基于遗传-模拟退火算法的单层球面网壳结构破坏模式优化

将遗传算法和模拟退火算法相结合,以遗传算法作为基础,将模拟退火机制融入其中,提出遗传-模拟退火算法(GASA)。通过三个经典函数最小值求解,表明混合算法在优化行为、优化效率及稳定性方面均具有明显优势。以构件截面为优化变量,应用构形易损性理论,以结构集簇过程中自由簇构形度Q标准差最小为优化目标,建立单层球面网壳结构倒塌破坏模式优化模型。以一个原型跨度75m、相似比1∶10的单层球壳振动台试验模型为例,采用GASA算法对此试验模型进行倒塌模式优化分析,通过优化前后自由簇构形度变化规律和加速度时程分析结果的对比,表明提出的优化方法及优化模型能够实现单层球面网壳在地震作用下的倒塌模式从无征兆的动力失稳破坏转化为承载力强度破坏。     

向心关节轴承撑杆上节点试验研究及有限元分析

将向心关节轴承引入弦支穹顶结构的索杆体系,作为撑杆上节点的刚性转动核心,形成了向心关节轴承撑杆上节点。对该节点进行轴向加载试验,得到其承载力以及全过程应力发展情况。试验结果表明,即使在节点耳板屈服后,刚性转动核心转动性能仍然良好,能够保证该节点在轴压作用下仍然具有较好的转动能力。采用ANSYS软件对该节点试验进行了考虑接触的非线性有限元分析,得到各部件应力状态,补充节点试验数据。试验和数值分析结果表明,该类型节点力学性能良好。最后根据分析结果提出了铰节点刚性转动核心的概念,并给出了该类型撑杆上节点承载力及转动能力的建议设计计算式。     

球面棱锥式玻璃幕墙设计与施工技术

广州亚运工程之一——广州从化温泉养生谷流溪广场景观工程首次应用了球面棱锥式玻璃幕墙结构.结合工程实际,从设计理念、幕墙造型、节点设计和幕墙安装等方面,全面分析了球面棱锥式玻璃幕墙在设计和施工中的创新点和技术难点.三维活动节点使球面棱锥式玻璃幕墙具有三维变形的特点,使球面棱锥式玻璃幕墙变形和球面网壳主体结构变形相协调,有效消除了主体结构变形引起的附加内力和变形,使幕墙结构处在简单的受力状态,延长了玻璃幕墙使用寿命和防水维修周期.     

An artificial neural network model for the prediction of critical submergence for intake in a stratified fluid medium

Density differences may occur because of temperature differentials, suspended sediments, dissolved salts or other chemicals. Most of the large surface reservoirs are stably stratified throughout most, or all, of the year. One of the means of assisting the management is to allow a selective withdrawal from the reservoir. And while an intake is used for withdrawal (from the lower layer), a maximum discharge is required not allowing the uptake of the upper layer fluids. The value of the intake's vertical distance from the upper layer elevation (submergence) when the upper layer fluids begin to be drawn into the intake is known as ‘critical submergence’. In this study, the critical submergence for a circular intake pipe in a stratified body (which has different layer thickness) is investigated. Experiments were conducted on a vertically flowing downward intake pipe in a still-water reservoir. Artificial neural network (ANN) models and formulas, which are found by the theoretical analysis of critical spherical sink surface (CSSS), are used for the analysis of experimental results. The CSSS has the same centre and discharge as the intake. The ANN model and CSSS results are compared with the experimental results.     

五轴联动数控工具磨床的开发

随着现代制造技术的发展,对特型刀具的品种和刃形的要求越来越高。而用普通工具磨床和传统生产工艺方法很难加工这些刃形复杂的刀具。针对这一现状自主开发一种五轴联动数控工具磨床,该五轴联动数控工具磨床能实现对球头立铣刀等多种硬度高、刃形复杂刀具的磨削加工,且一次装夹能完成所有的精加工。     

顶磨式轧辊磨床头架主轴分析及拓扑优化

主轴是轧辊磨床头架系统中最关键的部件,需承载巨大的工件而要求较高的强度和刚度。针对主轴刚度对轧辊磨削精度影响较大这一问题,借助ABAQUS软件,运用有限元多体分析法对某型号的轧辊磨床主轴进行了线性静力分析,得到了主轴的应力及位移分布情况,分析表明主轴后段强度大有富余。在静力分析基础上对主轴进行了拓扑优化设计,结果表明:该优化方案正确合理地完成了减重25%的轻量化结构设计,可为主轴的二次设计及类似轴类零件设计起到指导作用。     

Mechanics unloading analysis and experimentation of a new type of parallel biomimetic shoulder complex

The structure design for high ratio of carrying capacity to deadweight is one of the challenges for the bionic mechanism, while the problem concerning high carrying capacity has not yet be solved for the existing shoulder complex. A new type biomimetic shoulder complex, which adopts 3-PSS/S(P for prismatic pair, S for spherical pair) spherical parallel mechanism (SPM), is proposed. The static equilibrium equations of each component are established by using the vector method and the equations for constrain forces with certain load are solved. Then the constrain force on the middle limb and that on the side limbs are compared in order to verify the unloading performance of the mechanism. In addition, the prototype mechanism of the shoulder complex is developed, and the force feedback experiment is conducted to verify the static analysis, which indicates that the middle limb suffers most of the external force and the effect of mechanics unloading is achieved. The 3-PSS/S spherical parallel mechanism is presented for the shoulder complex, and the realization of mechanics unloading is benefit for the improvement of the carrying capacity of the shoulder complex.     

基于SolidWorks的直齿锥齿轮三维建模方法

从直齿锥齿轮齿面形成原理出发,研究了直齿锥齿轮大小端齿廓的数字化建模方法,提出一种基于Solid Works三维模型建立方法——边界曲面法。基于Solid Works中相应的功能,生成直齿锥齿轮一个齿不同侧的大小端球面渐开线,通过与大小端齿顶处所在圆锥截面圆弧剪裁得到大小端齿形,然后通过边界曲面功能形成一个齿并转换成实体,最后通过圆周阵列形成最终的直齿锥齿轮,实现直齿锥齿轮的三维精确建模。     

大口径长条形反射镜组件自重变形的仿真与试验

研究了空间光学遥感器的大口径长条形反射镜组件在自重载荷作用下的面形变化,实验验证和定量分析了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法得到的仿真分析结果的精度。介绍了Zernike多项式拟合法以及球面方程拟合法的基本原理,分别用这两种算法对大口径长条形反射镜组件在自重载荷作用下的面形变化进行了仿真分析。根据误差合成原理,提出了依据翻转前后两个状态的面形检测结果计算镜面面形变化的方法;针对离轴反射镜在面形检测过程中存在离轴量与镜面像散互相补偿的现象,求解了离轴量变化量与镜面像散的关系。试验结果显示:Zernike多项式拟合法的计算精度为74.2%,而球面方程拟合法的计算精度为12.6%;对仿真分析结果的误差评价表明,采用有限元法得到的仿真分析结果的理论精度值为10%左右,与球面方程拟合方法的计算精度12.6%基本吻合。研究表明,由于Zernike多项式拟合法自身的局限性,不适合对长条形反射镜面形变化进行拟合,而球面方程拟合法的计算精度能够满足工程要求。     

球冠形薄壁封头在小减薄率工况下的失稳研究

高性能、高质量、大径厚比、轻量化大型薄壁燃料贮箱封头的整体化成形是目前我国航天制造急需解决的重大问题.通过旋压实验与有限元数字仿真相结合的方法对薄壁封头在小减薄率工况下的等壁厚旋压成形稳定性展开研究,在实验中研究了缩径旋压过程中封头法兰起皱失稳现象,并通过有限元仿真软件Marc分析了法兰起皱的演变过程.通过建立缩径位移等效模型,得出缩径位移量与法兰起皱有直接关系,即缩径量越大,法兰起皱越明显.对比仿真模型和等效模型的最大主应力矢量图,分析得出缩径会导致切向应力变化从而引起法兰起皱失稳,进一步证实了缩径是起皱失稳的主要原因.