弹性边界条件下斜拉索弯曲振动特性建模与索力分析

针对斜拉索索力估算不准问题,提出一种基于伽辽金原理的弹性边界条件下拉索振动特性分析模型和索力估算分析方法.建立弹性约束边界的斜拉索弯曲振动预测模型,采用切比雪夫级数研究振型函数,推导拉索振动特征方程,通过虚位移原理构建有限个自由度系统,求解拉索振动前n阶固有频率和主振型,以精确计算拉索索力;对比分析已有文献解析求解的计算结果,验证在固支-固支、固支-简支两种经典边界条件下应用本文方法的有效性;改变拉索边界约束的拉伸刚度和扭转刚度,研究其对振动特性影响的变化规律;分析估算当拉索固有频率在±3%范围内变化时索力的变化情况.最后,搭建拉索振动试验平台,通过试验结果与计算结果对比验证本文方法的正确性.结果表明:当拉索边界为固支-固支时,估算索力最大误差为-7.83%～8.17%,当边界为固支-简支时,估算索力最大误差为-6.83%～6.69%,误差变化了-1.00%～1.48%.以上分析表明,应根据拉索两端的实际边界约束情况来计算相应的索力.     

数控机床主轴系统热态性能仿真、试验及优化方法研究

本文以立式加工中心为对象,重点研究了其主轴系统热态性能(温度场、热变形)仿真、试验及优化方法.基于建立的机床实体模型,提出了热特性仿真中有限元边界条件:热源、换热系数和零件间接触热阻等参数的计算及获取方法,对该机床的温度场和热变形进行了仿真,分析了主轴系统的热态性能及对整机热特性的影响,并通过热特性试验验证了仿真模型的准确性.研究表明:主轴系统温升主要集中在主轴轴承和主轴电机部位,主轴Y、Z两向热变形较大,主轴热特性对其他零件影响较小.通过改变主轴箱冷却槽的结构和尺寸,对主轴系统的热特性进行了优化,并通过仿真验证了优化的有效性.     

用于双向水流发电的导流罩增速性能研究

为提高水平轴水轮机用于双向水流发电时总输出功率, 对一种导流罩的增速性能进行了研究. 以流速比作为导流罩的性能指标, 利用有限元仿真计算不同几何参数时导流罩流速比且对其进行优化, 分析了增速导流罩的安装对水平轴水轮机双向发电性能的影响, 并通过水下拖拽发电试验对仿真优化后的导流罩性能加以验证. 结果表明 增速导流罩长度和角度是影响其性能的关键因素, 在导流罩长度保持不变时, 随着导流罩角度的增加, 流速比呈现先增后减的变化趋势; 当水流速度为1m·s-1时, 加装增速导流罩后发电装置的双向发电功率提高了37%.     

锤式破碎机数字样机体系构建及其应用

针对数字样机建模仿真优化过程中建模方法、知识重用、优化算法、系统设计等方面存在的问题,提出了一种数字样机集成建模仿真优化方法,结果如下:1.以数字样机元模型为核心,通过对数据、信息、知识、模型的有效组织和管理,提出了数字样机构建及应用的体系框架;2.研究了锤式破碎机数字样机典型产品,建立了以集成过程模型和集成知识模型为核心的锤式破碎机数字样机元模型,并对其进行了动态仿真;3.通过开发设计关键零部件的柔性体生成算法和连接算法,得到了其各阶模态振型图以及关键件的动态载荷值,并以此为依据,实现了锤式破碎机的动力学仿真分析优化.     

热载荷对机械密封动环振动特性的影响分析

在高参数复杂工况条件下,机械密封摩擦副密封动环的固有振动特性将严重影响机械密封系统的工作性能及使用寿命。研究针对高参数波纹管机械密封装置摩擦副密封动环,建立了其动力学模态模型,进行了有限元分析,通过计算得到了动环在有无热载荷条件下的前十五阶固有振动频率、振幅及主振型;对动环在有无热载荷条件下的前十五阶模态振型变化趋势进行了对比分析,得到了动环周围的温度场对其固有振动频率的影响情况和动环的固有振动频率随模态阶数的变化规律。     

基于ANSYS-Workbench的U型挂环静动态特性分析

为解决特高压输电线电力金具U型挂环易破坏的问题.利用有限元软件,根据实际线路设计参数,建立U型环的有限元模型,对结构进行静动态分析.计算结果表明:在静态分析中,U型挂环的最大应力位置为中心接触部位,其最大等效应力为1 482 MPa,上下U型挂环之间出现滑移,滑移距离为0.8 um;动态分析中,U型挂环在第六阶变形最为严重,并且在水平载荷和垂直载荷的共同作用下,位移振幅最大处的频率为2 700 Hz,振幅值为1.304 6×10~(-4) mm,应力值为33.481 MPa,此时频率接近于结构固有频率,结构易发生共振现象.研究结果为进一步研究输电线路电力金具的动力学分析提供理论参考.     

装配式框架结构的自由振动特性分析

针对装配式框架结构中梁柱节点呈半刚性的特点, 采用回传射线矩阵法研究了结构的自由振动特性. 对每个装配式框架结构中梁、柱分别采用2种不同的局部坐标系, 并考虑力的平衡条件、位移协调条件及框架边界条件, 建立了含半刚性节点的三层框架结构的回传射线矩阵方程. 采用MATLAB软件编程得到了框架结构的前18阶固有频率, 并与有限元模拟作对比分析, 验证了回传射线矩阵法在处理半刚性节点问题的有效性与正确性. 计算分析表明, 结构的固有频率对节点的半刚性特性非常敏感. 研究结果将为半刚性节点的装配式结构的动力设计提供参考.     

再生型车削颤振的动力学建模与稳定性分析

在分析再生型数控车削颤振产生机理的基础上, 建立了再生型外圆车削颤振系统动力学模型, 推导了稳定性极限切削深度和主轴转速与车削系统相关动力学参数的关系, 通过Matlab软件仿真分析得到极限切削深度和主轴转速的稳定性叶瓣图. 结果表明, 提高机床振动系统的等效刚度、等效阻尼比能增大稳定性叶瓣图的稳定区域, 而提高方向系数、切削刚度系数和切削重叠系数则使稳定性叶瓣图的稳定区域变小; 提高机床振动系统固有频率会使稳定性叶瓣图曲线向右移动, 更难激起车削系统的颤振.     

琼脂糖酶产生菌Brevundimonas sp.发酵条件探讨

为研究微生物发酵法获取高产量、高活性的琼脂糖酶, 以海洋细菌Brevundimonas sp.为实验菌株, 首先采用单因子分析法对发酵条件进行初步研究, 然后用部分析因试验设计方法选出2个显著因子热休克时间和发酵时间, 用中心组合设计方法进行试验设计及其发酵条件优化, 最后建立二次响应面回归模型. 从该模型可获得适宜发酵条件: 接种量1.5%, 热休克时间31s, 初始pH 7.5, 摇床转速120r·min-1, 发酵时间28.4h, 发酵温度23.5℃. 发酵条件优化后可产最大酶活502.2U·mL-1, 产酶活力较优化前提高了35%.     

发动机机油滤清器虑层强度分析及优化

针对机油滤清器工作工况下进出口压差、机油滤层强度及导流桩高度等问题, 通过试验测试与仿真相结合, 对滤清器初步设计进行了评估及优化, 以确保滤清器在工作工况下进出口压降及滤层强度能满足要求. 首先进行滤层性能试验, 得到滤层的惯性阻力系数和黏性阻力系数; 再通过滤层多孔介质CFD分析, 对滤清器进出口压降进行分析计算. 结果表明: 在-18℃、25℃和70℃的工况下, 进出口压降都小于10kPa, 满足相关要求. 针对滤层的最大主应力超过其抗拉强度的问题, 通过CAE仿真分析, 优化滤层与导流桩间隙, 将滤层最大主应力由110.1MPa降至36.99MPa, 小于其抗拉强度42.8MPa.     

7075铝合金短电弧铣削加工工艺试验研究

为了对短电弧铣削加工7075铝合金过程中的材料去除率(MRR)和相对电极损耗率(TWR)进行综合评价,通过数控短电弧铣削机床对电压、占空比和脉冲频率等工艺参数进行正交试验,并运用极差分析和方差分析相结合进行实验数据分析,该方法有效提高了实验结果的可靠性,最终获得优化的工艺参数.试验结果表明:得到的参数组合能够合理提高加工效率并有效降低电极损耗率.     

超声共振法测定圆柱体材料弹性常数的影响因素分析

为明确超声共振频谱分析法(RUS)测定圆柱体试样弹性常数的影响因素, 由此针对各向同性圆柱体开展实验, 观察圆柱体试样测量结果的分散性和稳定性, 且主要研究横纵比和有效模态数量对测量结果的影响, 并与拉伸试验的结果进行比较. 以测量结果标准差、变异系数和95%置信度下均值的区间估计3个指标来衡量结果的稳定性和分散性, 且从模态简并角度对实验结果进行分析. 最终结果表明, 当超声共振频谱分析法的有效模态数量在17左右、试样横纵比接近1时, 测量结果的稳定性和分散性较小.     

汽车侧气囊动态冲击试验仿真

通过侧安全气囊的动态冲击试验, 优化了仿真模型的参数, 并在此基础上讨论了不同速度和不同气孔参数情况下, 侧安全气囊对乘员的保护性能. 使用LS-DYNA提供的Hybrid模型模拟侧气囊的点爆, 分析了气囊排气孔的气体流动数学模型, 也对冲击槌与气囊的冲击模型进行了介绍. 试验与仿真结果数据对比后表明, 在一定碰撞速度范围内, 侧气囊具有良好的保护作用, 并且气孔对侧气囊有相关影响.     

考虑待机能耗的串行生产线模糊控制优化研究

为了减少串行生产线上机器在饥饿或堵塞状态下的待机耗能,提出了对机器进行模糊控制启、停的节能方法.在不影响生产线产量的前提下,模糊控制器利用被控制机器上、下游缓存区的实时容量数据,确定该机器的最大节能停机时长,并通过遗传算法,以最大停机节能时长为目标函数,对模糊控制器的隶属函数进行优化,提高了模糊控制器的节能性能.仿真模型试验结果表明,相对于原始生产线,在运用经过优化的模糊控制器的串行生产线上,待机能耗降低达27.35%,并且生产线产量未受影响.     

需求过程的建模仿真方法

面向需求过程中的活动,以集合和关系代数的方式建立需求过程的仿真模型;提出多层排队和相关矩阵一致性判断的方法,分析过程的动态特性;证明了仿真算法在时间复杂性上不超过多项式阶.实验结果说明仿真模型和分析方法可以事前预测需求过程中存在的缺陷和瓶颈,有利于消除缺陷和优化需求过程.     

矩形水冷压电变形镜的制备与表征

针对板条激光器射出激光束畸变问题,提出了一种边缘驱动的矩形水冷压电变形镜.首先建立有限元模型对变形镜校正性能和热性能进行仿真,结果显示在功率为10 k W的激光照射下加载冷却条件,变形镜镜面温度降至45℃,冷却效果显著;然后通过实验成功制备了60单元20mm×4 mm口径的变形镜样机,搭建了基于Shack-Hartman传感器的自适应光学测试系统,并对变形镜典型致动器影响函数、校正性能、频率响应特性进行了表征.测试结果显示:变形镜典型致动器在100 V电压驱动下的变形量为1.0～1.5μm,能够较准确重构低阶正弦函数面形,一阶固有频率约为650 Hz.该矩形水冷压电变形镜具备一定的校正能力,在低成本板条激光器校正领域具有一定的应用前景.     

几类非高斯噪声的模型分析

本文在前有的高斯噪声研究的基础上,分析了一种由高斯噪声和一种非高斯噪声迭加成的简单混合噪声的模型,并且研究了它的窄带双模过程以及数字调制系统的抗噪性能.在理论研究的基础上给出了仿真结果并进行了分析和结果讨论.     

随机自治状态空间模型的正交梯度辨识

提出了随机自治系统参数的正交梯度二步递阶优化方法．通过极小化输出预报误差得到了系统参数估计;给出了正交梯度搜索方法用于解决系统参数的非唯一性问题,系统参数的二步递阶优化辨识方法包括两步：首先用给出的自适应L-M算子正交梯度方法确定参数优化方向;其次由一维搜索方法计算最佳步长．蒙特-卡罗数值仿真试验表明本文提出的方法具有收敛速度快、抗噪能力强以及数值稳定性好等优点．     

基于ARM+DSP索力检测技术的研究与应用

针对斜拉索的基频检测系统进行了研究,提出基于ARM+DSP的拉索振动信号分析检测技术.首先分析了前端振动信号的采集方法和信号处理技术,然后在ARM+DSP平台中进行基频分析算法的实现与优化,最终选取SEED-DEC138工业参考设计平台,并利用双核芯片进行关键模态分析算法的移植优化以及预处理算法的开发,实现了一种新的斜拉索振动信号处理系统.试验结果表明:新系统既能保证较高的检测精度,同时也能保证很好的实时性.     

分数阶统一混沌系统的耦合同步研究

分数阶混沌系统的同步是非线性科学的研究热点.由于目前研究分数阶混沌同步方法还很少,作者研究了基于相互耦合的分数阶统一混沌系统同步方法.根据Lyapunov稳定性理论和Gerschgorin定理推导出了整数阶混沌系统耦合同步定理,将整数阶同步理论扩展到分数阶混沌系统,利用整数阶统一系统同步条件结合仿真方法来确定耦合系数,进而实现分数阶统一混沌系统耦合同步.研究表明,根据整数阶同步理论研究分数阶混沌系统同步的方法是一种有效的分析方法,分数阶统一混沌系统可通过相互耦合方法达到同步.