立式加工中心模态性能仿真分析与试验测试

以一台立式加工中心为对象,研究了该机床模态性能的仿真分析和试验测试方法.建立了机床的有限元模型,重点介绍了结合面的建模方法;试验测量了机床的模态参数,并与仿真结果进行了对比.结果表明:前4阶固有频率的仿真误差最大为14.59%,模态振型仿真结果与试验结果一致.优化了立柱和主轴箱的结构,优化后机床的前4阶固有频率最大提高了5.69%.研究方法对于分析、提高机床的模态性能具有指导意义.     

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.     

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.     

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%.     

基于ANSYS的X80管线钢MIG焊温度场数值模拟

为了实现X80管线钢MIG焊温度场的数值模拟,并探究焊接速度对熔池的影响.借助ANSYS软件,建立三维有限元模型.采用双椭球热源模型和生死单元技术,考虑材料随温度变化的物理性能参数、辐射散热及对流等因素的影响,对焊接温度场进行数值模拟,获得温度场的分布规律和不同位置的焊接热循环曲线,对比分析熔池在不同焊接速度下的穿透深度,并进行试验验证.结果表明,计算结果与试验数据吻合良好,在焊接电流为154 A,电压为28 V,焊接速度为10 mm/s时,所得焊缝形貌良好.该模型为进一步研究焊接应力场、应变场以及优化焊接工艺参数提供有效依据.     

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。     

发动机机油滤清器滤层强度分析及优化

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-...     

直流闭锁引发多馈出直流系统换相失败分析

直流换相失败后的功率动态特性会对交流系统的安全稳定产生很大影响.文章从换相失败的本质出发,详细分析了直流换相失败的机理及影响因素.建立了多馈出直流输电系统模型,探讨直流闭锁对多馈出直流系统直流电流的影响,并分析直流闭锁引发换相失败的影响因素.基于直流标准测试系统搭建两回直流系统进行仿真验证,分析结果与仿真结果表明,直流系统间的耦合阻抗、交流系统的短路容量、直流闭锁容量都是影响多馈出直流系统发生换相失败的主要原因.     

连续激光辐照下的中红外滤光片热效应

围绕复杂激光应用系统中光学薄膜的抗强激光设计与优化需求,考察入射激光波长、滤光片前表面和后表面膜系差异等因素对激光辐照热效应带来的影响,采用建模仿真与试验验证相结合的方法,分别研究了波长1.06、2.0μm的连续激光从前截止膜系侧和后截止膜系侧辐照中红外滤光片时,膜系和基质的电场分布、热损耗及温度变化情况,结果表明:入射激光功率密度、辐照表面、滤光片尺寸及材料吸收率等是影响中红外滤光片最高温升及其变化率的主要因素;与2.0μm激光辐照相比,1.06μm激光辐照中红外滤光片时产生的热效应更为显著。     

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.     

不同初始状态下压实黄土浸水后的变形特性研究

以压实黄土为研究对象,通过一系列浸水后的压缩变形试验研究了不同初始含水率、初始干密度和竖向压力对非饱和压实黄土浸水后变形特性的影响.结果表明:非饱和压实黄土在相同竖向压力条件下,浸水压缩稳定后的状态与初始状态无关;压实黄土浸水后产生压缩变形的起始点压力值主要受试样初始干密度影响,而终止点压力值主要受初始含水率影响.其次...     

火灾温度场下约束钢柱的结构响应分析

假定火灾温度场为国际标准火灾曲线,考虑钢材热工参数的非线性及几何非线性对其热响应的影响,利用有限元方法计算分析了H型钢柱在不同温度分布场下随温度变化的应力、位移等结构响应.研究结果表明:H型钢柱在均匀温度场下与非均匀温度场下的应力、位移等热响应的变化规律截然不同,且均匀温度场下的结构响应解相对偏小,因而在轴心受压钢柱的抗火设计中应考虑非均匀温度场实际情况对设计的影响,从而提出对现行抗火设计规范中假设均匀温度场的抗火设计要求及规定应进行适当的补充和完善.     

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.     

基于霍普金森拉杆试验的焊点焊核区动态本构关系确立

以DC53DZ为基板, 进行焊点结构的焊核区力学特性研究. 通过设计试验试件并利用MTS静态拉伸机及霍普金森拉杆(Split Hopkinson Tension Bar, SHTB)对其进行准静态拉伸及应变率600~1600S-1之间的动态拉伸试验, 得到焊核区的力学特性, 并确立了其基于Cowper- Symonds本构方程参数. 利用数值仿真对焊核动态拉伸试验进行模拟, 验证了设计试件的长宽比能使试件满足试验要求的轴向应力应变均匀状态. 最后由模型中得到的焊核区应力－应变曲线与试验数据拟合, 再现了焊核区材料特性试验曲线. 验证了DC53DZ钢板的焊点焊核的本构方程参数的合理性.     

RBF神经网络集成多个气象数值产品的方法研究

对MM5V3模式中16组组合区域气候模拟试验所得的结果,分区域以RBF神经网络进行集成,分析了网络结构参数的不同对集成结果的影响,最后对整个区域的温度场进行了集成.结果表明:选择合适的网络结构参数是至关重要的,神经网络的非线性集成结果均明显优于单个参数化方案和16个方案线性集成的预测结果,整个区域的温度场集成结果比MM5模拟更接近于实况场,均方根误差场也较原MM5方案明显减小.这些结果对于区域气候的集成预测以及进一步优化神经网络的性能有一定的参考意义.     

生物地理学优化算法中基于Zoutendijk可行方向法的变异算子设计

根据约束优化问题的全局收敛性要求,基于传统优化与智能优化,设计了一种基于Zoutendijk可行方向法的新型变异算子,并将其应用于生物地理学优化算法,构建了一种用混合优化算法求解优化问题的方法.通过算子设计策略的理论验证、智能算法的收敛性分析及6个不同类型算例的仿真试验,证明此自适应求解优化问题机制具有实效性.     

折线Mamdnai模糊系统及其权值参数的萤火虫优化算法

折线Mamdnai模糊系统是基于折线模糊数的线性运算构造的系统模型,其主要特点是前件模糊集及后件中心连接权均取值于由有限个有序点决定的折线模糊数.依据折线模糊规则建立了折线Mamdnai模糊系统模型,进而基于适应度函数、荧光素和决策半径设计了该系统权值参数的萤火虫优化算法,以优化该系统的后件中心连接权参数.最后,通过一个双输入单输出仿真实例,验证了该萤火虫优化算法的有效性.     

电力调度数据网仿真建模及路由协议攻击影响

电力调度数据网的安全是智能电网安全运行的保障.通过仿真分析,可以评价电力调度数据网的安全性能,为部署安全措施和优化网络提供依据.本文在分析网络通信架构与业务特性的基础上,在OPNET仿真平台上对某省电力调度骨干网与变电站内部网络及承载业务进行了建模.模型中拓扑结构、设备链路、VPN(virtual private network)部署等网络配置均基于实际情况.在该模型上,对OSPF(open shortest path first)路由协议攻击进行仿真,研究路由协议攻击对省调中心与地调中心、变电站站控层之间通信时延、业务吞吐量、带宽利用率的变化,总结了不同场景下骨干网路由协议受到攻击后对电力调度数据网的业务传输的影响,揭示了电力调度数据网骨干网路由协议存在的脆弱性,所设计的仿真分析方法和仿真结果可为电力调度数据网运维部门改进网络安全性能参考.     

相变潜热对焊接数值模拟的影响

基于热弹塑性理论,通过是否考虑相变潜热进行数值计算并通过实验验证,探究焊接相变潜热对焊接数值模拟的影响.结果表明:考虑相变潜热计算所得熔深4.2 mm,熔宽8.2 mm,实验所得熔深4.9 mm,熔宽8.2 mm,所得熔池尺寸与实际焊缝形貌尺寸基本吻合;不考虑相变潜热时,计算出的熔池温度为2 367℃,比实际温度高150℃,热影响区温度为1 189℃,比实际温度高100℃,但二者在冷却阶段差别不大;相变潜热对横向残余应力和厚度方向残余应力峰值有略微影响,差值分别为7 MPa和10 MPa,对纵向残余应力和等效残余应力峰值影响不大.相变潜热对焊接温度场计算影响较明显,对焊接应力场计算影响较小.     

基于最大相关熵的簇稀疏仿射投影算法

在系统辨识、回声消除、即时翻译系统中,背景噪声往往呈现出很强的脉冲特性,传统的自适应滤波算法对脉冲噪声的鲁棒性较差,而基于最大熵准则的自适应滤波算法可以有效地提高脉冲噪声环境下的自适应算法辨识性能.本文提出了一种基于最大相关熵准则的簇稀疏鲁棒仿射投影(Cluster-sparse robust affine projection,CS-RAP)算法,它可以用于辨识回声系统、卫星通信系统等簇稀疏系统.我们在基于最大相关熵准则的仿射投影算法的代价函数中引入权向量的混合L_(2,1)范数约束来利用系统的簇稀疏特性,采用基追踪法来推导CS-RAP算法.最后通过各种仿真实验,来验证提出的CS-RAP算法的鲁棒性和有效性.仿真结果表明,在脉冲噪声环境下,CS-RAP算法与其它相关算法相比具有更快的收敛速度和更低的估计偏差.