基于系统动力学的我国社会重大风险仿真研究

基于系统动力学模型,构建社会重大风险系统因果关系图和流图,运用综合指数法对社会重大风险进行预警分析,并对子系统引起的社会重大风险进行仿真预测以监测我国社会重大风险。结果表明:宏观经济、生态环境及社会治理三个子系统监测预警综合值变化较小,趋势比较平稳,社会重大风险监测预警综合指数整体上呈现出小幅上升的趋势。因此,为防范化解我国的社会重大风险,政府应通过提升常规风险与突发事件应急管理机制精确度,加强社会重大风险的制度化控制,打好防范化解社会重大风险的基础。

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。

不同中断情形下汽车供应链中断的恢复策略研究——基于系统动力学的仿真分析

在汽车供应链节点企业内外部环境不确定性加剧的环境下,汽车供应链更容易受到突发事件的影响而发生运作中断。为此,文章将汽车供应链中断恢复策略分为企业自主恢复与政府补贴恢复两类恢复策略,构建了以整车制造商为核心的四级汽车供应链模型,运用系统动力学仿真方法,比较分析了不同中断情形下六种不同恢复策略对企业决策和供应链总绩效的影响。结果表明:在市场、供应、生产同时中断情境下,补贴制造商提升产能与中断后制造商增加额外班次生产策略对供应链中断的恢复效果最佳,供应链总利润最高、各主体库存水平最低、处理积压库存速度最快;启用第三方合同制造商向供应商供货的恢复策略仅在供应、生产中断系数超过一定阈值的情境下才对供应链产生正向恢复效果。文章研究成果为供应链企业在面临不同中断情景时提供决策支持与指导,有助于提升供应链绩效水平。

超导钉扎高速磁浮车-轨耦合动力学建模与仿真

为探究超导钉扎磁浮车辆高速运行动态特性,建立车-轨耦合空间模型,开展不同车速下的动力学仿真。结合有限元方法获得磁轨关系数学模型;基于牛顿-欧拉法建立车辆模型,引入截短梁描述建立永磁轨道模型;以磁轨关系为纽带获得超导钉扎磁浮车-轨空间耦合动力学模型;利用Matlab对模型进行仿真,分析轨道振动、电机法向力和轨道不平顺等对超导钉扎磁浮车辆-轨道系统动态响应的影响。结果表明:磁浮车辆系统的振动受轨道不平顺和车速的影响较大,受轨道振动的影响可忽略不计;在速度为620 km/h时,车体、悬浮架的最大振动加速度分别保持在0.5、8 m/s^(2)以下,具有较好的乘坐舒适性。建立的模型可为超导钉扎磁浮交通线路设计与参数优化等研究提供帮助。

基于系统动力学的村镇基础设施安全韧性仿真研究

与城市相比,村镇在基础设施建设水平和抵御灾害的能力等方面都较低。厘清灾害风险与村镇基础设施安全韧性的关系,并评估村镇基础设施应对灾害的能力,有利于村镇基础设施的规划建设。采用系统动力学方法建立村镇基础设施安全韧性仿真模型,在确定模型变量权重的基础上,对村镇基础设施安全韧性进行模拟仿真。以西安市西咸新区大王街道为例,设定了现状延续型、经济发展型、政府干预型和安全韧性建设型4种发展情景,模拟不同情景下2019—2030年大王街道基础设施安全韧性的动态变化。结果表明:预计到2030年,政府干预型方案中基础设施安全韧性水平可达到0.779,是上述4种发展情景中基础设施安全韧性水平最高的,建议大王街道在现有规划的基础上可以考虑政府干预的发展规划进行调整完善。研究结果可为其他村镇规划建设提供理论依据和有效方法。

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。

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。

缓冲器阻抗对重载列车纵向动力学性能影响仿真分析

为提升重载列车运行的安全性,借助数值仿真研究了缓冲器阻抗对重载列车纵向动力学性能的影响,分析了缓冲器阻抗特性,构建了缓冲器数据网格化模型,结合重载列车制动力、牵引力、运行阻力特性等,搭建列车纵向动力学模型进行仿真试验。研究结果表明:(1)当车钩力处于0~3.2 kN区间时可能产生脱钩等风险;车钩力大于6 kN时,能够发挥出缓冲器的最大功效;(2)随着缓冲器阻抗数值的增加,车钩疲劳损伤系数呈先下降、后稳定、再升高的趋势;(3)车钩力只有保持在2~6 kN范围内,才能最大限度降低车钩的疲劳损伤程度,保障重载列车的平稳运行。

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。

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。

人体下肢多体动力学仿真和步态稳定性实验研究

人体下肢是人进行步行运动的主要工具,下肢的肌肉骨骼系统是步行的执行机构,正常的下肢功能保证了人们的日常活动;下肢损伤会引起人们运动障碍,下肢运动障碍康复者虽然具有行走的能力,但是其稳定性和平衡性较差。本文着眼于人体下肢,总结并阐述了人体下肢多体动力学仿真以及步态稳定性的实验研究进展,展望了其发展趋势,旨在为临床康复治疗及康复设备的设计与开发提供帮助与数据支持。

高速短距离阻拦装置动力学建模与仿真分析

针对撞击安全性试验中橇车的高速短距离阻拦需求,提出一种基于非密封型阻尼缓冲水缸与高强度柔性阻拦索的新型高速阻拦装置。从该装置的构成与工作原理出发,考虑阻拦索的弹性变形与活塞的惯性效应,建立阻拦过程的动力学模型,获得橇车加速度、水缸压力、阻拦行程等关键动力学参数的变化特征,并与试验数据进行了对比验证,证明了所建立的动力学模型能够较为准确地反映阻拦装置的动力学特征。基于该动力学模型,分析阻拦索刚度、阻尼孔分布形式、阻尼孔面积、活塞质量等参数对阻拦性能的影响规律,结果表明:宜选用轻质高强的柔性绳索作为阻拦绳;选用大斜率双曲线型的节流孔分布方式,水缸的阻尼效果较好;节流孔面积、活塞面积在设计时应进行综合评估;在保证活塞结构强度的前提下,应尽量降低活塞的质量。

滚珠丝杠副动力学行为仿真及滚珠磨损故障特征信号研究

滚珠丝杠副作为精密机械和数控机床等装置中最常使用的传动元件,其工作状况的优劣直接影响着整套设备能否安全稳定运行。大多数针对滚动功能部件失效形式的研究主要集中于滚动轴承,而对滚珠丝杠副的失效演变机制却鲜有论述。以滚珠丝杠副为研究对象,建立由丝杠、滚珠、螺母等关键部件组成的滚珠丝杠副三维模型,运用ADAMS软件对滚珠丝杠副进行动力学行为仿真分析以及故障特征信号研究,分析滚珠丝杠正常运行及滚珠磨损故障状态下的特征信号变化规律,最后通过对比试验值与理论值验证所提方法的有效性。结果表明:随着滚珠表面擦伤缺陷扩展,丝杠副产生的振动变得更加剧烈,频谱尖峰幅值明显增大;试验所得结果与理论值相对误差为4.67%,证明了仿真分析的准确性。

基于ADAMS的深孔钻机柔性钻杆动力学仿真分析

在救援钻机等深孔钻探装备中,长直钻杆表现出明显的柔性特征,研究其在钻进过程中运动学与动力学特性对提高钻进效率和成孔质量具有重要意义。选取总长度为100 m的长直钻杆为研究对象,建立动力头、钻杆、钻头及孔壁三维模型,采用ANSYS对钻杆进行柔性化建模,使用ADAMS对钻杆进行刚柔替换并建立柔性钻杆的动力学仿真模型,对钻头未接触孔底及接触孔底建立钻压两阶段进行动力学仿真,分析柔性钻杆运动学及动力学特性。研究结果表明:深孔长直钻杆表现出较为明显的柔性特征,两阶段状态下均会产生弯曲变形并与孔壁发生间歇碰撞接触,且越靠近钻杆下端,碰撞接触程度越剧烈。

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。

智库知识服务发展机制的系统动力学仿真分析——以中国科协为例

文章基于系统动力学的智库知识服务发展机制理论模型,以中国科学技术协会为例,借助VensimPLE软件识别模型中的关键要素及相互关系,建立适用于中国特色新型智库知识服务发展机制的仿真模型,这对验证模型的可行性和有效性具有重要的理论与实践意义。仿真分析结果显示:该修正模型是由客户知识服务需求、智库知识服务能力、智库知识服务创新思想和智库知识服务生态系统等四个关键要素组成。其中,客户知识服务需求是智库知识服务发展的驱动力,推动智库知识服务创新思想的产生和知识服务能力的提升;智库知识服务能力是满足客户知识服务需求和产生智库知识服务创新思想的保障条件,是通过应用各种知识服务模式培育的;智库知识服务生态系统是推动智库知识服务可持续发展的统一整体,且通过智库知识服务创新思想不断向客户提供专业化、全球化和品牌化的知识服务,促进客户不断产生新的知识服务需求。

某82速迫新型供弹系统及其多体动力学仿真分析

针对目前速射迫击炮供输弹系统自动化程度不足的问题,基于82速射迫击炮设计一种结构紧凑、供弹稳定可靠的新型供输弹系统,并进行跨平台的机电系统联合仿真研究。供弹系统采用可抛弃弹荚供弹方式,能够实现密排弹舱布置,提高系统携弹量,可快速完成迫击炮连续自动射击;为验证供弹系统供弹过程,利用动力学软件Adams和控制分析软件Simulink,建立供弹系统多体动力学模型和机电联合仿真模型,并对其进行仿真分析。仿真分析结果表明:控制系统动态特性稳定可控,可为物理样机设计提供理论依据。

六柱式充填液压支架动力学模型建立与仿真

目的为研究六柱式充填液压支架在不同外部激励等扰动作用下的动态特性,方法基于拉格朗日方法和广义空间坐标系原理建立六柱式充填液压支架的运动微分方程及状态空间模型。根据支架结构和相关参数,利用MATLAB对系统运动微分方程求解,分析不同扰动频率和扰动幅值对顶梁垂向振动、侧倾和俯仰振动的影响。结果结果表明,支架在外部激励等扰动频率为20 rad/s时,顶梁垂向振动最大振幅约为0.91 mm,顶梁瞬间的俯仰振动波动较大,其最大振幅约为5.5×10^(−3)rad,侧倾振动相对较小,其最大振幅约为4.3×10^(−3)rad;顶梁侧倾振幅略高于俯仰振动,但振动的程度均能保持在可控范围内。当外部激励频率为20~80 rad/s时,随着扰动频率增大,顶梁垂向振动逐渐降低,但降低的幅度趋于平缓,支架侧倾振动程度变化趋势与垂向振动类似,而俯仰振动变化随频率改变不明显。扰动为20~80 rad/s时,顶梁垂向、侧倾和俯仰振动均随着外部激励增加而愈加剧烈,外部激励的大小对顶梁垂向及侧倾振动影响较为显著,而对俯仰振动影响较小。结论研究结果可为六柱式充填液压支架的优化设计及稳定性评价提供一定参考。

炼钢过程反应热力学与动力学及其在数值模拟仿真的应用研究进展

炼钢过程需要完成钢液的脱碳、脱硫、脱磷、脱氧等一系列操作,是一个复杂的多因素控制过程,反应器内温度高且不均匀,多相化学反应同时发生,相际之间质量、动量和热量传输相互耦合,准确预报和控制炼钢过程一直是钢铁冶炼的难点和冶金工作者的研究热点.本论文总结了近年来炼钢过程反应热力学和动力学以及其在数值模拟仿真方面的研究进展.在反应热力学方面,钢液活度计算模型主要有Wagner相互作用系数模型、统一相互作用系数模型和缔合物模型,在现阶段,Wagner相互作用系数模型仍是应用最为广泛的钢液活度计算模型,但随着新钢种的开发,这一模型的普适性遇到了挑战,钢液活度的计算亟需开发新模型、补充新数据;熔渣活度计算模型主要有分子理论模型、离子理论模型、正规离子溶液模型、修正的准化学模型和共存理论模型.通过反应动力学模型,炼钢过程钢液、渣和非金属夹杂物随时间的变化能够被较为准确的预报出来,如多组分耦合反应模型、有效平衡反应区模型和未反应核模型等,但反应动力学模型中的传质系数多是通过经验公式确定,无法准确表征不同反应器内的动力学.通过将反应动力学与三维数值模拟仿真相耦合,揭示了Kambara reactor铁水预处理脱硫过程和Ruhrstah-Hereaeus精炼钢液脱碳过程反应器内钢液成分的三维分布及其随时间演变,但综合考虑钢、渣、夹杂物、耐火材料、合金等多相多元反应的三维数值模拟仿真尚没有较为成熟的模型,仍需要进一步深入研究.

多学科协同仿真液压挖掘机动力学研究

通过采集液压挖掘机作业轨迹等参数,基于Altair软件Activate和Motion模块,建立挖掘机机构-结构-液压-控制多学科协同仿真模型,以挖掘机作业轨迹为控制目标,对比分析动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸仿真和试验的受力情况,结果表明:仿真与试验的受力趋势相同,动臂油缸作用力平均偏差为5%、斗杆油缸作用力平均偏差为2%、铲斗油缸作用力平均偏差为2%。研究表明,基于多学科协同仿真的挖掘机模型,可以很好地模拟挖掘机作业时的油缸受力情况,该模型可减少试验次数、降低试验成本,同时为挖掘机结构优化设计提供载荷数据,具有一定的工程意义和价值。