摘要：目的研究两种胸主动脉镍钛裸支架(Ze、Fa支架)的力学性能,为裸支架的设计和临床选择提供理论依据。方法建立两种裸支架的有限元模型和实物模型。分别完成两种裸支架弯曲、径向力和模拟使用的有限元分析,并进行对应的实物模型测试。通过实测结果验证有限元分析的准确性,预测支架植入后血管的应力和应变。结果有限元分析表明,Ze、Fa支架弯曲90°时截面扁平率分别为3.83%和18.83%(实测为8.57%和14.27%),弯曲180°时截面扁平率分别为12.02%和23.72%(实测为14.37%和23.35%)。Ze、Fa支架在心脏收缩期最大径向力分别为33、429 N/m(实测为31、433 N/m),在心脏舒张期最大径向力分别为27、146 N/m(实测为29、179 N/m)。Ze、Fa支架在植入后对血管造成的最大应力分别为4、18 kPa,最大应变分别为4.17%和13.92%,最大直径扩张率分别为1.03%和8.98%。有限元分析和实测结果无显著性差异(P>0.05)。结论Ze、Fa支架植入后对健康血管造成的最大应力、应变在许可范围内。Ze支架的弯曲性能较优,适合被植入弯曲血管。Ze支架径向力较弱,适合被作为仅提供内膜支撑的Petticoat支架。较强的径向力有助于加强Fa支架在血管内的稳定性,降低脊髓缺血风险,故Fa支架适合被作为限制性裸支架。

摘要：针对高分辨率三维结构拓扑优化中计算成本高的问题,提出一种基于水平集方法融合自适应贴体网格的拓扑优化并行计算新框架。通过水平集函数零等值面,清晰描述优化结果边界,实现了“所见即所得”的拓扑优化设计结果;并在每一迭代步中基于该等值面进行网格重构,加密边界周围网格,稀疏其余区域内网格,从而大幅减少了网格数量,有效降低计算成本;在计算过程中通过对网格进行分割,并指派给不同的CPU进行计算,实现并行计算,可以有效处理大规模计算问题。该框架基于开源软件FreeFEM,Mmg和PETSc进行开发,以经典的刚度问题为例,在工作站平台上,求解网格规模达380万的数值算例,验证该方法的高效性。

摘要：为探究旋转效应对于风力机叶片模态的影响,建立了叶片的有限元模型,并导入ANSYS软件中进行计算,得到了风力机叶片在静止工况与旋转工况条件下的模态,通过Weibull函数拟合得到了转速与叶片模态频率的变化关系.结果表明:静止叶片振动形式随着模态阶次的递增基本保持挥舞和摆振混合或者其中之一占主导的振型,而扭转振型到第十阶模态才出现;旋转工况下的模态振型及频率相对静止工况下都有较为明显的差异,第一、第二阶振型表现为方向相反的摆振,第三至十阶的振动形式类似于静止工况的第一至七阶,旋转叶片的抗弯扭能力更强;随着转速的增大,叶片第三至七阶模态频率呈现非线性递减的趋势,而第八至十阶模态频率出现相反的趋势;Weibull函数拟合模型不仅能够描述叶片模态随转速变化的规律,而且具有较高的拟合精度.研究结果为风力机的安全运行及可靠性设计提供一定的理论基础和技术指导.

摘要：在进行静压电主轴的边界条件的求解中,由于传统的经验公式计算得出的边界条件与实际存在一定的误差,为了解决这一问题,提出一种基于响应面优化算法,以复合试验设计思想为中心,建立定子与转子间的气隙换热系数和主轴内孔强迫对流换热系数与温度间的数学模型,即温度场数学模型。将优化后的对流换热系数加载至仿真模型中,借助Ansys Workbench仿真分析软件,对静压电主轴进行温度场求解,最终通过设计传感器测点,进行温度测量,并与仿真结果进行对比。结果表明:通过修正优化后的模型所得出的前轴承仿真温度测点与实验温度最大误差仅在9.41%,后轴承测点与实验最大误差为3.09%,能够非常有效的提高静压电主轴的仿真精度,结果可靠。

摘要：为了分析汽车摆振系统的失稳机制,以某样车的右前轮为例,基于1/4车辆动力学模型,通过第二类拉格朗日方程建立了三自由度单轮摆振系统动力学模型。在系统状态方程的基础上,应用Hurwitz准则求解得到了摆振系统的临界失稳车速,进而获得了摆振系统在临界失稳车速处的特征值。结果表明,临界车速工况下的系统平衡点是非双曲平衡点,因此,以车速为分岔参数,通过中心流形理论得到了系统在临界车速处的二维中心流形。在此基础上深入分析了摆振系统的Hopf分岔特性,并得到了摆振系统的近似周期解。最后,通过四水平五参数正交实验设计,获得了转向系和悬架系的结构参数对系统临界失稳车速的灵敏度。研究发现,系统临界失稳车速对主销后倾角最为敏感,其次是转向系和悬架系的阻尼。因此,在工程实践中,应该优先考虑通过调整主销后倾角来抑制汽车摆振。

摘要：针对磁链滑模观测器(flux sliding mode observer,FSMO)中存在的抖振以及转子位置估计精度的问题,提出了一种自适应迭代磁链滑模观测器(adaptive iterative flux sliding mode observer,AIFSMO)。首先,构建了以电流和磁链为状态变量的FSMO模型;其次,为了减少计算FSMO最优增益的迭代次数,构建了带有速度和电流的误差准则函数对其进行自适应调整,减少了系统的抖振;最后,与转子速度自适应辨识相结合,设计了改进转子位置估计器,在稳态、转速突变和负载突变3种工况下进行仿真测试。测试结果表明,与基于PLL(phase locked loop,PLL)的FSMO相比,消除了系统的抖振,提高了转子速度和位置的估计精度,在转速和负载突变时使系统的动态性能得到加强,减小了相位延迟。

摘要：针对双三相永磁同步电动机(DTP-PMSM)在受到外界和电机内部影响时,会出现电气参数变化和传感器精度下降的问题,提出一种带参数辨识的无传感器控制方案。该方案通过MRAS来实现电阻和电感的在线辨识,为了减小谐波的影响,将其推广到静止坐标系中,采用Popov超稳定性理论设计出新的自适应律,并使用BP神经网络来优化自适应律的增益,实现增益的在线调节,提高系统的辨识精度。此外,为进一步提高系统的鲁棒性,提出了一种基于线性扩张状态观测器和滑模控制相结合的改进锁相环,通过Lyapunove函数证明其稳定性。仿真结果表明,提出的方法能够实现对电气参数的准确辨识,提高系统控制性能。

摘要：为了研究截面拓扑构型对薄壁结构吸能效果的影响,设计出耐撞性能较优的结构。首先,在单胞薄壁结构的基础上,通过添加正交肋板得到四胞薄壁结构,并进一步设计出内接方形、圆形、菱形、六边形和八边形的五胞薄壁结构。然后,建立了准静态轴向压溃有限元仿真模型,以总吸能量、比吸能、峰值压溃力、平均压溃力和压溃力效率作为评价多胞薄壁结构耐撞性能的指标,通过有限元仿真试验得出五胞管薄壁结构具有较优的吸能特性。随后,从理论预测的角度出发,研究薄壁结构的基础角单元变形模式,运用简化超折叠单元(SSFE)理论推导出多胞薄壁结构的平均压溃力理论公式,与有限元仿真结果对比显示误差能够控制在±6%以内,具有较好的一致性。最后,以结构壁厚和内接形状的大小作为设计变量,以比吸能和峰值压溃力作为优化目标,采用全因子试验设计方法建立了近似代理模型,运用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对多胞结构进行了多目标优化设计,得到4种结构的Pareto解集。结果表明:针对峰值压溃力要求为20 kN以下的薄壁结构,4种结构相比于单胞薄壁结构的比吸能均增加了50%左右,经多目标优化设计后的多胞薄壁结构耐撞性能得到了明显的提升。

摘要：为了简化全固态双极性脉冲发生器中多个开关管的同步隔离驱动电路的复杂性,提出了一种自触发驱动的双极性脉冲叠加器。该电路将自触发驱动结构与特殊全桥电路相结合,只需提供2路隔离信号分别控制正、负极性第1级开关管,其他开关管通过自触发驱动电路逐级导通与关断,从而实现双极性高压脉冲输出。对电路的结构设计、工作原理、参数设计进行了分析,并利用Pspice软件对电路的可行性进行了仿真验证。所研制的15级电源样机上的实验结果表明:在10 k?阻性负载上产生了稳定的重频双极性脉冲,正压与负压幅值2~5 kV可调,脉宽1~10μs可调,频率0~1k Hz可调。该脉冲叠加器体积小巧,结构紧凑,可进行模块化设计,为研制小型化脉冲电源提供了技术支持。

摘要：为了提高纯电动车的续航里程和改善动力电池包的结构安全性,以某型纯电动车的动力电池包为研究对象,建立了匹配的有限元模型并通过Z向扫频试验验证了其精度。在保证动力电池包静动态特性要求的同时,以内部的模组端板在3种典型静强度工况下的最大应力值和最大位移量为约束,质量最小为目标函数,基于Optistruct对模组端板进行了拓扑优化设计,使其减重了11.56 kg,减重比为31.88%。再基于最优拉丁超立方试验设计方法选取40个样本点,建立了6个零部件总质量、动力电池包一阶模态频率以及弯扭刚度对经过灵敏度分析后的6个零部件厚度尺寸的三阶响应面近似模型,并通过误差散点图、可决系数和均方差进行了精度的验证。然后利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对三阶响应面近似模型进行多目标优化求解,得到了一组最优的设计变量组合,减重了3.66 kg,减重比为9.03%,动力电池包一阶模态频率提高了1.74 Hz。结合内部模组端板的拓扑优化,动力电池包总共减重了15.22 kg,总减重比为19.82%,达到了预期轻量化的目的,其中减质量和减重比仅针对模组端板和6个高灵敏度零部件。最后对优化前后的动力电池包在同工况下进行了对比分析。结果表明:优化后的动力电池包依旧满足静动态分析的要求,该优化方案具有一定的可行性。