摘要：机车轮对的磨损是影响机车运营稳定性的不利因素,该文设计的机车轮对动态检测线路是一种新型不驻车检测机车轮对磨损状态的专用轨道线路,显著提高轮对磨损状态的检测效率。检测线路轨道间距为1568 mm,宽于标准轨距1435 mm,此时轮对与轨道正常接触区域显著暴露,便于对轮对磨损状态进行检测。通过有限元方法模拟机车通过过渡线路的动态分析,验证该检测方法的可行性。模拟结果表明,从轨道强度、轨道变形及轮对搭载量3个方面综合评价,该机车轮对动态检测线路具有较强实用性,能够满足23 t轴重机车以36 km/h速度安全通过的要求,实现不驻车情况下对轮对磨损状态进行安全检测。

摘要：传统十字板式节点应用广泛,但样式单一且材料布局不尽合理,为此,提出了一种基于边界平衡生成对抗网络(BEGAN)的十字板式节点新构形智能生成方法,可以生成多种造型新颖且性能更优的节点构形。基于变密度法定义最大化刚度为优化目标,通过调整优化参数获取大量不同工况下的十字板式节点拓扑优化结果,建立深度学习数据集。基于开源深度学习框架TensorFlow搭建BEGAN,深度学习数据集样本的真实分布,通过定义标签类型智能生成相应工况下的节点新方案。评估分析生成方案的新颖性、多样性、力学性能与质量,并借助三维重构技术与增材制造技术分析了智能生成节点的制造可行性与美观性。研究结果表明:该方法经过25次迭代训练即可稳定收敛,不仅能够高效地批量化智能生成创新性突出的若干节点设计新方案,满足结构设计的多元审美要求,而且能够优化节点的力学性能与材料用量,解决十字板式节点的材料布局不尽合理问题。

摘要：计算机辅助设计已广泛应用于结构计算和分析,但如何利用计算机智能生成最佳的新型结构还面临巨大挑战。针对这一问题,提出了一种基于拓扑优化和深度学习的新型结构智能生成方法。该方法首先通过结构拓扑优化分析获得不同参数下的优化结果制作训练集图片,并将训练集标签定义为相应的工况类型,然后应用最小二乘生成对抗网络(LSGAN)深度学习算法进行训练并生成大量的新型结构,最后建立评价指标和评估体系对生成的模型进行评价比较,根据需求选择最佳结构设计方案。结合一个铸钢支座节点底板设计的工程案例,详细阐述了上述方法的应用过程,并借助三维重构技术和增材制造技术实现结构模型的一体化制造。研究结果表明,基于拓扑优化和深度学习的新型结构智能生成方法不仅可以自动生成新的结构,而且可以进一步优化结构的材料用量和力学性能。

摘要：为提高永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)牵引轨道交通车辆的运行稳定性,设计了二自由度PID速度控制方法。首先,在同步旋转坐标系上建立PMSM的数学模型。其次,基于模型设计了二自由度PID速度控制方法。该方法可根据系统的跟随特性和干扰抑制特性的要求,独立设置控制器参数,从而实现双优控制。最后,基于MATLAB/Simulink搭建了PMSM伺服系统速度环二自由度模型,并通过系统仿真,验证了该方法的有效性。

摘要：叶素-动量理论是一种基于二维平面的近似理论,未考虑三维旋转效应和非定常因素,存在一定的局限性,随着风电技术的快速发展,机组尺寸组件增加,风轮直径逐步增大,这种局限性日益突出。对兆瓦级风力机进行整机的双向流固耦合分析,在一定程度上能弥补这种局限性。基于ANSYS Workbench 2020R1软件搭建流固耦合分析平台,采用RNG k-ε模型和滑移界面技术,对美国国家可再生能源试验(NREL)定义的5MW离岸风力机进行整机的双向流固耦合分析,并将结果与单向流固耦合分析进行对比。研究结果表明:在11.4m/s的额定风速下,整机的最大应力192MPa出现在机仓与塔架的连接处;从前缘到尾缘方向叶片位移逐渐增加,呈现非线性分布;翼弦展向2/3左右处出现应力集中现象;对风力机整机进行双向的流固耦合分析,可为风力机的设计提供更加真实可靠的数值模拟结果。

摘要：为了实现两分叉铸钢节点的智能优化设计,提出了一种基于深度学习的节点生成方法.首先利用Hyper-Works软件的OptiStruct优化器将棋盘格控制、惩罚系数和最小成员尺寸等制造工艺约束融合到两分叉铸钢节点拓扑优化问题的定义中,保证优化模型的可加工性.然后收集不同优化参数下的节点拓扑优化结果制作训练集图片,定义训练集标签为节点优化时的工况类型.再基于TensorFlow深度学习平台搭建深度卷积生成对抗网络,通过学习样本数据的特征,智能生成大量的节点优化设计方案.最后借助三维重构技术探索智能生成节点的三维重建模.研究结果表明,该方法可以将深度学习与力学相结合,自动生成合理且新颖的两分叉铸钢节点,突破了传统拓扑优化高维诅咒的局限性,为解决复杂拓扑问题提供了新的研究思路.

摘要：针对大直径螺栓球节点质量过大的问题,采用拓扑优化方法对其进行优化研究.使用SolidWorks软件建立一个大直径螺栓球节点初始模型,再将模型导入HyperMesh中,把螺栓球定义为可设计区域,8根螺栓定义为不可设计区域,进行有限元静力分析,得出等效应力图和位移图,然后利用OptiStruct求解器在体积分数约束条件下,以结构的应变能最小为目标,对螺栓球节点进行给定工况下的拓扑优化,得到螺栓球节点的材料最佳分布,最后对拓扑优化后的模型进行静力分析.研究结果表明,在给定工况下得到的拓扑优化模型与初始模型进行对比,体积分数可减少80%,大大降低了螺栓球节点的质量.

摘要：增材制造采用“逐层叠加”的原理来成型制件,层厚越小,制件的表面质量越高,成型效率越低。为了调节制件成型效率与表面质量之间矛盾的问题,提出了基于STL制件法矢量的自适应分层算法。该算法先计算出与切面层相交的三角面片的法矢量与制造方向的夹角集,然后对夹角集的均值与最小值进行加权求和,依据加权求和后的角度关系,实现对制件进行自适应调整分层厚度。对同一制件分别采用本文算法及已知的4种算法进行分层,实验结果表明,这里算法能够有效平衡制件表面质量与成型效率之间的关系,较其余4种自适应分层算法,阶梯体积误差小且制件成型时间短。

摘要：针对船舶外板开展数字化检测技术研究对提升船舶外板智能制造水平具有重要意义;为解决船舶外板检测参考点坐标获取问题,提出了一种识别三维标志点的方法,可在船舶外板数字化检测过程中为实测点云和模型点云的匹配提供参考坐标信息;该方法针对船舶外板结构特点和形面测量需求,设计三维标志点的几何结构;此外,结合三维标志点自身多种特征和周边结构差异化特征,将标志点多种尺度信息进行融合,实现对标志点的精准识别;最后通过标志点测量数据计算对应船舶外板上定位点的三维坐标;通过试验验证了所提出的方法在三维标志点识别方面具有准确性高、定位精准的优点,将大幅提升船舶外板数字化检测的效率。

摘要：为了扩展双有源桥串联谐振变换器(dual active bridge series resonant converter,DABSRC)的软开关范围,提高变换器的稳定性,提出基于频域分析的变换器设计方法并建立其动态小信号模型。通过频域分析得到DABSRC的工作特性,利用工作特性设计变换器的电压增益、品质因数等参数;并针对实际系统中变换器需要闭环控制的问题建立DABSRC的动态小信号模型,为闭环控制的设计提供依据。通过搭建DABSRC的Matlab模型,验证分析方法及闭环控制的有效性。结果表明:基于频域分析的设计方法可以确保DABSRC在不同工况下实现软开关,同时,闭环控制可以显著提高变换器的稳定性。