带尾翼的翻转型爆炸成形弹丸的三维数值模拟

利用LS-DYNA三维动力有限元程序对三点起爆的翻转型EFP形成过程及三个尾翼进行了数值模拟。计算结果与实验结果的比较表明:数值计算结果和实验结果吻合较好,可为弹丸优化设计提供重要参考依据。对药型罩材料分别选择Johnson-Cook和Steinberg两种本构模型进行了数值模拟。计算结果表明:药型罩材料的本构模型选取对形成的尾翼效果有一定影响,Steinberg本构模型与实验结果符合更好。

空调挂机中梁模具结构优化设计

结合空调挂机中梁塑料件模具结构设计困难问题,在优化塑料件分型设计的基础上,设计了一模一腔三板注塑模具。模腔的浇注采用3个点浇口进行平衡注塑。为简化模具结构及脱模机构的结构设置,塑料件的分型采用主、次两个分型面进行垂直开模方向上的分型,设置了6个滑块机构及3个斜顶机构对塑料件进行局部特征的抽芯脱模。6个滑块机构的结构形式都采用挡块外置定位和弹簧拉杆辅助驱动,以减小机构占用模架空间,缩减模架的结构尺寸;对应的滑块机构设计中,采用二级式隧道滑块结构,提高了模架空间的利用率,有利于降低模具的整体成本。设计了一种新型前模斜顶机构,机构利用弹簧驱动斜顶座来驱动斜顶杆将塑料件从型腔中顶出,从而达到实现塑料件弯钩特征及孔特征在前模侧向抽芯脱模的目的,此机构构思巧妙,结构简单,既简化了模具的整体结构,又降低了模具的制造成本。

基于Creo Parametric的包装机曲柄滑块机构的优化设计

在Creo Parametric中,通过骨架模型,创建了偏置曲柄滑块机构模型,并对曲柄滑块机构进行了运动分析,应用Creo Parametric的行为建模功能,将滑块行程、最小压力角作为约束,对曲柄与连杆的长度进行了优化设计。该方法简单、实用性强,具有很大的推广价值,为曲柄滑块机构的设计提供了新的思路。

沌口长江公路大桥索梁锚固区钢锚箱结构设计优化

以沌口长江公路大桥索梁锚固区的钢锚箱结构为依托,基于局部传力的不同力学形态分别建立了考虑线性、材料非线性以及接触非线性的有限元数值模型,对钢锚箱式连接构造的关键设计参数进行了影响性分析,从节省用钢量和减少应力集中的角度提出了优化设计方案,并对优化后锚箱结构在各种工况下的力学性能进行了计算和验证。分析过程中主要考虑了锚固板长度、板厚、锚垫板及承压板厚度和钢箱梁边纵腹板厚度对钢锚箱受力的影响,并利用回归公式揭示了部分设计参数对结构响应的影响规律,其设计方法和思路能够保证锚固结构的安全性和经济性,并为同类桥梁的设计提供参考。

一种多环闭链空间可展开机构的尺度协同优化设计

设计了一种新型多环闭链空间可展开机构,建立了该机构的回路约束方程,完成了可展开机构的位置分析.然后,在给定展开口径与展开角度范围的前提下,以各杆杆长为设计变量,以展收比最大、驱动行程最小和最小传动角最大作为优化目标,采用协同优化方法,将优化设计问题分成两级:1个系统级和并行的3个子系统级.系统级用来统一协调各子系统间耦合变量的不一致性,3个子系统级的优化目标分别是使各子系统的优化方案与系统级所提供的目标方案之间的差异最小.完成了该机构协同优化的数学建模,进而得到该机构在总目标函数下的尺度参数最优值.算例结果表明,该机构可同时达到15∶1的展收比、198mm的驱动行程和22°的最小传动角,机构展开运动平稳、无死点.

带孔板仿生孔形状的强度设计

树木节疤的多年优化结构具有合理的机械强度.研究了仿树木节疤结构形状,设计了带孔板的孔形参数,并进行了Mises应力场分析.结果表明,在单向均布载荷作用下,椭圆参数大于2的椭圆孔的机械强度最优;在双向不同或相同应力水平的均布应力作用下,当双向应力比为0.5～2.0时,圆形孔板的机械强度最优.

装载机差速器的可靠性优化设计

运用可靠性设计理论和最优化设计技术 ,提出了装载机差速器的可靠性优化设计方法。建立了可靠性优化设计数学模型并给出了优化实例和结果分析。

圆柱齿轮减速器的优化设计

建立了圆柱齿轮减速器的优化设计数学模型 ,并对一个三级传动减速器实例进行了优化计算 。

兆瓦级风电机组基础环优化设计

根据风力机组基础的受力特点,分析了风电机组基础环在极端工况和正常工况下基础环的设计要点,建立了工程力学模型和有限元模型;通过计算数据说明了基础环上下法兰应力随着相关参数的变化规律。研究基础环下法兰与基础混凝土的相互作用,为基础环优化设计提出可行性建议。

车辆变速箱结构方案的优化设计

对车辆变速箱结构方案优化设计的数学模型进行了分析论证,介绍了变速箱功率流模型特征画法,推导了评价变速箱结构方案的评价指标解析表达式及其对应的可比性转化值综合指标解析表达式。供车辆变速箱CAD软件开发时参考。

斜直井游梁抽油机机构参数的优化设计

利用混合离散变量优化方法(MDOD法)对斜直井后置式游梁抽油机的杆机构参数进行了优化设计。从斜直井游梁抽油机用于稠油开采且能耗小、重量轻方面考虑,提出了以运动指标及扭矩因数作为寻优的多目标函数,将悬点运动上快下慢,支架受力以及安装位置等设计要求作为约束条件,建立了优化设计的数学模型。经过优化计算,优选了斜直井(井斜角0～40°)后置式游梁抽油机的杆机构参数,可供有关设计人员参考。

多环闭链空间可展开机构力-热耦合协同优化

针对一种多环闭链空间可展开机构的力-热耦合设计问题,首先列写了展开单元机构的静力学平衡方程,完成了展开单元的静力学分析,进而根据虚功原理,求得机构在展开态下的转动刚度;然后综合考虑机构的力热性能,以杆件横截面尺寸为设计变量,以机构在太空环境下整个展开过程中的热变形小、重量轻、展开态下的基频高和转动刚度大作为优化目标,采用协同优化方法建立了多环闭链空间可展开机构协同优化的数学模型;通过数值求解,得到该机构所有杆件的横截面尺寸参数最优值.分析结果表明,优化后的机构热变形降低了约56%,展开态基频提高了约39%,展开单元的重量与转动刚度均满足设计指标.

包装盒上料单元的虚拟设计

包装盒上料单元是采用机、电、气一体化控制的自动上料装置。设计了包装盒上料单元的机械系统,介绍了上料单元的组成和工作原理,以及各主要部件的机械结构。结合虚拟设计技术,利用Pro/E软件对其机械系统进行了装配校验和运动仿真分析。

基于近似模型的螺旋轴式移箱机构多学科设计优化

针对移箱机构优化设计中存在多目标、强耦合及非线性问题,以螺旋轴式移箱机构为研究对象,开展了基于近似模型的移箱机构多学科设计优化研究。将移箱机构多学科优化设计分解为运动学、动力学和结构力学3个学科,进行了学科分析;采用拉丁超立方试验设计方法,产生初始样本点,构建了系统级变量与学科级优化之间的Kriging近似模型;采用协同优化方法,搭建了基于iSIGHT软件的螺旋轴式移箱机构多学科设计优化集成平台,采用多岛遗传算法和序列二次规划法相结合的混合算法优化求解,并进行了验证。结果表明,优化后的移箱机构滑套最大加速度由1.286e5 mm·s^(-2)减至9.253e4 mm·s^(-2),降低了28.05%;螺旋轴一阶固有频率由238.265 Hz增至264.538Hz,增加了11.03%;机构质量由2265.318g减小至1848.310g,降低了18.41%。采用近似技术进行移箱机构多学科设计优化,在保证计算精度的前提下,降低了求解时间,而且优化后的移箱机构整体性能最优。

机抽气水井系统装备参数合理匹配的数学模型

机抽气水井系统，由于抽汲介质物理化学特性和井下条件变化对抽油机等系统设备的影响很大，因此很难按常规方法进行选择。通过对抽油机运动轨迹的分析，建立了优选数学模型。该模型的设计变量为抽油机的冲程、冲次、泵径、二级或三级抽油杆往的各段长度、第一级杆柱的直径和平衡块的位置等参数。该模型具有8个设计变量和18个约束条件，可根据不同的优化问题，选择不同的单目标函数进行不同的组合。

钢结构集成模块建筑新型节点力学性能研究

为推广钢结构集成模块建筑在抗震设防地区的应用,解决传统节点不能与模块内部装修配合的技术困难,提出一种应用于钢结构集成模块建筑的螺栓-封板组合节点.建立了其简化力学模型,推导了其初始转动刚度和抗弯承载力计算公式,并通过11个足尺试件的单调加载和循环加载试验对其进行验证.结果表明,上部模块地板梁和下部模块天花板梁无组合效应,独立承担弯矩;所提螺栓-封板组合节点为半刚接节点,可有效传递地震作用引起的轴力、弯矩和剪力;节点初始转动刚度和抗弯承载力的试验结果与所提计算公式吻合较好,验证了节点简化力学模型和理论计算公式.

水下清刷装置优化设计及实验

水下清刷装置是水下船体表面清刷机器人的关键部件。文中分析了水下清刷装置在水下旋转的受力状况 ,建立了该装置在水下旋转过程中的动力学模型 ,运用优化设计和实验的方法确定合理结构参数 ,为设计和制造水下清刷装置提供了理论依据。

基于等效原理的板壳结构加强筋设计方法

通过布置加强筋可以在零件材料成本不变的前提下有效提高板壳的结构刚度。为了能够获取加强筋布置的最佳方案,基于等效原理提出了一种新的板壳结构加强筋设计方法,此方法是根据加强筋结构不同方向上的力学特性而将其等效为一块各向异性板,进而将加强筋结构设计转化为各向异性板的结构设计;又给出了等效各向异性板性能参数的确定方法,并将这种新方法应用在汽车前纵梁吸能性的优化设计中。结果表明,此方法有较高的实用性。

网板成型机插丝盒系统设计

根据钢丝网板加工工艺过程,设计了一种自动化钢丝网板插丝机系统。在插丝系统结构中,料盒起到至关重要的作用,通过仔细分析插丝的特点和插丝过程,设计了4种料盒结构,经过试验,最终采用最优设计。在插丝过程中,进行了3000余次生产试验,网板成型机整机正常运作率为94.30%。当某料盒发生故障时,整机不停机率为5.37%,整机停机率为0.33%。该设备实现了钢丝网架聚苯板的自动化生产,使插丝机系统能够自动、安全、稳定、高效地运行。

卧板式直线超声电机的功率流优化设计

为改善直线超声电机的性能,采用功率流分析的方法,对已有的L1B4卧板式直线超声电机进行优化设计。将L1B4卧板式直线超声电机离散化,建立电机的多自由度模型,并根据诺顿等效系统建立电机振动的等效机械网络,导出传递到电机驱动足所在质量块的功率流表达式;调整多自由度模型中质量块的连接刚度和质量,对导入驱动足所在质量块的功率流进行结构约束条件下的优化;在功率流分析的基础上,对已有电机的结构进行局部改动,重新设计了L1B4卧板式直线超声电机,并通过有限元分析软件ANSYS,对两种电机的振动位移进行了对比,最后通过实验证明,新L1B4卧板式直线超声电机的推力有明显提高。