阐明了涂层微磨具磨削过程中的磨粒磨损机制,建立未涂层微磨具单磨粒磨损数学模型,得到了磨损体积随时间变化的函数关系。并采用仿真和试验结合的方法研究了涂层与未涂层微磨具在相同条件下,分别改变磨削深度,磨削线速度观察相应磨削温度,磨削力和磨损深度的变化。结果表明随着磨削深度的增加,涂层与未涂层微磨具磨削温度,磨削力和磨损深度均显著增加;磨削线速度增大时,涂层和未涂层微磨具磨削力有减小的趋势而磨削温度和磨损深度增大,但与磨削深度的影响相比并不显著。上述研究为涂层微磨具的研究提供了理论和现实依据。

针对车间总体布局问题,考虑更多约束,建立符合实际布局情况的精确数学模型,并采用基于混合编码技术的遗传算法进行优化求解。首先基于多行布局的混合整数规划模型,将通道、间距和横竖放置等实际要素转化为约束条件,构建精确数学模型;其次采用混合编码技术,利用SLP获取的方案作为遗传算法部分初始种群,研究参数设置和操作策略,避免算法陷入局部最优解,提高搜索能力和效率;最后经实例验证,通过构建精确建模技术,获得了更加理想和可行的车间总体布局。

为了得到高压双动断路器合闸和分闸过程的瞬态冲击特性,针对包含双动断路器本体和弹簧机构的整机双动断路器模型,考虑冲击、接触、间隙、柔性等因素,利用LS-DYNA软件进行了双动断路器整机冲击动力学仿真计算。根据仿真结果,选取冲击应力较大的连杆位置进行了动态应力测量试验,并针对仿真与试验结果出现误差的原因进行了分析。仿真与试验结果对比表明,连杆的峰值应力最大相对误差为6.74%。

考虑中、高非线性复杂结构的参数不确定性,提出基于切比雪夫随机展开的非嵌入式随机有限元法,实现了结构有限元分析和可靠性分析的不耦合。以拉丁超立方随机有限元配点技术产生适量样本,拟合切比雪夫正交多项式随机展开模型,避免法方程在高阶展开时的病态现象,实现复杂结构隐式功能函数的显式化。全面考虑单梁桥机箱型主梁的可靠性因素,建立四种极限工况的有限元模型;利用灵敏度分析筛选随机变量,探索了配点样本数目对计算可靠度的影响,并提出取配点样本数目约为两倍拟合模型待定系数的假定。结果表明3阶LHS-CPSE模型计算可靠度精度稍高于2阶LHS-CPSE模型,且两者均满足要求;文中方法兼顾计算精度和效率,为复杂结构的可靠性分析提供了一条可行思路,具有较好的工程适用性。

利用CFD方法对带导流筒连续式搅拌槽内的固液混合特性进行数值模拟,考察了导流筒位置、长度和直径,进料口的轴向位置和径向位置对浓度标准差(?滓)、混合时间(T)、单位体积搅拌功率(Pr)和湍动能(k)的影响。结果表明随着导流筒位置的升高,?滓逐渐减小,T先增大后减小,Pr和k减小;随着导流筒高度的增加,?滓和T先减小后增大,Pr和k减小;随着导流筒直径的增大,?滓逐渐减小,T增大,Pr和k增大。随着进料口距液面距离的增大,?滓先减小后增大,T减小,Pr和k减小;随着进料口距搅拌轴中心距离的增大,?滓增大,T先增大后减小,Pr和k减小。?滓和T越小,Pr和k越大,混合越均匀。综合考虑各因素,导流筒位置为15 mm,筒高比为0.333,筒径比为0.567-0.6,进料口的轴向和径向距离分别为50 mm和15 mm时,固液混合性能最好。

为提高连杆机构的运动精度可靠性,提出一种利用多体动力学和支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)算法构建机构的运动模型并对其进行可靠度敏感性分析的方法。通过引入粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法对SVR的惩罚参数和核函数参数进行寻优,提高SVR的回归预测精度。为克服PSO容易早熟和搜索精度低等缺点,对惯性权重系数和学习因子进行改进,应用改进算法与标准PSO-SVR算法并结合蒙特卡洛模拟对四杆机构的可靠度敏感性进行分析研究。通过实验对比表明,改进的算法收敛速度更快、回归预测精度更加接近于蒙特卡洛模拟,且计算速度优于蒙特卡洛模拟。

针对人字闸门底枢结构特点,采有限元软件ANSYS Workbench对人字闸门底枢的三维非线性接触分析模型进行建立。使用有限元计算方式,在Static Structural(ANSYS)中对人字闸门底枢的接触应力进行仿真计算,获取了轴瓦、蘑菇头不同部位接触应力大小、位置、分布计算结果。从有限元计算结果和经验公式计算结果的分析中发现两种方法结果相近,表明用ANSYS Workbench对人字闸门底枢接触问题进行数值分析是可行的,计算结果符合底枢在真实情况下的受力;在满足一定的工程精度条件下,可采用人字闸门底枢有限元仿真来快速获得相关结果,具有一定的工程参考价值。

针对现有电动微耕机存在的一些重心过前、机架强度不足、电池闲置损坏等问题,设计了新型电动微耕机。该微耕机具有整体式框架结构,强度更高,可承受更大的牵引力,可拆卸电池箱提高了蓄电池的利用率。运用ANSYS Workbench对机架进行了有限元静力学分析,结果表明机架强度和刚度符合要求。为防止微耕机向前翻倒造成伤人事故,设计了防倾覆装置,使微耕机更加安全,操作更加方便。运用ADAMS对该装置进行了运动学仿真分析,结果表明装置的运动符合设计要求。

圆弧导轨基座是弯管内表面加工装置的主要承力部件,其结构和刚性决定着装置加工管道内表面时的尺寸和形状精度。考虑到圆弧导轨基座结构的特殊性以及所受的复杂空间外载荷力系,采用基于单纯扭转理论的曲线梁结构力学解法对圆弧导轨基座进行刚度设计,从而得出满足要求的基座截面尺寸与形状;针对其所受的复杂的空间外载荷力系使基座产生弯、扭、剪综合效应从而用理论公式难以校核的问题,利用力平移定理进行简化并建立装置的静力学模型,再用有限元软件Workbench进行极限外载荷工况下刚度与强度校核。经过静力学分析,用上述方法设计出的圆弧导轨基座在极限工况下的刚度与强度均符合要求。

红树林受到不合理的开发活动的影响而使面积骤减。为此,设计了一种红树林种子泥模播种机。首先通过优化动力学模型得到理论运动参数与受力情况。建立三维模型后,再用有限元仿真验证本机的强度。之后对机构进一步优化,改善播种机的强度,降低了52.7%的等效最大应力值。最后,制造出实物样机,并通过实地试验进行性能检验。检验结果表明该机的实际运动参数误差小于10%,种子发芽率达到97%,机器的工作具有可靠性并保证了工作的效率。