基于最小范数原理的夹紧力优化设计算法

合理地确定夹紧力是夹具设计过程极为重要的环节,为此对工件处于稳定状态的约束条件进行了系统研究,提出了夹紧力的优化设计算法.首先,基于螺旋理论建立了工件稳定性模型.其次,基于最小范数原理,提出了夹紧力的优化设计模型.在摩擦锥线性转化以及变量非负转换的基础上,提出了夹紧力的优化设计松弛为线性规划问题的求解方法.最后,以典型...     

WC-Co金属陶瓷含损伤的本构模型及失效机理研究

高强度金属陶瓷碳化钨(WC)中加入钴(Co)能明显改善材料的强度和韧性,因而被广泛应用于军事防护领域.为获得高强度含钴WC金属陶瓷的动态力学性能与本构关系,使用电子万能试验机和分离式霍普金森杆装置进行静/动态压缩实验和平台巴西圆盘实验,结合实验数据和现有文献数据建立了WC-Co金属陶瓷含损伤的Johnson-Holmq...     

TiB2-B4C复合陶瓷动态压缩特性研究

为分析TiB₂-B₄C复合陶瓷的静动态力学性能及添加剂TiB₂的影响机制,设计了静动态压缩实验和平板撞击实验,开展了复合陶瓷在不同应变率下的动态压缩特性研究。结果表明：一维应力波加载下TiB₂-B₄C复合材料具有陶瓷材料的脆性特征,应力-应 变曲线呈典型的线性关系;由一维应变加载下试样的自由面速度历程可知,复合材料的Hugoniot弹性极限在14.98~16.91 GPa之间,且随着应变率的增加而增加;应变率低于10³ s^-1时,TiB₂-B₄C复合材料的动态压缩强度高于单相B₄C和单相TiB₂陶瓷,且具有正相关的应变率敏感性,复合材料强度的提升得益于微观结构的改善,而应变率敏感性主要受添加剂TiB₂的强化增韧媒介影响;然而,应变率高于10⁴ s^-1时,TiB₂-B₄C复合材料的Hugoniot弹性极限接近基体B₄C陶瓷,而受添加剂TiB₂的影响较小。     

面向加工变形控制的航空整体结构件拓扑优化设计方法

在毛坯制造过程中,材料力学性能的非均匀性导致铝合金厚板内产生残余应力,以致在后续的高速切削加工过程中,随着材料的大量去除,残余应力的释放使得整体结构件发生变形,严重影响着整体结构件的尺寸稳定性。当初始残余应力水平及状态一定时,随着从毛坯上去除材料切削成形为不同的零件结构,零件变形会表现出不同的形式。因此,研究零件变形与零件结构形式之间的关系对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。首先,通过铝厚板的材料去除等效为残余应力的释放,利用弯曲变形理论建立铝厚板厚度方向上加工变形的解析分析模型及有限元分析模型。通过航空企业现场加工、测试零件后可知：加工变形的解析值、仿真值与测量值相比,无论是幅值水平还是变形曲线,解析值与仿真值完全吻合,而两者与实验值之间仅存在不到10%的幅值误差。其次,为了使得加工变形达到最小,构建以结构体积为约束的拓扑优化设计模型,通过利用一系列凸显式子问题逼近目标和约束函数,构建拓扑优化模型的MMA求解技术。最后利用所提出的优化方法计算出C919直梁件的结构,优化前、后的加工变形分别为22.02 mm与0.7414 mm,在相同的材料去除量情况下,通过优化结构可以使得加工变形减小96.63%。     

基于力的存在性与可行性的夹紧力变向增量递减规划算法

根据工件的静力平衡条件与工件-装夹元件之间接触力的方向约束,建立工件装夹方案的力学模型。进一步结合线性规划技术,构建力的存在性分析模型及其求解方法,实现夹紧力是否有解的判断。针对夹紧力有解这一条件,由装夹方案力学模型与线性规划技术推导出力的可行性分析模型及其判断标准,实现给定的夹紧力是否合理的判断。考虑夹紧力的取值范围,以一定步长正向从最小值开始取值,根据当前值与上一次取值之间可行性的差异,确定下一次取值的步长及其方向;若可行性相同则以相同步长继续正向取值,否则以一半步长、反向取值,直至步长的绝对值在阈值范围之内,构建夹紧力变向增量递减的规划算法。该算法将连续型的夹紧力设计问题转化为离散型,不仅利于计算机实现夹紧力的自动化设计,而且还适合于形状复杂的工件。     

基于表面网格离散化与遗传算法的复杂工件装夹布局规划方法

装夹是工件加工过程中首先面临的问题,而稳定装夹则是保证工件加工质量与生产安全的必要条件。为此系统地提出了基于稳定性指标与稳定量度的工件装夹布局优化模型及其遗传算法求解技术。根据静力平衡条件与线性规划技术,提出装夹稳定性的判断依据及其解算方法,实现装夹时工件"稳不稳"的定量描述;依据力的超椭球方程,将超椭球体积定义为装夹稳定量度,用以描述工件装夹稳定时"有多稳"的问题;引入离散化思想,构建了以使装夹稳定量度达到最大为目标的复杂工件装夹布局规划模型,根据每一代的装夹稳定性,定义个体的适应度评价函数,提出装夹布局规划模型的遗传算法求解技术。提出的基于稳定性指标与稳定量度的装夹布局规划方法,由于只涉及接触点的坐标及其法矢量信息,不仅适用于具有复杂表面的工件,而且能够避免工件处于非稳定状态下优化模型的求解过程,提高了计算效率,为复杂工件装夹布局方案的合理设计提供了基础理论。     

飞机整体结构件加工变形的初始残余应力-初始几何误差耦合影响与控制

随着高速铣削中材料的去除，毛坯初始残余应力的释放必将引起飞机整体结构件的加工变形。分析具有初始几何误差的毛坯初始残余应力释放造成的加工变形是控制加工质量的核心，对于实现加工过程的精密化至关重要。建立加工变形的力学模型及其相应的有限元方法，揭示毛坯初始几何误差对零件变形的影响规律。以最小变形为目标建立加工位置的优化模型，根据相邻两个加工位置的增量不超出阈值这一条件，提出优化模型的步长递减算法。计算结果表明：无论变形趋势还是幅值，三框整体结构件加工变形的模型计算值、有限元仿真值与试验结果均非常吻合；毛坯有初始几何误差与无初始几何误差两种情况下，三框整体结构件的最佳加工位置分别为22.754 3 mm和23.265 mm，相应的零件变形值分别为-0.006 mm和-0.007 mm；毛坯无初始几何误差时，零件在位置22.754 3 mm处的变形为0.043 mm；毛坯有初始几何误差时，零件在位置23.265 mm处的变形则为-0.144 mm；所得结果进一步验证了毛坯初始几何误差对零件变形具有极大影响。     

我国水资源情况调研与分析

近六年来，我国水资源总量及人均水资源量微略上升，而全国用水总量却逐年上升，这一矛盾最终都要在涉及到人们日常生活的水价中体现出来。调查研究发现，我国水资源污染问题严重、利用效率偏低、水资源费太低、污染治理投资不足等问题相当突出，改革水资源管理体制已迫在眉捷。这种改革应以党的方针、政策为指针，以充分考虑人民群众特别是低收入群众的承受能力为基础，以“水价”改革为切入点，以综合、配套、全方位的管理体制改革为核心。     

独立学院《机械制造技术》课程的教学改革与实践

介绍了《机械制造技术》课程的创建,以及课程的特点和改革的基本思想,提出独立学院课程教学的改革方案,探讨了课程教学方法的改革措施,并在教学实践中取得了较好的效果。     

基于最大公共子图挖掘和装夹性能分析的夹具耦合设计方法

大量的夹具案例积累了可重用的经验和知识,为新零件实现夹具设计提供了理论基础和决策参考,而准确的夹具检索和合理的装夹判断是成功完成夹具设计的核心与关键。为此,根据零件B-rep表示的实体模型,通过特征之间的几何拓扑关系构造零件的标号图。结合标号图的线性顺序性,提出了标定索引值的DFS词典序原则,建立了最小DFS编码的遍历方法。其次,在挖掘出零件最小DFS编码的基础上,依据边编码中特征值、属性值及特征之间的连接关系,提出零件之间最大公共子图的挖掘方法,通过定义零件相似度和库相似度两个概念,构造出相似夹具检索和排序的决策因子。最后,通过建立定位确定性和装夹稳定性分析算法,依据决策因子大小逐一评估夹具对新零件的合理装夹,直至通过装夹性能的检验,完成夹具的设计过程。由于与零件一一对应的最小DFS编码,其搜索方法为图论中用递归容易实现的经典算法,而装夹性能评估只涉及点的坐标和法矢量信息,则属于可编程实现的离散型问题,故提出的"先检索排序夹具,后验证装夹性能"的夹具耦合设计方法,不仅能丰富和拓展计算机辅助夹具设计方法和理论,而且还将大大促进计算机辅助夹具设计系统的实用性。