基于CEL法的EPB切刀切削土体仿真分析

针对盾构机切刀切削土体仿真收敛困难、仿真结果震荡严重等复杂非线性问题,利用大型非线性有限元软件建立切刀切削土体有限元模型,并利用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL法)对模型进行求解.利用CEL法得出的切削力大小约为80N,单元失效法(EF法)和自适应网格划分法(ALE法)的结果均约为50N,而利用理论公式计算出切削力大小约为78N,即文中方法结果更接近理论解.且发现CEL法得到的切削力比EF法和ALE法得到的结果收敛快、震荡小.最后,通过研究有限元网格大小对仿真结果的影响,发现CEL法相对于EF法和ALE法对网格大小敏感性低,一定程度上提高了切削土体计算效率.总之,所提出方法更适合工程实际中盾构机切刀切削土体仿真分析.     

基于Kriging插值的汽车行李箱盖冲压成形参数的优化设计

提出采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时为了提高计算效率,将Kriging插值引入到板料成形优化设计的复杂系统中,并基于初始化变量进行优化,采用Kriging插值对样本点和优化过程中形成的优化点重新进行响应面构造,以确定优化范围内新的初始值,并将约束减小到一定范围;采用遗传优化算法对更新的设计变量初始值和约束范围进行优化,直至得到最优解。计算结果表明,Kriging插值近似建模技术预测精度和建模效率高,对汽车覆盖件行李箱盖的压边力、拉延筋阻力最优设置以及如何避免出现拉裂及起皱现象均有不错的优化效果。     

薄片工件振动筛排序分析及结构优化设计

 针对具有保鲜度要求的薄片类工件的排序上料作业,传统振动盘给料器无法满足其保鲜度要求,而人工操作或多自由度机械手虽然能满足其保鲜度要求,但速度较慢,无法满足工效要求.针对一种医用试条和干燥片的排序作业,基于筛分理论,采用具有倾斜底板的直线振动筛进行工件的自动排序,并针对薄片类工件易于产生的侧立堆叠现象,设计了一个带有喇叭口结构的盖板配合具有倾斜底板的筛盘共同进行工件的筛分排序.通过往复筛动工件,工件透筛率可达到99%,并且相对无盖板结构振动筛,在增加约7％的工件筛分次数的情况下可有效地消除工件侧立堆叠现象.综合考虑工件的排序和效率要求,具有盖板结构的振动筛在牺牲少量筛分排序次数的情况下,严格保证了工件的筛分效率和面触地水平叠放的排列要求,是一种可广泛适用于具有保鲜度要求的薄片类工件的自动排序振动筛.     

基于气固两相流的反循环潜孔钻头柱齿拓扑优化设计

 为了解决现有反循环潜孔钻头排岩屑效率低的问题,利用几何拓扑方法设计了一种新型钻头.该新型钻头在传统钻头基础上优化了钻头齿间距、齿的数量等,并提出了一种对数螺旋线式齿排列方式.然后,利用大型流体商用软件仿真分析了几何优化前后钻头的气流情况,并利用试验验证了仿真模型的有效性.研究发现,优化前、后钻头附近的气流速度从约16.5 m/s提升到约19.25 m/s,并且气流速度变得更均匀,即优化后钻头的排岩屑能力更强、更平稳.设计的优化钻头可以更好地满足工程实际需求.     

基于Kriging插值和回归响应面法的冲压成形参数的优化及对比分析

首先采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高计算效率,将基于Kriging插值和响应面近似模型引入板料成形优化设计的复杂系统中,并基于初始化变量进行优化,采用Kriging插值和响应面近似方法对样本点和优化过程中形成的优化点重新进行响应面构造,以确定优化范围内新的初始值并将约束减小到一定范围;随后采用遗传优化算法对更新的设计变量初始值和约束范围进行优化。如此循环,直至得到最优解。计算结果表明,在汽车覆盖件行李箱盖的压边力、拉延筋阻力最优设置以及避免出现拉裂、起皱现象方面,Kriging插值近似建模技术优于多项式回归响应曲面近似建模技术,其预测精度高,自由度高,建模效率高。     

基于随机无网格伽辽金法和蚂蚁算法的结构可靠性分析

 用摄动随机无网格伽辽金法(PSEFGM)求解随机结构的响应,然后采用蚂蚁算法对结构可靠性进行了分析。摄动随机无网格伽辽金法具有不需要划分单元和精度高等特点。蚂蚁算法是一种智能型随机搜素优化算法,对目标函数没有任何可微甚至连续的要求,可有效克服经典算法易于陷入局部最优解的常见弊病。数值实例表明,在随机结构可靠性分析方面,随机无网格迦辽金法与蚂蚁算法比经典算法具有明显的优势。     

基于多体力学的汽车空气弹簧悬架优化

基于ADAMS/View软件对湖南大学自主研发的某一车型,以提高整车行驶平顺性为目的,综合考虑阻尼系数、悬架刚度和非簧载质量各因素对平顺性的影响,建立了空气弹簧悬架及整车仿真分析模型,构造了仿真分析所需路谱的高程样本,对其影响汽车安全性、平稳性、舒适性的参数进行敏感性分析,并在此基础上对空气弹簧悬架系统参数进行优化设计.通过实车道路试验和仿真结果的对比,验证了仿真的可信度及可行性.     

摆臂式转移机构力学特性分析

基于巡视器转移过程约束条件的分析,设计了一款摆臂式转移机构,运用运动学和动力学的原理对该机构所预计到的恶劣工况的力学特性进行了理论计算和数值仿真分析,获取了各个部件铰接点的宏观力。以此为各个构件设计的初始输入条件,对转移机构进行了设计,完成了原理样机的研制。理论计算、数值试验和样机试验结果表明,理论和仿真计算模型正确有效,结构设计合理,转移机构方案切实可行。     

圆柱体镦粗的较精确上限解

根据翁克索夫等人提出的镦粗时接触面上相当准确的摩擦切应力分布规律，利用上限法，求得了圆柱体镦粗时，接触表面为停滞区或与制动区的组合两种情况的单位镦粗力上限解，其解和主应力法解析解完全相同。比通常假设接触面上摩擦切应力为某一常数分布的上限解更为精确。     

月壤的钻取采样离散元动态行为研究

月壤为离散介质,其力学行为不仅受外部因素影响,而且受月壤颗粒形状之间相互作用和约束因素影响,一般连续介质力学难以模拟其力学特性,而离散元法作为一种分析离散介质的数值方法,可用来模拟器具与月壤相互作用的力学行为.基于前苏联Luna 24月面钻取采样过程力学机理分析,首先对钻取运动过程进行分析,然后应用PFC3D离散元软件,构建离散元月壤模型,通过赋予颗粒接触刚度、摩擦系数、粘结系数等定义月壤本构模型,仿真钻取过程,对比钻取消耗能量和钻进阻力.计算结果表明螺距和转速对钻取消耗能量和钻进阻力影响较大,螺距越大,转速越高,钻取消耗能量和钻进阻力越大,且与螺距和转速呈线性关系.研究结果可为月表采样机构的设计与优化提供借鉴.