FH28-105型环形防喷器壳体力学性能分析与结构优化

以FH28-105型环形防喷器壳体为研究对象,结合其不同工况下的不同载荷特点,采用理论计算与有限元方法相结合,得到了壳体在静水试验压力和额定工作压力下的力学行为特性和应力情况,获得其危险部位,并对其进行强度设计评价。通过多目标优化,以减重为目标,同时兼顾壳体的强度以及校核标准,对环形防喷器壳体的结构尺寸进行优化。结果表明:初步设计的环形防喷器壳体强度满足要求,危险部位出现在壳体卡爪槽的圆弧倒角位置处以及壳体内腔下方的倒角过度处;环形防喷器最终优化方案满足强度要求,相比于原结构尺寸,质量和塑性应变的优化幅度最大,分别为19.7%、15.6%,其他目标均获得了不同程度的下降,实现了在保证壳体强度标准的条件下对壳体进行减重优化。

求解一类线性等式约束凸优化问题的加速方法

具有线性约束的凸优化问题是数学规划中的一类经典问题。本文将借助对偶理论,研究求解一类具有线性等式约束的凸优化问题的加速算法。由于此类问题的对偶问题是一个具有两块可分离结构的凸优化问题,我们基于Goldstein等人在加速交替方向乘子法方面的重要工作,提出了一种在弱化条件下求解线性等式约束凸优化问题的加速方法。我们的方法与Goldstein等人的加速交替方向乘子法的不同之处为:1)目标函数仅要求具有凸性(而不必强凸);2)罚参数仅要求β>0(而不受目标函数的利普希茨常数、强单调系数的限制)。基于上述弱化的条件,我们证明了所提的加速交替方向乘子法依然具有收敛性和O(1/k^(2))的收敛率。我们将条件弱化后的加速交替方向乘子法用于求解一个图像重建问题。数值实验结果表明,条件弱化后的加速交替方向乘子法依然具有较好的数值效果。

基于扫频法的电动汽车快换电池箱结构仿真与优化

通过对快换电池箱数字样机的计算模态数值分析,利用虚拟样机软件Catia、Hypermesh和MSC.NASTRAN进行辅助计算,获得电池箱内、外箱的模态参数,得到了描绘结构的各阶模态频率,在此基础上,对电池箱进行加速度扫频分析,重点研究了电池箱内箱安装边缘和外箱插针之间距离在不同频率下的扫频结果,分析了造成偏移的振型,提出改进振型的方法,提高了电池箱的刚性,快换电池箱在路试过程中表现出良好的抗振性能。

钢筋混凝土平面构件的配筋优化

钢筋混凝土D区构件由于不满足平截面假定,以往多采用试验加经验的方法进行配筋设计,误差较大,结果多偏于保守。由于钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合构件,它的工作本质可抽象为由混凝土压杆和钢筋拉杆构成的、形状自由的拉压杆模型。引入一种新的结构优化方法"遗传演化算法"建立反映构件最实质工作机理的拉压杆模型,在所获拉压杆模型的指导下,拉杆位置布置受拉钢筋,压杆位置认为由混凝土承担,完成钢筋混凝土D区构件的配筋设计。首先以一根钢筋混凝土简支深受弯构件为例证明这种方法的可行性,根据所求得的拉压杆模型配置的钢筋数量少于现行规范用量。另外这种方法还被证明能方便地找到包括钢筋混凝土简支深受弯构件、牛腿、框架节点等典型D区构件的拉压杆模型,并据此给出相应的配筋指导。

有限观测下的结构损伤实时在线诊断

根据有限观测的结构动力响应,实时对结构发生损伤的时间、位置与损伤程度进行诊断,是目前土木工程健康监测的一个重要的任务。提出一种在对结构加速度部分观测的情况下,对结构刚度发生突变的结构损伤形式进行实时的追踪和诊断的算法。该算法的主要思想是首先基于扩展卡尔曼滤波识别结构刚度参数,然后通过观测加速度和计算预测的加速度误差平方和,对结构刚度发生突变时刻进行判断,再通过优化突变时的结构的刚度参数变化,对损伤位置与损伤程度进行识别。数值模拟和实验的结果都表明了,该方法能够有效地追踪时变参数,并实时诊断出损伤发生的时间、位置和程度。

高速空间相干光平衡探测器结构优化

分析了高速空间相干光平衡探测器的电路结构和噪声性能,明确了平衡探测器的关键技术参数与电路结构之间的关系。采用电阻取样型和双跨阻放大器(TIA)合成型结构设计了两种高速空间平衡光电探测器,并对其性能参数进行了实验验证。实验显示:两种高速空间相干光电探测器均可用于高速空间相干探测,且双TIA型电压合成型平衡探测器比电阻取样型平衡探测器具有更高的探测灵敏度和更好的抗噪声性能。在通信速率为5Gbps,误码率10^(-8)条件下电阻取样型平衡探测器实测最优探测灵敏度为-33.51dBm,双TIA型电压合成型平衡探测器实测最优灵敏度为-43.4dBm。对比Discovery公司通信速率为5Gbps的平衡探测器产品,双TIA型电压合成型探测灵敏度提高了近8dB。结果表明高速空间相干光电探测器的结构研究为创建高灵敏的高速空间相干光通信系统提供了理论基础。

弹性支承块橡胶套靴与块下胶垫的优化设计

针对弹性支承块枕下胶垫及套靴存在的松动、失效等问题,基于有限元动力分析模型研究块下合理刚度的取值范围,并提出将套靴与决下胶垫合二为一的新型一体化橡胶套靴的设计方案;基于有限元静力分析方法,从理论角度确定新型一体化橡胶套靴的结构参数;通过试样试制、性能测试等方法验证其经济性、可靠性与适用性。

基于小波神经网络的污水处理厂出水水质预测

在分析传统污水处理厂出水水质预测方法的基础上,提出一种核主元分析和小波神经网洛相结合的预测新方法。首先利用核主元分析实现输入变量的降维和去相关,然后运用小波神经网络建立预测模型。采用统计学理论的中的结构风险最小化原则为目标来训练网络的结构,采用自适应正交最小二乘法来训练网络权值,该方法最大限度地保证了网络的泛化能力。实验结果表明,该预测模型具有预测精度高,使用方便等优点。

碰撞安全性能驱动的车身前端结构优化设计

为了提高概念设计阶段车身结构设计对后续详细设计阶段的指导意义,通过车身零部件的隐式参数化建模方法实现CAE驱动的概念设计。以车身正碰主要吸能结构的前防撞梁、吸能盒以及前纵梁为例,建立了包含对车身结构碰撞性能具有较大影响的细部结构的参数化模型,并对模型的网格质量进行控制,可以实现参数化CAD与CAE模型间的快速响应。概念设计阶段该参数化模型可以通过形状、尺寸、材料的协同优化,提高后续工程设计的可靠性和效率,缩短开发周期。

资源紧缺型社会的综合交通运输体系结构优化

分析交通运输业对资源(包括土地占用和能源消耗)的消耗情况,提出我国目前综合交通运输体系发展中存在结构上的问题,即我国综合交通运输体系发展中过分强调发展公路交通,而铁路作为资源使用效率较高的运输方式其发展却不足,这样发展形成的综合运输体系结构必然会加大对资源的需求和耗用。在此基础上提出构建"节约型交通运输"的综合运输体系结构的思路和模型,并对模型参数作了简单的分析。

面向可持续发展的城市客运交通结构优化模型

面向可持续发展的交通供需管理,从系统角度出发建立较全面目标考量的交通方式结构优化模型。首先从经济成本、生态影响、交通效用3个方面构建交通结构可持续发展的目标体系,再结合实际条件建立了在出行总量、资源环境、理想出行时耗等约束下的多目标结构优化模型,最后以北京市为例对模型可行性进行了验证,优化后出行方式广义成本降低7.65%,生态影响成本降低19.79%,交通效用提高16.48%。

整埂机箱体高速伞齿轮的静力学分析与拓扑优化

为研究水稻田整埂机中箱体高速伞齿轮整体的力学特性,在SolidWorks环境下建立箱体高速伞齿轮的三维实体模型,导入Ansys软件并对伞齿轮整体进行结构线性静力分析,基于弹性力学的经典理论,求解并对齿轮轴部分进行三维结构拓扑优化。经对比验证,优化后的齿轮轴满足静刚度要求,为提高箱体高速伞齿轮齿轮轴部分的力学性能提供了参考。

西部地区产业结构优化战略分析

"十二五"时期是中国经济结构转型的战略调整期,西部地区应抓住这一契机,进行产业结构优化。因此文章通过分析西部地区与东部地区产业结构的差异度,西部地区与资源大省山西省产业结构的相似度,指出当前西部产业结构优化面临的挑战,最后提出产业结构优化的战略调控方向。

基于岩体扰动参数的边坡结构优化

为了研究岩体扰动参数对边坡稳定性的影响,根据某露天边坡岩体物理性质及坡体钻孔勘探结果,分析了边坡体各岩组在不同扰动参数下的强度弱化过程;考虑由扰动产生的节理裂隙对边坡稳定性的影响,通过Phase^2软件对仿真计算模型进行了不同扰动程度的区域划分;同时提出了一种用于直观表征露天整天边坡稳定性的安全系数“玫瑰花”图。结果表明:各边帮受节理切割和爆破扰动的影响,稳定性差异较大,部分边帮安全储备充足,仍存在优化空间;节理裂隙几何位置对边坡失稳滑移面具有控制作用,对于近乎顺层岩质边坡,其破坏主要沿节理面剪切滑移;对于具有浅埋倾覆节理面边坡,由于岩体强度较高易发生倾倒破坏,所绘制的边坡安全系数“玫瑰花”图可直观表征露天边坡整体稳定性,考虑局部扰动影响对边坡稳定性分析进行精细化表征,为矿山边坡角度的进一步优化提供了一定的参考指标。

龙门加工中心整机动静态分析及结构优化

以Solid Works三维建模软件与ANSYS Workbench有限元分析软件为平台,建立龙门加工中心整机动静态分析模型,由分析得到整机在只受重力、以及重力与切削力同时作用这两种工况下的位移量数据及其相对变化量,得出整机的结构刚性及固有频率值,并综合分析结果提出滑枕及横梁的结构优化方案,通过结构改进减小整机变形量,提高整机加工精度,为加工时的误差补偿提供了理论依据。

双螺旋驱动的血管机器人绿色设计(英文)

文章设计了一种双螺旋驱动的血管机器人,双螺旋结构有助于提高血管机器人运动灵活性,给出了效用函数初步评价血管机器人绿色性的模型.采用CFD方法分析血管机器人与血管壁间的稳态和瞬态流场,并进一步优化双螺旋驱动血管机器人的外形结构的6个参数,这些参数对血管机器人外部压力场影响明显,血管机器人直径D3参数对机器人外壁附近的速度场影响较明显.优化结果显示,当D1=2.2,D2=1.0,D3=2.4,L1=2,L2=5,Li=0.4-0.2时,血管机器人外流场对血管机器人运行影响较小.

空间站超大型桁架结构优化设计研究

超大型空间结构采用连续体拓扑优化成框架结构形式时,容易产生网格依赖性、局部极值等数值不稳定现象,结果可靠性较低。为获得轻质高强且布局合理的空间站超大型桁架结构形式,提出了基于有限元软件ANSYS的分级优化方法。首先通过拓扑优化获得最优构型,后对该最优构型进行尺寸优化;其次对其杆件进行拓扑优化,之后进行尺寸优化。分级优化间结合实际情况,进行等代处理,最终可得到桁架结构的具体形式。结果表明:分级优化方法在处理超大型桁架结构优化问题时可较好地规避数值不稳定现象,所得到的空间站超大型桁架结构形式满足要求。

超声波电机定子支撑部分的结构优化分析

超声波电机定子支撑部分的结构对定子振动频率会产生一定影响。介绍了有限元分析软件ANSYS Workbench及其在超声波电机定子模态分析中的应用,并以直径50 mm超声波电机为例,基于ANSYS Workbench,分析了超声波电机定子支撑部分的位置、宽度、厚度对电机定子固有频率的影响,并对定子支撑部分进行了结构优化分析。优化分析结果表明,该方法具有广阔的推广应用前景。

全对称振动陀螺的结构设计与参数优化分析

针对振动陀螺的高性能和微型化发展趋势,研制了一种新型的全对称振动陀螺。依据振动陀螺工作原理,并采用压电驱动和压电检测的工作方式,建立了全对称振动陀螺整体的结构模型,通过有限元方法,进行了模态分析,找到了压电片、横梁结构参数及中心质量柱对陀螺模态频率的影响规律,得到了优化的结构参数(横梁:9 mm×2 mm×0.5 mm;中心质量柱4 mm×4mm×10 mm),并完成了样机制作和试验验证。结果表明:振动陀螺的模态频率随着横梁的长、宽、厚和中心质量柱的高均有规律变化,当材料一定时,可以通过改变陀螺的结构参数达到模态匹配的效果。该陀螺的工作原理和结构设计是合理可行的,具有较好的应用前景。研究工作对其他固态振动陀螺的结构设计和参数优化提供了参考。

某触发引信安装位置优化设计

触发引信在导弹上的安装位置必须满足刚性连接、振动放大小和可靠传递过载等要求。利用Abaqus软件对某装配体进行模态分析和随机振动分析,获取其固有频率和在给定振动量级下的振动量级图谱。仿真结果表明触发引信安装位置正好处于装配体振动放大最严重的区域。进一步的振动试验结果显示触发引信安装位置的确存在振动放大,证实了仿真分析结果。最后,根据仿真结果和试验数据,对触发引信的安装位置进行了重新设计,使其更合理。