基于回归分析法的矩形槽圆管吸能特性研究

为了研究矩形槽圆管吸能特性规律,提出了一种基于回归分析法的结构参数与吸能特性关系的拟合方法。针对轴向冲击下的圆管动态响应,首先,建立了6005A-T6材料的Cowper-Symonds本构模型,并验证了仿真模型的准确性;其次,设计了正交试验,建立了吸能特性与结构参数之间的计算模型;然后,利用多元线性与非线性回归分析方法对计算模型参数求解,并对比了两种拟合结果,得到了峰值力和吸能量的经验公式;接着,对比经验公式与有限元数值计算值表明,经验公式在研究范围内具有较高准确性,误差在8%以内;最后,引入吸能性能指标并使用遗传算法对圆管进行了结构优化,优化结果表明,在研究范围内当直径和槽端距最小、壁厚和槽宽最大、槽深最浅时,矩形槽圆管的吸能性能最优。

平面矩形单元及其在结构拓扑优化中的应用

在结构拓扑优化研究领域,越来越多的研究提供了简短的程序代码以验证所提方法或算法的有效性,其中应用较多的单元是平面矩形单元或更为特殊的正方形单元,但其解析公式均没有明确给出。基于此,本文以在结构拓扑优化中惯常使用的矩形单元为研究对象,推导其单元刚度矩阵、单元应力矩阵和单元质量矩阵的解析表达式,采用Matlab软件编写相关矩阵的计算代码,并通过结构拓扑优化方面的应用算例对代码进行了验证。结果表明,所给出的代码可直接使用,给出的单元矩阵的解析公式有助于更好地理解和使用相关结构拓扑优化程序。

电动方程式赛车的电池箱分析优化

作为电动方程式赛车的核心动力来源,电池的重要性不言而喻。为了保证电池在多种路况、工况下稳定运转,电池箱的设计方案便显得尤为重要,方案不仅仅要考虑强度因素,还不能忽视其轻量化、可靠性等性能,针对上述论述,采用CATIA软件对方程式赛车的动力电池箱主要零部件进行结构设计、装配,在确保结构完整性的前提下通过ANSYS软件对其进行有限元仿真分析,具体操作步骤包括确定材料属性,正确对模型进行网格化以及确定载荷和约束施加等。结合ANSYS有限元仿真软件对所搭建的电池箱三维模型进行静态应力分析,通过仿真结果得到模型的应力及变形云图,判定电池箱在后续工作过程中最容易发生变形的位置,为之后的结构优化设计提供有价值的指导方向。

基于Fluent与GT-SUITE联合仿真的FSC赛车进气系统设计与优化

针对2023年中国大学生方程式汽车大赛赛规中加装限流阀以限制发动机功率的要求,通过Fluent与GT-SUITE的联合仿真,对进气系统进行设计与优化,从而减小进气系统的阻力损失,提升发动机的动力性。利用Fluent对限流阀进行计算流体力学(CFD)仿真分析,得到限流阀最优结构参数为过渡圆角r=40 mm、渐缩角α=14°、渐扩角β=6°。采用GT-SUITE建立发动机数值仿真模型,分析进气系统其他结构参数对发动机充量系数和扭矩的影响,进行合理的结构优化,得到进气管长度l=145 mm、稳压腔容积V=3.5 L。仿真结果表明:限流阀的阻力损失减小了2.48%,在低、中转速区间,发动机的充量系数和转矩得到了提升,其中在5000 r/min时充量系数增大了2.61%。

水工钢闸门主梁的最优梁高

对水工钢闸门主梁高度的确定多以经验公式为主,理论不完善,未全面考虑截面形式与支座位置对梁高影响的问题,依据现行钢闸门设计规范,以满足强度、刚度、稳定性和几何构造要求为约束条件,以主梁和竖向隔板总用钢量最小为目标函数,分别建立单轴、双轴对称截面下的简支式和双悬臂式主梁梁高的优化模型。采用半解析法推导出简支式和双悬臂式主梁的最优梁高理论公式。通过与已建工程对比,结果表明:推导的最优梁高公式计算的梁高均与实际工程中的梁高接近,且公式有进一步优化的空间;通过减小隔板高厚比与主梁腹板高厚比可达到降低梁高的目的。该理论公式一方面可应用于工程实践,另一方面也可为完善规范提供理论基础。

层状结构受电弓滑板材料配方的试验研究

为确定层状结构受电弓滑板基体的最佳物料配比,采用均匀设计法设计配方试验方案,并根据试验结果回归分析碳纤维、石墨、硅灰石纤维、铜粉和铜纤维的比例对受电弓滑板性能的影响。结果表明:当碳纤维、石墨、硅灰石、铜粉和铜纤维的质量百分比分别为16%,11.2%,11.2%,2.4%和8%时,受电弓滑板具有较好的综合性能,且符合TB/T 1842.2—2002标准,其电阻率和冲击强度分别为6.28μΩ.m和16.04 kJ.m-2,比标准规定的限值分别降低了47%和提高了541%。

一种低温供暖自然对流散热器的换热特性及结构的研究

我国的低温热源资源非常丰富,但由于部分低温热源的温度较低,利用率不高,造成了一定的浪费。毛细管自然对流散热器是一种新型的低温供暖末端设备,以毛细管网为换热芯,以自然对流为主要散热方式,可使用不低于30℃的热水采暖,从而对其他类型供暖末端设备难以利用的低品位热源加以循环利用。本文利用数值模拟的方法,分析了毛细管自然对流散热器的散热规律,得出了设备高度、厚度、进风口和送风口尺寸等几个结构因素与设备散热强度的制约关系,并根据关系曲线和数据总结出了最优结构因素的计算公式,为毛细管自然对流散热器的进一步研究和应用提供了依据。为保证结果的可信性,本文还通过相应样机的散热量试验结果和温度场实测数据对模拟结果进行验证,结果表明模拟计算结果正确。

FSAE赛车车架结构优化和轻量化

车架是赛车的安装载体,所占赛车整备质量百分比很大。本文首先建立广东工业大学第一届FSAE赛车车架的三维几何模型;然后将几何模型导入到有限元软件中,建立了车架的有限元模型,对车架进行了静态受力分析和模态分析,根据仿真分析结果进行结构优化和轻量化设计,最后确定我校第二届FSAE赛车车架,实现车架减轻重量8.4kg。因此,结构优化和轻量化对赛车设计制造有重要意义。

新型白光干涉网络结构及其耦合器参数优化

为了提高传感器的多路复用能力,基于低相干光纤传感技术,采用非平衡的Mach-Zenhnder干涉仪的结构,设计了2种新型光纤白光干涉多路复用网络,并针对结构提出了耦合器参数优化公式.通过仿真对2种网络结构的复用能力进行分析,最后进行了实验验证.仿真结果表明,2种网络拓扑结构能够复用更多的光纤传感器,提高了结构的多路复用能力,带载能力更强,并且优化方法的使用提高了结构的复用能力.实验结果与仿真结果一致.

冰箱门封技术现状与研究进展

门封漏热约占冰箱总热负荷15%,其密封和绝热性能对冰箱的制冷效果和运行能耗产生较大影响。本文讨论了门封的发展趋势、传热传质、材料配方和结构优化研究现状,可为同行开展门封领域的研究提供参考。根据文献资料,常采用CFD技术和反向热平衡测试(RHLM)获取门封传热量,而传质测试一般采用示踪气体技术和对冷凝水的收集。门封材料配方是影响其抗迁移性和力学性能的重要因素。同时,为了提高密封和绝热性能,门封从基础的平直结构逐步优化成适应不同场合的复杂多飞边、多气囊结构。

虚功准则法在结构优化设计中的改进

虚功准则法是理性准则法,在结构优化设计中应用非常广泛,但以前对其求解时均忽略结构的自重及惯性载荷,导致虚功准则法准则不准,结果不优,所以本文基于有限元法以桁架结构为例推导考虑自重及惯性载荷的虚功准则法方程组,并优化迭代求解公式。

大学生方程式赛车(FSAE)差速器外壳结构优化的设计

本文提出采用可制造性设计(DFM)和可装配性设计(DFA)集成的方法来优化差速器外壳的结构。首先考虑效率、高质量生产的零件形状的获得,建立并行工程的理念即制造工程师作为设计团队的成员,然后根据可装配性设计原则考虑在多大程度上修改设计方案,把握装配成本与整个产品的关系。采用可装配设计工作表对原差速器外壳和新差速器外壳进行评价,原差速器外壳的评价得分与重新设计的差速器外壳评估得分之差表示装配效率的改进程度。

平面五杆结构的优化设计

虚功准则法在结构优化设计中应用非常广泛,但虚功准则法不能考虑载荷对设计变量的导数,这样对外载包括自重及惯性载荷的结构优化效果不理想。采用AN SY S与导重准则法相结合的优化方法对平面五杆结构进行了优化,并与虚功准则法的优化结果进行了比较。实验结果证明了该方法的有效性和可行性。

基于Optistruct的FSEC赛车电池箱轻量化结构设计及优化

在中国大学生电动方程式汽车大赛(FSEC)中,整车的轻量化设计对于赛车性能的提高具有十分重要的意义。基于有限元法和Optistruct复合材料多层次优化设计方法,采用碳纤维代替传统钢材对电池箱进行轻量化结构设计及优化。通过自由尺寸优化确定加筋的位置、数量,通过尺寸优化获得各铺层的厚度,通过铺层次序优化获得具体的铺层次序。综合运用加筋结构与夹层结构,非加筋部分采用夹层架构,选用铝蜂窝填充以提高电池箱的防火性能。经优化后的电池箱质量减轻了69.08%。在3种不同加载条件下,箱体的最大位移分别减小了72.74%、70.41%以及82.46%。

培养原料种类的减少对人工窖泥发酵剂菌群结构的影响

为实现人工窖泥发酵剂(APMSC)的品质控制,从前期开发的发酵剂配方中分别取出老熟窖泥、曲药、酒糟和黄水初步形成4个简化配方,采用扩增子测序和色谱技术比较了各配方发酵剂的微生物群落结构及香味物质含量差异。结果显示,各配方发酵剂样品中共检测到70个微生物操作分类单元(OTU),其中71.43%为各组样品共有,未检测到独有OTU。各配方样品的优势微生物均存在于其余分组中,仅物种相对丰度有所差异。根据酿酒有益微生物的丰度高低,选择了一种简化配方(无老熟窖泥作原料)发酵剂养护窖池,使酿造白酒的主体香味物质含量得到显著提高。结果表明,即使缺失了某一种培养原料,人工窖泥发酵剂的功能微生物物种也可能由其他原料补充,而原料种类的减少是实现发酵剂品质控制的主要途径。

响应面法优化牛初乳免疫球蛋白热保护剂的配方

为筛选一种最佳的牛初乳免疫球蛋白(Immunoglobulin G,IgG)热保护剂,以牛初乳为原料对其IgG进行提取,在单因素实验基础上,以IgG活性保留率作为响应值,选取甘氨酸、麦芽糖醇和菊粉三种物质作为响应因子,采用Box-Behnken响应面法对IgG热保护剂配方进行优化,并通过傅里叶变换红外光谱和内源性荧光光谱表征不同方式处理的牛初乳IgG结构。结果表明,IgG热保护剂的最佳配方:甘氨酸0.48%,菊粉14.98%,麦芽糖醇12.50%,在75℃,5 min条件下热处理的IgG活性保留率为36.59%,各因素添加量对IgG活性保留率的影响主次顺序均为:麦芽糖醇>甘氨酸>菊粉。傅里叶变换红外光谱和内源性荧光光谱分析结果表示:与未添加复合热保护剂的牛初乳IgG相比,添加复合热保护剂后的牛初乳IgG,β-折叠含量显著下降(P<0.05),无规则卷曲含量显著下降(P<0.05),二级构象呈现较为有序的状态;荧光强度降低,IgG分子堆积更加紧密,结果表明添加复合热保护剂后的牛初乳IgG结构稳定性有所提高。本研究探索出一种新型牛初乳IgG的复合热保护剂配方,为牛初乳功能性食品的进一步开发和利用提供了参考。

基于Hyperworks的FSAE车架有限元分析及优化

车架作为FSAE赛车的主要承载体,直接影响着赛车的加速、操控和安全性能,车架的强度与刚度在赛车的设计和制造中显得尤为重要。根据大学生方程式汽车大赛规则要求,在CATIA中建立车架的三维几何模型,然后将几何模型导入到Hypermesh中,建立车架的有限元模型。再利用Radioss进行弯曲、满载加速、满载转弯和扭转工况下的车架强度和刚度的分析。最后通过钢管尺寸优化等措施进行优化设计与分析,实现了车架减轻质量6 kg;通过结构优化,赛车的整体性能也得以提高。

基于ANSYS的FSAE赛车仿真分析

为了满足大学生方程式汽车大赛(FSAE)赛车的规则以及设计安全性、轻量化、合理性的要求,需要设计合理的整车设计模型。本文利用CATIA对赛车的悬架系统、动力总成系统、轮边制动系统和车身系统进行三维建模,根据CATIA与ANSYS的互通性,使用ANSYS Workbench的结构和流体子模块对其各个系统总成以及零部件进行静力学、流体力学、拓扑优化仿真分析,得到赛车的最佳设计思路与三维模型。最后对整车按照优化结果进行重新设计,并完成整车零部件加工与总装。仿真结果证明了本文设计符合整车的设计要求且达到了轻量化的目的。

FSC钢管式车架结构设计与改进

为改善赛车的操纵性和外界载荷承受能力,从结构稳定性入手设计一套具有足够强度和刚度的车架并进行轻量化改进.根据车架基本参数建立有限元模型,利用ANSYS软件进行各工况下的仿真,获得应力云图及模态振型,计算车架强度及刚度.结果表明,改进后的车架减重3kg,扭转刚度提高16.4%,可满足正常使用要求.

辐射状分支水平井产能公式研究进展

系统地总结了辐射状分支水平井产能预测研究的始末和历程,认识到齐成伟导出的圆形水平边水油藏中辐射状分支水平井产能预测公式(简称为"圆辐公式")是目前最为先进的公式。产能公式的承袭关系显示:若生产段间距为0,则圆辐公式严格退化为蒋廷学公式或近似退化为程林松公式;若生产段只有1条,则圆辐公式严格退化为Giger公式或近似退化为Борисов公式。根据相似原理用电解质溶液中的电流场模拟了辐射状分支水平井激发的渗流场,认识到:圆辐公式蕴含的产能—参数关系与实测规律一致,且其精度满足工程要求;预测精度随分支生产段条数、长度、径向距离、偏心距的增大而减小。为使圆辐公式方便指导辐射状分支水平井的井形设计与参数优化,提出了"扩径比"和"产能比"2个新概念,并据扩径比与产能比的函数关系绘制了设计图版。最后,总结全文并给出了未来的研究方向。