四轴旋翼飞行器结构设计与模态分析

通过分析四轴旋翼飞行器的飞行原理,基于UG NX环境进行了四轴旋翼飞行器的自顶向下的机械结构总体设计,并在FEM集成模式下对机架的结构模态进行了求解,得到了机架的10阶模态。结果表明:本文设计的快速插接式机架结构,最低自然频率低于振源频率,可以有效避免振源的激振,且结构比载重余量较大,扩展性高。

多糖-硒化多糖复方抗氧化活性的比较

为了研制抗氧化中药多糖制剂,在前期研究的基础上,选择抗氧化活性较强的枸杞多糖(LBP)、白术多糖(AMP)、当归多糖(CAP)、党参多糖(CPP)、大蒜多糖(GP)、百合多糖(LP)、五味子多糖(SCP)、硒化枸杞多糖(sLBP)、硒化白术多糖(sAMP)、硒化当归多糖(sCAP)为组分药,以糖含量按照多糖-硒化多糖9∶1的比例组成18个复方,比较它们的抗氧化活性。体外试验,比较18个复方对3种自由基的清除能力;体内试验,雏鸡免疫新城疫苗时分别注射高、低剂量的3个复方,测定血清3种抗氧化酶和MDA含量的动态变化。体外试验结果显示,18个复方的5个浓度对DPPH自由基、羟自由基和ABTS自由基均有不同程度的清除能力,LBP-sAMP、CAP-sLBP和CAP-sAMP的能力较强。体内试验结果显示,6个复方组在4个时间点的血清CAT、SOD、GSH-Px活性多高于或显著高于对照组,MDA含量均低于(多显著低于)对照组;CAP-sLBP组的3种抗氧化酶活性均为最高、MDA含量最低。18个复方均有不同程度的抗氧化活性,CAP-sLBP在18个复方中的抗氧化活性最强,可以考虑作为多糖类抗氧化制剂的候选方。

基于过程模态的薄壁件铣削稳定性实验研究

针对复杂航空薄壁结构件数控铣削时的振动问题,对薄壁件铣削时变化模态参数对加工稳定性的影响进行了实验研究。对薄壁件铣削工艺系统的动力学模型进行了推导,建立了薄壁件铣削振幅响应与工艺系统结构参数的函数关系,利用模态实验分析不同工序状态下模态参数的演变过程,揭示了铣削过程中模态刚度和模态质量的变化对模态频率的影响规律,并依据模态频率变化规律进行了最佳主轴转速范围的初选,在此基础上通过薄壁件的状态振幅响应曲线进一步优化了主轴转速取值范围,提出了薄壁件恒转速切削和变转速的可行性切削方案,利用薄壁叶片进行了工程化验证。研究结果表明:基于模态参数结合薄壁件振幅响应曲线进行最佳主轴参数选择策略是可行的,能够为薄壁件铣削时参数的合理选择提供依据。

TC4钛合金钻削力和钻削温度仿真研究

为了提高TC4钛合金的可钻削性,采用有限元分析软件Advant Edge建立TC4钛合金铣削加工有限元模型,分析工件和刀具上的温度分布规律,获得了钻削加工过程中钻削参数对钻削力和钻削温度的影响规律。结果表明:钻削TC4钛合金时最高温度出现在切屑上;钻削力随着主轴转速和进给量的增加而增大,随着钻头直径的增大而减小;钻削温度随着主轴转速、进给量和钻头直径的增加而增大。

三种多糖对鸡胚肝细胞抗氧化能力的影响

为了研制抗氧化中药多糖制剂,比较了枸杞多糖(LBP)、白术多糖(AMP)和当归多糖(CAP)对鸡胚肝细胞(CEL)的抗氧化能力的影响,以维生素C(VC)为对照。首先测定了4个药对CEL的安全浓度,然后取安全浓度范围内3种浓度的各药分别加入到CEL的培养体系中,培养24h后加入H_2O_2攻击1h,测定细胞活力(A_(570nm))、细胞内ROS含量、GSH-Px和SOD的活性。结果显示,H_2O_2组的A_(570nm)值最小、ROS含量最高、GSH-Px和SOD活性最低,均与细胞对照组的差异显著(P<0.05);3个多糖组和VC组的A_(570nm)值均大于或显著大于、ROS含量均低于或显著低于、GSH-Px和SOD活性均高于或显著高于H_2O_2组,高浓度的作用最显著(P<0.05);LBP组3个浓度的作用均强于同浓度的AMP组和CAP组,相当于甚至优于VC。结果表明,3种多糖均具有较强的抗氧化活性,能够抵抗H_2O_2攻击引起的鸡胚肝细胞活力降低、细胞内ROS含量升高和抗氧化酶活性降低,从而增强鸡胚肝细胞的抗氧化能力,LBP的作用最强,可以考虑作为多糖类抗氧化剂。

逆向工程与快速制造技术在人工假体上的应用

利用逆向工程技术,对人体股骨进行了反求设计,完成了股骨的CAD模型;基于Pro/E设计环境,采用自顶向下的设计方法进行了人工假体的详细设计;采用FDM2000原型机制造出假体实验验证模型,实现了股骨假体的逆向到原型的设计与快速制造;综合评定制造模型精度合理,可以为后续工程分析提供参考。结果表明,逆向工程与快速原型制造技术综合应用,对人体运动功能的修复、提高诊断和手术水平、缩短时间、节省费用都有显著意义。

基于逆向技术的骨盆环三维重构与结构分析

为解决骨科生物力学中医学影像数据逆向重构的技术问题,利用三维工程设计软件与有限元软件之间的接口技术,将逆向工程技术与有限元技术应用到人体骨盆环的三维重构设计当中,并开展了正常骨盆环在垂直载荷作用下静力学分析,建立了静载作用下应力和位移之间的云图分布关系,提出了人体骨骼逆向重构的一般性方法与关键技术,在生物力学基础上对重构模型进行了评价。研究结果表明,给出的人体骨骼模型逆向重构方法正确、可行;建立的骨盆有限元模型在模拟人体正常生理作用下的承载情况与理论认识和实验研究结果相符,其分析结果可以为后期医学工程分析与医疗器械设计提供依据。

独立学院大学生实践与创新能力的培养

独立学院作为新形势下中国高等教育改革的产物,缓解了国家高校教育资源的不足。针对独立学院的大学生这一群特殊的群体,提出以学生为中心,以兴趣为导向,以三大平台为牵引,以创新设计为手段,以校内外竞赛为激励机制的实践能力培养体系,采用集教学、实践和创新活动为一体的新型教学模式,并据此构建了大学生实践创新能力培养体系和一系列具体措施。

压电致动器扑翼结构动力学仿真

采用传统扑动机构的微型扑翼,气动效率低、扑动能耗大。采用压电致动器的微型扑翼通过压电材料进行致动使机翼产生上下扑动,有效地将扑动机构和机翼两个主要系统进行集成,不仅节省重量,同时它具有任务变形自适应能力强、气动效率高和扑动能耗小的特点。通过PCL语言建立采用压电致动器的扑翼有限元模型,结合同尺寸扑翼气动力试验数据,进行采用压电致动器扑翼结构仿真。利用仿真结果研制采用压电致动器扑翼原理样机,研究表明,采用压电致动器后扑翼扑动频率得到明显提高,压电片可有效控制机翼的弯扭变形,有助于提高扑翼的气动效率。

基于NS方程的飞行器气动系数有限元计算仿真

在飞行器布局设计过程中,其气动系数的计算至关重要,它直接关系着飞行器飞行稳定性。针对数值模拟方法、风洞试验方法以及单一NS方程方法存在的计算性能不足的问题,设计一种基于NS方程的飞行器气动系数有限元计算方法。方法分为两个阶段:建立方程与求解方程。在建立飞行器气动问题NS方程阶段,主要工作内容包括飞行器机翼结构建模、构建控制方程、确定边界条件;在求解飞行器气动问题NS方程阶段,主要工作内容包括方程离散化、划分网格、计算气动系数。结果表明:利用所提方法对飞行器气动系数进行计算时,综合性能指数达到9.5以上,远远高于其余三种传统方法,由此说明所提方法的计算能力更强,为飞行器合理布局与设计提供了重要的参考。

基于改进的变速刀尖频率响应函数法的计算研究

颤振预测被认为是目前最具潜力的辨识方法,但预测方面具有一定的复杂参数限制性,因此介绍了一种有效的辨识方法—运行条件下的变速刀尖频率响应函数法(FRF)。所提出的方法是基于颤振极限(即颤振频率和相关切割深度)条件下的验证测试来实现的。依据实验结果和预测的颤振极限相比较,将其之间的差异最小化,最终用GA算法计算出速度变化的频率响应函数。此方法所得到的结果符合预期的线性趋势,证明了在预测无颤振切割参数方面是准确的。

定常Navier-Stokes方程的非协调四边形元方法

Douglas提出的非协调元具有很好的稳定性,在矩形元上对速度增加了协调泡函数并对压力取间断分片常数.回顾了运用非协调矩形元方法求解定常N-S方程解的稳定性和误差估计;证明了逼近解的存在唯一并给出了数值实验.

非协调有限元方法求解定常Navier-Stokes方程

用非协调有限元方法进行定常Navier-Stokes方程的求解,证明了解的稳定性问题,对揭示逼近解的变化规律有重要意义,为数值求解定常Navier-Stokes方程提供了新的思路。

开式整体叶盘四坐标高效开槽插铣工艺方法

整体叶盘的加工余量主要是在其通道开槽粗加工阶段去除的,提高通道开槽切削效率是实现叶盘高效加工的关键。根据开式整体叶盘通道的结构特点,提出了四坐标插铣开槽高效低成本粗加工方法。通过叶盘叶片偏置面的直纹包络面逼近,确定叶盘通道粗加工区域,给出了四坐标插铣刀位轨迹生成算法。该方法有效解决了直纹面逼近的曲面边界问题,并通过对叶片偏置面的直纹逼近从根本上避免了刀位轨迹计算时误差的产生。实验表明,与传统的侧铣开槽粗加工相比,采用四坐标插铣方式切削力可降低60%,粗加工效率可提高1倍以上。

高速铣削速度对TC4钛合金表面完整性影响机理

通过TC4钛合金的高速铣削加工实验,研究了铣削速度对钛合金已加工表面完整性的影响规律。利用专业金属切削加工有限元软件AdvantEdge,对TC4钛合金高速铣削过程进行了二维模拟仿真,获得了在不同铣削速度下的温度场分布以及铣削速度对刀具前后刀面切削温度的影响规律。基于仿真结果,分析了TC4钛合金高速铣削速度对表面完整性的影响机理。结果表明：切削区最高温度位于刀-屑接触面上,距离刀尖0.01-0.02 mm的位置。铣削速度对切削温度影响显著,切削温度整体上随铣削速度增加而升高,但当铣削速度为301 m/min时,切削温度有所下降。

钛合金整体结构件高效插铣工艺实验研究

针对钛合金整体结构件粗加工的插铣和侧铣工艺,从切削力、切削稳定性、切削温度等方面进行了切削实验和分析对比。实验结果表明,在相同切除率条件下,插铣的轴向切削力略大于侧铣的轴向切削力,而插铣作用力仅为侧铣的1/3;随着切削深度的增加,插铣刀具的振动比侧铣刀具的振动小,且切削过程稳定;插铣的切削温度要比侧铣的切削温度低。最后,以TC4钛合金整体叶盘通道开槽为例,进行了插铣验证。验证结果表明,插铣切削过程稳定,效率比侧铣提高了近1倍,刀具成本仅为侧铣的13%。

航空发动机薄壁叶片加工变形误差补偿技术研究

针对航空发动机薄壁叶片在数控加工中的变形问题,基于反变形思想,提出了叶片加工变形误差的多次补偿方法,并研究了误差补偿中的叶片补偿模型重构和光顺问题,最后,对多次补偿方法进行了实验验证。结果表明:通过采用多次误差补偿方法,能有效地提高叶片的加工精度,与传统补偿方法相比具有高效、辅助支撑少、可以预处理变形的优点。

低温冷却GH4169高温合金插铣刀具磨损试验研究

针对GH4169高温合金高效插铣工艺,研究了不同冷却方式对插铣刀具寿命的影响。设计CO2低温微量润滑冷却系统,进行了CO2低温微量润滑冷却插铣刀具磨损切削试验,并与其他冷却方式进行对比。从磨损曲线、磨损影像及磨损率3个角度对刀具磨损量、刀具刃口磨损形貌及磨损速度进行了分析。试验结果表明,CO2低温微量润滑冷却对提高刀具耐用度有显著影响,有助于减缓刀具磨损,改善切削环境。可以通过改变冷却条件方式提升GH4169高温合金插铣刀具使用寿命。

开式整体叶盘通道侧铣粗加工技术的研究

整体叶盘从锻造毛坯到最终零件加工成型,需要切除大量的多余材料。本文提出了一种开式整体叶盘通道区域五坐标粗加工刀具轨迹规划方法。该方法通过生成整体叶盘薄壁叶片的直纹包络面,以确定叶盘通道粗加工区域的边界轮廓;基于直纹面五轴侧铣加工刀具轨迹双点偏置生成方式,利用投影法规划开式整体叶盘通道区域粗铣加工的刀心点轨迹与刀轴矢量方向。加工实践表明,开式整体叶盘的粗加工效率提高30%以上,同时,显著优化了后续半精加工和精加工工序的环境。

基于PRO/E齿轮的参数化设计及有限元分析

介绍了基于Pro/E环境下的齿轮的参数化建模的一般方法,并利用Pro/E与ABAQUS接口技术对直齿轮进行了模态分析,提取了前六阶固有频率和振型,为齿轮在动载荷下的响应情况提供了依据,有效避免了该零件的共振破坏。使设计工作者对设计模型在真实工作环境下的结构性能进行评估、研究和优化,对于直齿轮结构的优化具有一定的实际意义。通过设计分析可以看出,Pro/E的三维参数化建模功能,可以极大提高了模型的重复利用率,避免重复性劳动。在向ABAQUS数据的处理过程中,模型的一致性好、数据完整,能有效克服了通用有限元软件分析前处理不足的缺点,从而可以提高整个有限元分析的工作效率。分析研究也为复杂零件结构件的设计与有限元分析提供了一种方法。