微胶囊型自修复碳纤维增强复合材料性能研究

为了分析内嵌环氧树脂基微胶囊的碳纤维增强复合材料(CFRP)的力学性能,开展了材料在准静态载荷条件下力学性能试验研究,对比分析了有、无微胶囊时碳纤维增强复合材料的静态力学性能,详细探究了微胶囊的质量分数对碳纤维增强复合材料的力学性能和自修复性能的影响,分析了材料的拉伸强度,弹性模量,断裂伸长率以及自修复性能情况。在相同冲击能量下,采用落锤法对不同微胶囊含量的层合板进行冲击试验,研究其在冲击载荷作用下的动态力学响应。结果表明,微胶囊具有增韧效果和自修复能力。随着微胶囊质量分数的增加,自修复碳纤维增强复合材料的拉伸强度降低,弹性模量先略微升高后降低,断裂伸长率先降低后升高,但总体变化不大,修复效率随微胶囊含量的增加而升高。在相同冲击能量下,微胶囊含量越大,最大冲击力越小,材料的冲击力-位移曲线斜率越小,抗冲击性能越差。研究结果可以为推动自修复型CFRP材料的实际工程应用和理论研究提供相关参考。

石油取芯钻具外管螺纹的结构分析和参数优化

以某型号的石油取芯钻具外管螺纹结构优化为例,利用APDL语言建立外管接头螺纹的二维有限元模型,并对其进行了接触非线性有限元分析,对外管螺纹的强度进行分析校核,得出螺纹能够承受的最大扭矩.研究了钻杆螺纹牙数、牙型角、牙齿高和应力缓解槽等参数对螺纹强度的影响规律,并实现对牙齿高的优化.结果表明：需要保留的参数有牙数、牙型角和应力缓解槽;需要改进的参数为牙齿高,且变化范围在（1.7～2.0）mm.适当改变牙齿高,可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态,优化后的接头螺纹整体强度提高约14.07％.

T2120深孔钻镗床床身的结构分析与优化设计

以T2120深孔钻镗床床身结构优化为例,利用ANSYS的APDL语言建立了T2120深孔钻镗床床身参数化的三维实体有限元模型;利用ANSYS中Block Lanczos方法对床身结构进行模态分析,得到了前5阶固有频率及前3阶低频振型;利用ANSYS中Design Opt模块,在基频约束情况下对床身结构的参数做了进一步的优化,获得了较为理想的机床床身结构尺寸。结果表明:在保证床身各种性能的前提下,床身优化后的质量比优化前减少了7.23%,同时表明APDL的使用,对加快分析进度、提高设计效率具有重要的指导意义。

基于ESO算法的深孔机床多工况拓扑优化

为了实现深孔机床床身的轻量化设计,根据渐进结构优化(ESO)基本理论,以有限元软件ANSYS中的APDL语言对ANSYS单元生死功能进行二次开发;基于机床在切削作用下的典型工况,建立了基于应变能准则的多工况结构渐进优化算法,并将其应用到深孔钻床床身的结构拓扑优化中;以多工况下应变能为约束条件,以重量最小为目标函数,对床身进行了结构优化,得到了最优的拓扑结构;最后,根据优化后概念模型对其进行了重构设计。结果表明:在保证满足工作要求的前提下,优化后床身的静、动态性能有所提高,同时整体质量减少了14.47%,从而有效地实现了轻量化设计,为企业提供了新的床身结构方案。

基于多频拓扑优化的深孔机床床身动态分析

为了提高深孔钻床床身的抗振性并减轻重量,将多频拓扑优化技术引入床身的结构设计,对其进行了动态特性研究。首先利用ANSYS有限元分析软件对原床身结构进行了模态分析,识别出床身结构的薄弱设计;其次,以床身的前三阶固有频率最大化为目标函数,以床身质量为约束条件,对床身进行多频拓扑优化;在此基础上,根据密度云图所示材料分布,对床身筋板进行重构设计;最后,对优化前后的床身进行谐响应分析,对其动态性能进行了验证。结果表明:优化后床身的前三阶固有频率显著提高,同时质量也下降了4.08%,从而达到了提高其动态性能和减重的优化目标。

动态惩罚函数非线性规划遗传算法及在汽车变速器中的应用

针对传统遗传算法在求解非线性规划问题时局部搜索能力较弱,惩罚函数求解精度不高的缺陷,将非线性规划算法引入到遗传算法中,提出一种基于动态惩罚函数的非线性规划遗传算法,将遗传算法的全局寻优能力和非线性规划算法的局部寻优能力结合起来,并引入动态惩罚函数,根据不可行点到可行域的距离和可行度自适应的调整惩罚项的值,从而能够快速求出全局最优解。介绍了动态惩罚函数的设计、改进遗传算法的关键技术和流程。最后,以某型号汽车变速器的优化设计验证了算法的合理性。与传统遗传算法相比,改进后的遗传算法解的质量、收敛速度明显提高,因而为遗传算法的改进提供了一种新的思路。

战场“神秘幽灵”--以色列“萤火虫”巡飞弹

“萤火虫”巡飞弹是为单兵操作设计的一种便携式感知杀伤无人系统,由拉斐尔先进防御系统公司和以色列国防部合作开发,专门为战术机动的地面部队、特种部队在城市等复杂环境作战提供精确火力支持。