起重机是广泛使用的起重设备,而起重机箱型梁的重量占起重机总重的一半还要多,起重机箱型梁结构的性能影响到整个起重机的性能,故对其进行合理的优化设计是很必要的。文章依据有限元理论和拓扑优化思想,以30t双梁桥式起重机箱形梁为研究对象,选用固体各向同性微结构(SIMP)材料插值模型,建立体积为约束柔顺度最小化的优化模型,采用OC准则求解得到最优拓扑结构,对拓扑优化中出现的棋盘格现象和网格依赖性选择灵敏度过滤进行处理,并通过编写的MATLAB程序实现箱形梁的拓扑优化,使箱形梁结构整体刚度得到提高。

为了在保证耐撞性的前提下实现汽车吸能盒的轻量化,通过有限元碰撞仿真对比确定了符合要求的吸能盒结构,并采用基于近似模型的优化方法获得了性能最优的多腔结构吸能盒设计方案。首先建立了多种截面形状吸能盒的有限元模型,使用有限元软件进行了碰撞仿真分析。通过对单腔结构吸能盒与不同截面的多腔结构吸能盒的碰撞性能进行评价与决策,确定了符合要求的吸能盒截面形状。其次对此截面吸能盒的内外壁厚进行试验设计,拟合了碰撞性能参数的响应面模型,建立了以吸能盒内外壁厚作为设计变量,以比吸能最大作为目标函数的数学优化模型,并进行了优化设计。结果表明,采用该方法得到的最优方案能够在保证碰撞安全性的基础上实现多腔结构吸能盒的轻量化设计。

为给纯电动汽车研发过程提供动力系统性能评价的参考依据,集成搭建了纯电动汽车动力系统试验台,并开发了基于控制器局域网络(CAN)通信的测控系统。根据纯电动汽车的标准工况测试原理,动力系统试验台主要划分为主控制系统、驱动电机系统、负载系统和动力电池系统四大模块。通过NEDC工况跟随性模拟试验,初步验证所开发的动力系统试验台的可靠性。结果表明所搭建的纯电动汽车动力系统试验台能够较好地按照预设汽车行驶标准工况进行试验,动力性能可靠,经济性能良好。所搭建的试验台可为纯电动汽车的研发提供参考依据,同时也能为其他纯电动汽车动力系统试验台的开发提供经验。

为了对后装式压缩垃圾车翻转机构进行轻量化设计,首先对翻转机构进行研究,基于Adams建立挂桶机构的虚拟样机,通过仿真得出油缸驱动力与时间的关系曲线,建立挂桶机构转臂的有限元模型并以虚拟样机仿真结果为依据施加载荷,将分析结果与试验台实验结果对比,验证所建有限元模型及载荷施加的正确性。基于HyperMesh的OptiStruct求解器及HyperStudy,对转臂进行基于变密度法的拓扑优化和基于全局响应面法的形状优化,对翻转机构转臂进行轻量化设计,与原始结构对比得出此优化方法具有较大的减重效果,对翻转机构的轻量化研究具有一定的工程意义。

研究主轴系统的动态特性对于提高机床运行的稳定性和加工精度有重要意义。基于Romax采用定量分析法分析了主轴系统的动态特性,研究了定压预紧、定位预紧和工况载荷对主轴系统动态特性的影响,并进行了仿真分析。采用的轴系模型为依据机床设计手册所设计的主轴结构,轴系使用的角接触球轴承为7006C/P4。分析结果表明定压预紧时轴承寿命较长,定位预紧时轴系刚度提高,主轴系统稳定性更好;在考虑工况载荷影响时,轴系刚度会随着载荷增大而增大,轴承寿命随着载荷增大而缩短。

研究了温度对锂电池参数的影响,并提出了考虑容量损失的荷电状态(SOC)估算方法。首先,基于不同温度下锂电池混合脉冲功率特性试验(HPPC),建立了一种考虑温度影响的改进等效电路模型;然后,通过充放电试验得出了不同温度、不同电流倍率下锂电池的容量系数,进而提出了一种考虑容量损失的SOC计算公式;最后,利用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法对锂电池SOC进行在线估算。验证试验结果表明,改进后的SOC估算方法与以往算法相比具有更高的精度。

结合盾构液压推进系统结构特点,在多领域仿真平台Dymola上构建盾构液压推进模型。考虑到掘进过程中负载的多变性,设计了双模糊PID控制器,与PID控制的盾构液压推进模型进行对比分析,在此基础上,利用并行同步控制和主从同步控制策略,研究了盾构液压推进系统的位移和压力跟踪特性。结果表明:启动阶段,双模糊PID控制的启动推进速度平缓稳定;负载或速度突变时,双模糊PID控制下的液压推进系统均可实现推进速度和压力稳定控制,且速度和压力波动远小于PID控制模型,具有较好的压力和速度复合控制能力。通过对比四分区盾构液压推进系统的位移和压力跟踪特性,最大负载突变时,并行同步控制的位移跟踪偏差为0.68 mm,主从同步控制时为0.39 mm,降低了42.6%。由此可得,基于双模糊PID控制的盾构液压推进系统,采用主从同步控制策略具有更好的位移跟踪性能,可提...

研究了GB25974.2-2010《液压支架立柱技术条件》要求下的立柱强度有限元分析方法,对有限元模型的建立进行了讨论,并针对ZY12000/25/50D液压支架的双伸缩立柱的三种压架工况分别进行了实例有限元分析。

盾构施工中,管片拼装机需要先完成一环的拼装,才能往前进行推进。目前管片拼装机工作效率较低,直接影响着掘进速度。为了提高管片拼装机的拼装效率,结合Hermite插值算法提出一种新的拼装轨迹规划方法,通过各动作始末两点进行Hermite插值,构造出五次多项式,通过加速度、功率等约束解出各具体解。选取用时最长的作为时间基准,重新构造其余五次多项式。在降低启动冲击的同时,将管片拼装机的拼装效率提升了近一倍。

为改善结构的动态性能,在拓扑优化的过程中,对结构的基频进行优化,在获得设计空间中材料最佳分布形式所对应的拓扑结构的同时,使得结构的基频高于扰动频率。拓扑优化分析采用变密度法,基于SIMP密度材料插值模型建立位移和频率约束重量最轻模型,使用MATLAB函数和逆迭代法两种方法提取结构频率,通过灵敏度过滤来抑制数值不稳定现象,使用OC准则迭代求解优化结果。在结构静态拓扑优化设计的基础上,研究结构的动力学拓扑优化设计问题,对于提高结构的动态响应能力具有重要的意义。