胀环式飞船座椅缓冲器建模方法研究

为了对飞船座椅缓冲器参数进行优化设计,需要建立胀环式座椅缓冲器的仿真模型。基于塑性力学的相关理论,推导了胀环压入过程轴向力的计算公式,建立了胀环扩径变形的力学模型。使用LS-DYNA有限元软件,通过引入虚拟接触面的方法,采用壳单元建立了胀环式缓冲器的有限元模型。通过静态压缩试验和动态冲击试验结果,验证了两种仿真模型的有效性。该模型可以进一步应用于缓冲器参数优化设计研究,建模方法对于同类研究具有重要参考价值。     

履带车辆紧急制动动力学仿真分析

摘 要：基于虚拟样机技术,用ADAMS/ATV模块建立了某型履带车辆的紧急制动动力学模型。通过实车的行驶试验和紧急制动试验对模型进行了VV&;A验证,结果表明所建动力学模型在反映履带车辆行驶及紧急制动动力学行为方面能够满足工程分析的需要。将其作为分析平台,对履带车辆进行了紧急制动动力学仿真分析,分析了3-6档平均车速下紧急制动的动力学响应;并通过紧急制动仿真实验得到了履带车辆的制动特性图。     

地震载荷下岸桥跳轨相似模型研究

为了提高地震载荷下岸桥跳轨研究结果的准确率问题,基于简化的岸桥跳轨运动方程推导了岸桥原型与模型之间的相似关系,建立了岸桥的动力学相似模型,制作并开展了1∶20岸桥比例模型的振动台试验,研究了不同地震波载荷条件下的试验模型监测点的响应值,分析了不同工况条件下岸桥轮轨压力随时间变化的规律,测试了岸桥比例模型在振动试验中的跳轨响应结果,最后结合有限元方法将试验结果与仿真结果进行了对比。结果表明:振动台试验中模型跳轨响应结果与有限元仿真中出现的跳轨的情况吻合,基于跳轨运动方程建立的相似关系是准确可靠的。该研究为大型结构相似模型设计提供了一种理论参考。     

月球探测器软着陆冲击力学环境研究

针对我国月球探测二期工程中将会遇到的月面软着陆任务,分析探测器的着陆冲击力学环境。提出一种适用于探测器方案设计阶段的着陆冲击力学环境预示方法：利用探测器着陆稳定性试验中测得的缓冲机构作用力作为激励,采用有限元方法求解系统的动力学响应;采用加速度响应的冲击响应谱描述探测器着陆冲击力学环境;用响应谱的包络加上一定的安全系数来确定探测器着陆冲击的最大期望环境。对某探测器的具体分析表明：由于着陆缓冲机构的缓冲特性,软着陆冲击力学环境的能量主要集中在接近准静态的低频段,而在高频段没有比运载发射阶段力学环境更严酷。因此在低频段需要设计专门的试验标准来考核设备     

铝蜂窝串联缓冲结构静态压缩仿真与试验研究

为更好设计多级铝蜂窝缓冲结构,为星球着陆器缓冲结构设计提供理论依据,对串联式铝蜂窝结构进行静态压缩的仿真与试验研究。针对仿真模型规格的多样性,为提高仿真效率,基于PCL语言编写参数化建模分析程序,实现有限元模型的自动建立。通过与理论公式及试验结果对比,证明有限元模型可准确计算串联铝蜂窝缓冲结构受静态压缩载荷作用下的平均应力及极限应变值,能准确提供整个变形过程铝蜂窝所受载荷信息。与传统的试验方法相比,该有限元仿真模型计算成本低、不受试验条件限制,且有较高的计算精度。仿真与试验研究表明,对同一尺寸蜂窝,与单个铝蜂窝缓冲器相比,串联式组合铝蜂窝缓冲器能吸收更多的能量。     

金属橡胶的刚度特性和阻尼试验研究

基于金属橡胶内部微元螺旋卷结构,并以弹簧理论建立其力学模型,分析了在螺旋卷之间不同接触("未接触、滑动、压缩")形式下的刚度公式并解释载荷作用下刚度曲线不同阶段的特性。基于金属橡胶的非线性对阻尼进行计算,通过试验研究金属橡胶构件的密度、厚度对静态刚度曲线不同阶段的影响,及在不同振幅、频率下比阻尼随密度和厚度的变化规律,为金属橡胶的设计及工程应用有重要的指导意义。     

有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性

建立多种车辆和护栏有限元仿真模型,运用多次碰撞试验数据对仿真模型计算结果进行比对,对采用有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性进行分析。研究结果表明,仿真计算可以得到车辆行驶轨迹、结构防护导向、乘员风险和动态变形等护栏安全评价的各项指标,仿真结果与试验结果一致,误差在10%以内,验证了建模方法的正确性,运用有限元仿真方法评价护栏安全性能具有较高可行性。强调运用评价护栏安全性能的仿真模型须通过碰撞试验校核,同时建议通过法规和准则对从事护栏评价CAE工程师进行职业管理。     

可调阻尼减振器外特性仿真与性能分析

研制了一种用于车辆半主动悬架的可调阻尼减振器, 阐述了该减振器的结构形式和工作原理。基于流体力学和弹性力学理论,提出并应用并联管路节流压差和串并混联管路各分支流量计算方法,利用环形薄板阀片受均布载荷作用时的挠曲变形解析式,建立了可调阻尼减振器的详细数学模型。在MATLAB环境下对模型进行仿真研究,仿真结果与试验结果符合较好。同时用该模型分析了“回油管路”结构参数对减振器阻尼力的影响规律,得出的结论为可调阻尼减振器的设计和性能预测提供一定的技术支持。     

基于传递函数的星箭耦合载荷分析

分别对运载火箭和卫星进行频率响应分析。在取得离散形式的频率响应分析结果基础上,采用有理多项式拟合技术,将火箭和卫星的频率响应函数转化成以部分分式表示的传递函数。根据星-箭对接的力学条件,可以在Simulink平台上建立起星箭耦合载荷系统模型。对此模型进行仿真便可得到在外力作用下星箭耦合载荷系统的瞬态动力响应。分别以简单的质量-弹簧模型、以及星箭耦合载荷模型验证了方法的正确性。基于传递函数的星箭耦合载荷分析方法,将柔性结构的动力学计算纳入到系统仿真的框架之中,为进一步实现结构-气动和伺服控制系统的耦合分析奠定了基础。该方法也为将火箭和卫星实测的频响特性直接应用于星箭耦合载荷分析创造了条件。     

电动振动台模型辨识方法及其应用的研究

电动振动台是振动与冲击环境试验的主设备,对其模型的辨识与估计是开展振动控制技术研究和振动试验仿真的必要环节。本文基于电动振动台的动力学和电学耦合模型,提出了一种以冲击信号作为激励的振动台模型传递函数进行系统辨识与参数估计的方法。并应用其模型参数完成了冲击波形的生成。仿真结果与试验结果一致性很好,表明本文所提出的模型辨识方法有效可行,对电动振动台试验波形的生成具有一定的实用价值     

芳纶浆粕纤维增强均质气压砂轮特性

基于Halpin-Tsai方程,引入纤维取向因子,建立了芳纶浆粕纤维增强气压砂轮内橡胶层模量预测模型,描述了气压砂轮基体在动态变化过程中的应力-应变关系。通过ANSYS仿真分析,得出了气压砂轮在不同纤维体积分数下的应力-应变规律,证实了芳纶浆粕纤维增强方法可以改善砂轮基体接触形变缺陷问题。采用混炼法制备了芳纶浆粕纤维增强的橡胶基体,观测到了多维网状纤维微观分布结构,并采用拉伸试验验证了弹性模量预测模型。设计了芳纶浆粕纤维增强气压砂轮加工试验。证明了经芳纶浆粕纤维增强后的气压砂轮可以迅速提升工件表面质量,并使划痕损伤获得一定的控制。     

蛇形机器人伸缩运动性能研究

为研究蛇形机器人常用的典型步态——伸缩运动的性能与不同摩擦系数环境的关系,分别用单向被动轮和双向被动轮设计正交串联蛇形机器人地面接触机构。通过蛇形曲线公式控制蛇形机器人垂直关节节律实现伸缩运动。通过实验得出了摩擦系数对单向被动轮和双向被动轮接触面型蛇形机器人伸缩运动步态的影响及对应的蛇形曲线参数的调节策略。     

扫地机器人触发式液压辅助越障机构的设计

针对扫地机器人越障高度较低的问题,设计了一种触发式液压辅助越障机构。该机构无须额外驱动即可使机器人在正常行驶和越障模式之间来回切换,减小了控制单元的复杂度。首先,介绍了机构各模块的结构组成和工作原理;其次,利用UG软件绘制了辅助越障机构的三维结构图,分析了驱动轮在越障临界点的受力,给出了辅助驱动力的计算公式;再次,对其易损件——液压杆进行静力学分析,并对装有触发式液压辅助越障机构的扫地机器人进行了越障仿真,从理论上验证了该机构的可行性;最后,根据扫地机器人的产品参数,结合实际工况,制作了辅助越障机构,并将其搭载在扫地机器人上进行实验。理论分析与实验结果表明,触发式液压辅助越障机构能提供足够的辅助驱动力,提高了扫地机器人的越障高度,有效解决了扫地机器人在越障时因动力不足而被卡死的问题。研究结果可为扫地机器人的结构优化提供参考。     

先进陶瓷材料超声振动铣磨加工表面粗糙度仿真及实验(英文)

为了对超声振动铣磨加工先进陶瓷的表面粗糙度进行预测,建立了加工表面形貌的仿真模型.通过实验测得砂轮表面形貌和磨粒突出高度信息,并对这些信息进行Kolmogorov-Smirnov正态验证,发现砂轮表面形貌不服从高斯分布.对非高斯分布的数据进行Johnson变换,建立砂轮形貌的数值模型.结合砂轮表面形貌和磨粒与工件的相对运动分析,提出了一种表面轮廓搜索方法,进而生成了加工表面的三维形貌.最后,在DMG ULTRASONIC 70-5 linear机床上进行切削实验,对仿真结果进行了验证,结果表明仿真与实验结果具有较好的一致性,并对仿真误差产生的原因进行了分析.     

六轮移动机器人运动学建模与仿真

针对石化行业的需求,设计了一款具有较强运动灵活性的适合在狭小空间、复杂环境中工作的六轮移动机器人。采用4个全向轮与两个普通橡胶车轮混搭的车轮配置方案,建立机器人的运动学模型,并分析了车轮的运动参数与机器人本体位姿之间的关系;运用ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型,通过对直线行驶、原地转向性能进行运动学仿真,得到了机器人的运动学曲线,验证了运动学理论模型的正确性和机器人机构设计的合理性。原地转向误差实验表明,机器人具有较强的原地转向能力,原地转向最小误差可达到2.299mm,较好地满足了该机器人的高灵活性需求。     

机械弹性车轮径向刚度特性及影响因素研究

为解决充气轮胎爆胎的问题,提高车辆防刺破及越野路面的行驶性能,对非充气结构机械弹性车轮径向刚度特性及影响因素进行研究。建立了机械弹性车轮非线性有限元模型,并通过负荷特性试验验证了模型的有效性;分析了使用条件和车轮结构等因素对机械弹性车轮径向刚度的影响,揭示了地面约束、材料、垂直载荷及力矩对车轮固有频率和振型的影响规律,为机械弹性车轮结构及整车动力学特性优化提供了参考。     

全向车测量轮导引方式的设计与仿真

针对全向车位姿检测中由于麦克纳姆轮驱动打滑引起的整车运行精度测量误差大的问题,提出了测量轮自主导引方式,建立数学模型,并对AGV系统结构进行了阐述.设计方案中的整车六轮布局,采用四驱两从动,俩从动轮作为测量轮,运用差速原理获取自动导引全向车的路径信息,同时解决了现有单测量轮全向车原地回转状态下位姿无法精确检测的难题.提出浮动三自由度测量轮结构设计,实现实时接触地面,保证位姿检测的准确性,并对直线、曲线、原地自转三种典型运动状态下的位姿检测进行了ADAMS仿真,结果表明,此种导引方式可满足灵活设置路径下全向车位姿的精确检测,适用范围广.     

Fault-tolerant automobile steering based on diversity of steer-by-wire, braking and acceleration

Steer-by-wire (SBW) systems, which have no mechanical linkage between the steering wheel and front wheels, are expected to improve vehicle safety through better steering capability. SBW system failures, however, can cause hazardous driving situations. This paper introduces fault-tolerant architecture based on diversified steering mechanisms consisting of SBW backed up with steering by braking and acceleration during SBW failures. These backup steering functions are chosen according to driver's intention of deceleration and acceleration. A loss of SBW function during front-obstacle avoidance on a straight highway is investigated by driving simulator experiments. The results show that the driver can maneuver the vehicle by the steering wheel during the SBW failures. Both cost and volume increase by excessive redundancy within SBW is avoided by the diversified design, thus facilitating SBW application on new-generation vehicles.     

Simulation of cylindrical plunge grinding based on the behaviour of cutting edge wear

In cylindrical plunge grinding, a series of workpieces are ground successively without intermediate dressing of the wheel. Through the grinding, the wheel characteristic is continuously changed by the wear, fracture and new exposure of abrasive grains, having a profound effect on the grains on wheel surfaces in the cylindrical grinding process are developed to make it possible to describe the time dependent results of grinding and to establish the grinding operation standards capable of estimating grinding wheel performance and selecting grinding conditions, in which many parameters in actual grinding operations are considered. This simulation system can display its results in graphical form including the time dependent results and the effects of various parameters as well as optimization capabilities. This simulation has the same effects as many grinding experiments, and capable of selecting the optimum grinding wheels and conditions.     

小型客车车轮模态分析

汽车行驶过程中,受到不同幅值和频率的激励,通过车轮传递到车内,进而影响车辆的舒适性。通过Pro/E软件建立车轮的三维模型,使用有限元分析软件Hyperworks建立车轮的有限元模型;采用Optistruct模块进行计算,得到车轮在自由状态下的固有频率和模态振型。通过对车轮进行自由模态实验分析,得出车轮的固有频率和模态振型。将模态实验结果与有限元分析结果进行对比分析,得出低阶模态振型主要集中在轮辋边缘部位,而高阶模态振型主要集中在轮辋中间部位;同时实验结果也验证了车轮有限元模型的正确性。