摘要：针对大型结构拓扑优化计算成本高和固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)在优化后结构边界处求解精度低的问题,提出了一种基于SIMP法的自适应设计域(ADD)拓扑优化方法。将改进四叉树法应用在拓扑优化的过程中,通过自动划分不同等级的网格单元来减少网格数量、减轻计算负担并提高边界处求解精度;采用比例边界有限元法(SBFEM)实时计算划分后结构的有限元信息,解决了不同等级网格间悬挂节点的问题。所提方法可在初始网格相对较少的情况下得到更加精确的结果,大幅度地降低了计算成本。数值算例结果表明,所提方法在最终结构边界处精度相同的情况下,计算时间最快可缩短为原来的1/100,可以为后续降低大型结构拓扑优化的计算成本提供参考。

摘要：以航空货物搬运机器人为对象,对其进行了本体结构的分析,建立了相应的运动学模型进行验证。通过对机器人工作空间的建模求解,确定了航空货物搬运区域的最优布局。针对航空货物搬运的任务需求,提出了使用七次多项式插值法来规划机器人的末端轨迹,并设定了加加速度为优化目标,结合改进鲸鱼优化算法对此插值法进行了优化。利用MATLAB进行了仿真计算,并在实地实验平台进行了实验验证。通过仿真和实地实验,证实了该研究所提出的方法能有效地提高机器人的运动稳定性并满足设计要求。

摘要：对用于金属接触损伤监测的静电传感器进行了优化设计研究。利用高斯定律建立了传感器静电感应的解析模型,利用有限元分析方法获得了静电传感器的灵敏度空间分布规律。并在此基础上,针对不同的设计参数进行了有限元仿真分析,得出设计参数(感应面半径、屏蔽罩厚度、屏蔽罩内径、绝缘体介电常数、感应面内缩长度)对灵敏度空间分布的影响,并在试验台上验证了不同设计参数对接触损伤静电信号的影响,为传感器优化设计提供了依据。

摘要：在滑油系统全流量磨粒在线静电监测中,针对缺乏与实际物理模型相一致的数学模型以及深入地分析,建立了较准确的数学模型。对信号采集电路的分析表明:带不同极性电荷的磨粒经过静电感应区域时输出的感应电压变化不同,从而确定带电磨粒的极性。同时,引入空间灵敏度概念,对带电磨粒的位置、传感器的轴向长度与径向半径3个影响因素分别进行了研究,所得空间灵敏度曲线彼此印证,进而说明了所建数学模型的准确性。为了证实所建立的数学模型与实际的滑油系统全流量磨粒在线监测数据的一致性,设计了仿真监测试验平台,试验结果表明,虽然监测到的静电感应信号夹杂着噪声,但与理论分析的理想电压输出相似,并且可以判断磨粒所带电荷的极性。

摘要：采用电液作动器金属/橡胶密封副几何模型和流体润滑理论,建立织构化金属/橡胶密封副动压润滑数值理论模型,通过仿真模拟研究了新月形织构面积密度、分布角度等织构参数和运动速度对密封副动压润滑性能的影响。结果表明:随着织构面积密度和分布角度的增加,油膜承载力均呈先上升后下降的态势,且在织构密度为12.8%和织构角度为90°时,油膜承载力最大,摩擦因数最小。摩擦副之间相对速度对密封副摩擦性能有影响:相对速度增加,油膜承载力增大,摩擦因数减小。新月形微织构能够有效改善金属/橡胶密封副摩擦性能。合理设计新月形织构参数,可以显著提高金属/橡胶密封副的润滑性能,增强耐磨性。

摘要：静电传感器是一种用于航空发动机润滑油路中磨粒在线监测的新型传感器,为了对静电传感器的特性进行研究,改进了静电传感器的数学模型,设计了静电传感器标定装置。标定装置通过高压电场使油滴荷电,可以产生电量和极性可调的带电油滴,并可通过静电计准确测量产生的油滴电量。通过对数学模型的分析,以及标定实验的实验研究,确定了传感器的空间灵敏度分布;发现并验证了定速带电油滴沿着传感器固定径向位置移动时,静电传感器输出电压的峰值与施感电荷呈线性关系;通过标定实验获得了传感器的标定曲线,并进一步定量确定了传感器静态灵敏度在径向位置上的分布,标定实验也同时验证了数学模型的正确性。

摘要：采用自制静电传感器进行润滑条件下轴承钢点接触滑动摩擦胶合故障在线监测试验研究.首先分析了磨损过程静电产生机理和静电感应原理,在此基础上设计研制了磨损区域静电传感器并进行轴承钢胶合故障试验,研究了磨损区域静电信号去噪方法,分析了载荷和转速对摩擦系数和静电信号的影响.研究结果表明:奇异值差分谱理论适用于静电信号去噪,取得了较好的效果;静电信号与摩擦系数同时监测到胶合的发生,具有一致性,并且静电在线监测技术能够在胶合故障发生前监测到异常,为视情维修提供支持;静电信号反映了4个阶段(磨合磨损,稳定磨损,早期胶合以及胶合阶段);在稳定磨损阶段,摩擦系数随载荷的增大而降低,随转速的升高而降低,静电信号均方根值随载荷的变化很小,随转速的升高而增大.

摘要：为满足滑油系统零部件衰退早期症兆监测要求,采用自制的全流量在线磨粒静电传感器对润滑条件下轴承钢滑动摩擦副开展实时在线磨损状态监测研究.研究了润滑条件下金属磨粒荷电机理和设计了静电监测系统,开展了不同载荷和滑动速度时的磨损实验,对摩擦系数、静电感应信号、静电信号均方根值(RMS)进行相关性分析.研究结果显示:①全流量在线磨粒静电监测方法与摩擦系数均能监测到粘着的发生,具有一致性;②静电监测方法在粘着发生前监测到异常;③在稳定磨损阶段,摩擦系数随载荷的增大而减小,随滑动速度的升高而降低;④在剧烈磨损阶段,静电信号中脉冲尖峰的RMS值随载荷增加时先增加后减小,随滑动速度的升高而减小.

摘要：针对滑油系统非金属材料难以实现在线监测的问题,基于静电感应原理展开全流量磨粒监测技术研究。研究润滑条件下荷电磨粒的产生机理和全流量磨粒静电监测原理,着重进行了静电信号特征提取方法研究。为验证磨粒静电监测技术的可行性,设计并搭建了模拟实验平台,开展了故障颗粒注入实验和循环润滑条件下销盘滑动摩擦磨损实验,使用自制的全流量在线磨粒静电传感器对油路中的磨粒进行监测。结果表明:静电传感器能够监测到金属、非金属等不同材料荷电磨粒;感应电压幅值与磨粒大小具有相关性;感应电压波形与荷电磨粒特性有关;静电传感器可以在线监测滑油回路中非金属摩擦副的摩擦磨损状态。

摘要：航空发动机碰摩故障是一类常见的发动机气路故障,通过研究航空发动机压气机叶片-机匣碰摩故障特点、故障产物性质、静电感应原理和碰摩颗粒荷电机理,提出了一种基于静电感应技术在线监测航空发动机碰摩故障的方法。在航空发动机碰摩故障监测原理的基础上,自行设计制造了航空发动机压气机碰摩故障模拟实验平台并开展了航空发动机压气机碰摩故障模拟实验研究。利用该平台验证了静电感应技术监测碰摩故障的可行性,通过提取模拟故障静电信号的时域、频域特征,揭示了碰摩故障静电信号特征。研究表明电压信号均方根值及碰摩频率频谱幅值、电荷信号活动率水平及事件率可以作为诊断碰摩故障的特征参数。