基于Fluent的非光滑表面减阻仿真实验

该文基于有限元法构建了一套可用于非光滑表面减阻仿真的实验方案。将在ICEM中划分的非光滑表面模型网格导入ANSYS中的Fluent模块进行仿真计算,通过对比分析不同速度、不同展向间距圆锥微结构的减阻率评估减阻效果,并利用可视化功能观测速度、压力和湍动能云图,探究了由圆锥微结构构成的非光滑表面减阻规律,为减阻性能方面研究提供了一种新的思路。

基于自制螺旋传动副效率测试装置的机械原理效率验证实验

为了配合机械原理理论课堂授课,加深学生对理论课堂知识点的理解,以机构常用滑动螺旋副、涡轮蜗杆副效率为测试对象,设计开发了一套螺旋传动副效率测试装置。详细介绍该装置的装置总体设计方案、电气控制原理图、电气元器件型号、加载运动控制策略等。实验装置集成了蜗轮蜗杆传动和丝杠传动两种典型的螺旋副传动机构。装置总传动路线设计成混联结构形式,混联的第一条传动测试路线用于测试蜗杆副效率,第二条测试路线用于测试滑动螺旋丝杠副效率。实验装置的动力输入采用三相混合式步进电机,保证步进电机在高速运转下仍能有高转矩输出。通过工控屏与PLC通信,可以实时监控系统采集的数据及其变化趋势。蜗轮蜗杆传动的输出端设有磁粉制动器,用来调整实验过程中的加载量,丝杠输出端设有动态加载装置,实现输出端的加载功能。

面向机加工艺智能生成的工艺知识建模与管理方法

为实现机加工艺智能生成要求下工艺知识的智能获取,提出面向机加工艺智能生成的工艺知识建模与管理方法。提出工步元、工序元和加工链的基本定义,并创建了机加工艺知识建模与管理的框架结构;利用工艺知识的结构模型及“概念—属性—规则”图表达工艺知识的关联关系;以产品对象相应的工艺知识列表和工艺知识表间的关联关系模型为理论基础构建了工艺知识库。以船用柴油机活塞为验证对象,验证了机加工工艺知识的建模与管理方法的有效性。

显微注射中细胞位姿调节技术及实验研究

显微注射中,细胞位置和姿态对实验效果具有重要影响,但现有人工调节技术存在精度差和效率低等不足。基于机械运动和流场流动的耦合控制,提出了自动化的细胞位姿调节技术。以吸持针为末端执行器,研制了细胞位姿调节系统。以细胞培养液为控制介质,分析了微尺度下的细胞位姿调节技术操作机理,细胞姿态的3个自由度参量由3个正交平面内的翻转运动调节。以小鼠卵母细胞为实验材料,进行了原理性实验研究。实验结果表明,细胞位姿调节技术满足细胞自动定位要求,可实现6个自由度的精确定位。

生物工程中自动化显微注射技术研究进展

阐述了现有显微注射系统的结构组成与功能特征,介绍了自动化显微注射技术的国内外研究现状。分析了显微注射中各项自动化操作研究的技术组成及其优缺点,涉及图像处理、微机械加工、智能材料、自动控制、气动、激光与计算机等技术或方法。指出了研究基于手工细胞注射技术路线的全自动显微注射技术的关键问题和困难。展望了自动化显微注射技术的发展方向,并从三方面简要介绍了各方向的研究进展,包括自动化显微注射系统结构、微注射针进针机构和基于仿生微通道的微注射量精确控制技术。

细胞注射中数字化进退针装置的实验研究

针对微注射针刺膜速度慢和定位精度差等问题,研制了显微注射用数字化进退针装置。在可控脉冲序列驱动下,利用压电陶瓷低频振动产生的冲击惯性力驱动该装置来进行数字化进退操作。测试了数字化进退针装置样机的运动性能,在小鼠卵母细胞显微注射实验中对其进行了验证。结果表明:数字化进退针装置具有纳米量级进给精度,过程参数可控,可自动完成包括快速穿刺细胞膜、精确刺入细胞内指定注射位置和退针的整套显微操作。

基于图像处理的家蚕吐丝管轮廓检测方法研究

作为自然微系统,家蚕在吐丝过程中表现出良好的微流动特性,其吐丝管结构与吐丝机理分析是研制仿生微通道和微流体系统的关键。以五龄家蚕为实验对象,通过石蜡切片和显微观察技术获得家蚕吐丝管断面切片及其图像;在Matlab和UG等软件中,运用图像处理技术对家蚕吐丝管切片图像进行滤波、分割、边缘提取、轮廓拟合与修复等操作,提取五龄家蚕吐丝管断面轮廓的显微图像;利用Image-Pro Plus6.0软件进行家蚕吐丝管轮廓尺寸测量。结果表明,图像处理技术可用于家蚕吐丝管轮廓检测,能够满足精度要求,为家蚕吐丝管的三维重构和内部微流动特性检测等后续工作奠定基础。

数字孪生驱动的船舶装焊产线可视化监控方法

为了解决船舶中小组立装焊产线可视化监控程度低的问题,提出了数字孪生驱动的装焊产线可视化监控方法。首先,提出了产线虚拟模型与物理数据的融合机理,创建了船舶装焊产线数字孪生模型;然后,构建了产线监测数据采集框架、预处理方法和储存方法,为产线实时监控提供数据基础;最后,利用Plant Simulation软件开发船舶组立装焊产线可视化监控平台.以某船厂装焊生产线为研究对象,通过对其可视化监控与展示,验证方法的有效性和实用性.

家蚕前部丝腺准静态轴向拉伸力学特性

为了研究仿生微通道的制作工艺和流动特性,提出了符合家蚕前部丝腺特征的生物软组织复合体准静态轴向拉伸力学性能测试方法。以五龄家蚕前部丝腺为试验对象,进行了准静态轴向拉伸试验,观测了拉伸试样断口形貌,测量了前部丝腺体和丝蛋白溶液纤维化过程(简称丝纤维)的准静态轴向拉伸力学性能。应用超弹性材料Ogden模型,构建了家蚕前部丝腺体和丝纤维的准静态轴向拉伸力学本构方程,利用ABAQUS软件进行了试验结果拟合,相关系数达98%以上。结果表明:家蚕前部丝腺体及其丝纤维具有优异的超弹性力学特征,且丝纤维力学性能优于丝腺体的。

基于CDIO的机械原理综合考核方法改革与实践

作为教学效果最具时效性和导向性的检测手段,考核方法是课程教学及其改革的重要组成部分。根据CDIO教学模式改革需要,机械原理综合考核方法涉及课堂参与度、课外项目验收和课程基本知识等多个方面,贯穿课堂教学全过程,需处理好教学理念和教师、学生、教学资源等投入问题。实践证明,机械原理综合考核方法可激发学生学习兴趣,提高课堂教学效果。

数字化进退针装置的设计与试验

针对细胞注射中微注射针刺膜速度慢和定位精度差等不足,研制一种基于惯性力与摩擦力交替作用的数字化进退针装置。阐述该装置工作机理,利用压电陶瓷低频振动产生的冲击式惯性力,克服摩擦力产生微进给。建立数字化进退针装置的动力学模型,利用数值方法求解其输入输出响应关系。该模型求解结果在性能试验得到了验证。在小鼠卵母细胞显微注射试验中,对数字化进退针装置进行了应用研究。研究结果表明:数字化进退针装置能够满足显微注射要求,其动力学模型是合理的。

机械类专业学位硕士研究生培养模式重构

为满足社会对高层次应用型人才的需求,全日制专业学位硕士研究生已成为我国研究生教育的主要培养对象。在总结分析现有培养模式特征基础上,提出了基于工程应用和企业需求的机械类专业型研究生培养模式重构思路,构建了具有可持续性和船舶特色的机械类专业型研究生培养方案及其考核体系,阐述了重构培养方案的实施方法和要点,为全员全程提高机械类专业型研究生培养质量提供保障。

船海特色高校建设背景下的教学改革探讨——以工程辅助数字技术课程为例

文章结合江苏科技大学船舶与海洋工程装备的高校特色,对机械专业工程辅助数字技术课程教学进行探讨研究,首先分析了该课程目前的教学现状,从四个方面列举了现阶段的不足;其次对教学改革的三个重点方面——船海特色项目案例开发、“翻转课堂”教学模式构建和“课程思政”策略构建展开细致介绍;之后确定“工程辅助数字技术课程”的教学改革目标;最后结合改革目标和改革重点提出具体的改革方案,落实船海特色背景下的项目案例教学,旨在实现全方位育人目标。

数字化进退针装置在显微注射中的应用实验

针对显微注射中微注射针刺膜速度慢和定位精度差等问题,研制了一种基于惯性力与摩擦力交替作用的细胞工程用数字化进退针装置。利用该装置搭建了数字化显微注射实验系统。以昆明系小鼠为实验动物,对其卵母细胞进行了数字化显微注射实验研究。以细胞变形率和刺膜效率为评价指标,分析了数字化进退针装置驱动电压和频率等参数对实验效率的影响,通过实验优化了其控制参数。结果表明,小鼠卵母细胞数字化显微注射具有高的实验效率,达149枚/h。实验证实,数字化进退针装置满足细胞显微注射的要求。

面向卓越工程师计划的机械原理教学方法改革与实践

面向机械设计制造及其自动化专业卓越工程师教育培养计划,进行了课程体系梳理和教学方法改革与实践。构建了课程间协调衔接、章节间有机联系的教学内容体系,实践了基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化、基于网络教学资源的学生自主学习、基于计算机和编程技术的项目式课外大作业等教学模式,总结了教学改革与实践的注意事项。实践证明,教学改革方法激发了学生学习兴趣和主动性,可有效培养学生专业知识、创新能力、工程意识、科研素养。

基于持续改进的研究生培养全程多元化考评体系研究

针对招生规模扩大和培养质量下滑等现象,融合以学生为中心和持续改进理念,构建贯穿培养全程的研究生多元化闭式考评环链模型和考评体系,总结其实践要点,从内部操作层面探索研究生培养质量提升与保障途径。

基于小生境粒子群算法的刀具容屑槽刃磨工艺设计

为解决整体刀具容屑槽刃磨制造工艺设计过程中的砂轮形状和位姿求解问题,提出基于已有双斜面型(DOB型)砂轮库或基于DOB型砂轮尺寸和位姿组合优化的容屑槽刃磨成形工艺设计方法。首先,建立反映不同刃磨精度需求的目标函数,将容屑槽刃磨工艺制定问题转化为目标函数最小值求解问题;其次,作为目标函数核心组成部分,基于空间解析几何及图形算法建立具有强鲁棒性的容屑槽预测方法,实现根据已知砂轮形状和位姿快速求解加工获得的容屑槽端截线轮廓及前角、芯径、槽宽等关键结构参数;然后,基于砂轮位姿对容屑槽形状的影响规律,建立了基于环形拓扑小生境粒子群优化算法的目标函数最优解搜索方法。通过3个算例验证了研究成果的有效性。

基于加工特征的工艺信息重用方法

为便捷准确地添加工艺信息,提出了基于加工特征的工艺信息重用方法。利用面向对象的方法创建了工艺信息的层次化表达模型,将加工知识单元分为特征层、加工层和元素层进行组织与管理;创建了预定义加工特征与工艺信息的关联机制,以确保工艺信息的准确获取;分析了各类预定义加工特征的几何信息和边界属性信息,从而构建出特征的表达与组织方法;利用加工特征的匹配策略实现了工艺信息的快速添加,并基于实例验证了所提方法的有效性。该方法的实现可为工艺知识的重用与积累奠定基础,对推广智能化工艺设计的发展与应用具有重要意义。

面向含有辅助特征的工艺模型创建方法

为了创建含有工艺辅助特征的工艺模型以提高工艺规划效率,提出面向含有工艺辅助特征三维工艺模型的快速建模方法。基于工艺辅助特征的具体作用,将其分为辅助加工特征、辅助装夹特征、辅助测量特征和辅助装配特征4类;对各类型辅助特征进行参数化设计,并建立工艺辅助特征库进行管理;基于工艺辅助特征的关联准则和添加方法添加工艺辅助特征,并创建了三维工艺模型。通过NX开发的相应功能模块验证了所提方法的有效性。

船用柴油机缸盖高速切削加工表面残余应力的分析和模拟

为了降低船用柴油机缸盖高速切削表面残余应力,提高表面加工质量,文章基于仿真分析方法,研究了不同切削要素对船用柴油机缸盖高速切削表面残余应力的影响。首先,使用J-C本构关系及其断裂准则建立了材料失效破裂模型;其次,基于Abaqus有限元法建立了船用柴油机缸盖二维高速切削有限元模型,进而探究了不同切削速度、切削深度、刀具角度下缸盖表面残余应力变化规律。研究表明:合理选择切削速度、切削深度、刀具角度能够有效地降低船用柴油机缸盖高速切削表面残余应力,提高产品加工质量。