混合润滑状态下非高斯表面法向接触刚度研究

为了揭示混合润滑状态下表面形貌特征对接触特性的影响,针对微凸体高度非高斯分布粗糙表面在法向静载荷作用下的固-液接触问题展开研究。固-液接触结合面包括微凸体的固体接触和润滑介质的流体接触。对于固体接触部分,基于弹塑性固体力学对非高斯等效粗糙表面接触展开接触特性分析,建立了考虑微凸体弹塑性变形的非高斯粗糙表面法向接触刚度计算模型;对于流体接触部分,提出了一种考虑微凸体峰度/偏度分布影响的密闭油坑接触模型。通过仿真分析,揭示了法向压力、非高斯表面粗糙度参数及润滑油黏度系数对混合润滑固-液结合面法向接触刚度的影响规律,并对比分析了无润滑介质的固-固结合面和存在润滑介质时的固-液结合面法向接触刚度。研究表明:固-液和固-固结合面法向接触刚度均随着法向载荷的增大呈非线性增大,且固-液结合面相对固-固结合面的接触刚度略大;润滑介质黏度越大,接触刚度越大;非高斯分布的峰度和偏度对混合润滑结合面接触刚度具有显著影响,相对于零偏度分布的高斯分布表面,呈负偏度分布的非高斯表面通常具有较大的接触刚度;在轻载时,峰度对接触刚度的影响不容忽视。因此,通过改变接触表面峰度/偏度、增大法向载荷、提高润滑介质黏度,可有效改善混合润滑状态固-液结合面法向接触刚度。

空面多目标攻击中武器-目标最优分配

在多目标空对地攻击中,合理高效的武器-目标分配能显著提升飞机的攻击效率,降低飞机在战场滞留的时间,对于提升飞机的作战效率与生存性能有着重要的意义。本文基于攻击模式、目标毁伤概率、武器成本、飞行航路等约束,构建武器-目标最优分配模型,设计了一种强化局部搜索能力的自适应遗传算法,解决了求解复杂规划问题时的过量冗余迭代与停滞问题。对多组随机目标进行了仿真验证,仿真结果证明,改进算法能够为作战任务提供优质的武器-目标分配方案,且明显提升了求解的运行效率与质量。

基于点-面接触算法的叶片/盘组件三维有限元分析

基于虚功原理导出了点面接触模型的三维接触有限元分析的控制方程,应用该方法对叶片/盘组件进行了三维接触非线性有限元模拟,并对该方法的计算结果与大型有限元分析软件MARC的计算结果及不考虑接触的常规方法所得计算结果进行了比较、分析。研究结果表明:该方法的计算结果与国际商用软件MARC的计算结果接近,两者的最大相对误差不超过4%;在计算中,没有人为地假设边界条件,在刚度方程中引入接触关系及循环对称关系,所得计算结果比采用不考虑接触的常规方法所得的计算结果更符合实际。

侧风着陆滑行飞机轮胎-道面相互作用分析

通过对侧风作用下的飞机受力进行分析,建立了轮胎-道面相互作用理论模型,得到了侧风作用下两者相互作用的主要影响因素,并进一步基于有限元分析软件ABAQUS建立了侧偏轮胎-道面有限元模型,研究了轮胎不同侧偏角度以及跑道不同积水厚度等因素对于飞机轮胎与道面相互作用的影响规律变化情况。研究结果表明:飞机在跑道滑行时在侧风作用会产生偏离跑道中心线的趋势,道面对轮胎的侧偏力是影响飞机质心偏离跑道中心线距离的重要因素;轮胎侧偏角增大导致轮胎接地非对称性增强,轮胎迎水面的区域长度也呈逐步增大趋势;轮胎迎水面的动水压强呈非对称分布,动水压强较高的区域出现在轮胎的偏转侧,并且最大值接近于1 MPa,此时易出现滑水风险;而随着跑道道面水膜厚度的逐渐增加,道面相应的侧向摩擦因数也在减小,当水膜厚度达到机场运行管理规定中临界值13 mm时,道面摩擦因数仅为干道面时的一半,大大增加飞机偏出跑道风险。

基于遗传算法-反向传播神经网络优化高压-超声-酶解法提取羊皮胶原蛋白工艺

采用高压-超声-酶解法提取羊皮胶原蛋白,对比遗传算法-反向传播(genetic algorithm-back propagation,GA-BP)神经网络模型和响应面模型的优化效果,确定最佳工艺参数。结果表明:GA-BP神经网络在模型拟合和预测方面表现优于响应面模型;最佳提取参数为高压时间23 min、超声时间22 min、酶添加量3.2%、酶解时间222 min,羊皮胶原蛋白提取率达到(80.5±1.6)%,较传统的木瓜蛋白酶法提高40%;紫外-可见吸收光谱和傅里叶变换红外光谱结果显示,此条件下提取的羊皮胶原蛋白结构完整,高压-超声-酶解法对胶原蛋白的破坏较小。

三维数值流形方法的点-面接触模型

建立了三维流形元的点-面接触模型,给出了嵌入准则并应用罚方法强迫接触界面满足不嵌入和无拉伸条件约束求解,详细推导了法向弹簧、切向弹簧和摩擦力子矩阵并给出了接触状态(张开、滑动和固定)的模式变化准则,算例表明该模型的有效性。

结合一种面-面碰撞检测算法的服装动态模拟

实时的服装动态模拟一直是计算机动画的研究热点 .在回顾弹性模型及其碰撞问题的相关研究工作的基础上 ,采用基于质点 -弹簧模型的动态模拟方法 ,产生了虚拟 3D模特表面的服装动态效果 .其中考虑了织物的非理想弹性属性和变化的空气流作用力 ,并针对系统实现的瓶颈——服装和人体的碰撞问题 ,提出一种碰撞检测算法 .

堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理——以祖师庙滑坡为例

为了研究堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理,以陕西省岚皋县广泛分布的堆积层-基岩接触面滑坡为研究对象,采用野外调查和数理统计的方法,总结了该类型滑坡的基本特征,并以祖师庙滑坡为例,借助室内试验和数值模拟手段,研究了堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理。结果表明:1)堆积层-基岩接触面滑坡主要发育在坡度为20°~40°、下伏基岩为碎裂状结构的斜坡,多为浅表层滑坡;2)碎石土和堆积层-基岩接触面的内摩擦角随含水量增大而降低,堆积层-基岩接触面是斜坡变形破坏的软弱结构面;3)细颗粒物质的增加降低了堆积层-基岩接触面的内摩擦角,且细颗粒粒径越小,内摩擦角也越小,在饱和状态下降幅度越大;4)因细颗粒物质在堆积层-基岩接触面处聚集造成的强度降低和因水文地质条件改变造成的滑带土饱和是祖师庙滑坡主要的诱发因素。研究结果对揭示堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理和地质灾害防治具有一定的指导意义。

基于弹簧-质点系统的薄膜结构曲面展开算法

将用三角形描述的空间膜片映射到初始二维膜片上,并使初始二维膜片与被展空间膜片在参数域与空间域具有相同的拓扑结构.描述空间膜片的三角形与描述平面膜片的三角形的边长存在差异,采用单元节点力代替此差异,节点质量由节点周围的膜单元面积确定,得到了描述系统运动的拉格朗日方程.在求解方程时,每个时间段迭代初始速度置为零,计算过程中节点匀速运动,从而有效地避免了振幅过大和发散问题,收敛速度明显加快.平面膜片的局部精度通过弹簧弹性变形系数予以控制,能够满足膜片边界要求.该曲面展开方法具有精度高、计算速度快和易收敛的特点.

一类基于点-面模式的低阶单元接触搜索方法

本文基于三个接触搜索准则提出接触预搜索概念。在接触预搜索阶段通过分级筛选方法逐步缩小可能接触点副的单元集;然后,给出动态有限元分析中适用于大滑移的低阶单元接触点副的自动搜索算法。针对非线性动态接触问题有限元分析中常用低阶单元和点-面模式的搜索方式的情况,本文应用最近点投影搜索算法提出以等参坐标为参数的另一种接触搜索算法。该搜索算法不须预先指定可能接触范围,从而极大地降低了数据的准备工作和出错率;本搜索算法将各种可能接触状态统一在一种算法中进行处理,不必对各种接触状态分别采用不同的算法。算例表明,本文给出的低阶单元接触搜索算法是有效和可靠的。

基于响应面模型和NSGA-Ⅱ算法的注塑成型工艺优化

以某安全箱箱体为例,将最大缩痕指数和最大翘曲变形作为优化目标,以模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力和保压时间为设计变量,通过正交试验设计及有限元模拟,获取试验样本;基于Isight参数优化软件,建立安全箱箱体注塑成型工艺参数与优化目标之间的响应面近似模型;利用非支配排序遗传算法在响应面模型内自主寻优,获取一组安全箱注塑成型的最优工艺参数;根据数值分析结果设计了注塑模具,按最优工艺参数试模,一次性试模成功。结果表明该方法可快速、有效实现注塑成型工艺优化。

轮胎接触面对车-简支梁桥耦合振动的影响

现有分析车-桥耦合振动的研究中,都假设移动车辆与路面的接触关系为点接触.事实上,轮胎与路面是通过面接触的.通过建立新的三维车轮模型,分析了面接触对车-桥耦合振动的影响.将车轮与路面的接触面简化为长方形,通过接触面间的位移协调条件和力相互作用建立车-桥耦合振动方程.同时还研究了接触面对车-桥耦合振动的影响.

基于GA-RBFNN算法的列车车轮踏面损伤识别

为了实现列车车轮踏面损伤识别,提出了一种基于GA-RBFNN算法的货车车轮踏面损伤识别方法。该算法采用浮点数编码将RBFNN的中心参数和宽度进行了编码,利用GA的选择、交叉和变异操作优化网络参数,权值采用最小二乘法确定。利用该算法和BP算法、传统的RBFNN算法进行了剥离和擦伤识别的对比实验,结果表明:GA-RBFNN算法对剥离、擦伤和非损伤三类样本的测试集的识别率高于传统的RBFNN算法和BP算法,而且GA-RBFNN算法的进化代数远远小于BP算法和传统的RBFNN算法迭代次数。

遗传算法下弧齿锥齿轮齿面接触特性优化

针对传统的齿面接触分析技术存在机床调整参数繁多、控制目标不明确和不包含传动误差优化等问题,提出以瞬时接触椭圆长半轴、接触迹线方向角及传动误差曲线交叉点纵坐标为优化目标,沿齿高方向的法曲率、沿齿长方向的法曲率以及短程挠率为控制参数,基于遗传算法的弧齿锥齿轮齿面接触区和传动误差曲线的全局优化算法具有良好的收敛性。分析了扭矩载荷对齿面接触区和传动误差的影响,用优化后的弧齿锥齿轮副有限元模型对其啮合特性进行分析,其结果验证优化方法的正确性。

三叶形等距型面联接的接触-冲击特性分析

用有限元分析方法分析三叶形等距型面联接的接触-冲击特性.通过立方样条曲线拟合廓形曲线,建立了轴-轮毂联轴器的三维有限元模型,进行三叶形等距型面联接非线性三维接触-冲击特性分析,实现了联轴器启动过程的接触-冲击动力学仿真.通过算例分析,得到三叶形等距型面联接启动过程中接触力和最大等效应力随时间的变化规律,研究不同结构参数和工作参数对接触-冲击特性的影响.分析结果表明:三维分析较二维更能模拟真实情况;采用无间隙配合或者过盈配合能有效抑制型面联接的冲击效应;增大偏心率,对提高型面联接的抗冲击能力和承载能力起到良好作用.

对比研究响应面法和BP神经网络-粒子群算法优化调理松板肉加工工艺

为优化调理松板肉加工工艺,提升松板肉品质,采用超声-真空协同处理以提升肉的质构特性和成品率。在单因素的基础上,应用Box-Behnken试验设计,对比分析响应面法和BP神经网络-粒子群算法对调理松板肉成品率的影响。试验结果表明,响应面法优化的超声-真空协同处理最佳工艺为液肉百分比48.10%、超声功率246.04 W、真空度61.11 kPa,成品率理论预测值为94.82%,验证值为92.84%,相对误差值为2.09%。BP神经网络-粒子群算法分析的最佳工艺为液肉百分比51.00%、超声功率235.36 W、真空度66.11 kPa,成品率理论预测值为95.48%,验证值为94.96%,相对误差值为0.54%。BP神经网络-粒子群算法优化出的成品率更高,误差更小,说明该方法在食品加工领域应用前景更广阔,同时也为食品研究提供了新思路。

三维光滑接触界面上的分配参数滑移面算法

针对三维滑移界面上的分配参数滑移算法,提出一种三维滑移面光滑方法,仅根据单元面顶点的坐标和法向等局部信息,构造出曲面片边界G1连续(切平面连续),曲面片内C1连续的三维光滑曲面,此方法为实际的滑移面提供一个准确的几何表达.在此光滑曲面上构建了具有C1连续的法向压力场和质量面密度场.然后在光滑滑移界面上通过Newton-Raphson迭代计算接触点,依据分配参数滑移算法施加接触约束和接触计算.数值算例显示光滑的接触滑移面可以减少滑移节点的振动,提高计算的收敛性.

平面发射极与绒面发射极银-硅接触的对比研究

比较了平面发射极与绒面发射极表面通过丝网印刷烧结形成的银-硅接触。通过TLM测试发现,平面发射极与绒面发射极的银-硅接触电阻率平均值分别为4.4 mΩ·cm2和1.1 mΩ·cm2,平面发射极银-硅接触电阻率比绒面的高很多。绒面具有更大的相对表面积是一个较为直观的原因。通过SEM观察发射极剖面,发现金字塔顶部区域的掺杂较重,结深从顶峰到谷底沿着金字塔的[111]晶面逐渐减小;通过SEM观察银电极与硅表面的接触界面,总结分析银-硅接触的电流传输机制。然后将银电极块从硅表面剥离,用SEM和EDS观察露出的发射极表面,发现银结晶沉积体在平面上的分布很不均匀而在绒面上的分布较为均匀,密度也大很多,并且银结晶沉积体在掺杂较重的金字塔顶部密度更大。根据电流的传输机制分析得出,银结晶沉积体分布的这种差异性导致了平面发射极银-硅接触电阻率比绒面的高。

基于面接触的车桥耦合振动研究

现有分析车-桥耦合振动的研究中都假设移动车辆与路面的接触关系为点接触。事实上,轮胎与路面是通过面接触的。通过建立新的三维车轮模型,分析了面接触对车-桥耦合振动的影响,将车轮与路面的接触面模拟为长方形,通过接触面间的位移协调条件和力相互作用建立车-桥耦合振动方程。对车速、车轮刚度与阻尼、接触面尺寸大小、车辆数目等进行参数分析,研究了接触面对车-桥耦合振动的影响。数值计算与试验结果验证表明:所提出的模型能更准确合理的研究车桥耦合振动。