A Study on Hydroelastic Response of Box-Type Very Large Floating Structures

The application of very large floating structure (VLFS) to the utilization of ocean space and exploitation of ocean resources has become one of the issues of great interest in international ocean engineering field. Owing to the advantage of simplicity in structure and low cost of construction and maintenance, box-type VLFS can be used in the calm water area near the coast as the structure configuration of floating airport. In this paper, a 3D linear hydroelastic theory is used to study the dynamic response of box-type VLFS in sinusoidal regular waves. A beam model and a 3D FEM model are respectively employed to describe the dynamic characteristics of the box-type Structure in vacuum. A hydrodynamic model (3D potential theory of flexible body) is applied to investigate the effect of different dry models on the hydroelastic response of box-type structure. Based on the calculation of hydroelastic response in regular waves, the rigid body motion displacement, flexible deflection, and the short term and long term wave induced bending moments are also predicted.

Theoretical and Experimental Studies of a Box-Type Solar Cooker in Unfavorable Climatic Conditions

A box-type solar cooker with an inclined surface, equipped with a concentration reflector to allow maximum energy to be collected, enabled cooking tests to be carried out in the rainy season. Different thermocouples were implanted on various places of the cooker. The temperature measurements from these sensors were taken every 10 minutes. The tests presented in this article relate to the preparation of eggs and rice. The absorber temperatures during the tests exceeded 100°C. The cooking times were between 1 h 50 min and 2 h 20 min despite the numerous cloudy periods. The cooker made it possible to reach sufficient temperatures for healthy cooking of food. The results obtained for these first tests are satisfactory and very encouraging.

码垛机器人的幂次指数趋近律变结构控制

为提高码垛机器人的控制精度,并保证系统在存在建模误差及扰动时的鲁棒性,设计了一种基于幂次指数趋近律的变结构控制算法。建立了二连杆机械臂数学模型,分析了三种趋近律的缺点,比较并提出了幂次指数趋近律。提出了使用求解微分方程的办法分三个阶段来研究算法的鲁棒性。分析了有界综合扰动极限值与控制器参数之间的关系。使用新算法得出了机器人在不含扰动时的仿真结果,解出了变结构控制三个阶段的微分方程,得出了机械臂在存有建模误差及扰动时的仿真结果。幂次指数趋近律变结构控制算法提高了码垛机器人的控制精度,在系统存在各种误差及扰动条件下具有极强鲁棒性并依然可以保证很高的控制精度。

猕猴桃大帐气调气流组织的数值模拟及优化

为确定合理的猕猴桃大帐气调参数,提高大帐气调贮藏性能,该研究通过模拟猕猴桃在果筐内的自然堆叠状态,建立了单个猕猴桃尺度的大帐气调微环境模型,采用数值模拟方法,分析猕猴桃大帐气调过程中N_(2)纯度、流量、管径、出口高度4个关键参数对降氧时间及气体分布均匀性的影响。基于Box-Behnken原理设计四因素三水平正交仿真试验,利用Design-Expert软件建立响应指标回归模型,对所选取的4个因素进行响应面分析和参数优化。对优化参数组合进行仿真试验,对比优化参数组合条件下响应面回归模型预测值与仿真试验数值模拟值。结果表明:各因素对降氧时间影响由大到小顺序为出气口高度、流量、N_(2)纯度、管径;对不均匀系数影响由大到小顺序为N_(2)纯度、出气口高度、管径、流量。猕猴桃大帐气调的最优气调参数组合为N_(2)纯度96.0%、流量23.0 m^(3)/h、管径50 mm、出气口高度3 126 mm,对应的降氧时间、不均匀系数分别为989 s、6.1%。降氧时间响应面回归模型预测值与仿真值之间的相对误差为3.1%,不均匀系数响应面回归模型预测值与仿真值之间的相对误差为8.4%。研究对于大帐气调装备的研发及性能提升具有重要的理论和实际意义。

基于Ansys Workbench的双桁架码垛机械手动态性能分析

为了提高定制化门窗材码垛分类的效率,以双桁架码垛机械手为基础对静态、动态性能进行分析以满足定制化门窗材的码垛效率。针对双桁架码垛机械手在分类码垛过程中存在多种运动状态,在双桁架码垛机械手静态性能满足刚度和强度的基础上对其动态特性进行分析,动态特性分析采用模态和谐波响应方法。通过对双桁架码垛机械手的动态分析,得到了其在两个机械手不同频段时X、Y、Z向的位移量,通过响应曲线明确了频段对位移量的影响规律。两个机械手的响应曲线在规避特殊频率段以提高码垛效率、促进分类码垛的智能化发展具有重要意义。

木托盘RFID标签安装方式有限元分析及试验研究

目的采用仿真和试验手段并用的方法,研究RFID标签在木质平托盘上的适用安装方式及其对使用性能的影响。方法进行Ansys有限元仿真,分析木质平托盘承载和冲击试验中采用螺钉紧固及黏结剂粘贴方式安装的RFID标签所受应力。作为对比,在实验室进行实物试验,测量RFID标签表面应力,并测试标签读写性能。结果在托盘承载和冲击试验中,从RFID标签各构件及标签连接件的受力分析看,2种安装方式下的RFID标签均未出现脱落和物理性损坏。冲击试验后的RFID标签能够通过读写功能测试。有限元仿真与实物试验的应力分析结果相互吻合,验证了结果的正确性。结论RFID标签采用螺钉紧固和黏结剂粘贴的安装方式都能满足使用要求,且螺钉连接的耐用性更好。研究结果为RFID标签在木质平托盘的安装方式选择提供了理论依据。

新型纸板卸垛机的设计及其创新

目前全自动纸箱包装机被广泛地应用于包装行业中,尤其是啤酒饮料制造领域更是加大了对其应用。针对传统包装机纸板卸垛作业仍以人工操作为主,耗时、耗力且技术含量较低的问题,本文设计了一种新型的纸板卸垛机,介绍了纸板卸垛机的整体结构和工作流程,设计了纸板卸垛机的主要机构,采用电缸和气缸组合驱动,实现对纸板的准确提取,采用智能相机视觉检测方式判定纸板是否卸垛完成;对纸板卸垛机控制系统的软硬件进行了设计;智能化的纸板包装箱生产线需求量越来越高,对此进一步对纸板包装箱的生产线工艺进行了分析,以期为纸板卸垛和后续生产线的创新设计提供参考。

基于傅里叶级数展开的码垛机器人轨迹规划

为解决码垛机器人工作中因频繁启停而产生的冲击过大与常规多项式曲线规划效率低下等问题,课题组以SP-120系列码垛机器人为研究对象,采用改进D-H参数法建立机器人的D-H坐标系,进行正、逆运动学求解分析。利用基于傅里叶级数展开的轨迹规划方法进行了起始点至目标点的点对点连续轨迹规划,并利用MATLAB软件进行仿真分析。仿真结果表明:基于傅里叶级数展开所得各关节角位移、角速度和角加速度曲线连续、平稳,且工作空间运行轨迹平滑,解决了码垛工况下冲击过大问题;与五次多项式插值算法相比,得到了更大的峰值角速度和一段恒定的峰值角加速度,解决了常规多项式曲线规划效率低下问题。

基于改进遗传算法的舾装件托盘多载具协同拣选方法

为提升舾装件托盘的拣选效率,建立拣选过程的数学模型,提出一种基于改进遗传算法(Improved Genetic Algorithm, IGA)的舾装件托盘多载具协同拣选方法。针对遗传算法(Genetic Algorithm, GA)流程与实际拣选过程的差异,改进GA的初始化过程和染色体交叉方式,并对变异过程进行更贴近实际生产的修改。针对GA难以得到全局最优解的问题,采用变邻域搜索(Variable Neighborhood Search, VNS)策略降低陷入局部最优解的可能性。采用实例计算验证该算法的有效性,可优化传统舾装件托盘拣选方法。

Impact of box ratio and pinwheel pattern on the pallet loading problem

The pinwheel pattern as a suitable and advantageous alternative for the loading implementation of the pallet loading problem （PLP） is identified after a survey on the loading pattern. The definitions, elements, categories, generating algorithms of the pinwheel pattern are discussed and a uniform symmetric pinwheel notation is proposed. Based on the forming geometry of a pinwheel, the pinwheel structure is analyzed in terms of the innate box ratio, the box/block orientation and the box number by combinatorial and geometrical methods. A revised data set for the PLP with an area ratio range from 1 to 76 and a box ratio range from 1 to 10 is proposed. All pinwheel instances with this data set are calculated, and box ratio range is obtained for each possible pinwheel pattern, which can be found for all non-prime numbers of boxes. And a high box ratio makes an optimal pinwheel pattern more likely appear. Results identify the impact of the above pinwheel pattern and the box ratio on the pallet loading problem.

基于分布重心的分拣码垛桁架机械手系统货位分配优化

目的提高大规模定制化按单生产应用场景下桁架机械手分拣码垛下线成品的作业效率。方法提出一种基于分布重心法的播种区货位分配法,针对分拣码垛桁架机械手系统的工作特点,建立设备分拣任务总时间数学模型,将其归结为以最小桁架机械手带载水平移动总时间为目标的播种区货位分配问题。根据待拣订单货品的初始数量和位置,构建订单–货品分布重心矩阵。在此基础上,依据分布重心系数由大到小的顺序对播种区内的货位进行订单分配。结果与货位随机分配法相比,采用分布重心法可以将桁架机械手带载水平移动时间平均缩短约28.14%,分拣任务总时间平均缩短约5.78%。结论通过货位分配的优化,有效缩短了桁架机械手完成分拣任务的时间,提高了系统分拣效率。

真空平板玻璃托盘集装包装系统设计与跌落测试验证

目的对真空平板玻璃进行托盘集装包装系统设计,并进行跌落仿真测试,验证包装方案的可靠性。方法提出运输包装设计五步法。第1步产品及流通环境调研,得到相关信息;第2步包装方案设计及建模,选用瓦楞纸板、胶合板、EVA泡沫和捆扎带等包装材料,利用SolidWorks软件进行三维建模,建立各跌落工况下的几何模型;第3步有限元模型建立,对各包材选用合适的材料模型,并利用试验测得相关性能参数,在所建几何模型的基础上进行接触设置、网格划分和载荷设置;第4步有限元模型可靠性验证,对模型进行实际试验和相应仿真测试,两者结果对比分析;第5步多工况下仿真测试,涉及跌落、冲击、振动等。结果展示最具代表性的角、面和棱跌落仿真测试与相应试验结果,最大误差小于10%,验证了有限元模型的可靠性。进一步展示了跌落下各块玻璃的响应加速度,其中峰值加速度远小于真空平板玻璃脆值所允许的加速度,满足防护要求。结论基于上述运输包装设计五步法,所提出的包装方案满足跌落防护要求,也证实了基于该五步法进行包装防护设计的可行性。

塑料制品挤-注-压加工成型工艺的介绍(二)

本文介绍了塑料制品的一种新的加工成型工艺,暂定名为挤-注-压加工成型工艺。

采用解析和数值方法分析浮动式矩形浮箱的波浪诱导载荷研究

A three-dimensional mathematical hydrodynamic model associated with surface wave radiation by a floating rectangular box-type structure due to heave,sway,and roll motions in finite water depth is investigated based on small amplitude water wave theory and linear structural response.The analytical expressions for the radiation potentials,wave forces,and hydrodynamic coefficients are presented based on matched eigenfunction expansion method(MEFEM).The correctness of the analytical results of wave forces is compared with the construction of a numerical model using the open-source boundary element method code NEMOH.In addition,the present result is compared with the existing published experimental results available in the literature.The effects of the different design parameters on the floating box-type rectangular structure are studied by analyzing the vertical wave force,horizontal wave force,torque,added mass,and damping coefficients due to the heave,sway,and roll motions,and the comparison analysis between the forces is also analyzed in detail.Further,the effect of reflection and transmission coefficients by varying the structural width and drafts are analyzed.

GaN载片式功率放大器质量提升研究

随着T/R组件集成度的不断提升,氮化镓(GaN)功放载片因其输出功率大、效率高、体积小的特点,成为功率放大器发展中的一种新形态。文中研究了一种新型的GaN功放载片可靠性和质量评价提升的方法,针对于GaN功放载片的特点,该方法将微波单片和分立器件的评价方法相结合,关注功率管芯、匹配电容等可靠性核心元件,通过细化筛选试验、加严质量一致性评价,辅以加速寿命试验的方式,在早期剔除不良品,控制产品的技术状态,提升产品的可靠性。利用两型GaN功放载片产品进行验证,两型产品在质量一致性评价时发现高功率管芯和匹配电容的问题,证明该方法可以显著提升GaN功放载片的质量。

基于PLC控制的包装粮码垛系统设计

为了提高包装粮码垛的自动化程度及节约成本,笔者设计了一款基于PLC控制的包装粮码垛系统。该装置采用机械手与天轨系统相结合的方法,使用齿轮齿条进行传动,采用仿真分析与公式计算对天轨横梁进行强度校核;控制系统采用PLC与制造执行系统(manufacturing execution system,MES)控制相结合的方法,采用Socket通信协议,运用了模块化的编程原理。结果表明:该套系统可以实现全程无人化自动运行,验证了系统的可行性。该套系统在食品包装领域具有一定的实用性和推广性。

基于ISIGHT平台的GFRP托盘结构优化设计

托盘是货物运输中的重要工具,其生产原料也呈现出多样化的发展趋势。本文针对废弃玻璃纤维增强塑料(GFRP)托盘进行结构设计,使用ABAQUS进行静力分析,并通过ISIGHT对托盘进行DOE全因子试验优化。将托盘结构参数作为变量,托盘质量、最大应力作为优化目标,进而得到局部最优解。将DOE试验结果通过RBF模型进行拟合,得到近似模型,并通过NSGA-Ⅱ算法对其进行优化,进而得到最优结构。结果表明,DOE优化后,托盘质量增加了9.2%,最大应力降低了18.2%;通过NSGA-Ⅱ算法优化后,托盘质量减小了1.2%,最大应力降低了15.3%,实现了对托盘结构的优化设计。

板材立体料库托盘的结构设计与优化

为了降低板材料库的生产和加工成本,对料库托盘进行结构简化和轻量化改进。从型材选型入手,对结构方管的承重性能进行参数敏感度分析,汇总不同方管的质量与性能。通过拓扑优化计算,得到托盘承载的材料最佳分配方案,设计最优的托盘结构,并对该结构进行参数优化,运用稀疏网格模型拟合试验参数建立响应面模型,通过MOGA算法进行优化求解,得到结构参数的最优解。通过搭配不同方管和最优解方案,实现了不同目标的优化效果。

书籍码垛机械臂运动规划方法研究

平稳性是机械臂码垛书籍的重要指标。基于MDH(modified denavit-harten-berg)参数法对六自由度书籍码垛机械臂进行建模,采用解析法推导其运动学逆解。对三次多项式插值、五次多项式插值和新型S形曲线加减速法的轨迹规划方法进行分析,利用MATLAB机器人工具箱进行运动仿真,得到单关节位移、速度和加速度曲线。对比分析运动曲线,发现新型S形曲线加减速法所规划的运动曲线最平滑。利用新型S形曲线加减速法轨迹规划六自由度机械臂,可获得非常平稳的末端轨迹。结果表明,新型S形曲线加减速轨迹规划方法非常平稳,更适合机械臂书籍码垛的作业任务。

基于RobotStudio的机器人码垛工作站仿真与优化研究

工业机器人码垛应用非常普遍,利用ABB工业机器人仿真软件RobotStudio,搭建了一个简单码垛工作站,完成了整个工作站的布局。同时,通过软件中的建模功能和工具创建功能,实现了工业机器人末端执行器的设计。接着,完成了工作站中末端执行器的动态smart组件功能、系统的I/O设置与连接,以及整个工作站的程序设计与分析。最后,在不同机器人TCP运行速度下进行工作站仿真,将运行时间、速度运行轨迹和机器人能耗进行对比分析,从而选择较优的TCP运行速度。该仿真设计,能有效地为实际码垛工作站的优化提供有效参考和理论依据,从而减少调试时间和研究成本。