抗事故包装箱缓冲结构厚度计算方法研究

为了降低放射性物质在运输与贮存中出现泄漏的风险,通常采用抗事故包装箱对其进行包装防护.介绍了抗事故包装箱跌落的数学模型和缓冲材料的力学性能,基于能量转化的思想分析了抗事故包装箱端面跌落、底面跌落和角跌落三种典型情况,给出了端面跌落和底面跌落时缓冲层厚度的计算公式,并对角跌落时缓冲层厚度是否满足设计要求的验证方法进行了分析,给出了有效的验证方法.计算方法和公式可为抗事故包装箱工程结构初步设计提供理论依据.     

大型抗震集装箱起重机模型设计与动力分析

根据在地震载荷作用下大型集装箱起重机出现的损坏形式,以我国第一台带有抗地震装置的岸边集装箱起重机为原型进行地震试验的模型设计以预测起重机在地震作用下的响应。依照相似理论对试验模型进行设计分析,得到试验模型在外形尺寸、结构质量分布、刚度以及加速度的理论相似关系,并通过原型和试验模型的ANSYS有限元计算保证模型设计的正确性。通过地震载荷时程响应分析得出在起重机在不同工况以及抗震装置是否开启等多种状态下的轮压响应,地震台实验数据验证了抗震装置在地震过程中良好的抗震效果。     

相似理论在高海况打捞浮吊中的应用

针对大型高海况打捞浮吊设计成本和研发风险较高的问题,通过缩比模型实验,运用相似理论对大的原型进行预测,为设计、控制和打捞提供指导。首先建立多坐标系的运动学模型,建立基于变幅机构的角速度和角加速度微分方程模型,得到了角速度-角加速度-位移-速度的数学关系;其次基于流体运动学方程的分析方法和量纲矩阵的方法推出导原型和模型的相似准则,两种方法推导的相似准则相一致,并在几何相似和加速度相似的基础上推导原型和模型的相似比;最后结合原型和模型的实验数据,验证了运动学模型和相似理论中关于时间、速度、流量等的结论。     

大型抗震集装箱起重机模型设计与动力分析

根据在地震载荷作用下大型集装箱起重机出现的损坏形式,结合我国第1台带有抗地震装置的岸边集装箱起重机为原型进行地震试验的模型设计以预测起重机在地震作用下的响应.考虑到集装箱起重机结构以及抗震装置的特点,依照相似理论对试验模型进行设计分析,得到试验模型在外形尺寸、结构质量分布、刚度以及加速度的理论相似关系.并通过原型和试验模型的ANSYS有限元计算保证模型设计的正确性.最后通过地震载荷时程响应分析,得出起重机在不同工况以及抗震装置是否开启等多种状态下的轮压响应;并通过地震台实验数据验证了抗震装置在地震过程中确实起到了良好的抗震效果.为今后更多的大型港口设备的抗震设计、计算和分析提供了新参考.     

基于生物原型的产品创新设计

通过生物系统与产品技术系统分析,找出两系统之间内在的功能联系.借助于关键词检索基于功能基术语的生物知识库,获取相应的生物实例,通过相似度计算获得生物原型.利用生物耦合理论、功能分析系统技术(Function Analysis System Technique,FAST)和功能基术语进行生物功能建模,结合类比推理、混合类比策略及作用特性相似性原理,实现由生物系统向产品技术系统的转化.同时,根据设计任务及需求,建立产品功能原理模型并进行求解,获得合理的设计方案.最后,以空气集水装置为实例,验证所建立的基于生物原型的系统化仿生创新设计过程模型具有通用性和可行性.     

广义相似理论在机构设计中的探究

为了克服传统设计实践中进行机构设计时仅论述几何相似性而带来的局限性,基于“相似定理”将机构设计中的相似性扩展为运动学、静力学、动力学等方面的相似；并通过系统论述相似准则及其相互转换关系、相似准数,为机构设计提供更广义的设计理念.     

支腿式着陆装置运载器缩比模型相似性分析

为节省整机实验成本,实现运用垂直降落运载器缩比模型试验反演原型的着陆过程,为垂直降落运载器着陆研究提供便利,运用相似性分析理论,建立垂直降落运载器着陆过程的缩比模型,定量反映其原型着陆过程的动力学行为。针对着陆过程中碰撞、缓冲两种典型动力学行为建立分析模型,碰撞过程分别以速度跳变及冲击力作为分析目标,建立离散型、连续型(包含弹性与弹塑性两种模型)碰撞模型,采用量纲分析法和方程分析法,分别导出原型-缩比模型间的相似准则及力学参量比例关系。开展垂直降落运载器原型、缩比模型着陆过程仿真,验证离散型碰撞与连续型弹性碰撞、缓冲过程及着陆过程的动力学、运动学相似性,仿真结果数据与相似性分析理论推导吻合程度较高,该成果可为垂直降落运载器缩比样机设计及等效试验提供理论依据。     

基于相似理论的高空作业车变幅机构优化设计

对高空作业车主臂变幅机构进行运动及受力分析,选择已有车型为原型,基于相似理论建立相似优化设计的数学模型,完成模型变幅机构的设计。对所得相似模型进行相似性分析并与缩尺模型对比,验证了相似优化设计方法的可行性和优越性,为新产品的快速设计提供一种新途径。     

大型碟式太阳能聚光器网架缩模相似设计及数值模拟

开展了25 k W大型碟式太阳能聚光器网架缩比模型相似准则分析并进行了相似设计,根据网架原型与缩比模型的静动力相似参数,建立了原型及缩比网架的有限元模型,通过对原型和缩比网架的力学特性数值模拟,揭示了不同工况下二者在位移、应力及自振特性方面的相似关系。结果表明,不同工况下缩比模型与原型的数值模拟结果误差均小于5%,二者在位移和应力分布及各阶振型上基本一致;网架基频频率相似误差较大,为进一步降低基频相似误差,缩比模型应增加构件侧向弯曲刚度,所作研究能够为后续网架模型的精确制作与模型试验提供参考。     

面向工程机械再制造的相似模型试验研究

再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业。面向工程机械再制造,基于相似理论,提出一种相似模型试验方法,用相似模型有效模拟工程机械零/部件原型的物理特性及响应,再现原型的典型物理特征,再由相似模型试验结果反推原型的参数。以薄壁杆件结构为例,首先在理论上推导出相似模型与原型之间的相似系数和预测公式等函数关系,然后设计、开展相似模型力学试验,并将理论预测数据与试验实测数据进行分析对比。结果表明:在薄壁杆件模型材料的弹性阶段,根据相似模型预测公式得到的挠度、拉应力和压应力预测数据与试验得到的挠度、拉应力和压应力实测数据基本吻合,从而验证了相似模型预测公式的有效性和模型试验的合理性。相似模型试验为工程机械再制造提供了一种新思路,对于工程机械再制造的理论研究和工程应用具有一定的参考价值。