基于DEM-MBD耦合的液压挖掘机动力学仿真分析

在实际工况下,液压挖掘机工作装置受到的载荷较大且具有强时变性,因此工作装置各组成杆件及液压缸较易出现各种形式的失效。针对以上问题,选取某型号液压挖掘机作为研究对象,根据液压挖掘机工作装置实际挖掘物料工况,利用多体动力学软件ADAMS建立液压挖掘机虚拟样机模型并利用离散元软件EDEM建立物料模型。通过DEM-MBD耦合仿真分析方法,对液压挖掘机工作装置进行动力学仿真分析,主要获取挖掘物料过程中铲斗受力变化曲线、不同时刻铲斗受力云图,通过对其分析,能够获取铲斗在挖掘作业过程中受力变化情况,为铲斗的有限元分析、优化设计提供理论依据。

往复压缩机连杆裂纹故障动力学仿真及振动响应分析

以往复压缩机连杆裂纹故障为研究对象,利用ADAMS和ANSYS软件建立往复压缩机刚柔耦合仿真模型,以连杆大小头间隙接触力为主要激励源,在此基础上添加连杆裂纹故障,通过仿真计算得到连杆裂纹激励的振动响应信号。考虑裂纹深度和输入转速等影响因素,进行变工况仿真,并通过仿真结果对比分析了连杆裂纹激励在机体表面的振动响应规律。结果表明,当往复压缩机发生连杆裂纹故障时,其振动信号的幅值会显著增大,并且裂纹深度越大、输入转速越高,振动信号的冲击和幅值就越大。仿真结果有助于对往复压缩机连杆裂纹故障的定性和定量分析。

GFRP材料光伏基础支架的力学仿真分析

针对淤泥地基固有缺陷及光伏支架受力特点,提出一种新型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)浅埋圆形扩展式基础加空心立柱支架的结构设计方案,并进行了力学仿真分析。仿真结果显示:该光伏基础支架结构在极端瞬时风荷载作用下能保障承载安全,地基无大面积破坏;实测风压循环加载条件下,结构未触变破坏,位移和应力水平维持在可控范围。为降低材料成本同时控制结构变形,建议增加基础内部肋板或支撑、扩大抗风方向尺寸以提升结构刚度;针对圆形扩展式基础埋置施工,提出采用带护筒的大直径旋挖工艺的可行性建议。该研究为光伏基础支架新结构开发提供了理论支撑。

连续变截面箱梁主墩0号块复杂受力模式与力学仿真分析

连续变截面箱梁是钢箱梁桥中应用较多的型式,具有受力复杂、施工变形控制难的特点.依托雄安新区骨干路网京雄高速高碑店连接线白沟河特大桥项目,结合钢箱梁结构异性结构设计理论,采用线性监测、毫米波雷达监测、埋设应变片应力监测与数值仿真分析相结合的方法,获得连续变截面箱梁主墩0号块各项受力变形数据,得到了连续变截面箱梁主墩0号块复杂受力模式的工作机制.结果表明:1)针对线性监测、内应力监测与毫米波雷达监测,提出了连续变截面箱梁主墩0号块控制阀值范围,内应力变化范围为0.71~12.58 MPa,沉降量0.78~-0.2 mm;2)对比分析线性监测与内应力监测数据,并对其进行拟合回归,构建了主墩0号块变形受力模型;3)通过提取主墩0号块毫米波雷达波谱图,获取其变形异常点数据,分析得出了连续变截面箱梁主墩0号块失稳破坏工作机制.上述研究成果可为连续变截面箱梁主墩0号块设计参数优化、主墩施工质量控制与施工工艺优化提供理论支撑与技术指导.

基于ADAMS的六轴搬运机器人动力学仿真分析

以折弯生产线中上下料工序中所使用的六轴搬运机器人为例开展研究,首先确定了机器人的结构形式,设计了各关键零部件并建立了六轴搬运机器人的三维模型;其次基于ADAMS软件建立了搬运机器人的动力学仿真模型,对机器人的零部件材料、约束、驱动,以及载荷进行定义;最后通过对机器人进行动力学仿真模拟得到了机器人的基本运动数据。研究结果表明:所设计的搬运机器人6个轴的位移、速度、加速度、关节受力以及扭矩曲线基本上连续、无异变。六轴搬运机器人在运动过程中运动平稳、振荡较小、设计合理,为改进其结构提供了理论支撑。

涡旋压缩机径向柔性机构动力学仿真分析

以偏心滑块式径向柔性机构为研究对象,从机构学角度对机构的避让功能进行分析,确定了机构限位范围;利用ADAMS软件对柔性机构转子系统的动态特性进行了仿真分析,得到动涡旋质心的运动轨迹,确定机构限位参数对动涡盘质心运动规律之间的关系,优化主轴承受力,为空调涡旋压缩机的振动分析和性能提升奠定基础。

基于MetCal的铜阳极炉精炼过程热力学仿真模型

基于多相平衡原理、过程反应机理和MetCal软件平台,采用化学平衡常数法,建立铜阳极炉精炼过程热力学仿真模型和仿真系统。在典型生产工况条件下,模拟计算氧化期和还原期的产物组成和关键技术指标。结果表明:氧化期铜液中Cu含量的计算相对误差为0.14%,微量元素S、O的含量计算绝对误差分别为0.0057%和0.252%;还原期铜液中Cu含量相对误差为0.16%,S、O的含量计算绝对误差分别为0.0003%和0.002%,精炼渣Cu含量计算误差为4.69%,Pb、Zn、As、Sb和Bi等杂质元素在氧化期铜液与粗铜中的分配比计算结果与生产数据误差分别为2.82%、4.94%、6.24%、6.69%和0.07%。因此,所构建模型和计算系统能较好地反映铜阳极炉精炼过程的实际生产情况,具有精准预测该精炼过程和优化工艺参数的潜力,可有效指导铜阳极炉精炼过程的生产实践。

高带宽压电片变形镜的动力学仿真与优化方法研究

为进一步提高压电波前校正器的响应速度和轻量化程度,对面向高动态形状控制的压电片变形镜的动力学仿真与优化方法进行了研究。首先,基于压电片变形镜的参数化有限元模型,提出了高效、高精度的电-力耦合动力学仿真分析方法。然后,通过正交遍历多维设计参数(光学反射镜与压电陶瓷的材料类型、几何尺寸和固定方式等),探究了不同参数对压电片变形镜动态形状控制性能的影响规律。最后,优化得到具有预期响应带宽和驱动位移性能的压电片变形镜设计方案,并通过制备压电片变形镜的原理样件来验证其性能。实验结果表明,所研制的压电片变形镜的固有频率和镜面驱动位移幅值符合预期,验证了所提出的动力学仿真与优化方法的有效性,这可为高带宽压电片变形镜的高效研制提供科学的理论方法。

飞行器折叠舵展开及锁紧过程动力学仿真研究

飞行器折叠舵的展开及锁紧过程是多载荷综合作用的动态过程。对该动态过程进行仿真研究,建立了考虑气动载荷和摩擦作用的动力学仿真模型,通过对不同气动载荷工况下的模型进行动力学仿真,分析了气动载荷作用对展开及锁紧过程的影响;并通过空载展开试验,验证了动力学仿真模型的准确性。基于该模型,从载荷和能量维度分别应用角加速度法和角速度法,对不同气动载荷工况下摩擦做功进行了辨识。研究结果表明,摩擦力矩受气动载荷影响;摩擦做功随气动促进作用的增大而增大;角加速度法和角速度法辨识摩擦做功均合理。此次研究为飞行器折叠舵的设计与分析提供了理论参考。

基于ADAMS六自由度矿用液压机械臂的动力学仿真

为保障煤矿井下运输安全,减少井下人工搬运,进一步提升搬运机器人的井下运输效率至关重要。针对该现状提出一个具有六自由度液压机械臂的搬运机器人机械结构设计方案。利用SolidWorks软件建立液压机械臂的仿真模型,并采用ADAMS软件对机械臂关节角速度进行动力学仿真,最后进行计算对比。由仿真结果总结得出该方案机械臂结构设计具有合理性。

分子动力学仿真技术驱动的物理学创新型人才培养模式探索

加快培养一批有效衔接专业结构与产业结构的物理学类人才已成为高校人才培养工作重要课题之一。文章围绕“物理学与其他学科交叉程度弱”和“实验主体平台与学生分跨多校区”难题,采用分子动力学仿真技术驱动物理学与多学科交叉模式进行物理学类人才培养探索,以期为新时代高水平复合型物理学类人才培养提供有益经验。

210 L商用车储氢瓶失效动力学仿真研究

氢能是目前国家大力发展的绿色能源之一,包含制氢、储氢、用氢3个环节。其中,作为连接上游制氢和下游用氢的中间环节,储氢的重要性不言而喻。因此,为发展和壮大氢能技术,需确保储氢技术能同步发展。而目前氢能行业中最为流行的储氢技术为高压储氢技术,其具有方便快捷、技术成熟、储氢密度较高的优点。但由于其高压的特点,需要有能承受高压氢气的相关容器来储存它,而高压储氢瓶作为高压储氢技术中的常用设备,其结构安全性备受关注。以商用车用210 L储氢瓶为研究对象,展开相关的失效动力学仿真研究,研究其在不同工况下的失效行为,以为大容量储氢瓶的结构优化提供一定参考。

动力学仿真技术在消防员火灾场景模拟训练中的设计与应用

针对“消防员典型灾害事故虚实融合模拟训练系统”中灾害场景设计所面临的问题,运用动力学仿真技术进行分析解决。通过与以往汽车火灾实验数据进行对比,验证动力学仿真技术对于此类火灾模拟的准确性。在此基础上,将该火灾模型与实际具体场景相结合,对火灾场景下的温度、能见度及烟气扩散过程进行仿真,并以数据、图片、视频等形式输出仿真结果。通过仿真结果的融合处理,对内设火灾场景进行构建和优化,使得场景中的火灾发展过程更科学、真实。

变工况下齿轮减速箱典型故障动力学仿真研究

考虑到齿轮传动系统的工况复杂性以及齿轮故障实验存在周期长、成本高的问题,采用SolidWorks三维建模软件建立了齿轮箱各部分三维实体模型,并分别建立了裂纹、断齿故障齿轮模型。利用ANSYS对研究的齿轮进行了柔性化处理,并对正常齿轮与齿轮裂纹、断齿模型在稳定工况与变速工况下进行了ADAMS动力学仿真。通过分析故障状态下齿轮振动加速度的时、频域图,结果表明,在稳定工况下,断齿齿轮产生的振动最剧烈,呈周期性,裂纹齿轮会在运转初期产生较大振动;在变速工况下,随着速度的增加,齿轮产生的振动幅度越来越大,而随着速度的减小,振动幅度越来越小。

真空装置平移密封门设计及动力学仿真

介绍一种真空装置平移门的设计方案,并开展结构设计和计算。在此基础上,为更好地验证设计可行性、保障平移密封门按设计预期运动,根据设计参数,利用ADAMS软件,建立平移密封门三维模型,对运行状态进行动力学仿真,仿真结果验证了设计的合理性和模型的正确性。

考虑负载及误差激励下高速齿轮传动的动力学仿真分析

高速工况下,高速齿轮传动装置的动态特性对设备的可靠运行有重要影响。建立了高速斜齿轮副模型,在考虑齿轮动态激励的条件下,分析了高速齿轮传动的动态特性,进行了动力学仿真。结果表明,主动齿轮沿轴向移动0.2 mm、绕竖直方向旋转0.15°后,角速度波动幅值分别提高了6.12%、3.46%;接触力波动幅值分别提高了0.58%、4.56%;轴向位移误差对角速度的影响较大,角度误差对接触力的影响较大。加速时间从5 s增加到10 s后,角速度波动幅值降低了10.7%,角速度标准差从6.9748减少到6.406;接触力波动幅值增大了0.58%。负载从1000 N·m增大到1626.75 N·m和2000 N·m后,角速度标准差从6.9748分别减小到4.77475、4.74945,接触力波动幅值分别增大了4.3%、4.25%。额定载荷在轻载情况下,齿轮传动更加平稳;在重载情况下,角速度和接触力波动差异不明显。

混合式空中加油系统多体动力学仿真分析

提出了一种将软式加油与硬式加油结合并利用收放索控制的混合式空中加油概念。对硬伸缩管、软管及锥套建立了系统动力学模型,利用CFD仿真与数值拟合的方法分析锥套所受气动力,对混合式空中加油系统进行了动力学仿真。通过数值模拟和阻尼辨识对比分析研究了软管、硬管参数变化对系统稳定性的影响;探究了抑制锥套摆动的控制律。结果表明:硬管的抗弯刚度、频率、弹性模量及软管的弹性模量变化时,系统阻尼均出现峰值,软管的密度变化与系统阻尼呈正相关;采用收放索的PID控制可以有效提高系统稳定性。

基于动力学仿真的车辆稳态操控特性优化

针对某电动汽车操控稳定性与舒适性较差的问题,利用动力学仿真参数匹配分析方法有效支持实车匹配,并获得显著成效。首先,对前后悬架垂向刚度进行匹配分析,以优化不同偏频下垂向振动所致的车身俯仰响应;为优化前后悬侧倾运动协调性,基于车辆稳态回转工况的多体动力学仿真,以转向外侧前后悬架行程相对于侧向加速度压缩速率的一致性为目标,进行前后悬侧倾刚度的优化匹配;其次,通过动力学仿真研究侧倾、侧向力以及回正力矩转向对整车不足转向的影响,提出基于硬点布置与衬套匹配的整车不足转向度优化途径,为实车调校提供有效的改善思路和方案;最后,实车匹配验证了优化方案的有效性。结果表明:优化后的前后悬垂向跳动与侧倾运动平衡性更佳,稳态操控特性改善显著,主观评分超出目标值约0.5分,操控性能提升约10%。该方案已应用于量产车型,为车辆操控稳定性能开发提供了一种参考案例。

生物力学仿真技术在航空医学研究中的应用

生物力学仿真技术已经应用于众多领域,如车辆工程、生物医学工程、航空航天医学以及康复工程等。由于航空医学问题的特殊性,实验难以模拟真实的航空环境如弹射救生等,生物力学仿真技术凭借其强大的仿真建模和数据计算能力可以很好地解决这个问题,并且在航空医学研究中得到广泛的应用。本文对近10年来国内外生物力学仿真技术在航空医学研究中的应用进行归纳分析,从3个方面对其进行论述,分别是航空医学研究中的典型生物力学问题、生物力学仿真技术在航空医学中的应用、生物力学仿真技术未来发展方向,重点阐述生物力学仿真技术在飞机机动过载引起颈部损伤、弹射救生引起脊柱损伤以及空降着陆过程中引起下肢损伤中的应用。

用户参与政府开放数据隐私风险协同治理动力的系统动力学仿真分析

探究用户参与政府开放数据隐私风险协同治理的动力因素,能够为提升用户参与行为和协同治理效能提供实践参考。基于社会认知理论、自我效能理论和双因素理论,从外部环境引导力、平台因素推动力和用户主体内驱力3个方面探讨用户参与的动力因素,并采用系统动力学方法进行仿真分析。仿真结果表明,各动力因素对用户参与政府开放数据隐私风险协同治理行为意愿的影响程度存在明显差异。隐私安全需要、协同治理政策和平台性能是各子系统中的关键动力因素,用户自身内驱力相较于环境引导力和平台推动力的整体影响程度更高。基于此,从隐私素养、治理政策、平台建设等方面提出对策建议。