针对云量子遗传算法早熟收敛、搜索速度慢等缺陷,进行如下改进对量子染色体编码初始化进行优化,使算法拥有更高的收敛性;采用X条件云发生器改变交叉和变异方式实现染色体重构及算子生成;对旋转量子门进行动态调整;结合优化对象改进了算法收敛准则。为验证改进算法以及实现桥式起重机主梁快速设计,以改进算法为优化核心搭建了桥式起重机主梁快速轻量化设计系统,将系统应用于某公司QD型桥式起重机主梁设计,结果表明所搭建系统可大大缩短桥式起重机主梁优化的设计周期,优化后主梁截面积满足设计要求,实现了主梁快速轻量化设计的目标。

为了提高数控机床虚拟拆装系统的碰撞检测效率,以CK6140S数控机床为原型,采用UG软件对数控机床各模块精确建模,并利用3DMax软件对模型进行渲染和贴图生成高质量的虚拟现实模型,最后导入Unity 3D完成数控机床虚拟拆装系统的开发。提出Sphere-EBB算法对装配模型进行预检测、初步检测和精确检测,保证碰撞检测的实时性,提高碰撞检测的效率。实验结果表明该系统具有良好的人机交互体验,沉浸感十足,功能强大,可以满足数控机床虚拟拆装需求。

为获得固体粗糙表面实际接触面积和表面形貌,设计一个能够原位光学观测和分析固体粗糙接触界面名义接触区域和实际接触区域的测量装置。采用该测量装置获得不同直径金属小球与玻璃平板在不同载荷作用下的接触图像,采用Canny算子等图像处理方法对金属小球与玻璃平板相互接触产生的牛顿环进行边缘提取和灰度阈值分析,获得接触界面名义接触面积和实际接触面积随小球直径和载荷的变化规律。实验结果表明粗糙接触界面的名义接触面积随载荷的增加而增加;实际接触面积与名义接触面积之比随载荷和小球直径的增加而非线性增加;在塑性变形阶段,直径较小的金属小球名义接触面积随载荷变化较为敏感,而在弹性变形阶段,则直径较大小球变化剧烈,与Hertz接触理论相符合。该实验装置还可进行接触界面的摩擦学特性分析,如表面形貌、边界膜厚度和磨