考虑微凸体间相互作用的机床结合面加载接触特性分形理论建模

文章基于分形几何理论,考虑机械结合面微凸体间的相互作用对结合面接触特性的影响,同时考虑微凸体发生弹塑性变形的两个阶段,得出考虑微凸体间相互作用的单个微凸体的弹性临界变形;从而建立考虑微凸体间相互作用的单个微凸体各变形阶段接触载荷、接触刚度理论模型;进一步建立考虑微凸体间相互作用的结合面真实接触载荷、接触刚度分形理论模型,并进行无量纲处理,分别得出接触载荷、接触刚度与接触面积之间量纲为一的关系式。通过仿真分析对比,可见考虑微凸体间相互作用时单个微凸体的临界变形小于不考虑微凸体间相互作用时,而对应的微凸体接触载荷、接触刚度则大于不考虑微凸体间相互作用时。对比考虑微凸体间相互作用时不同分形维数对结合面接触载荷、接触刚度的影响,得出考虑微凸体间相互作用时分形维数增大结合面接触载荷、接触刚度呈增大趋势。

基于案例式教学的应用型本科课堂教学改革与探索

【目的】培养符合能源行业人才需求和具有较高实践能力的学生,跟从和适应现阶段应用型本科院校的未来发展趋势,使学生掌握“新工科”建设要求的相关能力。【方法】以“新工科”先进理念和行业发展趋势为背景,紧紧围绕建设能源特色鲜明的一流专业的目标,以山西能源学院机电工程系机械设计制造及其自动化专业学生为推广对象,以该专业学科基础课程、学科专业课程的课堂教学模式改革为主要研究内容,总结传统教学过程中存在的问题并进行教学改革实践。【结果】1)课堂活跃度明显提高,学生在实施教学改革的课堂中普遍认为学习的空间充足(55.97%);2)学生成绩明显提高,在教学实验班中,不及格率平均降低5.5%;3)学生基础能力、实践能力、动手能力提高,改革后累计获得学科竞赛奖项百余项;4)学生自主学习能力、实践能力、创新能力提高,成功申请专利2个,实现了科研成果0的突破。【结论】教学效果在各方面均有较为突出的改善,能够更好地培养学生的综合实践能力和创新能力,进一步增强地方高校为区域经济、社会发展服务的能力。

新工科视角下“工程力学”课程教学创新实践探索——以山西能源学院为例

【目的】适应新工科建设对高校工科人才培养方面提出的新要求,提升山西能源学院人才质量和科学研究水平。【方法】以“工程力学”课程为例,分析了目前在教学中存在的主要问题,并针对性地从提升学习兴趣、完善教学体系、丰富教学形式、优化考核方法四方面进行改革,提出建立以学生为中心、综合线上线下教学优势、理论与实际相结合的课堂教学新模式。【结果】2020级试验班学生平均成绩比普通班高8.8分,2021级试验班学生平均成绩比普通班高9.3分,试验班学生的理论基础和实践能力均得到显著提升。【结论】通过教学改革能有效提高课堂质量,促进学生全面发展。本研究可为培养理论基础扎实、工程实践能力强、富有创新能力的高素质复合型新工科人才提供有益的借鉴与参考。

基于有限元法的轴对称结构极限下限分析

极限分析的主要任务是获得结构的承载能力,即确定极限载荷系数。该文基于极限下限分析理论,采用有限单元法对轴对称结构的极限下限载荷系数进行计算。首先通过有限元法对结构进行离散化处理,建立了轴对称结构极限下限问题的数学规划格式。为克服求解过程中遇到的维数障碍,结合基于降维迭代思想的减缩基技术将整个极限下限问题转化为一系列非线性数学规划子问题,并采用复合形法直接进行求解。每个规划子问题中,利用弹塑性增量分析中的修正Newton-Raphson迭代法得到自平衡应力基矢量,进而由一组带有待定系数的自平衡应力基矢量的线性组合模拟出所需的自平衡应力场。最后编制了相应的计算程序,并对受均布内压的厚壁圆筒和厚壁球壳两个经典轴对称结构进行了分析。算例结果表明,该算法计算得到的数值解与理论解析解之间的误差都在1%以内,验证了本文提出方法的合理性和有效性。此外,使用不同数目的自平衡应力基矢量进行计算,结果均保持在解析解左右,进一步说明算法具有数值稳定性好的优点。

基于PID控制算法的自动巡线机器人的设计与实现

自动巡线移动机器人能在各种环境下独立执行巡线任务,适用于工业、农业、物流等领域。传统机器人在复杂或需快速响应的环境中效率低。为此,采用PID(比例-积分-微分)控制算法优化机器人的路径追踪和运动控制,提高巡线的准确性和稳定性。通过硬件和软件的综合设计,实现了一款基于PID算法的高效、稳定的自动巡线机器人,其设计的有效性通过装配、调试和实验得到了验证,为自动巡线机器人在各行业的应用提供了理论和实践基础,有助于扩大自动化技术的应用范围和提高效率。

风电胀紧套的力学行为分析

通过利用有限元的方法对风电涨紧套进行了力学行为研究,解决了利用传统公式计算胀紧套传递扭矩的不足之处,提高了胀套传递扭矩设计的可靠性。通过试验数据和计算数值进行对比,验证了有限元算法的准确性。通过对胀套力学行为的分析,得出胀套应力分布云图和位移变形图,对应力较大的区域进行修形处理,并且可以以传递扭矩为目标函数,对胀套外套外圆直径进行优化设计,达到节约成本的目的。

基于Pro/M的机械手横梁组件的有限元分析

利用Pro/E软件对机械手横梁组件各个部分建模并装配。在此基础之上利用Pro/E自带的分析软件Pro/M对横梁进行了有限元分析,得出了横梁各个零部件的位移和应力,为设计提供了有价值的数据,也为以后的优化设计、疲劳强度的分析提供了参考价值。

基于两种网格划分的注塑机机械手横梁的有限元分析

利用Pro/M对注塑机机械手的横梁进行有限元分析,计算出横梁的变形量,不仅对设计产品的性能进行了理论验证,也为以后的优化设计、灵敏度分析提供了依据。同时将加载好载荷和约束的模型导入到ANSYS中进行计算,通过两种不同单元网格划分的有限元分析软件的比较,得出了高阶单元和低阶线性单元在收敛方式上的差异。

基于ANSYS挤压筒过盈量选择的优化设计

通过利用有限元的方法对不同过盈量下的挤压筒工作时受力状态的选择进行了计算,得出了最佳过盈量的优化解,并且考虑到了挤压筒实际工作中的内衬、外套温度不一致、热装温度的合理选择区域、热装过盈量的初始应力值,利用优化设计中的线性规划的方法,找出了符合实际生产的最佳过盈参数,提高了传统挤压筒的设计合理性,保证了其使用的可靠性,达到了到节约生产成本提高产品使用寿命的目的。

基于Workbench锁紧盘试验台有限元分析与优化设计

本文通过对锁紧盘试验台三维模型的有限元分析计算,验证所设计锁紧盘试验台能否满足强度要求。通过计算得出锁紧盘力臂存在可优化空间,在此基础上通过对力臂相关参数进行了优化,将力臂厚度和力臂上圆孔直径作为设计变量,约束条件为满足安全系数条件下的力臂最大应力,目标函数为力臂重量最轻,优化设计之后重量得到减轻,节约了生产成本。

液体润滑轴承水封性能的有限元分析

通过对油膜轴承水封结构进行三维建模,利用有限元分析软件对其性能进行分析,得到了水封结构在实际使用中的变形图,同时通过有限元分析的后处理模块,提取了水封结构的总位移和径向位移、水封结构的最大等效应力和接触区域的最大接触应力,验证了产品设计的合理性,对产品的性能做出了精确的评估。

采煤机牵引部导向滑靴接触分析研究

导向滑靴是采煤机牵引部的重要部件,通过在ANSYS-Workbench环境下建立导向滑靴组件的有限元模型,定义了芯轴和导向滑靴之间的接触关系,分析计算得出了导向靴连接耳处的应力分布状况,根据分析得出的数据对设计进行了改进,提高了导向滑靴的可靠性,对采煤机导向滑靴设计具有指导意义。

油膜轴承衬套表面裂纹对应力强度因子的影响

衬套作为油膜轴承的主要承载件之一,由于其制造工艺原因,其表面裂纹缺陷容易发生在焊缝连接处。根据断裂力学原理,零件的失效为裂纹处应力集中裂纹扩展导致。针对衬套零件的外圆焊缝处的表面裂纹进行建模,通过有限元分析方法模拟研究衬套外圆表面裂纹在受载状态下,三种不同类型裂纹的应力强度因子。其中裂纹类型定义为椭圆形裂纹,裂纹长轴(裂纹长度)定义为50 mm,裂纹短轴(裂纹深度)定义为20 mm。Ⅰ型裂纹(张开型裂纹)应力强度因子SIFS(K_(1))最大为72.3 MPa·mm 0.5;Ⅱ型裂纹(滑开型裂纹)应力强度因子SIFS(K_(2))最大为0.7 MPa·mm^(0.5);Ⅲ型裂纹(撕开型裂纹)应力强度因子SIFS(K_(3))最大为0.11 MPa·mm^(0.5)。通过有限元模拟可知,衬套表面裂纹中Ⅰ型裂纹的应力强度因子占据主导地位。通过将衬套表面裂纹参数化,模拟计算可知衬套表面椭圆形裂纹参数变化时对Ⅰ型裂纹应力强度因子的影响规律。该规律为衬套表面裂纹对其性能的影响提供了科学精确的定量判断。

机械结合面法向接触刚度分形理论模型

基于分形理论同时考虑微凸体的弹性、第一弹塑性、第二弹塑性、完全塑性四个阶段的变形状态,得出单个微凸体在各变形阶段的接触刚度模型,从而得出影响单个微凸体法向接触刚度的相关参数。引入频率指数并得出各变形阶段频率指数的临界值,推导出频率指数值处于不同区间时结合面的接触刚度模型。模型仿真结果表明,分形维数D取1.1~1.9时,随着D值的增大,无量纲法向接触刚度的值单调增大;微凸体频率指数处于各个区间时无量纲法向接触刚度的值随法向实际接触面积的增大均增大。

室内自主移动机器人的设计与实现

文中对室内自主移动机器人的设计问题进行了深入探索,该问题在工业、农业和物流等多个领域中具有实际意义,特别是在处理复杂环境和实时需求场景中具有重要作用。研究的范围涵盖了机械设备控制系统的构建、视觉识别以及程序编写的细节,同时也关注了如何处理未知环境下动态避障和室内定位问题。最后,文中总结了硬件选择、软件设计、经验等。

考虑硬度变化的结合面法向接触刚度分形模型

基于分形几何理论,考虑微凸体因应变硬化而造成弹塑性变形阶段硬度随变形量变化而变化,建立结合面第一、第二弹塑性变形阶段单次加载刚度分形模型。推导出在计入硬度变化的情况下,单个微凸体在弹塑性变形阶段法向接触刚度与接触面积之间的关系式,进而得出结合面在弹塑性变形阶段法向接触刚度与接触面积、接触载荷之间量纲为一的关系式,并通过仿真分析得出相关参数对结合面法向接触刚度的影响。仿真结果显示:考虑硬度变化时,结合面量纲一法向接触刚度的值与法向实际接触载荷、实际接触面积之间存在关系;结合面法向接触刚度随着分形维数D的增大而增大;分形维数一定时,结合面法向接触刚度随表面长度尺度参数G值增大而增大。

考虑摩擦因素的结合面加/卸载分形理论模型

基于微凸体的弹性、第一弹塑性、第二弹塑性、塑性变形状态,考虑摩擦因素的影响,得出单个微凸体在各变形阶段加/卸载过程中接触面积和接触载荷分形理论模型。引入参数:结合面在各个变形阶段分布密度函数修正系数Ce、Cep1、Cep2,接触载荷修正系数De、Dep1、Dep2,进而推导出考虑摩擦因素情况下,结合面在各变形阶段加/卸载过程实际接触面积、接触载荷分形理论模型。根据该模型,结合面加/卸载过程实际接触面积、接触载荷与摩擦力修正因子kμ、屈服极限σs、等效弹性模量E′、轮廓参数G、分形维数D、粗糙表面频率参数γn有关,而结合面在卸载过程实际接触面积、接触载荷还与最大变形量及卸载后残余变形量有关。

2018年延安市农村妇女宫颈癌相关知识认知调查

目的为延安市农村妇女宫颈癌的综合防治提供科学依据。方法于2018年1至3月按经济富裕和落后分别随机抽取一个县,其中宜川县随机抽取9个乡镇295名农村妇女,吴起县随机抽取3个乡镇200名农村妇女;自编宫颈癌相关知识认知量表,共33个条目,包括:基本情况、宫颈癌认知、HPV的认知、妇科筛查及认知等,由经过培训的医学专业人员入户一对一进行调查。结果延安市农村妇女对宫颈癌的认知得分较低,对宫颈癌相关认知的知晓率为19.6%~82.4%,对HPV的知晓率为6.1%~32.5%,13%的女性认为妇科检查不重要,14%以上的女性未做过妇科检查,不同经济状况、不同职业、不同文化程度认知率比较,差异有统计学意义(χ^2=7.054、10.797、25.135、39.976、54.849、5.613、15.619、19.997、103.617,均P<0.05)。结论延安市农村女性宫颈癌的认知度很低,健康教育和定期筛查是最有效的措施。

注塑机专用五轴机械手悬臂的有限元分析

利用Pro/M对某注塑机五轴机械手的横梁进行有限元分析,首先,提出了两种载荷施加方案,分别得出了悬臂的变形和应力云图,对两种方案进行比较,可以在一定程度上反映滚轮与悬臂接触区域的应力状况;其次,通过对悬臂梁和滚轮组件的接触分析,得出悬臂在接触区域的具体接触应力,验证了该悬臂的安全性。展现了Pro/Mechanica在有限元分析方面的优势,尤其是在曲面区域的划分上,通过对悬臂的有限元分析,可以看出在约束和载荷的施加上该分析方法与实际工作中的一致性。