列式下的SLP 方法相比,该文方法不仅设计变量运动极限的选取相对容易,而且线性近似的误差可以精确估计。数值算例表明,采用该文算法可以快速、稳定地得到优化问题的近似最优解。     

论切向接管CAD三维建模展开放样中的应用

展开放样就是在不改变构件表面积的情况下,将其依次摊开在一个平面上。展开可分为可展曲面的表面展开和不可展曲面的近似展开两种。构件表面展开的方法一般有作图法、计算法、系数法等。这三种方法在结构工程中应用相当广泛,是实践工程经验的积累,要求工程技术人员必须掌握的。用CAD三维建模功能进行展开放样,从原理上与传统展开放样方法截然不同,不需要研究投影关系和技巧,便可获得展开数据。     

曲面片的可展度及其最佳展开基点

本文通过对不可展曲面近似展开误差机理的分析研究，提出了曲面片最佳展开基点和曲面片可展度的概念和实现方法。     

轴向可伸输液曲管平面内振动的波动方法研究

在轴线可伸长假定的基础上,采用Timoshenko曲梁模拟弯曲管道,建立了输液曲管平面内振动的动力学方程;应用波动方法对所建立的振动模型进行了求解;获得了曲管内振动波的传播和反射矩阵,提出了计算轴向可伸输液曲管平面内振动固有频率的数值方法。算例分析中,计算了两端固定半圆形曲管在四种不同流速下的前五阶固有频率,结果表明,与轴线不可伸曲管的结果不同,两端固支轴线可伸曲管不会因为管内流速过大发生屈曲失稳。     

曲面匹配方法在刀具加工轨迹优化中的应用

为减小非可展直纹面侧铣过程中产生的原理误差，提出一种新的刀具加工轨迹优化方法，将曲面匹配方法应用于初始刀具加工轨迹的优化过程，并使用序列二次规划算法求解曲面匹配问题。首先，采用现有的刀具加工轨迹生成方法得到刀轴轨迹曲面；其次，对刀轴轨迹曲面进行法向偏移得到对应的刀具加工包络面并进行原理误差计算，使用基于序列二次规划算法的曲面匹配方法对加工包络面与设计曲面进行曲面逼近，得到空间变换矩阵；再次，通过空间变换和法向偏移，得到优化后的刀轴轨迹曲面及其对应的刀具加工包络面，以及对应的优化刀具加工轨迹及加工误差分布数据；最后，使用MATLAB进行仿真，并与基于最小二乘法的曲面匹配方法进行对比验证。仿真结果表明该优化方法有效地减小了初始刀具加工轨迹产生的原理误差，这说明提出的方法能够用于减小非可展直纹面侧铣加工时产生的原理误差。研究成果为提高非可展直纹面侧铣的精度提供了新的技术支持。     

不可展回转曲面近似展开的精度分析

本文通过对不可展曲面近似展开的整体及局部的误差分析，准确地掌握曲面近似展开的变形规律。为提高展开样板的精度提供了理论依据，本文提出的分析方法对一般规则的曲面近似展开的精度分析也是适用的。     

Polycrystal modelling of fatigue: Pre-hardening and surface roughness effects on damage initiation for 304L stainless steel

The 304L stainless steel is a major component of residual heat removal circuits of pressurized water reactors (PWRs). The main purpose of this study is to understand the risk of thermal fatigue damage resulting from the machining of the 304L steel pipes inner surface (pre-hardening gradient, residual stresses and scratches), at the scale of the microstructure. This work is based on previous results obtained for pipe specimens thanks to a macroscopic elasto-visco-plastic model. Applied to the pipe specimens, this modelling showed that a thermal loading with temperature gradient, induced a cyclic non-linear biaxial loading at the inner surface of the pipe. In this paper, a polycrystal plasticity model, implemented in a Finite Element (FE) code, is adapted to cyclic loading. An elementary volume (3D aggregate), representing the inner surface and sub-surface of the 304L steel tube, is built from successive polishings and orientation mappings thanks to an Electron Back Scattering Diffraction method. At the grain scale, the polycrystal model is used as a “numerical microscope” to compute the local mechanical fields. Different fatigue criteria are tested to determine their sensitivity to surface properties (roughness, residual stress and pre-hardening) and to the microstructure of the material (crystallographic orientation and grain size). Pre-hardening leads to a lower and more homogeneous distribution of local strain amplitudes in the aggregate, but slightly higher stresses when compared to initial material without hardening. By contrast, surface roughness leads to large localized strain and stress fields in grains located at the bottom of scratches. To determine the surface micro-structural “hot spots” features and to test the sensitivity of different surface conditions, three different fatigue criteria (Manson-Coffin, Fatemi–Socie and Dissipated Energy criteria) have been computed. We point out that the pre-hardening may have a complex effect on fatigue resistance, since it reduces local plastic strain amplitudes, but increases local stresses. Moreover, the pre-hardening has a positive effect on fatigue since it delays damage initiation. By contrast, the surface roughness leads to a negative effect. However, we have shown that the three different fatigue criteria do not deliver similar quantitative predictions. Relevant criteria for high cycle fatigue, such as stress based criteria, are not considered in this paper, since the thermal loading used for computation is large enough to reduce cyclic plastic strain straining within all grains of 304L pipe inner surface for midlife of experiments.     

Plastic limit loads for cracked large bore branch junction

This paper reports plastic limit loads for a cracked large bore branch junction, based on three-dimensional finite element limit analyses using elastic-perfectly plastic materials. Part-through surface and through-wall cracks are postulated in the intersection. For loading conditions, internal pressure and (in-plane and out-of-plane) bending to the branch pipe and to the run pipe are considered. The effect of the crack on limit loads is found to be significant for internal pressure and bending to the branch pipe, but not for bending to the run pipe. The large geometry change effect for bending to the branch pipe is briefly discussed.     

弯管流量计的研究

介绍了弯管流量计的理论和实验研究 ,给出了研究结论 ,并指出了达到 1 0级测量准确度的弯管流量计规模化生产的条件     

The construction of improved‐quality mesh on a curved surface using mapping factors

Abstract

The Delaunay triangulation is broadly used on flat surfaces to generate well‐shaped elements. But the properties of Delaunay triangulation do not exist on curved surfaces whose Jacobians are different. In this paper we will present a modified algorithm to improve the shape of triangulation for the curved surface. The experiment results show that making use of “mapping factors” in the Delaunay triangulation and Laplacian method can produce better mesh (most aspect ratios≤3) on a curved surface.     

Automated print inspection for cylindrical surfaces

The objective of this research was to determine the criteria for automated inspection of a string of alphanumeric characters printed directly to the surfaces of cylindrical containers. The technical problems encountered, because a curved surface was used instead of a flat surface, were container positioning for locating surface features, character position compensation due to curvature, resolution limits defined for sensor and reflected illumination. Automated print inspection requires the use of machine vision to perform the registration of characters, template comparison for correct text being produced and the interrogation of the individual characters for correctness, position, size and type.     

考虑流固耦合的典型管段结构振动特性分析

研究了两种最常见的流体管段结构模型与计算。对于直管,利用拉氏变换把时域方程变换到频域,对频域方程进行推导求解,得到了直管的频域解析解;对于弯管,直接对方程模型进行整体求解,同样求得了其频域解析解。然后以Davidson单弯管模型为例,说明典型管段结构组合的管道系统的求解方法,并验证直管以及弯管模型和求解方法的正确性。最后,通过改变弯管的弯曲半径以及角度来对管道的流固耦合振动特性的影响因素进行分析。结果表明,弯曲角度以及弯曲半径越小,频谱曲线密集程度越低,耦合振动越弱,反之越强。