非技术能力培养与课程思政建设协同推进研究--以“工程经济与项目管理”课程为例

课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措,非技术能力培养是工程教育认证毕业要求框架的重要组成部分。课程思政建设与工程教育非技术能力培养在立德树人方面具有高度的相关性。文章结合工程教育非技术能力,提出挖掘课程思政育人元素的四条途径。以“工程经济与项目管理”课程为例,分析非技术能力培养和课程思政育人功能,从课程思政目标、思政融入点、实现载体、育人成效等方面开展课程思政建设实践,为专业课程推进课程思政建设提供参考。

基于工程教育专业认证的工程经济决策与管理课程线上教学改革与实践

在分析工程经济决策与管理课程存在线上教学内容冗繁、教学模式单一、评价方式片面等问题的基础上,从教学内容、教学方法和教学评价方面进行改革实践,构建了“以产出为导向”的线上教学内容,结合翻转课堂、小组讨论及线上讲授等形式,形成了多方法相结合的线上教学模式,建立了课前、课中、课后多环节的线上教学评价体系。实践表明,该线上教学模式能够有效激发学生的学习兴趣,提高专注力,有利于全面评价学生的学习能力和教学效果,对支撑工程教育专业认证具有重要意义。

摆杆式操作机钳杆平升降缓冲刚度与阻尼研究

针对摆杆式锻造操作机钳杆吊挂系统的液压缸与蓄能器组合缓冲装置,以平升降运动为例,提出基于动力学理论分析获得缓冲刚度与阻尼的思路,据设备结构形式简化吊挂系统的物理模型,利用拉格朗日法分析平升降运动的动能及势能,建立吊挂系统平升降动力学模型。以50 kN操作机为例,在Matlab中求解动力学方程,获得缓冲装置刚度及阻尼对吊杆摆动角、工件质心位置、钳杆摆角的变化规律,分析刚度及阻尼对平升降运动的影响,提出确定缓冲装置刚度及阻尼的方法,为摆杆式锻造操作机缓冲装置油缸与蓄能器设计提供理论依据。

一种渐进式方捆压缩机的设计与研究

针对树皮、秸秆、杂草等生物质,提出了一种渐进式方捆压缩机,这种压缩机主要依靠曲柄滑块六杆机构实现压缩打捆。在满足设计要求的前提下,确定了压缩机的结构参数。通过动力学基本理论分析了系统的运动情况,建立了系统的力学模型,获得了系统的真实运动情况,说明了设计的合理性。通过分析软件ADMAS,模拟和仿真了机构的运动情况,验证了运动模型的正确性。此类压缩机在无需粉碎生物质的前提下,经过三次压缩,不但具有较高的压缩密度,而且高效节能,普遍适用于个人或者家庭。

基于虚拟样机技术的锻造操作机缓冲装置研究

锻造操作机是快锻液压机组的重要辅助设备,缓冲装置对于锻造操作机具有十分重要的作用。通过在ADMAS中建立操作机的虚拟样机模型,分析了缓冲刚度、阻尼与锻造操作机吊挂振动的关系,并对刚度、阻尼进行了优化设计。为进一步设计缓冲缸和选择蓄能器提供设计依据,形成了针对锻造操作机缓冲装置设计的一种新思路。

模具-复合材料相互作用的复合材料固化变形仿真方法研究

针对L形复合材料结构固化变形所引起的装配问题,建立了考虑模具-复合材料相互作用的复合材料固化变形仿真模型。首先,利用设置摩擦系数与最大剪切应力的方法,表征成型阶段模具对复合材料结构的剪切滑移效应。其次,考虑复合材料各向异性、材料热胀冷缩效应以及基体化学收缩效应对结构本身固化变形的影响。最后,利用固化硬化瞬时线弹性本构模型,在有效提升计算效率的前提下实现固化变形仿真计算。在此基础上,通过设计不同厚度、不同铺层顺序的L形结构件固化变形实验,验证仿真模型的有效性。实验和仿真分析结果比对最大误差为-20.8%,平均误差为-7.35%。结果表明:对于铝制模具制备的L形结构件,模具与复合材料相互作用会加剧结构的固化变形情况,并且结构刚度对这种变形有重要影响作用。

考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化方法

以某预留400 km·h^(-1)速度条件的高速铁路为研究背景,基于代理模型和优化思想,从系统设计层面提出考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化方法。首先,采用流体力学软件建立隧道气动效应数值模型,并基于列车以300 km·h^(-1)速度通过隧道的实测数据,验证数值模型的有效性;然后,以隧道净空面积和车辆动态密封指数为变量,依托既有350 km·h^(-1)高速铁路数据,构建列车以400 km·h^(-1)速度通过隧道时车内气压变化3 s极值的Kriging代理模型;最后,以建造成本为目标函数,构建考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化模型,设计布谷鸟搜索算法,求解满足舒适度标准的最优隧道净空面积和车辆动态密封指数。结果表明:代理模型预测的相对均方根误差为0.59%、相关系数为0.9999,能够精确描述车内气压变化3 s极值与车辆动态密封指数、隧道净空面积的非线性关系;对于400 km·h^(-1)高速铁路,建设成本最小时隧道净空面积为100 m^(2)、车辆动态密封指数为11 s,此时车内气压变化3 s极值为1163.4 Pa,满足气动舒适度要求。

风力发电机叶片动力学研究与分析

根据风机气动相关理论,进行叶素空气动力学特性分析,并给出叶片气动力的计算表达式,采用ANSYS有限元分析软件对风机叶片模型进行振动模态分析,计算了叶片的固有频率、各阶振型图,为避免叶片发生共振、提高叶片使用寿命提供了分析方法。

基于代理模型的400 km/h高速铁路车-桥系统关键参数优化方法

针对高速铁路车-桥系统建模复杂,难以确定最优关键参数的问题,运用数值计算、代理模型和优化设计等方法,提出了400 km/h高速铁路车-桥系统关键参数优化方法。通过构建三维车桥耦合系统动力学模型,计算不同抽样组合的车体垂向加速度;构建车体垂向加速度Kriging代理模型,精确描述车辆轴重、桥梁徐变上拱值与车体垂向加速度的相互关系;以最小化车体垂向加速度为目标,提出车辆轴重与桥梁徐变上拱值的匹配优化模型,基于布谷鸟搜索算法获取最优设计参数。结果表明:车体垂向加速度对徐变上拱值的敏感度远高于车辆轴重;400 km/h高速铁路最优的车辆轴重为15 t,桥梁徐变上拱限值为3 mm,其车体垂向加速度最小,达到0.4909 m/s2。此方法为从系统层面进行桥梁徐变上拱控制和车辆设计提供了重要依据。

曲线纤维铺放复合材料层合板结构拓扑优化方法研究

本文以曲线纤维铺放复合材料层合板为对象,构建了层合板单层曲线纤维铺放路径模型;结合层合板离散和单元等效原则,建立了曲线纤维铺放层合板单元等效本构关系;基于材料惩罚模式,以最小化应变能为评价结构刚度的指标,提出了体积约束下曲线纤维铺放复合材料层合板结构拓扑优化模型;基于有限元和移动渐近线方法求解拓扑优化模型,以获取层合板结构最优拓扑构型,采用数值算例验证设计方法的准确性。结果表明:构建的曲线纤维铺放层合板结构拓扑优化方法能够获得有效的拓扑构型,改变曲线纤维铺放路径可使悬臂梁和简支梁结构刚度分别提高36.9%和22.6%,性能得到明显改善。

基于多场耦合方法的厚截面复合材料固化过程的多目标优化

针对厚截面复合材料固化过程温度峰值过大所引起的材料力学性能降低及残余应力过大等问题,建立了基于多场耦合方法的复合材料固化过程多目标优化模型,用以降低固化温度峰值和缩短固化时间。首先建立包含热化学子模型、树脂黏度子模型和流动压实子模型的固化温度多场耦合模型,用以准确描述固化过程复合材料内部温度及构件厚度的演化规律。通过与文献中已有实验结果比较,证明所建立的多场耦合模型的有效性。在该多场耦合模型基础上,引入径向基(RBF)神经网络作为代理模型,利用多目标优化方法,对固化工艺参数进行最佳组合匹配。研究表明,温度峰值与保温平台温度变化呈明显非线性关联,这与复合材料固化过程的非线性特性有很大关系。在保温温度层面,为了降低温度峰值,需要提高第一阶段的保温温度,降低第二阶段的保温温度,同时在保温平台的时间上进行调整,以缩短固化时长。相比较于原有固化工艺制度,本文提出的优化方法可以显著降低厚截面复合材料层合板的固化时长和温度峰值。