基于Rankine的主动和被动土压力理论,采用解析方法建立了合理确定EPB盾构机工作面压力方法,给出了EPB(Earth Pressure Blance)盾构机随埋深和土体力学参数的变化关系。根据力的平衡原理,推导了EPB盾构机推力与盾构机埋深、土体力学参数和盾构机几何尺寸的解析表达式。数值计算结果表明,所提出的推力计算方法与现场实际采用的数值基本一致。

流体矢量喷管重量轻,便于维修,应用前景可观。但二次流的存在造成了流场振荡,因此研究矢量喷管的流动特性具有重要的理论和工程意义。运用数值模拟方法,通过在二元收扩(2DCD)喷管的扩张段引入二次流,研究激波控制的流体推力矢量喷管的气动特性。利用分离涡模拟(DES)湍流模型进行矢量喷管非定常流场的数值计算,先后得到了流场的流线、涡量系数、密度梯度和熵的分布。结果表明:随着流动的发展,激波不断发生振荡,上、下壁面唇口处生成的涡沿着剪切层外侧不断向下游脱落;尾流内上剪切层的摆动角度和熵增皆大于下剪切层。

为了研究机翼安装位置对翼型气动特性的影响,建立一个基于N-S(Navier-Stokes)方程的机翼气动特性数值模拟方法,机翼模型剖面为NACA0012,展弦比为4。首先通过计算结果与标准模型实验结果对比,验证三维网格和计算方法的可靠性与适用性,进一步针对车载系统的关键设计参数开展数值分析。结果表明:车顶流场相较于风洞流场,流场中的速度矢量不完全平行于前进方向,使得不同翼型安装位置处的气动力差别较大;鉴于近车顶效应对模型气动特性有较大影响,对车载试验测量结果带来不可忽视的误差,有必要采用控制实验位置的预处理手段对其进行消除或减弱。

根据尼古拉兹实验曲线以及对应的阻力系数经验公式计算阻力系数时,为保证阻力系数与传热方程迭代过程的连续性,对过渡区和湍流过渡区提出了新的阻力系数计算经验公式以及过渡区传热系数计算经验公式,新的阻力系数经验公式在雷诺数从小到大范围内连续,使传热方程与其迭代过程易于收敛。新的阻力系数经验公式计算结果与已知判据进行了验证,过渡区相对误差在5%以内,湍流过渡区相对误差在10%以内,满足工程计算要求,计算结果更为准确。

为了减小轴向的热传递,应用于超流氦低温制冷系统的冷压缩机转子采用局部中空薄壁的结构型式。为保证该转子系统在高速运行时的稳定性,利用有限元分析软件ANSYS对某中空薄壁结构型式冷压缩机转子进行模态以及不平衡响应分析,同时探讨了所采用的电磁轴承的刚度与阻尼比对转子动态特性的影响。结果表明,与一般实心结构转子相比,采用局部中空薄壁结构的冷压缩机转子低阶刚性临界转速及其峰值振幅几乎相同;但高阶弯曲型临界转速大幅下降,峰值振幅大幅提高,同时大幅振动所对应的频域更宽;并且对于叶轮端的平衡品质等级和不平衡量位置尤其敏感。采用的中空薄壁转子在一定的电磁轴承的刚度与阻尼比范围内可以实现所要求的动态特性。

装配生产线是制造业中常见的一种生产作业形式,其效率直接影响整个生产线的生产效率。针对某集装箱公司后端框装配生产线的实际状况,以实际测定工时为据,找出瓶颈工序。运用工业工程方法对装配生产线进行分析改善,并利用Flexsim仿真软件对改善方案进行效果评价。结果表明,装配线平衡率由改善前的76.2%提高到90.4%,单日最大产能为225件,较改善前的产能提高了38件,减少了作业时间浪费,进而提高了产线效率。

针对复杂设备转化成混合图信息模型后面临的组合爆炸和搜索爆炸问题,提出了一种改进的Louvain算法,对其模型进行社团化处理。将拆卸工具、拆卸方向改变次数以及拆卸时间作为优化目标,构造了基于多目标蚁群算法搜索社团划分可行解;并得出由多个Pareto解构成的平衡解集。最后结合直升机旋翼,利用所提方法进行算法验证;对比未被社团化处理的多目标蚁群算法而得出的拆卸序列,在算法运行效率上提升了17.2%;且复杂设备中紧密度越小零件占比越多时,运行效率越高;对比单目标蚁群算法社团化后得出的拆卸序列,在迭代次数相同的条件下,更易得到较高效率的解。实验结果表明,在实际拆卸序列规划问题上,该方法为方案设定人员提供了更合理高效的选择。

多轴疲劳问题是实际机械工程中一种常见的问题,对机械零件的实际使用情况是极为重要的.针对多轴疲劳问题试验的成本高与现有分析软件操作复杂等特点,为减少分析成本并满足企业需求,通过雨流计数法及累积损伤理论,研究了多轴疲劳数据在Eclipse的开发环境下的数据可视化.结果表明：利用Jav语言建立多轴疲劳分析模型可以实现应力应变分析结果文件的上传、数据库连接、数据筛选及处理功能.基于Jav3D的数据可视化技术,最终直观的表达出试件寿命分析云图.通过机车车轮分析实例验证了多轴疲劳计算模型的可靠性及合理性,降低了工作人员的劳动强度与专业技术要求。

为了探究气缸套表面微级织结构（简称微织构）填充的摩擦学性能，在其试样表面进行微织构并分别填充蛇纹石和二硫化钼微纳米粉。在高载和低载条件下，通过往复式摩擦磨损试验机进行实验，利用SEM、EDX观察试样表面形貌和元素成分，探索表面微织构填充气缸套试样的摩擦行为和磨损机理。结果表明：微织构填充气缸套试样的摩擦学性能在高载荷和低载荷条件下都好于单微织构及机械珩磨的气缸套试样，其减摩耐磨性能是微织构和填充物质协同作用的结果；并且较大尺寸的微坑内径对摩擦系数的影响效果更明显；二硫化钼对摩擦系数的改善效果好于蛇纹石。

为实现负载型四足步行平台静步态柔顺行走,减小控制方法的复杂程度,提出了一种基于机体虚拟模型的步行平台静步态行走控制方法。将平台静步态行走控制分为支撑阶段足端力的求解、摆动腿的运动控制及机体运动控制三部分。对于静步态行走支撑阶段中存在的三足及四足支撑阶段,分别在平台整体受力分析基础上,通过添加相应的约束条件,实现了其各方向的力可控。通过在摆动腿足端实际位置与理想位置之间添加虚拟的弹簧阻尼元件实现了足端轨迹跟踪准确性及足端着地时的柔顺性。通过在机体实际位置及期望位置之间添加相应的虚拟弹簧阻尼元件,结合平台机体轨迹规划实现其静步态行走。并通过机动平台平地及爬越台阶静步态行走仿真验证了控制算法的有效性。