新工科背景下“正/逆向设计加工”课程实践体系的探索与实践

阐述了长安大学现代工程训练中心建立的“正/逆向设计加工”课程实践体系的主要内容和实施效果。体系以教学融合+创新实践的方法进行构建,融合“CAD”“3D打印”“逆向工程”“CNC数控加工”等知识内容,采用递进式教学打破课程孤岛,鼓励学生自主创造,坚持全贯穿式教学实践环境。为培养新工科背景下的智能制造复合型人才提供了新型教学思路,对推动高校工程训练教学改革具有一定的借鉴意义。

基于Bayes方法的挖掘机动臂疲劳寿命可靠性评估

针对某型号中型挖掘机动臂在极小样本下的可靠性试验评估问题,基于挖掘机工作装置的疲劳寿命服从对数正态分布,结合单子样挖掘机动臂的疲劳试验数据,利用贝叶斯(Bayes)方法对其寿命可靠性进行了评估,给出了可靠度函数、失效分布函数、失效率函数等可靠性指标,获得了动臂结构在75%置信度、95%可靠度下的疲劳寿命为4071.6小时。为验证评估方法的准确性和有效性,采用了国际焊接协会(IIw)标准对动臂疲劳试验发生裂纹的结构细节进行了疲劳寿命评估,得到相同条件下动臂疲劳寿命为4378.1h。对比结果表明,两种评估结果相对误差仅为7.5%。该挖掘机在90%置信度下平均寿命为7673.2h,与验前信息8000h也比较吻合。

造桥机过孔状态下桁架导梁螺栓群的分析研究

移动模架是用于现场浇筑桥梁的大型施工机械,必须保证设备运行安全性。利用大型有限元分析软件ANSYS建立了移动模架开模状态的有限元模型,针对移动模架过孔工况进行了仿真模拟,通过改变支撑约束位置模拟设备过孔运动,利用板壳单元和约束方程模拟螺栓群构造,分析获得了各螺栓的承载力历程。分析结果表明:提出的移动模架有限元建模方法可有效模拟设备过孔工况,并分析获得各螺栓承载力历程;螺栓群中各螺栓承载力存在显著的非均匀承载现象,因此通过有限元模拟导梁螺栓群以评估螺栓极限载荷对螺栓群设计具有重要意义;分析结果验证了该设备的导梁螺栓群设置的合理性,也为同类型设备提供了参考。

基于3D打印技术的教学实训室及其应用

3D打印技术是制造业领域中一种先进的制造技术,改变了传统的制造模式。为了培养学生工程实践能力,增强其对先进制造技术的认识和了解,现代工程训练中心开设了基于3D打印的教学实训,并进行了实践,课堂反应效果良好,引起学生浓厚兴趣,激发了学生的创新思维。3D打印技术作为科技创新实践活动的支撑,促进了学校教学科研的发展,进一步推进了工程实践教学改革。

沥青路面层间剪切强度的概率分布及可靠性设计

为了对沥青路面层间抗剪能力进行可靠性设计,以现场实测的沥青路面层间剪切强度数据为样本,求出了沥青路面面层与基层、面层与面层间剪切强度的经验密度函数和分布函数,依据分布拟合,对沥青路面面层与基层、面层与面层间剪切强度的概率分布做出了假设,采用科尔莫哥洛夫检验方法,对假设进行了检验.结果表明:沥青路面面层与基层间的剪切强度服从参数为μX1=-1.514 6,σ2X1=0.578 32的对数正态分布,而沥青路面面层与面层的剪切强度则服从参数为αX2=0.959 7,λX2=3.801 2的威布尔分布.根据它们所服从的概率分布,对沥青路面层间抗剪能力进行了可靠性设计,给出了不同可靠度下沥青路面层间剪切应力允许设计值.

模块化激光加工实训的探索与实践

以长安大学现代工程训练中心建立的模块化激光加工实训课程体系为研究对象,阐述了在工程训练中开展激光加工实训的主要内容和实施效果,对推动本科高校工程训练教学改革具有一定的借鉴意义。对在校大学生开展模块化激光加工实训,既可以让学生了解以激光加工技术为代表的先进制造方法和手段,开阔学生眼界,又可以提高学生参加工程训练的积极性。模块化激光加工实训使学生的创新创业能力以及指导教师的教学水平得到有效提升,有效保障了工程训练的教学质量。

基于ANSYS的450t提梁机结构有限元分析

以TLG450T门式结构轮轨式提梁机为研究对象,利用大型通用有限元程序ANSYS,建立了整机有限元模型,选取三种不利工况进行结构强度和刚度分析,得到提梁机结构的应力分布和挠度,为结构安全性评价提供理论依据,并为类似结构的设计研究提供参考。

基于自组装式3D 打印机的工程训练改革与实践

工程实践训练是本科教育的重要环节,然而传统的工程训练内容陈旧且模式单一,无法满足新时代对于人才的需求。基于此,瞄准于当前新工科背景下创新型、复合型人才的培养目标,提出了一种“目标驱动式”的综合创新实训教学模式,为了将理论知识与实践课程相结合,以自组装式3D打印机的装配与调试为教学内容,探寻符合培养目标的教学方案;构建以培养学生综合创新能力、实践操作能力为目标的实训课程,推进工程实训教学的发展,完成工程训练课程的改革。

九江长江大桥疲劳车辆荷载谱

为评定九江长江大桥在交通荷载作用下的疲劳累积损伤,对该桥疲劳车辆荷载模型进行了研究。基于九江长江大桥现场车辆荷载调查,共采集到近13万辆汽车的相关动态数据。依据轴组类型划分为18种典型车型,采用数理统计方法,研究了该桥车流量的时段分布特征,提出在00：00~06：00时间段内为最佳道路管养维修时间;根据动态称重系统获取车重信息,分车型讨论了南向、北向及双向合并车重的概率统计模型,建立了能代表九江长江大桥真实运营状况的典型车辆荷载谱,然后按等效疲劳损伤原理简化成由7种等效模型车辆组成的模型车辆荷载谱。研究结果表明：出现频次较多的分别为2轴、4轴和6轴货车,其中6轴货车对桥梁疲劳损伤最大。研究成果为桥梁抗疲劳设计和疲劳寿命评估提供了可靠的车辆荷载谱,也可为类似大桥疲劳分析提供参考。

堰吉河拱桥有限元分析与试验研究

采用大型通用有限元软件ANSYS建立中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥——堰吉河大桥全桥有限元模型,在成桥状态下,选取10种工况进行静力学分析,并进行模态分析。为验证有限元分析的合理性,选取24个拱肋应变测点和4个挠度测点,对该桥进行成桥静载试验,并进行动载试验测试桥梁基频。通过对比分析,表明有限元分析结果与试验测试结果吻合较好,有限元模型可反映桥梁实际状态。同时试验结果表明桥梁结构强度和刚度满足设计及规范要求。

獐河沟拱桥有限元分析与试验研究

以獐河沟拱桥为研究对象,采用大型通用有限元软件ANSYS建立全桥有限元模型,在成桥状态下,选取10种工况进行静力学分析,并进行模态分析。为验证计算结果的合理性,选取42个拱肋应变测点和12个挠度测点,对该桥进行成桥静载试验,并进行动载试验。结果表明有限元分析结果与试验测试结果吻合较好,同时试验结果表明桥梁结构强度和刚度满足设计及规范要求。

正交异性钢桥面隔板与U肋连接热点应力分析

针对正交异性钢桥面板横隔板与U肋开孔连接处的构造细节,设计了圆弧相切过渡和圆弧垂直过渡2种结构形式的全比例疲劳试样,利用ANSYS有限元分析软件,通过8种热点应力计算方法得到了横隔板与U肋端焊焊趾处的热点应力,且与试验测试结果对比,最后进行了疲劳试验,对该细部构造的疲劳强度进行评定并分析了原因。研究结果表明:针对板单元建模方式,有焊缝构造板单元模型分析结果与试验测试结果较一致;实体接触与实体非接触有限元模型分析结果一致,建议采用实体非接触模型以提高计算效率;120kN静态荷载作用下的计算结果和试验测试结果均表明,圆弧相切过渡构造细节的热点应力值较圆弧垂直过渡构造细节的热点应力值至少大21%;疲劳试验结果也表明圆弧垂直过渡构造细节可显著提高关注点焊趾处疲劳强度。