基于正交试验的民用飞机抗爆结构参数敏感性分析

最小风险炸弹位置(LRBL)结构是放置飞机上可疑爆炸物的装置,探究结构尺寸和炸药位置对其抗爆性能的影响程度可为其改进设计提供参考。基于正交试验设计与数值模拟相结合的方法,以LRBL结构各危险部位的最大应变和变形为评价指标,分别运用极差分析法和方差分析法对LRBL结构的罐体壁厚、底盖厚度、连接凸台厚度、剪切销直径和炸药位置5个影响因素开展参数敏感性分析。结果表明:在200 g炸药当量的工况下,各因素对LRBL结构的抗爆性能的影响显著程度从大到小为炸药位置、罐体壁厚、底盖厚度、凸台厚度和剪切销直径;结合评价指标综合分析得到各个因素最优水平下的LRBL结构设计方案。

基于正交试验的泡沫混凝土导热性能和孔结构研究

以硫铝酸盐水泥、粉煤灰为胶凝材料,采用正交试验法研究了发泡剂、减水剂、增稠剂对于泡沫混凝土导热性能的影响并确定最优组合。制备5组不同密度(300、400、500、700、900 kg/m^(3))泡沫混凝土,采用Photoshop图像处理软件对各组样品截面图进行二值化处理,并利用Image-Pro Plus软件对孔隙率、圆度值和孔径分布等孔结构特性进行分析。结果表明,影响泡沫混凝土导热系数的各因素主次顺序为增稠剂、发泡剂、减水剂。泡沫混凝土的密度与孔隙率呈负相关,相关系数R^(2)为0.91;密度越大,圆度值为1的孔隙占比越大。不同密度等级泡沫混凝土的孔径分布近似服从对数正态分布,孔径主要集中于200μm,且大孔径比例随着密度的增大而逐渐降低。

基于Gram-Schmidt正交化和HSIC的核函数选择方法

核方法是一种解决非线性、异构数据的有效方法,核函数的选择问题是核方法中的一个重要课题,对于不同的应用问题,如何选择合适的核函数还没有足够的理论基础,不适当的核函数选取会降低核方法的性能。由此,提出了一种基于Gram-Schmidt正交化(GSO)和Hilbert-Schmidt独立准则的核选择方法(HSIC-GSO),该方法考虑了核函数选择过程中存在的不相关冗余信息。首先,利用GSO消除核函数之间的冗余信息;然后,使用HSIC度量核函数与理想核之间的相似性;最后,得到一组判别能力强、多样性大的基核函数。实验结果表明,HSIC-GSO方法选择的核函数泛化性好,并且提高了MKL的分类性能,验证了所提方法的有效性。

CFRP-木结构波纹钢填板螺栓节点力学性能正交试验研究

为了明确异型截面钢填板对节点性能的影响,为木结构异型钢填板螺栓节点提供安全性的设计经验,提出CFRP-木结构波纹钢填板螺栓节点,在正交试验设计条件下开展单轴顺纹拉伸试验研究.试验发现,节点具有多种受力特征,包括木构件剪切破坏、顺纹向张开型断裂(TL断裂)、端部顺纹压溃、CFRP断裂和螺栓弯折等形式;节点在受力过程中没有明显屈服阶段,主要经历线弹性阶段、断裂失效过渡阶段和断裂失效阶段.通过正交参数分析得到不同因素对所提节点主要力学性能的影响程度及规律.结果表明:各因素对极限强度和延性的影响比对弹性刚度的影响显著,且波角和波高为主要影响因素.极限强度与波角负相关且随着波高的增大呈波动变化,延性与波角和波高负相关.

基于正交试验法的铝合金车体高压水清洗喷嘴结构优化

抑尘剂等复杂的化合物黏着在铝合金车体上,导致车体污染十分严重,高压水射流清洗方法能够有效去除铝合金车辆车体表面黏着的化合物。通过分析圆柱形、锥形、文丘里形和余弦形喷嘴的射流流场分布、射流出口速度、最大壁面静压、相同清洗宽度下压力值范围,得到余弦形喷嘴的清洗性能最佳,锥形喷嘴次之。基于正交试验法设计五因素、四水平正交试验表,得到常用清洗压力下余弦形喷嘴的最优结构参数:进口直径为40 mm、出口直径为20 mm、过渡段半径为40 mm、出射段长度为25 mm、过渡与余弦部分长度比为4。按照最优喷嘴结构参数进行建模,得到三组压力值下高压水出射速度比未优化前提高了2%,且优化效果随着入口压力值的提高而有所下降。在优化后的喷嘴结构参数下进一步计算得出入口压力为10 MPa时,靶距设置为250 mm能达到较好的清洗效果和节能作用。

基于正交异性等效的双向加筋板结构变形简化分析方法

[目的]随着船舶不断向大型化、复杂化发展,舱段级以上的船体结构有限元模型的网格数量将急剧增加,导致碰撞、冲击、接触等大型非线性力学问题均难以求解,故提出一种基于正交异性等效的双向加筋板结构变形简化方法。[方法]首先,将现行成熟的单向加筋板平面应力简化方法推广至更复杂的双向加筋板平面弯曲问题,并引入正交方向上加筋板总惯性矩与板的惯性矩之比来反映结构的正交异性;然后,将惯性矩比值代入推广所得的加筋板等效平面弯曲本构方程,以实现材料正交异性的转化,从而在力学层面上兼顾结构的抗变形能力和中性轴移轴产生中面力的影响;最后,利用有限元计算,根据不同的位移分布对四边固支加筋板的变形模式进行分类,并将加筋板实际结果与该方法及传统方法的等效结果进行误差对比分析。[结果]对比结果表明,在船舶双向加筋板结构中,该方法最多可减少84%的网格数量,且3种变形模式下的等效误差均可控制在6%以内,远低于2种传统方法。[结论]该方法的精度较高、适用范围更广、大幅了节省计算资源,可为大型船体结构非线性力学问题的直接建模仿真计算提供解决方案。

基于拓扑优化和正交分析的混合结构机械臂关节法兰设计

为进一步减轻碳纤维复合材料(CFRP)和球墨铸铁(QT)混合结构机械臂的质量,提出基于拓扑优化和正交分析的混合结构机械臂关节法兰轻量化设计方法。创建六自由度工业机器人动力学模型,分析并求解机器人负载50 kg运动过程中关节所受载荷,并将最大载荷作为有限元分析的输入载荷。基于分析结果,对混合结构机械臂关节法兰进行拓扑优化,并结合加工工艺和正交分析试验,得到最优关节法兰模型。仿真和试验结果表明,当混合结构机械臂关节法兰周向开槽对数为3、轴向开槽个数为2、开槽为40°圆心角时,关节法兰质量、混合结构机械臂最大变形和最大应力相比优化前减少8.95%、2.46%和3.34%,满足机器人的运动性能要求。

考虑正交异性的粒料压实特性及其结构力学行为研究

粒料的正交异性与其压实过程密切相关,对路面的结构力学行为具有显著影响。为研究压实过程对粒料正交异性的影响,采用不同的压实方式及压实功对路用粒料进行击实成型,开展改进的动态回弹力学试验研究,得到典型粒料的正交异性系数α^(2);采用有限元方法,开展考虑粒料正交异性的沥青路面结构力学分析。结果表明:对于旋转压实成型的试件,其干密度略大于冲击压实成型;增大压实功,在增加粒料干密度的同时也会增加其正交异性;在低压实功下,旋转压实成型的粒料正交异性更显著,但在高压实功下,冲击压实成型的正交异性更加显著;粒料的正交异性对沥青路面结构关键响应具有显著影响,忽略粒料的正交异性,存在低估路面结构损坏的风险;考虑粒料的正交异性,能够改善路面结构计算中粒料层的底部受拉,且更符合实际情况。

基于正交试验的杯形柔轮结构优化设计

文中针对柔轮结构设计中寿命与承载能力差、易失效等问题,首先对柔轮进行参数化建模,然后基于有限元分析软件对在波发生器装配下的柔轮进行静力学分析,以柔轮长度、壁厚、齿宽以及筒体圆角半径作为变量,柔轮最大等效应力作为优化目标设计正交试验,并通过极差分析对所选取的结构参数进行重新组合以达到结构优化目标。结果表明,通过正交试验得出各参数对空载状态下柔轮最大等效应力的影响程度为柔轮长度>齿宽>壁厚>筒底圆角半径,极差分析后对结构参数进行组合并进行建模仿真,使柔轮最大等效应力减小了32.43%,为柔轮的结构优化提供参考。

基于正交试验的掘进机主驱动密封结构优化研究

针对掘进机主驱动密封系统中唇形密封结构与服役工况适配性不明确的问题,分别建立TBM和盾构2种工况下的密封结构有限元仿真模型开展研究。采用正交试验方法,选取密封结构的腰部厚度、前唇角度、轴向压缩量、径向压缩量作为研究因素,以唇封的单位径向力和接触宽度作为响应指标,运用极差和方差分析,得出TBM和盾构工况下各因素对指标的影响程度。根据灵敏度分析结果,分别优化出TBM和盾构工况下唇形密封的最优结构参数,并以隔环是否带楔形突起、是否承压来验证优化后的密封结构。结果表明:1)TBM工况下最优密封结构在隔环无论有无楔形突起,在0 MPa压力下,接触宽度均有一定的下降,单位径向力有明显提升。2)盾构工况下最优密封结构在隔环带楔形突起、承压工况下,单位径向力、接触宽度相比优化前均有所降低;在隔环无楔形突起、承压工况下,单位径向力、接触宽度与优化前基本持平。

基于正交试验的自然崩落法底部结构参数优化

自然崩落法的底部结构处于高诱导应力作用之下,易受岩体破坏的影响,但为确保出矿水平作业的连续性,需确保出矿巷道的稳定并在其设计寿命期间能进行有效的生产作业。因此,合理的底部结构尺寸参数对矿山生产安全和效率有着重要影响。选取拉底水平和出矿水平之间高差、出矿穿脉间距、出矿进路间距、拉底高度、聚矿槽尺寸、超前拉底距离等底部结构布置参数,采用正交分析法及控制单一变量法,研究不同底部结构布置方案对底部结构位移场、应力场及塑性破坏情况的影响,结果表明:出矿水平高差×穿脉间距×出矿进路间距×拉底高度=20 m×30 m×15 m×8 m的组合参数方案为合理的底部结构布置方案。

基于正交数值试验桩锚支护结构参数反分析优化

为研究桩锚支护结构设计参数对基坑稳定安全系数变化规律的影响,依托现场工程实例,采用正交数值试验分析不同桩锚支护结构设计参数对基坑稳定安全系数的影响规律,并采用回归法反分析优化桩锚支护结构设计参数。研究结果表明:基坑稳定安全系数随锚索安置倾角的增加而先增大后减小,且前期增加速率大于后期的减小速率;随着锚索锚固段长度的增加,基坑稳定安全系数增大且增大速率均逐渐减小并将最终趋于稳定值;基坑稳定安全系数随着桩底嵌固深度的增加而提高,随着桩间咬合量的增加而降低;锚固段长度和桩底嵌固深度是影响基坑稳定安全系数最显著的两个因素;最优参数选取锚索安置倾角为14.7°、锚固段长度为6.8 m、桩底嵌固深度为1.6 m、桩间咬合量为209.6 mm。

基于模块化布局和正交试验的天线骨架结构优化设计方法

针对大型相控阵雷达的天线骨架采用模块化布局的结构特点,开展基于模块化布局和正交试验的天线骨架结构优化设计方法研究。设计子模块惯性矩公式,分析影响天线骨架刚强度的主要因素;对影响天线骨架力学性能的主要因素进行正交试验,得到天线骨架的最优结构参数,为类似体制天线骨架的结构优化设计提供参考。

基于正交试验的登机门框结构刚度设计

大型飞机开口结构的设计是不可避免的,拥有曲率外形的机头大开口变形问题更加突出。本文以某大型飞机机头登机门框为研究对象,采用正交试验方法,得到了影响门框开口变形的主要因素和次要因素以及门框变形随各构件惯性矩变化的规律,为类似大开口结构的刚度设计提供了设计指导。

某非正交框架结构养老院减震设计

成都某养老院采用多层钢筋混凝土框架结构,属于重点监视防御区的养老建筑。根据《建设工程抗震管理条例》规定,应当采用隔震减震等技术,保证发生本区域设防地震时能满足正常使用要求。本工程采用减震技术,设置黏滞阻尼器。多遇地震地震时附加阻尼比作为安全储备,结构计算时不考虑其作用;设防地震时,黏滞阻尼器充分耗能,保证建筑结构正常使用要求;罕遇地震时,黏滞阻尼器正常工作,减小主体结构损伤,保证通过适度修理能继续使用。本结构框架布置非正交,抗侧力构件和阻尼器布置与X、Y正交主轴角度大于15°。设计时,采用合理的计算方法保证附加阻尼比取值的可靠性。同时按照规范和相关要求,通过性能设计的方法,对主体结构、子结构、阻尼器支墩的性能进行验证,满足结构保持正常使用的相关要求。

采场结构参数敏感性正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究采场结构参数对采场稳定性的影响;建立基于指标满意度的多指标正交数值模拟试验综合评价模型,选取采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模等因素,进行4因素3水平的正交数值模拟试验;选取顶板沉降位移、底板臌起位移、最大压应力、最大拉应力、塑性区共5个指标进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析;结合云南某矿进行了实例分析,采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模对采场稳定性的敏感度分别为0.050,0.132,0.315和0.074。研究结果表明:人工间柱宽度是影响采场稳定性最敏感也是最重要的参数,随着人工间柱宽度加大,采场趋向不稳定;采场长度和再造结构体弹模对采场稳定性有显著影响;采场宽度对采场稳定性的影响较小。

油气两相动压密封端面结构多参数正交优化及试验研究

针对油滴均匀分布在气相中的油气两相动压密封,利用Fluent软件建立两相动压密封端面间流体模型,并采用多参数正交优化法,分析密封性能参数(工作膜厚、流体膜刚度、泄漏量及摩擦扭矩)随两相密封动压槽结构参数(螺旋角、槽深、槽宽比、槽坝比和槽数)的变化。分析结果表明:在恒定转速、压差和闭合力条件下,通过调整各结构参数均可获得最大工作膜厚;流体膜刚度随着螺旋角和槽深的增大而减小;气体泄漏率和液体泄漏率随密封槽结构参数变化规律相同,且变化规律与工作膜厚相同;得到了定工况下的最优动压槽结构参数。最后通过自主设计的气液两相动压密封实验装置进行静压试验和运转试验,验证了动压密封在油气两相介质工况下应用的可行性。

三维正交整体夹芯机织物的结构设计及织造

以正交结构为基本的三维结构单元,通过改变空心各边的长度和厚度,设计了多种经向截面为六边形的三维整体夹芯机织物结构,并在改造的普通织机上织造成功。在此基础上对试样的结构特点进行对比分析,同时探讨了三维正交夹芯机织物孔形尺寸的影响因素,比较了各种三维整体夹芯机织物试样的结构特点及织造方法。该研究为三维整体夹芯机织物的结构设计提供了参考,设计的多种三维夹芯机织物为蜂窝结构复合材料提供了性能良好的增强体。

三维机织正交结构复合材料的参数化设计

为对三维机织正交结构复合材料的力学模拟分析提供一种模型,通过观察3层机织正交结构复合材料预制件的细观几何结构,分析其最小重复单元中纱线间的几何位置关系,探讨细观结构中几何参数与宏观设计参数的关系。在此基础上,利用Pro/Engineer软件对复合材料预制件进行参数化设计,建立三维机织正交结构预制件的通用几何模型。通过对比三维机织正交结构复合材料的实际结构与模型结构以及纤维体积分数,验证了该模型的合理性。

正交圆柱结构双气隙共磁钢三自由度电动机初探

本文提出一种新结构三自由度电动机。介绍了这种正交圆柱结构双气隙共磁钢三自由度电动机的基本构成和工作原理，并进行了初步解析分析。最后给出了实际样机的测试数据，说明该种结构三自由度电动机的可行性和实用性。