基于DOE方法的装载机械工装液压夹具优化设计

装载机械工装需要特定标准化的加工制造设备,针对其生产过程中的定位和夹紧需求,设计一种采用液压驱动的多向功能的夹具装备,通过对装载机械工装液压夹具的结构力学分析,采用DOE设计方法构建斜置铰杆增力机构式液压夹具,构建了装载机械工装液压夹具性能试验环境,通过设置不同的试验工况参数对液压夹具进行测试验证,实验结果表明,DOE设计方法所设计的装载机械工装液压夹具具有较强的稳定性和可靠性。

基于DOE的电池包底部球击的仿真分析研究

基于电池包底部球击工况的仿真,以预浸料模压成型(PCM)底板替代钢底板,以实现电池包底板的减重。通过RADIOSS软件建立电池包底部球击仿真模型,分析球击完成后底板为钢板和PCM板时,应力应变分布和模组变形情况。钢板方案下,模组变形量为2.03 mm,PCM方案下,模组变形量为2.62 mm,PCM板方案较差,不满足要求,进行试验设计(DOE),对PCM板材料参数进行因子筛选,得到最优方案。选取部分底板进行试验,并与模拟结果进行对比分析,验证复材仿真建模的准确性。将优化后的PCM底板代入整包模型再次仿真,模组变形量为2.27 mm,结果满足模组变形量小于2.5 mm的要求。通过研究,PCM底板可以替代钢板,在满足要求的前提下,质量减轻40%。此研究可以为电池包的底板设计和轻量化提供指导。

基于灵敏度分析的齿轮齿条动态力学研究

针对齿轮齿条在长期承受交变载荷下易产生疲劳失效的问题,提出了瞬态动力学和灵敏度相结合的动态力学评估的方法。通过ANSYS建立齿轮齿条瞬态动力学模型,选取最大运行工况进行分析。通过DOE试验获取样本数据,并采用多元二次回归拟合样本数据的响应面模型,分析了各输入参数对各性能指标的灵敏度。研究结果表明:输入转矩对齿轮齿条动态啮合的影响最明显,摩擦系数次之,负载的影响最小,可为齿轮齿条传动优化提供理论参考。

液压缸缸筒轻量化设计及理论研究

研发一种具有金属内衬的法兰式碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)液压缸缸筒,通过复合材料的本构关系和厚壁圆筒理论推导CFRP缸筒的应力应变公式,建立数学模型,并结合强度和刚度理论,进行液压缸缸筒轻量化研究。运用Abaqus软件进行仿真分析,验证所提出方案的可行性,联合Isight软件进行优化设计,以DOE试验设计寻找最优解。结果表明:优化设计后,CFRP缸筒满足强度和刚度要求;液压缸缸筒质量由16.58 kg减少到5.26 kg,总体减轻68.3%,达到轻量化设计目的。

基于组合优化算法的致动器安装位置与间隙优化设计

针对小口径火炮连续发射时的射击精度问题,基于使用以超磁致伸缩材料为核心的致动器对身管的振动抑制展开研究。基于最优拉丁超立方设计方法,开展了DOE试验设计,以身管振幅和致动器受力为目标函数,以致动器安装位置和致动器与身管的间隙为设计变量,采用多岛遗传算法与修正可行方向法形成组合优化算法,使用Isight多学科优化软件对近似模型进行了优化计算。优化后致动器受力降低了88%,同时身管振动幅值降低了52.1%。与仅使用全局优化算法相比较,使用组合优化算法得到最优解时迭代次数减少了47.6%,证明了多岛遗传算法与修正可行方向法形成组合优化算法具有较高的优化效率。

Fe-N-C catalysts for PEMFC: Progress towards the commercial application under DOE reference

Proton exchange membrane fuel cells(PEMFC)have attracted much attention because of their high energy conversion efficiency,high power density and zero emission of pollutants.However,the high cost of the cathode platinum group metal(PGM)catalysts creates a barrier for the large-scale application of PEMFC.Tremendous efforts have been devoted to the development of low-cost PGM-free catalysts,especially the Fe-N-C catalysts,to replace the expensive PGM catalysts.However,the characterization methods and evaluation standards of the catalysts varies,which is not conducive to the comparison of PGM-free catalysts.U.S.Department of energy(DOE)is the only authority that specifies the testing standards and activity targets for PGM-free catalysts.In this review,the major breakthroughs of Fe-N-C catalysts are outlined with the reference of DOE standards and targets.The preparation and characteristics of these highly active Fe-N-C catalysts are briefly introduced.Moreover,the efforts on improving the mass transfer and the durability issue of Fe-N-C fuel cell are discussed.Finally,the prospective directions concerning the comprehensive evaluation of the Fe-N-C catalysts are proposed.

基于DOE设计的叶片电解加工工艺优化

高温合金复杂曲面叶片的电解加工需满足对进排气边尺寸和形状的高精度要求。而毛坯厚度、前后缘余量、电解液电导率和电压等工艺参数对叶片加工精度的影响较大。为了找出4种主要工艺参数对叶片前后缘加工精度和加工效率的影响规律,对某压气机静子叶片的加工型面和加工时间进行了研究。运用DOE试验设计优化叶片电解加工工艺,采用部分因子方法设计出8个样本,利用Minitab软件对所有样本的性能进行对比分析。结果表明,影响叶片前后缘加工精度的主要参数为毛坯厚度、前后缘余量和电导率;影响加工时间主要参数为毛坯厚度、电导率和电压。优化后的工艺参数指标为毛坯厚度10mm、前后缘余量0.99mm、电解液电导率134.7mS/cm^(2)、电压20V。在此参数下获得的前后缘精度稳定在0.06mm,加工时间稳定在20min。

船用海水法脱硫技术及DOE试验优化设计介绍

以海水脱硫系统为研究对象,明确系统工作原理及主要影响参数,对Minitab软件中DOE模块进行了阐明,并利用DOE模块进行了海水脱硫系统试验分析及设计,在假设试验脱硫效率的基础上介绍了脱硫系统DOE试验设计具体工作流程及可以得到的分析和优化的结果,明确采用DOE设计与单因子设计的区别,进一步确定采用DOE进行脱硫系统设计是十分高效的。

DOE全因子试验在梗丝风送参数优化中的应用

为研究梗丝风送参数对批次梗丝含水率均值和含水率标准偏差的影响,选择了梗丝风送风机频率和风送风门开度进行了DOE全因子试验,并通过回归分析对各因素影响情况进行分析,利用相应优化对参数进行了优化。结果表明,梗丝风送风机频率对批次梗丝含水率均值和标偏均影响显著;风送风门开度对批次梗丝含水率标偏影响显著而对均值影响不显著;结合梗丝均值和含水率标偏的需要,优化后最佳参数为风送风机频率36 Hz,风选风门开度1格,并对其进行了验证。

基于DOE的铍青铜接地簧焊接拉脱力控制

焊接拉脱力是评价接地簧质量的一个重要指标。通过对响应变量拉脱力测量系统的分析,证明测量系统的可靠性。基于DOE试验设计方法,分析和确定了影响接地簧拉脱力的若干关键因子,利用焊接参数因子间交互作用的关系,达到控制拉脱力的目的。

DOE设计在降低轴承钢GCr15铸坯低倍缺陷中的应用

针对轴承钢GCr15铸坯低倍组织缺陷问题,通过六西格玛质量管理方法对其进行改善,运用DOE试验对确定的连铸工艺参数电搅电流、结晶器水量等关键因子进行优化,寻找最佳目标,实现对过程质量控制薄弱点进行持续改进。经验证,连铸坯低倍缺陷率较试验前大幅降低。

基于DOE的激光焊接工艺优化研究

激光焊接工艺已大规模出现在汽车制造产业,成为汽车制造业的突出成就之一。在汽车电子生产过程中,激光焊接工艺逐渐运用于汽车电子传感器的密封之中。在汽车电子传感器生产过程中,发现焊接完成后成品焊接强度不稳定,无法满足产品质量要求。经分析研究,焊接强度主要由焊接功率、焊接压力、焊接速度和冷却时间等工艺参数决定。本文采用试验设计方法(Design of Experiment,DOE),以焊接强度高和焊接时间短为试验的主要指标,选取以焊接功率、焊接压力、焊接速度和冷却时间作为影响因子,运用L9正交试验方法设计试验方案,通过现场激光焊接机对9组试验方案进行样品制作,并对焊接强度与焊接时间进行分析,获得最佳的焊接工艺参数为焊接功率为150W、焊接压力为1500N、焊接速度为210mm/s、冷却时间为1s。将最优参数运用到生产中,结果显示采用DOE方法对激光焊接工艺参数进行优化,提高了汽车电子雷达传感器的焊接强度,同时也减少了焊接时间,提高了生产效率。

基于假设检验和DOE优化菇娘果感官的贮藏工艺

为确定菇娘果感官的最佳贮藏工艺,对菇娘果预冷失重量、未预冷失重量进行独立性检验、正态性检验(Anderson-Darling检验)、异常值检验(Grubbs格拉布斯法)确定需要选用的假设检验方法,然后利用多样本Kruskal-Wallis检验。结果表明,预冷处理后菇娘果失重量显著降低,利用试验设计(DOE)中响应曲面设计的中心复合表面设计对菇娘果贮藏温湿度进行优化,使其感官度最高。得出结论,最佳贮藏条件是温度为0℃,湿度为87.28%。在此条件下有95%概率感官度落在区间(79.698,82.843)。

基于DOE的结构强度计算及优化设计

本文以某结构的优化为例,采用Taguchi试验设计(Design of experiment,DOE)方法,以结构位移最小作为试验指标,以桥形铁片、支撑片、管件厚度、管件材料作为影响因子,设计L9(34)正交试验方案,通过有限元软件对9组试验方案进行模拟并分析结果获得了该结构的最优设计方案为加强筋型桥型铁片,加支撑片,厚度为2.5mm,管件材料为45号钢。实际验证结果表明,采用DOE法对该结构的优化在最大程度上增强了结构刚度,降低了结构的变形位移。该方法减少了方案验证的次数,缩短了研发周期,具有很好的推广价值。

基于DOE的军用飞机电镀镉钛工艺稳健性研究

军用飞机起落架主要结构件大量采用镀镉钛层对其基体进行防护,电镀镉钛工艺参数对镉钛层的厚度及耐蚀性影响尤为重要。采用试验设计(DOE)方法,应用MINITAB软件进行主效应图、交互作用图、立方图分析及统计分析,确定了影响工艺稳健性的主要因素。根据分析结果进行试验验证,证明采用优选的工艺参数电镀镉钛时过程能力得到了大幅提升。

DOE实验设计在工程机械螺旋锥齿轮强度分析中的应用

为提高轮式装载机驱动桥螺旋锥齿轮承载能力,文中通过DOE实验设计,分析齿轮各项宏观参数对齿轮应力的主效应及交互作用,寻求齿轮强度与成本综合最优的参数组合,并进行加速疲劳台架试验。

基于DOE虚拟优化柴油机EGR及多次喷射策略

以某轻型车用高压共轨柴油机为研究对象,将DOE(Design of Experiment)试验设计方法与CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟相结合,进行柴油机EGR(Exhaust Gas Recirculation)及多次喷射策略参数的虚拟优化。建立了完整的缸内燃烧过程的仿真模型,并用试验测得的缸内压力数据对模型进行验证,验证表明该模型可以较为准确地反映柴油机的工作情况。利用该仿真模型对EGR率及多次喷射策略参数进行虚拟优化,结果表明,EGR的引入可以大幅度降低缸内最高温度与NOx排放量。预喷燃油的燃烧对燃烧室起到预热作用,提高了主喷时的缸内温度和压力,缩短了滞燃期,同时稀释了缸内的氧气浓度,抑制了NOx的生成。后喷可以再次提高燃烧末期时燃烧室的温度,能有效对缸内Soot进行氧化。EGR与多次喷射相结合可以显著降低NOx和Soot的排放,并改善其trade-off关系,且当预喷油量为5%,主预喷时间间隔为20℃A,后喷油量为10%,主后喷时间间隔为20℃A时,发动机的综合性能较佳。

DOE方法在ESD及LU测试故障定位方面的应用研究

介绍了一种通过因果图及DOE(试验设计)对ESD及LU测试中出现的复杂失效问题进行快速分析定位的方法。该方法通过因果图的制定,全面建立可能造成失效的各个层级的影响因子;通过两个层次DOE设计,以最少的测试次数筛选出最关键的影响因子。最终发现I-V曲线测量时电压设定过大以及I-V曲线测量达到一定次数是触发本次失效问题产生的根本原因。该分析方法可以作为ESD及LU测试中失效分析的有力补充。

基于DOE的盐雾试验关键腐蚀因子研究

以试验设计(Design of Experiment,DOE)理论和方法为基础,选取SAE 1008-1010标准腐蚀板作为试验对象,以其试验前后的质量损失值,即腐蚀强度为试验指标,识别出影响盐雾试验腐蚀强度的试验因子,并逐一分析和筛选,最后利用Minitab软件,通过DOE部分因子设计方法对相关试验因子分别设置2个高低水平值,进行正交试验设计,最终得到影响标准腐蚀板质量损失的关键腐蚀因子。

适用于高效过滤器容尘性能试验的一种分离器的优化设计

为了使旋风分离器分离出来的颗粒大小适用于高效过滤器容尘性能试验,采用试验设计(Design of Experiment,DOE)法,并借助计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件优化旋风分离器的结构尺寸,显著提升了分离性能,使切割粒径从微米级减小至亚微米级。同时,分析了各结构尺寸对分离效率的显著影响及交互作用。