小模数齿轮传动的时变啮合刚度计算方法

小模数齿轮传动中心距较小,其动态性能对中心距误差非常敏感,且中间级齿轮常被设计在固定轴上高速旋转,齿轮中心孔与轴之间存在间隙,考虑这些特征,建立了中心距误差与轴孔配合间隙影响下的齿轮啮合特性参数与时变啮合刚度计算模型,研究了二者对啮合刚度的影响规律。研究结果表明:中心距误差会改变齿轮副的重合度与啮合刚度;轴孔配合间隙使实际中心距围绕理论中心距上下周期性波动,导致整个周期内啮合刚度强化区域与弱化区域共存;中心距误差与轴孔配合间隙的影响在不同的转角范围内存在既有相互叠加又有相互削弱的现象,这一现象使得各轮齿的啮合刚度有差异,存在诱发更大振动与不同噪声的风险。

大型冷库螺杆压缩机几何特征及型线优化研究

目的针对大型冷库系统用螺杆压缩机的型线设计与优化问题,建立型线几何特征计算数学模型,为螺杆压缩机型线设计与优化提供理论依据。方法以目前广泛采用的GHH型线为研究对象,基于本文采用的型线几何特征计算方法,发现GHH型线的接触线不连续。采用圆弧-圆弧包络线共轭曲线对代替原始GHH型线中的圆弧-圆弧共轭曲线对,实现接触线的连续,提出修正的GHH型线。进而以修正的GHH型线为研究对象,分析节圆半径、齿高、双边长度等型线参数对接触线、啮合线、泄漏三角形等型线几何特征的影响。结果研究发现,泄漏三角形的面积与节圆半径、导程呈线性正相关,与齿高、双边长度呈线性负相关,其中双边长度对泄漏三角形的面积影响最大。具体地,当节圆半径由48 mm增大至60 mm时,面积利用系数由0.462减小为0.427,接触线长度由174.5 mm增大至182.2 mm,泄漏三角形面积由1.7 mm^(2)增大至8.2 mm^(2)。结论本文建立了转子型线几何特征快速计算数学模型,对GHH型线进行了优化,实现了螺杆转子接触线的连续,揭示了型线参数对型线几何特征的影响规律,为转子型线优化提供了理论指导。

表面冲孔影响燃料组件热工水力特性的数值模拟

利用数值模拟方法计算不同雷诺数工况下棒束通道内特别是在定位格架下游的热工水力参数,从沿程压降、努塞尔数、综合局部换热因子等方面分析了不同冲孔模型对定位格架下游段速度和湍流强度的影响,并计算了不同雷诺数范围内的最佳冲孔面积。结果表明:当雷诺数不小于5871时,相比于未冲孔模型,冲孔模型均能起到降低下游段压降的效果;雷诺数大于6605时,在搅浑叶片表面冲孔会降低叶片出口处的纵向涡量,进而会导致下游流场远场段的努塞尔数降低;当雷诺数小于7339时,冲孔面积比为15%时综合换热因子的提升最大,但雷诺数大于7339时,下游远场的局部综合换热系数会随着冲孔面积的增大而逐步降低。

面向牙科三维网格数据的非流形结构检测及快速修复

针对现有口腔扫描设备获取的网格数据存在自相交、孔洞等一系列问题,提出一种快速、有效的自相交检测算法.为了降低全局网格自相交检测的时间复杂度,引入一种特殊的八叉树算法,利用细分的思想把三角面片放置在不同的立方体内以实现快速自相交检测,并通过删除操作消除错误连接;为了修复上一步骤中形成的大量网络孔洞,设计一种特殊的双边数据结构,能够快速有效地检测单连通封闭孔洞,并正确处理多个孔洞共用同一顶点的问题;孔洞修复完成后,利用拉普拉斯平滑策略对孔洞区域进行处理,获得过渡自然平滑的补洞效果.在80套口腔内扫描数据上的实验结果表明,所提算法不仅能够快速检测网格数据的自相交区域,而且能够高效完成补洞操作;与现有算法相比,在网格数量大于100万的数据上,处理速度提高大约10倍.

开孔层合板线弹性仿真模型研究

复合材料层合板对车身轻量化设计有重要意义。由于避让和连接等需求,复合材料车身结构件多为开孔结构。同时,在整个车身结构分析中,由于计算规模过大,一般采用较大网格尺寸的线弹性复合材料模型进行分析。因此,需在线弹性模型条件下建立有效的复合材料开孔板力学性能分析方法。本文采用常用的线弹性假设,基于单向板实验数据预测开孔板拉伸力学响应,研究网格尺寸对开孔板力学性能预测精度的影响。结果发现,对于孔径为6 mm的准各向同性层合板,网格尺寸为1 mm时,力学性能预测精度最优,当网格尺寸调整为10 mm时,需基于实验数据重新进行单层板力学性能对标。

气孔分布对气垫带式输送机性能影响的数值模拟

气垫带式输送机应用于输煤系统可以提高输煤的安全性和稳定性,而气孔分布方式对输送机性能影响显著。针对一个带有完整双圆弧气室的气垫带式输送机开展了数值模拟分析,模拟采用先进的尺寸自适应模型、动网格技术和六自由度模型,预测了输送带和物料在气膜作用下的抬升过程。通过与实验数据进行对比,验证了数值模拟的准确性。通过进一步模拟不同气孔分布方式的工况,获得了输送机气膜内的流场特征和压力分布特征。在开孔列数交错排列时,输送机的空气消耗量更少,气膜内压力分布更均匀。研究结果对气垫带式输送机的进一步优化设计具有重要意义。

水下钻孔爆破应力分析与孔网参数优化

为探究水下钻孔爆破应力响应规律与最佳孔网参数的布置情况,研究水下钻孔爆破爆轰波传播规律,以提升水下钻孔爆破的设计水平。通过LS-DYNA软件,建立有限元分析模型,并设立多种工况条件下的爆破模型,研究了不同起爆方式、不同水深以及不同孔网参数条件下被爆岩石的应力变化,并进行分析比较,从中选择最佳模型。结果表明:孔底起爆应力传播快、时间长、对上部岩石破碎性好,而应力分布不太均匀;中间起爆应力分布均匀但最大应力不足;两端同时起爆时最大应力足够强但上部岩石的应力却是最小的。在不同水深条件下,水深变化对于岩石的峰值应力的影响较小,需着重考虑水深对炸药的影响。在不同孔网参数条件下,孔距、排距的改变会爆轰波的传播距离,应力变化与孔距呈负相关;增大填塞长度,能使炮孔内高压维持更久,且增大炮孔下方压力。可见,水下钻孔爆破中,水深对于爆破应力影响较小,而应对不同岩石性状应选用不同的起爆方式,同时孔网参数的选取也应当进行模拟验证,才能使爆破效果最好。

液态CO_(2)相变爆破孔网参数优化研究

为优化液态CO_(2)相变爆破钻孔布置参数,研究双孔同时起爆应力波的传播特征、控制孔对煤体裂隙扩展规律的影响,基于LS DYNA有限元软件模拟分析单孔爆破、双孔不同孔间距爆破及添加控制孔爆破的裂隙扩展特征,并在山西某矿15号煤层进行液态CO_(2)相变致裂现场试验。结果表明:液态CO_(2)单孔爆破的有效致裂半径为2.16 m;双孔爆破有效致裂半径为2.54 m,较单孔有效致裂半径提高了17.59%。随着炮孔间距的增大,两炮孔中间连线贯通区由完全贯通演化至非连续贯通,当孔间距为5 m时,致裂效果最好。含控制孔爆破较双孔爆破有效致裂半径提高了8.27%,控制孔主导了爆生主裂隙的定向扩展及孔壁环向裂隙的生成,裂隙扩展速度和影响范围均有显著增加。液态CO_(2)相变致裂后,平均瓦斯抽采体积分数提高了2.68倍,平均瓦斯抽采流量提高了6.09倍。

涡轮叶片的网格参数化方法及其寿命可靠性优化

涡轮叶片的寿命可靠性优化对保障发动机安全,提高发动机使用寿命具有重要意义。传统的确定性优化由于没有考虑不确定性因素的影响,其结果往往导致结构可靠性低,严重威胁发动机的安全。针对复杂的含气膜孔几何变量的涡轮叶片几何构型,提出局部参数化网格变形方法,在关注的叶片前缘部分采用六面体网格,并利用局部网格变形法实现其参数化变形,其他部分采用四面体网格,以缩短其网格划分时间,提高其网格划分效率。所提方法实现了不确定条件下的含气膜孔几何变量涡轮叶片的寿命可靠性优化,在满足可靠性约束和几何约束的条件下,使得涡轮叶片基于不确定性的寿命均值提高了18.36%。

小孔径钻机在露天台阶爆破中的应用研究

云南某矿前期通过优化中深孔爆破装药结构、严格施工规范等控制硫化锌矿石大块率,取得较好的成果,爆破后硫化锌矿石大块率得到一定控制,但硫化锌矿石均匀度还达不到现场挖装高效要求。针对这一问题,矿山采用小孔径潜孔钻机进行穿孔爆破,优化网孔结构参数,有效降低了大块率,提高了铲装效率。

三角网格大面积孔洞光顺修补算法的研究

针对曲率变化复杂区域的大面积孔洞缺陷,提出一种基于曲面拟合的光顺孔洞修补算法。首先提取孔洞基本特征信息,基于孔洞边界直接填充修补;接着通过网格细分与优化,获得孔洞内部采样点;最后通过加权分点曲面拟合,调整采样点的空间位置。应用实例表明,该算法获得的修补网格质量高,能较好地逼近原始缺失曲面,且与周围原始网格光顺连接。

空间三角网格曲面的补洞方法

由三维扫描仪对文物表面进行扫描得到网格数据后,先提取出破洞的边界,利用破洞边界三角形的法矢信息将破洞边界上的点投影到一个平面上,形成一个二维多边形;然后基于该二维多边形各内角及各边长度在多边形内插入新的离散点,再将多边形内离散点三角网格化;最后用移动最小二乘近似法将破洞附近的点拟和成曲面,以此求出插入点的高度值,这样就得到了在三维空间中的网格数据。

三角网格模型孔洞修补算法研究

提出了一种空间多边形孔洞的修补算法 .该算法每次寻找三维孔洞多边形中夹角最小的一对邻边 ,构造新三角片 ,然后更新孔洞多边形 ,直到新增三角片完全覆盖了原有的孔洞 .算法中还引入了孔洞多边形特征面的概念 ,将新增三角片投影到孔洞多边形特征面上 ,对其进行合法性检查 .根据此算法可以获得三角片形状较为优化的修补结果 ,避免了狭长及错误三角片的出现 .实践证明该算法是稳定可靠的 .

三角网格模型的补洞算法研究

提出了一种三角网格模型的空间孔洞修补算法。首先根据网格中的点、边和三角形之间的关系提取孔洞边界,然后根据孔洞区域的夹角的顺序在空间中依次填补三角形直至修补完全,接着对新增加的高度弯曲的三角形进行细分,最后对修补后的孔洞网格进行几何形态调整,光顺化整个孔洞曲面。实验结果证明,该算法简单、有效,孔洞修补效果好。

多层网孔结构抑爆性能的研究进展

文章介绍了网孔结构对管内爆炸波的抑制作用,如:丝网的几何参数、材质、层数、间距等因素对网孔结构的淬熄性能的影响,以及利用网孔结构对横波的吸收性能来抑制爆轰波。

三角网格曲面孔洞修补算法

针对反求工程中由于点云数据的不完整而产生的三角网格孔洞,提出了一种三角网格模型孔洞的空间修补算法。在提取孔洞边界特征后进行边界预处理,建立孔洞边界特征平面,并将孔洞边界向该平面投影;逐次寻找投影多边形中夹角最小的对应空间边界点作为网格生长点进行修补,直至新增的三角网格覆盖原有的孔洞;以孔洞边界周围的网格顶点作为采样点,对新增的孔洞网格顶点位置进行最小二乘拟合调整,以实现孔洞的准确修补。通过实例验证,说明该方法具有较好的孔洞修补精度和稳定性。

三维模型孔洞修补方法的研究

针对三维模型中带有各种原因造成的孔洞,为后续的模型分析操作带来困难,提出了一种基于曲率特征的三维模型孔洞修补方法。其基本思想是利用波前法对孔洞进行快速填充获得初始的修补网格,再运用网格优化的技术依据孔洞边界点的曲率特征对初始网格进行调整。首先根据邻接三角形中边界边的性质识别出孔洞的边界,然后使用波前法和三角形顶点的夹角关系完成孔洞的初始填充,接着结合曲率标准对孔洞网格进行细化,最后对修补孔洞的网格顶点进行几何形态的调整,使其与周围网格自然过渡。实验表明该算法简单、稳定,可以完成不同类型的孔洞修补。

基于多向波前法的岛屿孔洞修补

针对现有孔洞修补算法对复杂孔洞修补效果差的问题,提出了一种适用于岛屿类孔洞修补的新型多向波前法。首先检测孔洞边界与岛屿边界并对其进行预处理,以孔洞边界与岛屿边界为波前,插入顶点与三角面填充孔洞;然后对新增顶点与新增三角面进行合理性检验;最后根据法矢与曲率调整新增顶点,使其最大程度拟合原有曲面特征。实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。

高强高渗滤砂管的研制及实验研究

低渗油气田是今后油田开发的方向,滤砂管需要向高强度、高渗透、抗堵塞方向发展。在此基础上研制出的高强高渗滤砂管主要包括中心管、高精度内滤网、扰流网、高精度外滤网、外保护罩等部分。开展了高强高渗滤砂管与常规滤砂管的性能对比实验。结果表明,高强高渗滤砂管具有挡砂能力强,渗透率高,不易堵塞等优点,适合在裸眼完井中广泛应用。

网格曲面中孔洞的光滑填充算法研究

三角网格模型是几何描述的一种重要形式,有着广泛的应用。但三角网格模型常常会存在孔洞缺陷。这些孔洞的存在一方面影响视觉效果,另一方面会影响许多后续的操作,如快速原型制造、有限元分析等,因此有必要对这些孔洞进行修补。目前绝大多数孔洞填充算法是将网格模型中的孔洞提取成空间多边形,并对孔洞多边形进行三角化。这种处理方法的主要缺陷是没有考虑网格曲面在孔洞附近的几何形态,因而填充部分不能与整个曲面光滑地融为一体。笔者提出了一种三角网格曲面中孔洞的光滑填充算法。该算法根据孔洞周围网格曲面的几何信息来增加孔洞内部的采样点,然后再对增加的采样点进行三角化,较好地解决了填充部分与整体曲面光滑连接的问题。