骨支架多孔结构设计及其流场特性研究

组织工程骨支架的结构及其内部流场的流体流动性能直接影响着营养物质的渗入和细胞的沉积。基于拓扑优化技术,以胫骨骨折实际受力为载荷设计不同孔隙率和尺度下的骨支架多孔结构单胞模型;运用计算流体动力学(CFD)方法对所得单胞及由其构建的多孔结构内部流场特性进行数值模拟,分析模型参数对各结构内部流场的流速分布和渗透率等的影响规律。结果表明各孔隙率和尺度下的单胞及多孔结构均具有良好的流场连通性,其中孔隙率是影响结构内流速的主要因素;各结构渗透率随着孔隙率和尺度的增大而增大;孔隙率和尺度较大的结构表现出更好的流体流动性能。研究成果可以为骨支架多孔结构的优化设计及应用提供支撑。

新型滚子动不平衡量测量装置振动系统的模态特性分析

圆柱滚子有质量小和不平衡量微小等特点,不平衡量的测量难度较大,目前的测量方法为接触式测量,对滚子表面有损伤且测量结果不精确。设计了一种新型小质量圆柱滚子动不平衡量无损测量装置,构建了振动系统动力学模型,分别用理论、仿真计算和试验定量测量了4种刚度系数下的振动系统模态参数。理论、仿真与试验得出的固有频率极差最高为2.4%,验证了振动系统动力学模型的准确性。

实心/空心滚珠丝杠动态、静态的热特性分析计算

通过对滚珠丝杠系统的热源、热边界条件的确定和计算,分别建立实心/空心滚珠丝杠系统的热稳态仿真分析模型,利用有限元的方法,得到滚珠丝杠系统的热稳态温度场分布,进而利用多场耦合对滚珠丝杠系统进行热结构耦合分析得到实心滚珠丝杠和空心滚珠丝杠的热变形情况,并分析热变形对滚珠丝杠系统的影响;然后分别对实心/空心滚珠丝杠系统进行模态分析和静态分析,分析滚珠丝杠中空后动静态特性的变化和影响,为立式加工中心的优化和改进提供理论依据。

多孔聚醚醚酮保持架材料的FDM制备及其摩擦学性能研究

采用熔融沉积成形(FDM)工艺制备了聚醚醚酮(PEEK)基自润滑轴承保持架材料,并围绕材料的制备、微观结构及宏观性能的协同设计进行了研究。结果表明:FDM工艺制备的PEEK多孔试样孔径大小满足多孔保持架材料的要求;多孔试样的含油率在一定程度上受其自身孔隙率的影响,孔隙率高的试样含油率也高,且总体表现出较高的含油保持率;在干摩擦条件下,试样的摩擦因数随着孔隙率的增大而增大;贫油润滑条件下与致密PEEK试样相比,多孔试样的摩擦因数下降明显,表现出了良好的自润滑效果;致密PEEK试样表现出了最佳的拉伸强度,而多孔试样的拉伸强度与其自身孔隙率密切相关且受造孔效果的协同影响。

基于拓扑优化的高速精密数控车床床鞍设计

为满足现代数控机床的高精度、高效率、高速度要求,提高机床基础部件的静、动态性能及轻量化设计,基于有限元拓扑优化方法,以ADGM高速精密数控机床关键部件床鞍为对象,对其结构进行了优化设计。首先基于变密度法建立以床鞍质量为目标函数,静刚度和固有频率为约束的拓扑优化数学模型,然后依据拓扑优化结果获得床鞍最佳结构布局;最后在床鞍最佳布局基础上,按照真实设计需求形成工程设计方案,并完成床鞍的整体设计。结果表明,与原有设计方案相比,新设计方案在床鞍质量减少13%的情况下,最大位移降低幅度超过6%,床鞍一阶固有频率提高8%,床鞍二阶固有频率提高7%,床鞍三阶固有频率提高6.7%。验证了上述方法的有效性,为机床基础部件设计提供了理论依据。

高速精密数控车床床鞍结构参数多目标优化

为了实现机床关键部件的多目标优化设计,以一种高速精密数控车床的床鞍为研究对象,采用灵敏度分析和试验分析方法,研究床鞍结构参数对床鞍动态特性的影响规律;以床鞍的前两阶固有频率和质量为优化目标,以导轨悬伸长度、导轨跨距和滑块间距为设计变量,建立多目标优化方程;运用粒子群算法和模糊综合评判法得到最优解。优化后,床鞍的一阶固有频率提高33%,二阶固有频率提高4.13%,床鞍质量减轻7.76%。优化结果表明所提优化方法是可行的,为床鞍的优化设计提供了理论依据。

胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响

为研究换热管-管板胀接压力与初始间隙对换热器胀接质量的影响,采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对不同的换热管-管板胀接压力和初始间隙进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触应力大小及分布规律。研究表明:胀接压力相同、间隙不同时,卸载后残余等效应力和残余接触应力值差别较小;初始间隙相同,胀接压力不同时,卸载后残余应力和残余接触应力值差别较大;换热管的残余等效应力和残余接触应力随着胀接压力的增大而增大,其变化趋势一致;当材料为Ti31钛合金、胀接压力为183 MPa时换热管与管板的初始间隙消除。研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供了依据。

喜旧溪河大桥连续刚构挠度计算及拱度控制

介绍南昆铁路喜旧溪河大桥连续刚构徐变挠度及预拱度计算方法和控制措施；对实测数据进行了分析；并对同类桥的线形控制工作提出了若干建议。

空气静压径向轴承动压效应对其承载能力的影响

建立空气静压径向轴承的理论模型,利用有限体积法分析软件,仿真分析了轴承处于旋转状态时,平均间隙和供气压力对轴承承载力和耗气量等特性参数的影响。结果表明:随着轴承转速的增加,空气静压径向轴承产生明显的动压效应;轴承的平均间隙越小,动压效应对轴承承载力的提高作用越明显;供气压力越大,纯静压润滑在动静压混合润滑中所占的比例越大,动压效应所占的比例越小。

凸度滚子超精辊廓形曲面的加工方法

介绍了目前凸度滚子超精辊廓形曲面的加工方法及其存在的问题,并提出了在现有条件下对WC-35导轮磨床的数控改造方案。

预应力混凝土桥施工仿真分析徐变计算

各种大跨度桥梁的迅速发展使得对施工过程的仿真分析和控制日益重要。本文结合实际论述施工过程仿真的徐变计算问题，提出了时段划分和预拱度设置的新方法。所述方法已在南昆线清水河大桥等实际应用，证明正确方便。

高速精密数控车床主轴箱多目标优化设计

为了提高数控机床主轴系统的静、动、热态综合性能,对主轴箱进行多目标优化设计。通过ADGM15高速精密数控车床主轴系统热-力耦合分析,计算出主轴跳动量。选择主轴箱筋板厚度、筋板间距、筋板位置、主轴箱内孔直径及壁厚为设计变量,主轴端部跳动和主轴箱质量为优化目标。用有限元法与模糊综合评判法相结合获得了优化设计的最优解,使主轴端部的径向跳动、端面跳动、主轴箱的质量分别降低了2.06%、2.29%、7.04%,提高了主轴箱的综合性能。

换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响

为研究换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响。采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对换热管-管板不同的胀接顺序进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触面应力大小及分布规律。研究表明保压阶段胀接顺序为外-中-内的等效应力最小;完全卸载后,胀接顺序为外-中-内的残余等效应力最小,残余接触面应力最大;胀接顺序为外-中-内时的胀接质量最好;胀接顺序不同时,同一结点处胀接压力卸载以后,对相邻换热管的紧密性和拉脱强度影响较大,距离管板越近,残余等效应力越大。研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供依据。

基于CATIA运动仿真的气弹簧安装位置设计

针对气弹簧安装位置设计的问题,首先初选气弹簧,利用两点法算出安装点的理论最佳位置,提出一种基于运动仿真的气弹簧安装位置设计方法,在数字化样机中对气弹簧进行干涉分析和运动仿真,从而使气弹簧安装位置的选择一次成功,并以大功率拖拉机前机罩的气弹簧安装设计为例,验证了该设计的可行性和实用性,对于其它气弹簧安装位置的设计有重要的参考价值.

基于逆向几何求交算法的STL模型多孔结构体素化

为解决三维网格曲面(stereolithogrphy interface,STL)模型体素化结构单一和计算效率不高等问题,基于几何求交运算的STL模型体素化处理技术,提出一种基于逆向几何求交算法实现STL模型的快速体素化方法。通过对STL模型进行分层,填充分层轮廓扫描线,设计体素单元结构,滑动滤值计算,得到多孔结构体素模型。对多种结构STL模型进行实验表明,本文算法具有耗时短、灵活多样特点,解决了传统体素化结构单一性问题,可为模型的三维重建和分层制造打下基础。

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》徐变系数的计算和应用

结合一座ＰＣ连续刚构桥的徐变分析，对中国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》徐变系数的计算和应用进行分析探讨。

基于变量驱动的产品系列化设计

针对形状或功能相似的产品设计,提出一种基于变量驱动的产品系列化设计方法,将所有的设计要素视为设计变量,同时定义这些变量之间的关系式以及程序逻辑,从而使设计的自动化程度大大提高,并以渐开线齿轮为例,讨论了在三维CAD环境下基于变量驱动的系列化齿轮设计。

预拱度计算设置的绝对挠度法

各种型式的铁路及公路大跨度预应力混凝土桥梁广泛采用节段施工方法，挠度及预拱度的计算和设置是施工控制的关键技术．本文在对现行的基于相对挠度的预拱度计算设置方法进行分析后，进而提出了新的绝对挠度法。理论分析及实际应用证明，新方法正确可靠，便于推广应用，能明显提高桥梁施工控制质量。

结构参数对床鞍动态特性的影响

为得到床鞍结构参数对其动态特性的影响规律,以高速精密数控车床ADGM35的床鞍为研究对象,建立并验证了有限元分析模型。结合正交试验设计的方法,以床鞍关键结构参数为因素,以床鞍前两阶固有频率和质量为试验指标,进行三因素五水平正交试验设计。通过极差与方差法确定床鞍结构参数对试验指标影响的灵敏度,最后建立床鞍结构参数与固有频率和质量之间的响应面模型,可为床鞍结构优化设计提供参考。

基于CMM的双面凸轮反求设计

三坐标测量机不但可用于零件的质量检测,还可用于反求工程当中。本文以双面凸轮的反求设计为例,介绍了三坐标测量机在反求工程当中的应用。