基于RecurDyn仿真玉米育种精密播种单体的设计

为解决育种小区玉米播种过程中播种质量和播深均匀性普遍较差等问题,设计出一种玉米小区精密播种单体。该单体针对东北地区采用的免耕形式,通过理论分析对单体的整体结构和关键部件进行优化设计;同时,以前后连杆长度、弹簧刚度系数和弹簧预紧力为试验因素,利用RecurDyn运动学仿真优化软件对安装拉力弹簧的播种单体仿形效果进行仿真与参数优化。田间试验结果表明:设计的精密播种单体播深变异系数为3.47%,符合小区玉米精密播种的作业要求。

基于Recurdyn仿真的滚动轴承失效分析

针对汽心泵外场使用中滚动轴承的多次失效,通过Recurdyn仿真分析了其最大接触应力和油膜厚度,得出该滚动轴承由于接触应力过大造成失效,验证了其仿真分析结果与计量分析的一致性,同时,针对失效原因提出了改进措施,并进行了Recurdyn仿真验证。

BP神经网络预测变振幅防堵筛分性能研究——基于EDEM-RecurDyn仿真

针对物料喂入量变化导致振动筛面堆积堵塞,影响筛分性能的问题。以变振幅筛分机构导向滑槽转角为变量,RecurDyn和EDEM联合仿真水稻籽粒、茎秆非正常喂入(0.5 kg/s)条件下变振幅防堵筛分过程。BP神经网络预测不同滑槽转角下变振幅的筛分效率、含杂率,优化变振幅调节,缓解筛面堆积堵塞,改善筛分性能。结果表明物料非正常喂入(0.5 kg/s)下导向滑槽转角0°~10°时筛分效率在55%~58%内平稳上升,含杂率在0.1%~0.16%内小范围波动变化;滑槽转角15°~40°时筛分效率在58%~75%内线性增大,含杂率在0.11%~0.19%内波动上升;滑槽转角40°~45°时筛分效率骤然线性下降至65.8%,含杂率陡然升高至0.37%。BP神经网络预测滑槽转角在37°时变振幅筛分效率最高、含杂率较低,变振幅防堵筛分性能更好,此时筛分效率和含杂率为74.30%、0.20%。BP神经网络预测模型R^(2)为0.999,预测误差集中在-0.00041,预测曲线均高度拟合。验证了BP神经网络预测模型的可靠性和精确度。这为未来变振幅防堵筛分的智能化调控提供了依据。

基于Recurdyn的清淤机器人水下爬行运动学仿真

针对沉淀池内工业淤泥难以清理的问题,设计一款能够适应复杂环境的履带式水下清淤机器人。机器人采用履带式移动机构,以适应松软泥层。对清淤机器人平地行驶、上下斜坡的稳定性进行分析,得到其稳定运行的浮心可行域。基于RecurDyn仿真软件搭建动力学模型,分析机器人在水底运行时不同类型的地形环境及工况。结果表明,浮心设置在浮心域内机器人的稳定性更高;清淤机器人的质心高度能够始终保持稳定,满足设计要求;清淤机器人能够稳定通过15°坡面和100 mm障碍,证明清淤机器人的设计能够适应水下复杂环境。

基于Edem-RecurDyn联合仿真的火车皮厢底冻黏浮煤清扫机构性能优化分析

火车皮作为煤炭运输的主要设备之一,其运输效率一直是煤炭运输行业的关注重点,在北方地区冬季低温条件下,影响运输效率的主要原因是煤炭中所含的水分与凹凸不平的车厢内表面形成黏附,逐渐由车厢表层向煤炭内部扩散,最终产生冻车现象导致设备无法继续运行。首先,以不同清扫方式现存的问题为出发点,结合实际的工程项目,设计了一款自动化冻黏浮煤清扫机构并对其清扫性能进行优化研究。其次,通过理论研究分析建立浮煤冻黏颗粒模型,分析清扫过程中滚刀的运动情况并建立力学模型和数学模型。最后,联合多体动力学软件RecurDyn对清扫机构底部清扫滚筒性能进行仿真研究,求解不同滚筒转速、牵引速度和清扫深度对清扫性能的影响规律,通过优化寻求清扫阻力最小、能耗最低的性能参数匹配方案。结果表明,清扫机构的清扫效率受滚筒转速影响较小,随滚筒转速提高,清扫阻力大小在一定范围内波动;随着牵引速度不断提高,清扫阻力先降低后逐渐增高;清扫深度对清扫阻力的影响最大,随清扫深度的增加,其清扫阻力不断增加。根据单因素参数对清扫阻力大小影响规律,取合理范围利用响应面法对其综合影响规律进行仿真试验,得到目标函数后,利用Matlab对其数学模型求解最优解,最终得到滚筒转速为78 r/min、牵引速度为0.05 m/s、清扫深度为100 mm时,清扫机构所受阻力最小、清扫比能耗最低为0.22 kWh/m^(3),清扫机构性能达到最优。

基于RecurDyn的小型履带式动力底盘设计与仿真分析

丘陵山地是我国果园的重要种植区,由于丘陵山地果园种植环境较为恶劣、空间郁闭,大中型履带式动力底盘的作业质量受到严重影响。针对大中型履带式动力底盘普遍存在转向不灵活、越障性能差等作业困难问题,为了增强丘陵山区果园履带式动力底盘的环境适应能力和通过能力,设计了一种适应丘陵山地果园复杂环境的小型履带式动力底盘。小型履带式动力底盘爬坡能力强、越障性能好、能够在行间1.2m的果园环境中灵活作业,在多体动力学软件RecurDyn中建立动力学模型,对小型履带式动力底盘在硬质和松软两种路面环境下的直线、爬坡和越障3种行驶过程进行仿真分析。结果表明,小型履带式动力底盘的通过性和适应性满足作业要求,该研究能够为丘陵山区小型履带式动力底盘的设计提供理论支持和参考依据。

基于Recurdyn的高速电驱动齿轮振动噪声仿真研究

为解决常规齿轮振动噪声仿真方法存在误差较大的问题,提出基于Recurdyn的高速电驱动齿轮振动噪声仿真研究。通过Recurdyn软件构建仿真模型,对不同类型的噪声信号进行包络叠加,采用马赫系数等方法划分噪声源分布区间,明确振动噪声分布情况,并获取噪声激励向量数据进行仿真计算。实验结果表明,该方法能够有效减小仿真误差,准确预测齿轮振动噪声声压级。

玉米秸秆切碎还田机参数仿真优化与试验

针对现有的玉米秸秆切碎还田机秸秆粉碎长度过长,在后续免耕播种中导致播种开沟器易堵塞的问题。采用正交试验设计方法,结合多体动力学软件RecurDyn和田间试验,以秸秆粉碎长度为试验指标,机具的行驶速度、偏心圆盘的转速、切碎刀杆的长度为试验因素,选用L_(27)(3^(13))正交表,通过虚拟仿真试验方法,仿真得出每种方案的试验结果。对试验结果通过极差分析和方差分析,得出秸秆切碎还田机最优参数组合:圆盘转速700 r/min、机具行驶速度3 km/h、刀杆长度为200 mm。田间重复试验表明,最优参数组合条件下秸秆粉碎长度达到49.2 mm,比虚拟仿真试验得出的秸秆粉碎长度(47.7 mm)长1.5 mm,田间试验结果与仿真试验结果吻合度高,可以为同类型的玉米秸秆切碎还田机的设计提供参考。

基于RecurDyn的双作用减振器多体动力学仿真

以铁路货车转向架双作用减振器为对象,在RecurDyn软件中建立了准轨煤炭漏斗车的一节车厢的多体动力学模型,并分别对其空车、重车状态下静平衡特性和基于轨道激励的整节车厢振动特性进行仿真分析。初始状态弹簧压缩量和轮-轨接触力最大偏差均小于5%,符合仿真试验模型可靠性要求。对轨道激励的车厢振动即点头和浮沉激扰工况进行仿真分析。结果表明:在空车状态下,仅由常摩擦减振弹簧提供减振力;在重车状态下,常摩擦和变摩擦减振弹簧一起提供减振力,空车、重车状态下相对摩擦系数均处于理想范围内,车辆垂向动力学性能更好。双作用减振器对缓和振动冲击影响显著,为转向架摩擦减振系统的动态特性分析与性能评估提供一种有效的研究方法。

基于V-REP自动垂直泊车的教学仿真实验

泊车对驾驶员的操作技能有很高的要求,自动泊车系统的出现能够很好地解决这一问题,帮助驾驶员安全精准地完成泊车操作。该文对典型的自动垂直泊车进行仿真研究,针对标准和狭窄停车通道的垂直泊车,研究了C字型与人字型的泊车规划路径算法。基于机器人仿真平台(virtual robot experimentation platform,V-REP)搭建了典型的泊车仿真场景,利用用户数据协议(user datagram protocol,UDP)构建V-REP与MATLAB之间的通信,开展了V-REP与MATLAB的联合仿真实验,充分展示了自动垂直泊车的泊车过程,总结了垂直泊车的路径特点,对自动垂直泊车进行了可视化演示。此外,基于该平台为学生提供了虚拟仿真实验环境,激发了学生对无人驾驶的学习兴趣和勇于探索的精神,提高了学生的操作能力与创新思维能力,获得了良好的教学效果。

自适应调节重心林间运输车设计与仿真

为提高运输车在林间的工作效率,研究设计一款能够远程遥控且能根据自身运动姿态自动调节重心的小型林间履带式运输车。通过理论计算完成整车各部分机构的设计,分析整车在可调节重心机构调控下的通过性,确定可调节重心机构的控制策略,并利用Recurdyn软件对整机进行通过性模拟仿真。仿真结果表明,经过调控重心后,整机的通过性得到有效提升,整机上坡的极限角度提高17.9%,横坡的极限角度提高18.3%,极限越障高度提高18.7%,跨壕极限宽度提高13.9%。

结构化网格快速生成工具的开发及其在冶金模拟仿真中的应用

结构化网格在模拟计算高精度、复杂问题时具有更高的计算准确度和更好的收敛性,但其划分难度大且耗时较长,如何快速生成高质量结构化网格是进行CFD(Computational fluid dynamics)等模拟计算领域的前沿问题.根据冶金容器的几何结构特征,引入了参数一体化建模+网格划分的理念,利用Python脚本快速批处理数据和开源CFD软件OpenFOAM的优势,成功开发了适用于冶金反应器的网格快速生成工具.以钢包–中间包–结晶器及其附属连接装置为例,进行了案例分析测试.结果表明,该工具软件生成的结构化网格在扭曲度和正交性等方面质量较高,可以满足各类模拟仿真的需求.该工具在解决冶金容器几何结构更新和网格分布调整方面相比于传统前处理方法可以在几十秒内快速生成高质量结构化网格.此外,开发了便于用户使用的图形用户界面,界面中仅需输入关键的几何结构和网格参数,即可对冶金容器快速便捷地生成相应的结构化网格,有效提升了前处理的简易度和效率.这一工具软件有望应用于冶金数字化和智能化转型发展的多种场景,并为其提供有效的软件支撑.

生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心的建设与应用

生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心通过优秀科研项目转化以及与高新技术企业合作开发,建设了一批高质量的生物类虚拟仿真实验教学资源。多层次、多元化的资源为学生前沿科学知识学习、综合性科研训练和生物下游产业技术训练提供有利环境,有效地实现教学模式的转变以及学科交叉知识的学习和延伸。全天候开放共享虚拟仿真实验教学平台,实现虚拟仿真实验教学软件、实验标准化视频、教学课件和测试题库等线上教学资源的有机整合,满足随时随地实验教学需求,支持了一系列的混合式线上线下实验教学课程开展。生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心与国家级生物科学实验教学示范中心形成了“双中心”融合发展的创新人才培养实验教学体系,“虚实结合”的实验教学模式,提升了学生的综合科研能力与教师的业务水平,培养了满足社会需求的生物技术创新实践人才。

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。

高温超导直线同步电机电磁力仿真与实验研究

无铁芯超导直线同步电机(superconducting linear synchronous motor,SLSM)具有推力密度高、工作气隙大等优势,是超导磁浮列车的动力核心。由于会不可避免地受到弯道、道岔、横风和电源谐波等因素的影响,磁浮列车在运行过程中将发生多自由度运动,使电机次级姿态发生滚转或偏移,致使超导直线电机的电磁力性能发生改变,进而影响列车的运行稳定性。针对多变电机次级姿态下高温超导直线同步电机的三维力特性展开研究,首先分析悬浮车体多自由度运动对直线电机次级姿态的影响,并建立计算SLSM三维电磁力的有限元模型;其次,通过搭建超导同步直线电机样机,实验验证模型的有效性;最后,基于该模型研究无铁芯SLSM次级在发生横向偏移、法向偏移、侧滚、俯仰以及偏航条件下的三维电磁力输出特性及其变化规律,为超导磁浮列车运行性能优化提供了理论依据。

新工科背景下化工虚拟仿真实训中心建设

在新工科背景下虚拟仿真技术融合到化工实践教学中可以有效解决实践教学困难,淮北师范大学化工专业通过强化师资队伍、更新教学理念和探索过程性考核等举措不断深化虚拟仿真中心建设。虚拟仿真的引入有助于提高本科生的创新精神、工程能力和安全意识,满足化工行业需求的创新型技术人才,为提高本科教学质量提供有力保障。

钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算

以钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程为对象,基于质量守恒、化学平衡、元素分配约束和指标约束等原理,构建钨矿配矿、磨矿、碱分解、脱磷、离子交换、除钼和蒸发结晶的热力学模型,进而根据各工序物料的迁移传递关系,应用MetCal软件平台,开发钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算系统,并采用典型工况下的实际值对模型计算的可靠性进行实例验证。研究结果表明:碱分解浓料中WO_(3)和P质量分数计算值与实际值的相对误差分别为-5.755%和-12.195%,钨渣中WO3、P、Fe、Mn和Ca质量分数的相对误差分别为-2.026%、-5.439%、-14.819%、-14.971%和11.826%;脱磷后液中WO3和P质量分数的相对误差分别为5.513%和-7.692%,脱磷渣中WO_(3)、P和Ca质量分数的相对误差分别为-5.834%、3.337%和7.113%;除钼后液中WO3和Mo质量分数的相对误差分别为-1.627%和-9.375%,除钼渣中WO_(3)、Mo、S和Cu质量分数的相对误差分别为2.547%、-8.827%、8.686%和9.692%。

沉浸式3D虚拟仿真实验平台构建

为解决传统实践教学在时间、空间上的局限性,增强实践教学的互动性,以虚拟智慧城市中的物联网创新应用为研究对象,结合虚拟现实技术,在实验内容和教学模式中融入价值创造和创业素养,构建融入“创新实验路径”和“多层次综合实验项目”的物联网专业沉浸式3D虚拟仿真实验平台。采用布鲁姆教学目标分类法设计3D虚拟仿真实验教学目标,并按照IAPVE的实施模型,构建基于3D虚拟仿真实验平台的教学实施模型和考核评价模型。实施结果表明,该3D虚拟仿真实验平台及教学实施和考核评价模型可指导实践教学改革,实现学生综合能力的全面协同提升。

人工影响天气虚拟仿真实验及课程体系建设

在“人工影响天气”的相关课程教学中,构建虚拟仿真实验教学平台有助于学生深入理解基础理论知识,并对实际业务操作及催化方案设计、优化产生感性认识。虚拟仿真实验教学突破了室内教学时空及仪器设备昂贵的局限性,解决了自然界中不能对同一块云反复催化的实际困难,对云降水环境及人工催化过程高度重现,对理论教学体系及教学形式进行补充,完善了课程教学体系。此外,科技成果在教学和本科生科研创新活动的引入,进一步增强学生科技创新意识及学习兴趣,促进了科研创新型人才的培养。

数字孪生虚拟仿真平台在土力学实践教学中的应用初探

实践教学是土力学教学中必不可少的环节,高校现有条件和外部环境难以满足日趋多元化的实践需求。利用虚拟仿真与物理模型相结合、线上教学与现场教学相结合、理论学习与工程实践相结合的教学方法,开发构建数字孪生虚拟仿真实验平台,并对土力学实践教学模式进行了有益的探索。以矿区地表变形监测为例,直观展现地表变形、仪器布设、变形监测及数据处理全过程。研究成果表明,数字孪生虚拟仿真平台有助于培养学生创新精神及实践能力,符合现代岩土工程实验技术的发展方向。