摘要：目的以航空7xxx系铝合金整体壁板为研究对象,建立时效成形仿真和轴压承载仿真的联合仿真方法,研究时效成形工艺对壁板承载能力的影响,提高成形壁板的承载载荷预测精度。方法基于ABAQUS的整体壁板CREEP子程序成形仿真结果,开发UMAT子程序,将屈服强度的大小及分布等成形结果信息引入轴压承载仿真模型中,从而实现考虑成形工艺影响的整体壁板非线性屈曲仿真模拟和极限载荷预测,并开展了时效成形壁板的轴压承载试验。为了对比,还进行了基于人工时效材料强度的机加壁板轴压承载仿真。结果通过联合仿真计算得到的成形壁板极限承载载荷为1055 kN,与成形壁板极限载荷试验值的相对误差为1.1%,而机加壁板仿真计算结果为1182 kN,与成形壁板试验值的相对误差为13.2%。分析壁板在轴压仿真过程中的应力情况可知,与机加壁板相比,时效成形壁板的材料强度有所降低,因此,它先达到结构承载极限并发生失稳,仿真模型的破坏形式与试验件的一致。结论铝合金整体壁板时效成形-轴压承载联合仿真能准确预测时效成形壁板的结构承载能力,为整体壁板的设计-制造-强度校核一体化提供了新的计算方法。

摘要：直升机传动系统可通过湿式摩擦离合器来实现变转速输出,提高直升机的机动性和续航能力。然而航空湿式离合器传递功率大,工况恶劣,如何在保证高功率密度的同时提高离合器的散热性能至关重要。针对这一难题,研究了某型号直升机传动系统所搭载的湿式摩擦离合器的动态接合过程,得到其接合特性;建立了湿式摩擦离合器接合过程热流固耦合仿真模型,获得摩擦片表面的温度分布规律;以摩擦片表面径向+环形的复合油槽为研究对象,分析了环形槽宽度和间距对温度场的影响规律;根据润滑油的流动特性,提出倾斜径向+环形的改进型复合油槽,并对倾角进行优化,优化结果表明:当环形槽宽度和间距、径向槽倾角依次为0.5mm、4.5mm、60°时油槽综合冷却性能最好。研究工作可以为我国航空高功率密度湿式摩擦离合器的设计提供参考。

摘要：大规格铸锭工艺过程复杂,其结晶器液位控制直接影响到铸锭的质量,针对液位控制的时变性和滞后性,建立液位控制系统的数学模型,采用模糊自适应PID控制策略,给出模糊控制规则并进行了控制器的设计,实现了PID参数的在线自整定,Matlab仿真结果表明该系统较常规PID控制具有更好的鲁棒性。在S7-300PLC的基础上改进液位闭环控制程序,加入模糊控制,通过软件WinCC flexible组态触摸屏监控画面,建立与PLC的连接,控制过程与Matlab仿真结果一致。

摘要：选择结构合理的多振动源超声波辅助铸造网络,提高超声波辅助铸造系统的工作效率和铝合金的铸造质量,解决了传统结构超声波辅助铸造系统功率超声波分布不均匀、作用面积和作用体积小、频率谱效率和功率谱效率低、辅助铸造质量差等问题。设计的蜂窝结构超声波辅助铸造网络可以根据振动源节点的层数确定节点的个数,根据铸锭尺寸确定正六边形蜂窝单元的边长,并且实时调整超声波网络的输出功率和谐振频率。选择7节点的蜂窝结构超声波网络和4节点的传统结构超声波网络,分别应用到Φ630 mm的7085铝合金铸锭辅助铸造实验与仿真过程中。与4节点传统超声波网络相比,7节点蜂窝结构超声波网络的有效面积、有效体积、频率谱效率和平均覆盖概率分别增加了22.73%、32.81%、18.71%和0.315,平均功率谱效率与理想值的差值仅为0.27 W/cm^2,平均晶粒尺寸减小了35.82μm,说明蜂窝结构超声波辅助铸造网络的工作效率和铝合金铸造质量均有提升。

摘要：针对目前电动汽车所使用的该异步电机定子绕组为固定极数,造成该电机低速拖动能力差、变速和功率适用范围窄以及为了获得更大的传动比大都采用多级行星轮系传动造成减速器尺寸庞大等问题,以某型SUV乘用车为研究应用背景,提出了采用倍极比变极交流三相异步电动机与双联行星轮系组合式电动汽车驱动传动新原理系统。理论计算了双联行星轮系的减速比及其结构方案,建立了该变极电机与双联行星轮系组合的动力学模型以及倍极比变极电机的设计新理论,模拟计算了该电机不同极数下的效率云图,提出了该变极电机在不同工况下的不同的控制模式以达到最优控制;设计、制造、安装和调试额定功率为59 kW,额定转速分别为4000、8000 r/min的变极电机和双联行星轮系机械结构总成以及计算机试验平台。开展了变极切换试验以及递增调速和递减调速试验,研究结果表明,该新原理系统可实现减速比为10的动力总成,结构更加紧凑,速度范围更广,从而验证了该驱动传动新原理的正确性。

摘要：针对航空发动机转子复杂的结构特征及支承动力学设计问题,基于有限元(FE)、分段线性拟合和自由度(DOF)降维法,采用主子单元对复杂转子进行合理地等效,构建了航空发动机等复杂转子-支承系统的动力学模型,并对模型的有效性进行了试验验证。从转子固有特性、应变能分布、支承传递力和振动响应等方面对支承刚度进行了设计,并开展了弹性支承并联挤压油膜阻尼器(SFD)非线性减振效率分析。结果表明:动力学模型能较好地反映复杂转子的动力学特性,支承刚度合适取值范围为1.5×10^(4)~2.8×10^(4)N/mm,弹性支承并联SFD设计减振和降支承力效果显著,满足临界转速设计准则、应变能约束条件和变形要求,该研究为航空发动机支承刚度和SFD并联设计提供了定量的参考依据,具有重要的工程应用价值。

摘要：为提高软体机器人的承载能力,利用颗粒物质兼具流体和阻塞刚化的特性,设计了一种变刚度弯曲软体驱动器。以颗粒物质力学为指导,设计并制造了变刚度弯曲软体驱动器样机。通过试验获得了分别描述颗粒物质和变形腔材料的联合弹塑性模型、Ogden超弹本构模型,提出了软体驱动器运动过程的有限元仿真方法,搭建了变刚度软体驱动器实验平台。实验与仿真获得的弯角误差约为15.6%,利用颗粒阻塞原理可使承载能力提高约1.75倍。

摘要：利用颗粒介质持续剪切下的力学响应特性设计了新型联轴器,探明了联轴器的扭矩涨落行为,进而实现扭矩传递特性的调控。通过设计专用轴向施压持续剪切实验装置,利用扭转实验台开展系列实验,获取低速范围内不同剪切速率、初始法向应力以及颗粒堆积厚度下围限颗粒介质联轴器的扭矩传递特性。实验结果表明颗粒介质持续剪切变形过程与堵塞密度φ_(J)相关,并且该实验装置从原理上提供了堵塞密度的一种可能的测量方法。研究结果进一步表明:对剪切速率、初始法向应力以及颗粒堆积厚度等因素进行选择,可实现围限颗粒介质预期的具有速度敏感性的扭矩传递特性;通过对堵塞密度的控制,可实现围限颗粒介质联轴器扭矩涨落特性的调节。

摘要：颗粒物质具有流动传压和阻塞刚化的双相特性,是变刚度软体机器人的理想驱动介质.由于颗粒物质复杂的力学特性,颗粒驱动软体机器人运动预测极具挑战性.综合考虑颗粒物质的离散性和超弹软体型腔的连续性,本文提出了一种基于FEM-DEM耦合计算的软体驱动器运动分析方法.为降低颗粒充入软体型腔时的局部径向膨胀,设计了具有径向增强约束的弯曲驱动器软体型腔结构.利用FEM-DEM耦合计算方法对此驱动器的运动变形规律进行了分析,同时采用基于颗粒物质Mohr⁃Coulomb连续介质模型的FEM开展了对比计算.利用3D打印和硅胶浇注技术制造驱动器样机,测试了软体驱动器的运动特性及变刚度能力.研究结果表明:与基于Mohr-Coulomb模型的FEM相比,利用FEM-DEM耦合计算方法,可使驱动器弯曲角度的预测精度提高约14.3%;使用较小直径的颗粒介质可以提高机器人的变形能力;与前期研究中的原始方案相比,本文提出的径向增强约束驱动器在不削弱刚度调节能力的前提下,最大弯曲角度从48.9°提升至了72.7°.

摘要：液压挖掘机主要机械臂的应力强度对液压挖掘机的工作寿命有很大影响,针对挖掘机主要机械臂应力计算困难,液压缸受力求解复杂的问题,综合虚拟样机技术、有限元和静力学理论,采用有限单元法柔性化动臂和斗杆,利用虚拟弹簧阻尼法建立液压缸等效连接,实现了挖掘机危险工况下的静力学分析。求解挖掘机机械臂应力特性及液压缸受力情况,结果表明,综合考虑机械臂柔性形变和液压缸压缩量的静力学分析能得到更符合实际工况的应力分布;机械臂应力集中区域在动臂与动臂液压缸活塞铰接处以及动臂折弯处;虚拟弹簧阻尼法可以快速有效计算出液压缸受力,为机械臂结构优化设计提供了参考。