基于有限元弹性变形运算的全六面体网格生成方法研究

以映射法为基础并结合网格划分经验,提出了原理简单的六面体网格生成新办法.该方法根据物体轮廓选择初始网格,设定表面结点强制变形到目的曲面,经由有限元弹性计算确定内部节点的位置.在检查全体单元质量以后,调整畸形单元从而生成目的网格.通过为一个复杂的马头门模型构建全六面体网格,最后证明了本文所述方法的可行性.     

激光点火系统用高功率光纤光开关

 仿真和实验研究了一种控制Nd:YAG脉冲激光能量通断的光纤直接连接型光开关。建立光纤耦合模型,分析了光纤对准误差中对耦合效率的影响,其中横向偏移的影响最显著。采用微机电系统V型槽固定光纤,微小型凸轮作为制动器,步进电机驱动凸轮旋转,微小型凸轮与移动光纤相切,带动光纤移动,实现两光纤的错开和对准。制造了这种高功率直接连接型光纤光开关原理样机,并进行了主要性能测试。测试结果表明,这种光开关能够满足激光点火系统的大容量、高隔离度的要求。     

一般旋转曲面方程研究

旋转曲面方程是高等数学中向量代数与空间解析几何教学的重点内容之一。现有的高等数学教材较多涉及与坐标轴共面的曲线绕坐标轴旋转所成的曲面方程求解问题。以坐标平面上曲线绕坐标轴旋转所成的旋转曲面方程为基础,通过寻找2个坐标系之间的姿态和相对位置,利用方向角和转轴公式推导了空间曲线绕定直线旋转所成的一般旋转曲面方程。提出的一般旋转曲面方程求解方法是对旋转曲面方程教学内容的有益补充,具有一定的参考价值。     

楔横轧阶梯空心轴径向压下量对内孔孔径变化影响规律

在阶梯空心轴的轧制中, 径向压下量对内孔孔径的变化有重要的影响. 基于Deform-3D软件建立了楔横轧阶梯空心轴成形的有限元模型, 分析了阶梯空心轴的成形过程和金属流动规律, 以轧后径向压下量和内孔孔径变化的关系为对象, 研究了原始相对壁厚和轧制温度对该关系的影响规律. 结果表明, 随着原始相对壁厚的增大, 相同径向压下量下内孔孔径变化减小; 随着温度从950℃增加到1180℃, 相同径向压下量下内孔孔径的变化先增加后减小, 其中轧制温度为1050℃时最大. 基于模拟计算结果, 应用MATLAB对阶梯空心轴轧制过程中不同断面收缩率下的径向压下量与内孔孔径变化规律进行了拟合, 给出了50%收缩率以上的统一拟合公式. 随后的楔横轧阶梯空心轴实验结果与仿真结果误差在4.6%以内, 验证了有限元仿真结果的准确性.     

基于Matlab的共轭平行分度凸轮的分析计算

针对工程实际应用中的特殊需求,采用全新的曲线轮廓构造方法,利用Matlab仿真计算软件完成了平行分度凸轮的可视化仿真设计,解决了小驱动角平行分度凸轮的参数化设计、分析、计算等一系列问题,大大提高了设计效率。开发的计算程序同样适用于普通平行分度凸轮的设计计算,具有良好的通用性。     

ZFA等角距曲线的优化设计

变焦距系统镜组的轴向位移与倍率关系通常不是线性的,示值间距标记也是非均匀的。在光学检测和计量仪器的应用中,操作者很难准确地选择刻度标志之外的焦距值,尤其是在高倍段刻度密集的和非线性显著的地方更是如此。在有电机驱动的系统中,电机匀速转动带来的是倍率的非线性变化,很难在短时间内稳定到预定倍率的目标值。对含有像差因子的变焦函数进行变换后所编制的计算程序可以十分快捷地得到预定的设计结果。一个实际的光学系统往往偏离理想情况,为了达到最佳结果,可把像差因子补充到变焦距函数中,可借助变焦函数方程进行等角距变倍曲线的研究和设计,研究成果已应用到了产品的设计中,并取得了很好的效果。     

Normalization of the stress concentrations at the rounded edges of an interference fit between a solid shaft subjected to bending and a hub

The elastic stress concentrations are addressed that are developed from the keyless frictionless press fit of a shaft subjected to bending into a hub with rounded bore edges. Derived from a formal modeling of the title problem in terms of an integral equation, a set of normalized parameters is proposed that accounts for the combined effects on the hub stress concentration of the fillet radius, the shaft radius, the hub outer radius, the hub axial length, the interference, the Young's modulus, and the bending couple. A numerical validation of the normalized parameters is presented. With the aid of Finite Elements, various design charts are compiled that (a) forecast the bending couple initiating the detachment between the shaft and the hub, and (b) report the elastic stress concentrations within the hub versus the proposed normalized parameters in the absence of shaft–hub detachment. Such charts assist the designer in dimensioning an interference fit in the presence of a bending couple.     

形位参数对楔横轧轴件气压压实的影响

鉴于高压气体压实楔横轧轴件内部空洞(浮压法)可以提高楔横轧轴件质量与成品率的特点, 为进一步改善该方法对心部空洞的闭合程度, 运用DEFORM-3D有限元软件, 研究了形位参数对轴件外形尺寸和空洞闭合的影响规律. 研究结果表明: 轴件高径比为2时, 心部空洞最难闭合; 空洞越靠近轴件表面, 其闭合就越快; 空洞数量和形状对其闭合速度的影响较大; 但以上4个因素对轴件外形尺寸几乎没有影响. 研究结果为控制轧件心部缺陷、提高轴件的力学性能奠定了理论基础.     

旋转惯导系统中转轴方向对系统调制精度的影响

不同轴向的惯性器件误差在惯导系统中的误差传播特性不同,因此在旋转惯导系统中转动机构选择不同转轴方向对系统精度的调制效果不同。分析了在选择不同轴向作为旋转轴时对导航系统精度的影响,并根据转台转轴与机体系、惯性器件(IMU)系之间存在的夹角关系,将其分为两种方案进行讨论,转轴与IMU系存在夹角以及转轴与机体系存在夹角。通过分析,前者在调制效果上与传统的单轴旋转惯导系统相同,而后者会改变调制效果。在此基础上,进一步推导分析了第二种方案下不同转轴方向与系统定位精度之间的内在关系,提出了一种在长时间导航情况下的转轴方向选择方案,并进行了仿真验证。仿真结果表明,与传统单轴旋转惯导系统相比,该方案显著提高了系统的导航定位精度,对在不同情况下转台转轴方向的选择具有一定的工程应用参考价值。     

秦岭公路隧道2号竖井地应力与岩爆分析

利用水平圆柱形激波管对激波驱动的可压缩性气固两相流进行了试验研究. 利用压电式压力传感器、电荷放大器、示波器及计算机组成的压力信号测试系统, 对激波 与颗粒作用前后的气相参数进行测量及分析. 试验中测得了激波在管中的传播速 度, 波后气流的压力, 反射激波、透射激波的压力和速度等. 分别考察颗粒、装载 比、驱动气源以及入射激波马赫数等因素的差异对气相参数的影响. 试验结果表明: 激波与颗粒群相互作用时, 会产生反射激波和透射激波, 其强度与驱动气源、颗粒大小、颗粒装载比等参数有关; 激波衰减率随着装载比、马赫数的增大而减小. 研究指出, 在颗粒群被激波加速的初始阶段, 颗粒间的弹性碰撞起着重要的作用.