面向燃料电池双极板的不锈钢表相掺杂耐蚀性高通量计算与分析

通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理高通量计算,筛选了可以提高不锈钢双极板钝化层在PEMFCs工作环境中的耐蚀性的掺杂元素.基于Cr_(2)O_(3)的(101-2)切面构建计算模型,对其进行了48种元素的掺杂替换,考虑228种掺杂构型.根据掺杂结构和位移能量、掺杂元素被分为4类,并采用不同的吸附、空位计算方案.根据不同掺杂类型采用不同的吸附、空位计算方案,计算了每种掺杂元素对功函数、F的吸附能和Cr/O的空位形成能的影响.计算结果显示,C、N、In、Ru对于不锈钢钝化层的各项耐蚀性参数提升效果较好;Au、Rh、Pt、Ir、Co、Ni也能较好地提升耐蚀性,但是存在成本高或者危害质子膜的问题;Ag、Cu、Sn、Ge可以抑制空位形成和F吸附,但会造成功函数下降;Zn可以提高功函数并抑制F吸附.此外,对于电子态密度的计算表明,掺杂原子与Cr原子形成的稳定键合是耐蚀性参数提升的重要因素.

不同应力三轴度断裂的晶粒尺度效应及损伤建模

开展了不同晶粒尺寸及应力状态下的薄板拉伸实验,发现晶粒一致时断裂应变随应力三轴度的增加逐渐减小,针对剪切应力状态,晶粒尺寸增大导致断裂应变增大,并且晶粒尺寸过大会导致试样断裂形式改变;而针对单拉及平面应变状态,随晶粒尺寸增大,断裂应变减小。为描述尺度效应及应力状态影响,通过有限元仿真,利用考虑尺度效应的GTN-Thomason模型模拟了试样的变形过程,对比了实验与仿真的力-位移曲线,验证了模型在较高应力三轴度下的准确性,仿真结果表明,晶粒尺寸增大导致孔洞连接加快,应力三轴度增加有利于孔洞增长从而导致快速断裂。进一步地,在考虑尺度效应的GTN-Thomason模型基础上加入剪切因素影响,提高了损伤模型在较低应力状态下的预测精度。

自由曲面数字化的自适应规划

针对数学模型已知的自由曲面，依据质心定理推导出基于形状的采样算法，提出在给定采样精度下的自适应采样方法；针对数学模型未知的自由曲面，引入平面数字化曲线有界性概念，建立测量参数与采样步长的内在联系，提出了基于曲率和曲面切线斜率的自适应规划方法．计算机仿真结果表明，所提出的规划方法可显著提高数字化采样效率．

基于NURBS的散乱数据点自由曲面重构

针对散乱数据点， 首先提出基于曲率测度的大规模散乱数据点自适应压缩方法． 在此基础上，提出先压缩后重构的基于ＮＵＲＢＳ的曲面重构策略．该方法可在保持原数据点集基本特征的前提下，将散乱数据点压缩到ＮＵＲＢＳ曲面重构要求的规模。

数学模型已知的自由曲面数字化自适应采样

针对数学模型已知的自由曲面，依据质心概念推导出基于形状的采样算法．借助该算法不仅可产生在给定采样点总数条件下的自适应采样矩形拓扑网格，而且能确定在给定采样精度下的合理采样点数。

轿车车体装配尺寸偏差控制技术

基于偏差流理论 ,针对夹具的优化设计及鲁棒设计、柔性件装配偏差分析与综合、制造过程在线测量、故障诊断和偏差在线补偿 ,从设计和制造并行角度对车体偏差控制进行了系统综述 ,论述了面向设计和面向制造的偏差控制的辩证统一关系。结合所提出的偏差流库和偏差流检测站的概念 ,给出了偏差流控制的系统模型 ,丰富了偏差流理论。

薄板冲压件焊装夹具设计方法

由于薄板冲压件的易变形性和制造误差特征 ,薄板焊装夹具设计显著区别于普通机械加工工件定位夹具。本文首先介绍了夹具设计的形闭合与力闭合概念、螺旋理论的发展 ,给出了确切定位和完全夹紧条件 ;然后 ,重点阐述了面向薄板冲压件焊装夹具设计的“N- 2 - 1”定位原理和夹具的优化设计方法 ;最后分析了夹具的稳健性设计方法。可以预料 ,采用该方法可有效地减少和控制定位误差的影响。

神经网络在激光位移传感器误差补偿中的应用

为降低入射角对激光位移传感器测量精度的影响， 提出一种新型的误差补偿方法：先采用 Ｂ Ｐ 神经网络实现测量误差与法矢章动角和进动角的映射关系， 再借助于该映射进行误差补偿。实验结果表明所提出的误差补偿方法可有效地提高激光位移传感器的测量精度。在此基础上， 进一步提出了自由曲面测量误差的补偿方法。

透镜形式对激光位移传感器精度影响的研究

在试验研究基础上，分析了物镜形式对激光位移传感器测量精度的影响，讨论了图象处理的阈值确定方法．采用３σ准则和样本平均降低了光源不稳定对精确度的影响．认为在采用三次样条拟合定标曲线的前提下，可用单片透镜代替非球面透镜．

激光位移传感器的计算机辅助设计和实验验证

根据被测物体的表面反射模型，采用光线追踪法对所设计的激光位移传感器进行了计算机仿真，利用复合形法进行结构参数优化。在结构优化基础上，使用单片球面透镜获得了较高的线性关系。实验表明，此方法可以缩小传感器的结构尺寸、提高精度、降低成本。

一种激光位移传感器的试验研究和改进

在对一种激光位移传感器原理进行试验研究的基础上，分析了结构参数和物镜形式对测量的影响，讨论了图象处理的阈值确定方法．认为在三次样条拟合定标曲线的前题下，可用单片透镜代替非球面透镜．采用3σ准则和样本平均降低了光源不稳定对精确度的影响，并提出了彻底消除光源不稳定影响的途径．

IGES接口的开发及被测曲面重构初探

揭示了ＩＧＥＳ文件中以ＮＵＲＢＳ表示的裁剪曲面的数据结构，针对ＭｉｃｒｏＳｔａｔｉｏｎ的实体类型，开发了ＩＧＥＳ文件的判读接口程序．并基于ＭｉｃｒｏＳｔａｔｉｏｎ系统。

B样条和弹塑性有限元在冷冲压拉延成形中的应用

分析了ADINA的基本方程求解特征，将弹塑性有限元和B样条形状描述应用到冷冲压拉延成形加工中，以描述拉延件形状的B样条控制顶点作为设计变量，采用复合形优化算法进行形状优化．采用该方法不仅能分析出成形过程中的应力和变形，而且能找出满足特定要求的最佳形状．

一种用于板材冷拉深成形分析的弹性有限元程序

分析了ＡＤＩＮＡ的基本方程和本构关系及求解特征，并对冷冲压拉深成形过程中复杂的边界条件，开发出用于板材深拉深分析的弹塑性有限元程序，通过实验验证了该程序可靠性．若采用该弹塑性有限元程序模拟成形过程，能分析出成形过程中的应力和变形，而判定设计是否可行．

基于小样本的车身装配尺寸质量动态高精度评价方法

汽车车身的装配质量是反映汽车整体生产水平的关键要素，白车身装配精度直接影响到整车的外观、密封性及空气动力学特性。目前国内汽车车身制造中存在大批量生产、小样本检测的特点，对白车身装配尺寸质量难以给出及时准确的评价。针对这种情况，提出一种应用经验贝叶斯理论，基于小样本检测对车身装配尺寸质量进行评价的方法。该方法充分利用历史稳定生产状态的数据，综合当前的小样本检测信息，对产品尺寸质量进行准确的估计，同时能够实现对车身尺寸质量及时有效的动态监测，为装配尺寸偏差的及时发现和控制提供了依据。给出了一个白车身测量数据的计算实例。仿真计算和实际应用表明，提出的方法是非常有效的。

轿车车体装配偏差研究方法综述

本文从轿车车体焊接、工夹和装配制造全过程出发，概述了轿车车体装配偏差研究方法和研究现状，详细讨论了车体柔性薄板件装配偏差研究的理论模型及车体装配偏差的监测与统计技术，最后提出了面向全生命周期的车体制造装配偏差设计与评价思想。

低速冲击作用下碳纤维复合材料铺层板的损伤分析

建立了一个有效计算模型,以分析碳纤维复合材料层合板在低速冲击作用下的层内和层间失效行为。针对铺层板的层内损伤,在基于应变描述的Hashin失效准则的基础上,建立了单层板的逐渐累积损伤分析模型;针对铺层板的脱层损伤,建立了各向同性脱层损伤模型,通过结合传统的应力失效准则和断裂力学中的能量释放率准则定义了界面损伤演化规律,并在潜在产生脱层的区域模拟为粘结接触,并将脱层损伤模型作为界面的接触行为。该计算模型通过商用有限元软件ABAQUS/Explicit的用户子程序实现。使用该计算模型对碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板在横向低速冲击作用下的损伤和变形行为进行预测分析。数值仿真的结果与试验结果进行了比较,取得了满意的结果,验证了该模型的正确性。

行星齿轮传动动力学特性研究进展

行星齿轮传动由于结构紧凑、承载能力强等优点而广泛应用在各个工业领域。振动和噪声是行星齿轮传动的主要问题。本文从动力学模型、自由振动、响应求解、均载及振动抑制等几个方面对国内外行星齿轮传动系统弹性动力学及相关研究进行了综述。介绍了行星齿轮传动弹性动力学研究中常用的纯扭转振动模型、横向—回转耦合振动模型以及有限元模型,对三种常用的响应求解方法进行了分析和评述。最后指出了需要进一步研究的几个问题。

复杂产品制造精度控制的数字化方法及其发展趋势

汽车车身、发动机等复杂产品通常要经历数十道乃至上百道加工工序,零件毛坯偏差、机床误差、夹具定位误差以及操作、环境等因素引起的误差在制造过程中传递和累积形成产品综合偏差,并最终影响产品整体性能和市场竞争力。面向工艺设计的线外质量控制,根据产品结构和质量要求,确定制造过程工位布置以及工艺参数;面向工艺过程控制的线内质量控制,则根据制造过程中所出现的尺寸偏差问题,确定尺寸偏差根源并采取相应工艺控制措施,两者相辅相成共同推动制造质量的提升。数字化方法是实现产品制造精度控制的关键。结合汽车车身、发动机制造精度控制的理论研究和工程实践,阐述复杂产品制造精度控制的科学内涵和技术要点。基于描述多工位制造过程偏差产生、传递、累积与湮没的偏差流理论,提出复杂产品制造精度数字化控制的总体框架。从数字化工艺设计和数据驱动的工序控制两方面,总结和归纳面向线外质量控制的产品制造工艺数字化设计方法和面向线内质量控制的复杂产品制造工艺过程控制方法。针对高端装备和高性能产品的制造需求,展望了复杂产品质量控制的发展趋势。

基于非合作博弈的公差分配优化

针对实际装配环境下的产品公差分配优化问题,采用博弈决策理论解决不同公差分配方案下的产品质量与成本的设计冲突。将装配过程的质量要求与成本关系视为多目标优化问题,利用博弈理论调和与解决系统冲突的特点,通过建立博弈决策主体、效用函数以及各博弈方的策略归属分类,将质量和成本多目标优化问题转化为多目标博弈决策问题并建立相应优化模型,由博弈方之间的自然竞争与协同,推导出基于非合作博弈的纳什均衡优化解,保证装配产品在质量与成本两方面的综合得益最大化,从而改善国际上普遍采用的基于经验或知识决策方法的不足。该方法应用于车身装配总成的公差分配实例,通过与线性加权和法的计算结果进行比较,说明其有效性和工程应用的指导意义。