变曲率曲面构型前刀面车刀的减阻性能研究

为了降低切削过程中的阻力,通过对河狸牙齿前刀面的构型分析,设计出了具有变曲率准线曲面构型前刀面的车刀。在0.15~0.5 mm背吃刀量下,选取4种前刀面构型进行仿真切削对比分析。仿真结果表明,余弦函数准线构型前刀面刀具的切削力相对于其他构型前刀面刀具的降低了3.5%~11.96%,并通过直角切削实验对仿真结果进行了验证。随后通过仿真实验对余弦准线函数进行参数优化,得出了切削力随周期和幅值改变的变化规律。优化结果表明:当背吃刀量与前刀面余弦函数准线一个周期的比值为40%左右时,减阻效果最为显著。所设计的变曲率构型前刀面车刀不仅有效降低了切削力,还为金属切削刀具的构型设计提供了新思路,具有较强的应用价值。

Pneu-net型变曲率软体驱动器弯曲性能与控制的研究

气动软体驱动器是气动软体机器人的基础和关键元件,在实现软体机器人弯曲运动方面有着无可比拟的优势。但是气动软体驱动器在结构和材料方面都存在明显的非线性,这对软体驱动器的建模和精确控制提出了很大的挑战。本文基于分段常曲率变形假设、Yeoh超弹性材料本构模型和虚功原理建立了pneumatic networks (pneu-net)型常曲率软体驱动器的弯曲数学模型,通过有限元仿真研究了结构参数和输入气压对驱动器弯曲性能的影响。在此基础上提出了变参数变曲率驱动器设计,建立了其弯曲变形预测模型,并进行了多驱动器一致性误差分析,有限元仿真和实验验证了模型的有效性。最后对软体驱动器的力输出特性进行了实验测试,制作了一个三指软体抓手,通过实验展示了软体抓手抓持不同物体的性能。

基于风险建模的变曲率匝道自动驾驶轨迹规划方法

变曲率匝道曲率不固定、平面布局多样,是自动驾驶面临的复杂道路场景。提出了一种考虑“车-路”耦合风险的换道算法,用以优化变曲率匝道下换道轨迹的安全性。算法以五次多项式为基础建立候选换道轨迹集,综合风险、效率和舒适性指标构建代价评估函数,实时执行代价最低的轨迹。算法在直接汇入式和平行布置式加速车道布局下进行了仿真测试,结果表明在保证效率的前提下,车辆间的冲突风险程度在加速车道直接汇入式和平行布置式两种布局下分别降低13.9%和12.6%,可以改进自动驾驶轨迹在复杂驾驶场景的安全性。

大跨度超高悬挑变曲率管桁架施工技术研究及应用

管桁架结构是在网架结构的基础上发展起来的,安装采取“地面拼装、整体吊装、空中对接”的原则,地面拼装过程中可对多榀桁架同时拼装作业,其主要适用于大跨度建筑结构中,不仅满足建筑质量性能方面需求,而且减少钢结构使用量。论文依托天祝藏族自治县体育场建设项目,利用软件对大跨度超高悬挑变曲率管桁架节点接头、复杂构造节点进行优化处理,最终大幅提升构件加工速率及成品优品率,现场拼装安装精度高,相较传统施工方法,不仅满足了建筑结构质量要求,而且大幅度提升施工速率。

变曲率摩擦支座摆隔震技术的理论研究与试验分析

为了验证变曲率摩擦摆支座的减隔震效率,通过Abaqus有限元分析,系统对比研究了等曲率摩擦摆支座和变曲率摩擦摆式支座的力学性能差异,并通过振动台试验证明,变曲率摩擦摆支座的减震效率较等曲率支座能提高约7%~23%。针对目前常用设计软件无法模拟变曲率摩擦摆支座的问题,提出了一种“双线性折线模型”的等效模拟方法,通过详细分析计算其滞回特性,验证了该等效模拟方法的可行性。

低比转数变曲率叶型离心泵非定常流动分析

运用Fluent流场计算软件,采用修正的RNG k-ε湍流模型、滑移网格技术和二阶隐式时间推进法,用SIMPLEC算法对压力和速度耦合求解,数值模拟了低比转数变曲率叶型离心泵定常压力场、速度场和非定常压力场,设定了不同工况下靠近隔舌区叶轮和蜗壳之间的3个监测点,得到了3点的均压脉动度,并将计算的外特性曲线与试验进行了比对。结果表明,短叶片抑制了工作面流动的分离,改善了叶片上压力分布,叶轮出口处的射流尾迹区得到了明显改善;隔舌附近监测点的压力脉动幅值与监测点到隔舌间的距离成正比;数值计算结果为该泵叶型设计提供了理论依据。

变曲率沟槽精密球研磨加工优化实验研究

目的获得变曲率沟槽加工方法研磨精密轴承钢球的最优工艺参数。方法应用田口法对变曲率沟槽加工方法研磨球体的参数进行实验和优化,以研磨压力、磨料粒径、磨料浓度为主要影响参数设计正交实验,以材料去除率、表面粗糙度和球度误差为评价指标,通过平均响应分析和方差分析得到最优研磨参数组合。结果对于材料去除率,研磨压力的影响最显著,磨料粒径的影响次之,磨料浓度影响最小;对于表面粗糙度,磨料粒径的影响最大,磨料浓度的影响次之,研磨压力影响最小;对于球度误差,压力的影响最大,其他因素的影响较小。结论在每球的研磨压力为5 N、磨料粒径为3000~#(5μm)、磨料质量分数为25%的条件下,球体的材料去除率最大,可达到0.28 mg/h。在磨料粒径为5000~#(3μm)、磨料质量分数为25%、每球研磨压力为2.5 N的条件下,球体的表面质量最佳,表面粗糙度最小达到12 nm。在每球研磨压力为0.5 N、磨料粒径为3000~#(5μm)、磨料质量分数为50%的条件下,球度误差小。

变曲率竖曲线梁顶推过程支点标高调整方案确定的单步模数搜索合成法

针对穷举法计算量太大、试算法需要丰富经验的不足,研究变曲率竖曲线梁顶推过程中支点标高调整方案确定的新方法。基于相关假定,给出各支点处梁体强迫位移、顶推过程支点标高(含初始标高、调整后标高)及其调整约束条件等顶推关键要素的数学表达,明确支点初始标高的设置方法。在建立穷举法标高调整向量数学表示及其最优(或较优)标高调整方案寻找流程的基础上,基于先粗后精分级寻优思路提出计算量较穷举法大为减少的两步穷举法。考虑顶推过程支点标高调整方案确定中标高值优化精细程度的工程意义(或者优化标高值工程上的可变动性),提出"标高模数"概念,明确搜索策略,采用"先单倍模数搜索,再最大程度合并"的思路建立单步模数搜索合成法。算例分析比较两步穷举法、单步模数搜索合成法的计算耗时与结果等,明确单步模数搜索合成法是确定变曲率竖曲线梁体顶推支点标高调整方案的较佳方法。

珠海歌剧院变曲率双曲面薄壁弧形墙模板施工技术

针对珠海歌剧院观众厅变曲率双曲面弧形墙结构模板施工定位难度大、配板计算难、施工效率低、模板加工安装要求高等特点,通过BIM建模、弧形模板选择分析、圆弧拟合计算、弧形墙结构合理分段、模板体系设计、模板精确加工及安装等技术措施,缩短了弧形墙结构施工工期,降低了模板损耗率,顺利完成了双曲面薄壁弧形墙模板施工。

变曲率摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟

介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明:1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。

基于单转盘变曲率沟槽研磨方法的球体加工试验研究

目的针对传统V形槽研磨方球体时自转角恒定、加工轨迹不能均匀包络整个球面而影响产品一致性的问题,提出一种单转盘变曲率沟槽球体研磨加工方法,使球体运动状态随沟槽曲率的变化而变化。方法基于纯滚动假设条件,通过几何运动学分析建立自转角与运动轨迹的关系模型,并自主研发了变曲率沟槽循环研磨机床,在该平台上对G16级GCr15钢球进行加工试验,改变研磨液、载荷、转速与研磨盘等工艺参数,经过粗磨、精磨和抛光三道工序,以球体圆度、粗糙度与批内一致性测量结果为指标,对单转盘变曲率沟槽的研磨效果进行评价。结果仿真结果表明,通过优化变曲率轨迹参数能实现球体表面加工轨迹的均匀全包络,轨迹均匀性标准差SD达到0.1986。球体抛光后,圆度均值为0.095μm,表面粗糙度均值为0.011μm,一致性达到了0.17μm,加工精度达到G5级球要求。结论沟槽滚道曲率的变化可使球体自转角在0?~90?之间持续变化,改变球体的运动姿态,获得全包络研磨轨迹,进而实现球体高效高一致性的加工,具有较强的工程应用价值。

2099铝锂合金型材的变曲率滚弯工艺

2099铝锂合金变曲率2型材是我国自主研制的大型客机C919的重要桁架零件,其轮廓曲率不断变化,依靠传统经验式的滚弯方法很难成形该种零件。为此,提出了有限元数值分析的方法对2型材的等曲率滚弯过程进行了仿真,得出了其滚弯成形规律和回弹规律。依据滚弯成形规律,采用分段等曲率滚弯的方法进行了变曲率型材滚弯有限元模拟,确定了变曲率型材滚弯中各分段的左右滚轮抬升量。根据变曲率型材滚弯模拟结果进行了型材的变曲率滚弯工艺试验。结果表明,型材贴模效果较好,轮廓误差仅为0.5mm,满足设计要求,模拟结果与试验结果一致性较好。

变曲率沟槽高精度球体精研工艺优化实验研究

基于变曲率沟槽研磨抛光方法,对球体进行运动学分析并建立运动学方程。利用Matlab绘制球体表面加工轨迹并结合Preston方程建立球度误差计算模型。仿真结果表明最短的加工时间为26 h。基于田口法对精研阶段球体加工工艺进行正交试验,并对实验结果进行方差分析及S-N-K分析,优化各加工阶段加工参数以获得最优的圆度值。结果表明:在半精研阶段将球体的球度研磨至0.7μm,精研阶段研磨至0.3μm时加工效率最高。完成精研阶段(半精研、精研和超精研)阶段只需要29 h,相较于传统的加工方法其效率提高了14.7%,并且抛光结束后的氧化锆陶瓷球粗糙度达到14 nm,圆度达到0.13μm,达到了G5级国家标准。

一种变曲率面晶体X射线检测技术

在惯性约束聚变光谱诊断物理实验研究中,晶体衍射后X射线光谱信号较弱,需要高收光效率及宽频谱范围的光谱诊断仪器.在传统锥面弯曲晶体基础上提出变曲率弯晶多能点成像技术,该技术具有宽频谱范围、强聚焦能力、高光谱分辨的特点.在晶体衍射成像结构设计中,由于能够确保成像光线的旋转对称性,因此在原理上可消除传统弯晶X射线衍射成像像差.利用研制的变曲率面石英晶体对钛靶X射线源进行X射线聚焦检测,并与同种材料的平面晶体进行收光效率对比,实验结果表明该变曲率面石英晶体的收光效率可以达到平面石英晶体的100倍,检测X射线能量范围为4.51~5.14keV.该晶体谱仪结合X射线条纹相机能够检测宽频谱范围的微弱X射线信号,条纹相机探测面可与晶体检测光路方向垂直布局.

外倾式变曲率竹饰面弧墙模板支撑一体化施工技术

南宁万科大厦角部外倾变曲率竹饰面弧墙施工,采用新型的模板支撑一体化加固体系,并通过项目实践形成了一套完整的施工技术。施工中增加弧墙内钢骨,通过焊接在钢骨上的对拉螺杆将施工中的全部荷载传递至钢骨,并设计了钢筋桁架环箍和衬模+竹片的模板结构,解决了传统支撑体系刚度、强度不足,三维空间自适应差等问题。模板支撑一体化加固体系结构设计简洁,施工工艺操作简单、快捷。弧墙施工过程弧形墙体测量定位精准,弧墙截面厚度及钢筋定位控制准确,外立面竹条饰面纹理效果良好。

小直径厚壁管材变曲率弯曲回弹预测

为快速、准确地预测管材变曲率的弯曲回弹,建立变曲率弯曲回弹预测的解析模型.基于ABAQUS平台建立小直径厚壁管材变曲率弯曲成形及回弹数值模拟模型,通过试验验证了所建模拟方法的可靠性.将变曲率回弹问题转化为离散定曲率回弹问题进行研究,通过近似纯弯曲回弹实验,建立管材定曲率弯曲回弹前后半径之间的函数关系式,将变曲率弯管轴线双圆弧拟合逼近离散,针对离散化的回弹弯管进行G1连续拼接,依据轴线复杂程度,构建拼接修正函数,建立管材变曲率弯曲回弹预测解析模型.通过2个试验算例验证该解析模型能够有效预测小直径厚壁管材平面变曲率弯曲回弹.回弹的准确预测是有效控制弯管回弹缺陷的前提,用于指导后续模具型面修正,补偿回弹误差,保证弯管几何精度.

珠海歌剧院变曲率双曲面薄壁弧形墙钢筋加工与安装技术

珠海歌剧院观众厅采用变曲率双曲面弧形结构,内部弧形柱、弧形梁交叉环绕,共同支承弧形墙体。针对弧形钢筋精确加工难度大,可靠连接要求高,现场安装定位难的特点,工程通过BIM建模、竖向结构合理分段、模拟现场钢筋加工安装、精确控制弧形钢筋加工下料弧度和长度、采用直螺纹连接等技术措施,有效保证了整个钢筋施工过程的质量,缩短了施工工期。

考虑初曲率影响的变曲率箱梁空间有限元分析

为计入曲率沿横向和纵向变化对曲线箱梁弯扭效应的影响,提出了考虑初曲率和变曲率影响的空间分析有限元方法。假设曲率沿径向线性变化,建立了曲梁内任意点的弯曲挠转角与曲线半径的反比关系;根据薄壁箱梁的弯曲扭转理论,并将曲率作为轴向坐标z的函数,得到了变曲率箱梁截面内任意点的应力和位移的关系。基于此,以形函数为单元内曲率变化的插值函数,构建了单元内部曲率变化的曲线箱梁等参有限元。按该方法编制了计算机程序,并用算例验证了该方法对变曲率曲线箱梁计算的有效性。

动车组变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯精度控制

对某动车组L型截面变曲率铝合金门立柱的拉弯成形过程进行模拟.基于不同阶段下的截面应力应变分布和回弹半径变化关系,探索了铝合金门立柱拉弯成形精度的影响因素,优选工艺参数及控制方法,并通过试验进行验证.结果表明:变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯成形主要缺陷为截面畸变和回弹,其中截面畸变缺陷包括直线段区域腹板塌陷和圆弧端区域立边内凹.调整拉伸量等工艺参数一定程度上能够减小截面畸变缺陷和回弹.截面畸变缺陷主要因拉弯过程中立边受力不同引起.设置背压板,增加压板载荷能够减小直线段腹板截面畸变值;优化拉弯模具轮廓线,可降低圆弧端的立边截面畸变值.门立柱小圆弧端一侧回弹程度比大圆弧端一侧更严重,主要因变曲率铝合金门立柱两端不对称引起,影响门立柱的贴模度.利用回弹补偿法修正模具型面可有效控制回弹.试验最佳工艺参数为:预拉量1%,包覆拉伸量4.5%,补拉量0.5%,直线段区域施加40 kN背压力,构件成形精度大幅度提高,满足设计要求.

变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工临时墩标高调整方案确定

以变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工计算为背景,确定顶推过程中对临时墩标高调整的优化方法。并联合Ansys和Matlab编制在大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推计算过程中对临时墩标高自动化调整的仿真优化程序Mccilm,依据在实际顶推过程中采集的各临时墩反力数据,验证了该算法及优化程序的科学性、合理性。