以天地盖方形盒件为例,针对其冲压成形过程中常有的起皱问题,采用Autoform软件和正交试验相结合的方法,对工件分组进行仿真分析,以降低工件起皱作为优化目标,选取冲压过程中的压边力、摩擦因数、冲压速度和坯料形状4个工艺参数作为考察因素,进行工艺参数优化。模拟仿真结果表明,以上4种因素对方形盒起皱的影响程度为毛坯形状>摩擦因数>冲压速度>压边力;且得出方形盒冲压的最佳工艺参数组合为压边力为20 kN、摩擦因数为0.18、冲压速度为15 mm/s,毛坯形状选取圆角形。

文章设计了一种新型压电式双自由度微位移工作台,提出了一种采用直角双杆机构代替平行四杆机构实现双自由度运动的方法;基于卡氏第二定理推导了新型工作台在不同方向上的输出刚度解析表达式,在此基础上推导出了工作台的前2阶固有频率;根据得到的输出刚度表达式,定量地分析了柔性铰链参数及连杆长度对工作台输出刚度的影响;同时针对3组不同尺寸参数的工作台,采用有限元法对其进行数值计算,并与理论计算比较,结果表明2种方法计算结果吻合很好,说明了理论模型的正确性。

文章介绍了一种新型微步进旋转驱动器,该驱动器核心元件采用螺旋原理,用定子内箝位的方式和均布薄壁柔性铰链微变形结构;根据分析和有限元计算,其核心元件——运动转换机构输出的角位移与轴向位移成线性关系,且施加载荷也与轴向位移成线性关系,该驱动器在精密运动和定位、微操作、光学、生物及医学工程等领域将有较大的应用潜力。

文章针对一种无耦合的二维微位移工作台,推导了该工作台的刚度理论公式。首先给出了工作台的结构,推导了柔性铰链杆端点处的转角和位移;在此基础上推导了二维微位移工作台在x、y 2个方向的刚度理论公式;最后采用有限元仿真计算值对刚度理论公式进行了验证。结果表明,刚度理论公式计算值与有限元仿真计算值的相对误差不超过该文给定参数范围的11.11%。

为了提出一种基于多种指标的浮空气囊泄漏检测方法,并能够通过现有实验装置验证其可行性,建立了基于有限元软件CFD的浮空气囊泄漏模型。研究恒温条件下气囊内部气体压强、气体密度随时间的变化情况,得到相应曲线,并模拟恒定温度条件下气囊内外压差随温度变化的情况,将所得到的模拟数据与对应条件下实验测得的数据对比,误差均在5%范围内。说明所创建的浮空气囊泄漏模型可行,据此,可进行更复杂的大气环境条件下的浮空气囊泄漏仿真。

浮空器气囊蒙皮温度的改变,影响气囊与外界对流换热系数。对流换热系数的精确求解难度很大,不易实现。把风速温度作为定性温度来求解对流换热系数时会造成对流换热系数取值精确性低。文中提供一种对流换热系数的极限取值法,用于确定浮空器对流换热系数取值范围,一定程度上提高对流换热系数的精确性。

基于有限元软件Fluent,建立了椭球形浮空器的有限元模型,分析外界复杂环境对其热特性的影响,对不同工况下的浮空器热特性进行了数值模拟计算。在模拟计算过程中,充分考虑了风速、太阳辐射等外部环境因素对其热特性的影响,模拟了浮空器定点浮空中一天内不同时刻的气囊蒙皮温度变化,得到了其温度和温差随时间变化的曲线;还模拟了在升空过程中气囊蒙皮温度的变化情况,得到了其温度随浮空器升空高度的变化曲线。研究结果对浮空器的设计生产有实际的指导作用。

分析垃圾压缩机翻斗上料机构受力,建立翻斗上料机构的静力学模型。利用MATLAB软件得到机构受力变化规律,并用有限元分析软件在油缸推力最大工况下对摆臂和支座进行分析。考虑销轴传力,采用接触分析和孔处施加正弦分布载荷相结合的方法模拟机构真实的受力状态。设计出的产品在使用现场通过加水试验验证,其结果与公式计算结果吻合较好。为垃圾压缩机翻斗上料机构的设计提供依据。

浮空器工作过程中的温度场变化对其运行及控制等方面会产生重要影响。基于武汉市夏至日低空气象资料,运用计算流体力学软件Fluent及其提供的UDF接口,对浮空器内、外流场及温度场进行耦合计算。通过数值仿真得到浮空器蒙皮与内置氦气囊及内部气体的三维温度场。通过分析三维温度场变化情况,可知浮空器外部蒙皮材料局部温度受耦合传热影响变化明显,内部气体和内置氦气囊温度变化较小。

建立了NH3／CO2自然复叠制冷系统的仿真模型。通过模拟得到了压缩机吸排气压力、不同冷凝和蒸发温度下COP、冷凝蒸发器工质需求量随中间温度的变化规律。结果表明：系统在每个工况下都存在使COP最大且按规律变动的最佳中间温度；排吸压比与中间温度呈线性关系以及工质需求量随中间温度按比例变化等。研究结果为系统的实际运行提供了理论基础。