空间光学仪器结构件的动态特性分析及优化

利用CAE的建模及仿真手段对空间光学仪器结构进行了动态特性分析、发射运载过程及空间环境激励响应的仿真,并对方案进行可行性研究。利用有限元法与优化方法相结合的手段进行了可行方案的优化设计,为解决在空间光学仪器的设计过程中如何针对环境条件合理选择设计参数提供了积极的、有价值的参考。     

基于有限元的光固化快速成形中零件变形研究

以光固化快速成形过程中的零件变形为研究对象,详细分析了收缩力产生的根源及其作用原理,根据树脂固化时必然产生的收缩及层累加的特点,提出了收缩力、面分布载荷的概念;根据零件在成形过程中结构变化的特点,提出时变刚度的概念。基于此,建立了零件成形过程中的力学模型,利用有限元法分析了零件变形的趋势,揭示了成形过程中零件变形的本质问题。通过试验研究了零件的变形问题,试验结果证明了理论分析的正确性。由此提出了改进扫描工艺的分区域扫描策略,显著的减小了成形过程中零件的变形,提高了成形零件的精度。     

基于FEM的滚珠丝杠进给系统动态性能分析

用有限元法对一台数控龙门镗铣床滚珠丝杠进给系统的动态特性进行分析,探讨了有限元模型中结合面的建模方法.通过模态分析和谐响应分析,得出了机床进给系统固有频率和振动特性,为进给系统的结构优化和动态性能的提高提供可靠的依据.通过实验证明了有限元分析结果的正确性.     

惯性冲击式运动原理的理论分析与仿真

利用拉格朗日方程建立基于惯性冲击式驱动原理的微小型机器人的动力学模型，对该模型进行求解与仿真；利用有限元分析方法对机器人机构连行模态分析与瞬态动力学分析。两种分析方法都考虑了双压电膜机构与电场的耦合关系，以及机器人的支撑与管壁之间的接触摩擦。通过对两种方法的分析结果对比，验证了惯性冲击式运动原理的正确性，以及该原理用于管内移动微小型机器人驱动是可行的。     

等壁厚螺杆泵定子的有限元分析

重点研究了等壁厚螺杆泵定子橡胶衬垫内轮廓线的变形规律,对其应力和应变分布情况作了辅助性分析;研究均匀内压作用情况下,考虑工作压差以及定子与转子的装配等所引起定子橡胶的变形和受力的变化.利用有限元分析软件Abaqus,对等壁厚螺杆泵定子进行研究,得出了螺杆泵定子在不同工况下的受力状态和变形规律,以及定子材料参数对变形规律的影响.利用此规律可对等壁厚螺杆泵进行优化设计,提高其工作效率.     

Methodology to evaluate variations in piezoelectric constants after aging process

ABSTRACT

Piezoelectric ceramic properties change with time. Detected aging effects for PZT ceramics are; the difference in the value of the dielectric constants diminishes, whereas dielectric losses and elastic stiffness increases. In this work, an optimisation technique based on adjusting a finite element model to reproduce the complex impedance curves of a resonant piezoceramic disk is analysed aiming to detect changes due to aging. This technique allows estimating all material parameters, both their real and imaginary parts. The optimisation uses the constitutive equations of the piezoelectric effect in the linear regime. The evolution of elastic, piezoelectric and dielectric constants is evaluated after 5 years of aging. To compute the ten complex parameters, the piezoelectric model is adjusted to minimise the difference between finite element simulations and the experimental data. Results presented here, show that the proposed technique is sensitive enough to detect changes in the individual parameters due to aging process.     

双激励超声波椭圆振动磨削装置设计及优化

基于ANSYS Workbench多目标驱动模块对双激励超声波椭圆振动磨削(UEVG)装置进行优化设计。基于等效电路法设计前盖板是λ/4(λ为波长)复合变幅杆的半波长换能器,先后建立带有载物台的变幅杆及UEVG装置的参数化模型进行模态、谐响应分析。根据10个设计点模态分析确定变幅杆最优尺寸,在此基础上通过42个设计点仿真分析获得UEVG装置的谐振频率、节面位置与结构尺寸的关系,并优化尺寸。优化后UEVG装置的谐振频率与理论设计频率的误差为0.24%,振幅高达16.7μm。     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的非线性动力学

用有限元法建立了任意个由滚动轴承组成的固定间隙备用轴承-主动电磁轴承-多盘多质量转子系统在主动电磁轴承失效前后的动力学方程,以一个多盘转子系统为例分析了主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的瞬态非线性动力学特性,讨论了柔性备用轴承的支撑刚度、支撑阻尼和间隙对转子在坠落过程中动力特性的影响。结果表明采用具有较大阻尼柔性结构的备用轴承能够显著地改善转子坠落在备用轴承上的瞬态动力特性,抑制转子在坠落过程中可能出现具有较大振动和冲击力的全间隙区的涡动运动,减小转子坠落对备用轴承寿命和可靠性的影响。柔性结构备用轴承的支撑阻尼越大,支撑刚度越小,间隙越大,转子坠落后出现全间隙区涡动运动的可能性越小。     

减小表面直波纹的磨削动态特性测试及分析

在对外圆磨床磨削工件的表面直波纹形状和分布情况的研究及磨削过程中对磨削表面质量影响较大的砂轮架模态试验测试的基础上,分析造成表面直波纹的有害频率。建立有限元模型进行数值计算并通过试验数据验证,分析各阶频率相应的振型,讨论减少磨削表面直波纹的方法。为下一步对该砂轮架系统进行灵敏度分析及结构动力修改提供可靠的依据。     

谐波齿轮传动中柔轮应力的有限元分析

建立了谐波齿轮传动中杯形柔轮与波发生器接触分析的有限元模型,对常用的滚轮、凸轮及圆盘式波发生器作用下柔轮空载时的应力进行了计算分析,得到了柔轮壳体的应力分布状况。研究表明:柔轮壳体上的最大应力出现在齿圈与波发生器的接触部位,齿圈上沿圆周方向的应力呈对称分布,在长轴和短轴处较大,在两者中部较小;沿齿圈宽度上柔轮的应力分布状况在双滚轮和四滚轮下相近,最大应力位于齿圈后端;双圆盘和凸轮下应力分布相近,最大值位于齿圈前端;在同样大的变形下,采用圆盘波发生器时柔轮上具有较小的应力。