摘要：针对TBM主切削系统施工过程中动力损耗严重的工程实况,以节能为设计目标,对其能量损失的核心部件(TBM行星减速器轮系)进行效率优化设计。应用自行建立的齿轮啮合效率损失计算式,结合反转法建立2K-H行星轮系效率损失模型,在此基础上得双级2K-H型TBM行星减速器轮系效率损失模型。以该轮系为设计实例,分析2K-H行星轮系设计过程中的限制及约束条件,建立其在满足配齿、重合度条件、齿厚条件、根切条件、干涉条件等约束条件下的效率最高、相对滑动最小目标函数下的数学模型,并对其齿数及变位系数进行两阶段优化。结果表明:TBM行星减速器在满足配齿及变位系数等约束条件下,通过两阶段优化,其效率损失相对减小11%~16%。能量节约总量相当可观。

摘要：由于多级行星轮系包含的构件多,结构复杂,使得对其传动系统的结构特征与运动学分析变得十分困难。本文提出了多级行星轮系结构与运动拓扑模型的图形符号描述新方法,该方法通过引入描述多级行星轮系统结构拓扑模型和运动拓扑模型的新图形符号,利用图形符号表示出多级行星轮系中各构件以及构件之间的联接特征;通过定义拓扑演变方式和转换规则,建立能够完整描述多级行星轮系结构特征与运动特性信息的图形符号拓扑模型,实现了多级行星齿轮机构与拓扑模型的一一对应关系。研究结果表明,该方法能够建立多级行星轮系结构运动的图形符号拓扑模型,可以比较直观地反映出多级行星轮系的结构特征,简化了多级行星轮系的同构识别以及运动学分析。研究结果可为多级行星轮系的创新设计和分析提供一种简单可行的新途径。

摘要：针对一系钢圆弹簧的疲劳失效问题,文中以某城市地铁一系钢圆弹簧内簧为研究对象,首先,对内簧有限元模型进行静强度分析,结果表明:有限元分析结论与理论解相对误差不超过1.0%;其次,建立快速地铁动力学模型,以14 km实测轨道波磨数据为激励,仿真得到不同车轮状态-轨道激励匹配下的内簧振动位移-时间历程,运用雨流计数法将其转化为8级疲劳载荷谱;结合线性Miner疲劳损伤理论,预测出内簧的疲劳寿命。以AW3+工况为例,实测轨道谱-多边形轮状态下,内簧疲劳寿命为10万km,符合其实际运行寿命。研究结果表明:弹簧所受载荷工况、车轮及轨道状态、簧丝直径都是影响一系钢圆弹簧疲劳寿命的因素,对比分析不同工况下内簧的疲劳寿命值,在弹簧所受载荷工况和车轮状态相同时,实测轨道激励下内簧的最短疲劳寿命比新轨激励下的要短得多;当内簧处于实测轨道谱下,AW0工况下多边形轮的疲劳寿命值为新轮下的1/3;在车轮和轨道条件相同时,AW3+工况下疲劳寿命值为AW0工况下的1/385;最后,提出定期钢轨打磨、提高弹簧刚性和限制超载量等一系列减少一系钢圆弹簧内簧疲劳断裂的有效措施。

摘要：为了提高计算效率,提出一种基于等几何分析(Isogeometric analysis,IGA)的电热驱动柔顺机构拓扑优化设计方法。采用NURBS曲线表达几何模型和分析模型,利用改进的固体各向同性材料惩罚法和密度分布函数描述材料分布,采用顺序耦合方法进行电-热-结构多物理场耦合有限元分析,以电热驱动柔顺机构的输出位移最大化为目标函数,以机构的体积为约束,建立基于等几何分析的电热驱动柔顺机构拓扑优化数学模型,利用移动渐近线算法求解拓扑优化问题。数值算例验证了提出的设计方法的有效性。与基于有限元分析的优化结果相比,基于等几何分析获得的电热驱动柔顺机构拓扑构型有所不同,边界更加光滑,机构的输出位移更大;并且等几何分析能够有效地减少迭代步数,显著地提高了计算效率。分析不同的输出刚度对电热驱动柔顺机构拓扑构型和机构性能的影响规律。

摘要：紫米是生活中常见的食材,具有丰富的营养价值。由于紫米价格较高导致染色紫米大量流入市场。本文使用太赫兹时域光谱技术结合化学计量学方法探索紫米掺假的快速检测方法。采用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)采集0~7 THz范围内紫米掺假的光谱数据,并选择0.5~2.5 THz波段的吸收系数谱和折射率谱进行分析并采用化学计量学方法对光谱数据进行建模分析。分别采用Savitzky-Golay卷积平滑(SG Smoothing,SG平滑)、基线校正(Baseline)、归一化(Normalization)、多元散射校正(MSC)等方法进行光谱预处理,结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)对紫米、紫米掺染色大米和紫米掺染色黑米进行定性分析。定性分析结果显示,通过主成分分析(PCA)的三种样品平面分布存在明显差异;经过基线校正的光谱数据建立的PLS-DA模型效果最佳,误判率为0。接着使用偏最小二乘法(PLS)结合SG平滑、 Baseline、 Normalization、 MSC等预处理方法分别对紫米中掺染色大米和紫米中掺染色黑米的光谱数据建立PLS定量模型。结果显示,采用基线校正预处理方法的PLS建模效果最佳,紫米掺染色大米的预测集相关系数为0.936,预测集均方根误差(RMSEP)为0.095。紫米掺染色黑米的预测集相关系数为0.914,预测集均方根误差为0.096。为对比分析线性(PLS)与非线性(LS-SVM)两种定量模型方法的预测精度,采用相同预处理方法后的紫米掺假含量光谱数据建立最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型,选用径向基函数(RBF)作为核函数。结果表明采用基线校正处理后LS-SVM模型效果最佳,紫米中掺染色大米的预测集均方根误差(RMSEP)为0.092,预测集相关系数(Rp)为0.979;紫米中掺染色黑米的预测集均方根误差(RMSEP)为0.093,预测集相关系数(Rp)为0.948。对比发现对紫米掺假的含量建立LS-SVM预测模型较PLS模型的稳定性更好、精确度更高。研究表明,太赫兹时域光谱结合化学计量学方法可为紫米掺假的定性定量分析提供快速精确的分析方法。

摘要：为了考虑载荷不确定性对多尺度拓扑优化结果的影响,提出一种基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计方法。假设宏观结构由材料微结构周期性排列构成,采用能量均匀化方法求解微结构的宏观等效弹性矩阵。考虑作用载荷的大小和方向不确定性,采用摄动法求解不确定性载荷条件下的周期性多孔结构响应,以宏观结构柔顺度的期望、标准差加权和最小化为目标,以宏观和微观结构体积作为约束,建立基于摄动法的周期性多孔结构稳健性多尺度拓扑优化模型,采用准则优化算法求解优化问题。数值算例结果表明提出的设计方法是有效的;与确定性拓扑优化结果相比,考虑载荷方向不确定的稳健性拓扑优化获得的宏观结构和材料微结构构型有很大不同,以抵抗水平方向载荷的作用;载荷大小不确定对稳健性多尺度拓扑优化结果影响较小。随着权重因子值增大,稳健性多尺度拓扑优化获得的宏观和微观结构构型发生变化,设计的周期性多孔材料结构柔顺度的期望增加,柔顺度的标准差减少。稳健性多尺度拓扑优化获得的结构柔顺度的标准差比确定性多尺度拓扑优化结果小,稳健性设计的周期性多孔结构具有更好的稳健性。

摘要：采用拓扑优化方法获得柔顺机构构型容易出现类铰链结构,导致应力集中、疲劳可靠性差。为了抑制类铰链结构,提出了一种基于最大应力约束的柔顺机构拓扑优化设计方法。采用改进的固体各向同性材料惩罚模型(Solid isotropic material with penalization,SIMP),以柔顺机构的互应变能最大化作为目标函数,采用P范数方法对所有单元的局部应力凝聚化成一个全局化应力约束,利用自适应约束缩放法使得P范数应力更加接近最大应力,以机构的最大应力和体积作为约束,建立柔顺机构最大应力约束拓扑优化模型,采用全局收敛移动渐近线算法求解柔顺机构最大应力约束拓扑优化问题。结果表明,采用P范数方法进行柔顺机构最大应力约束拓扑优化设计,能够有效抑制类铰链结构。随着应力约束极限值减少,获得机构构型由集中式柔顺机构逐渐转变为分布式柔顺机构,应力分布更加均匀,但机构的互应变能逐渐减小。

摘要：根据锂离子电池生-传热机理,设计电池单体单独成组、电池单体之间嵌入相变材料以及使用相变材料-散热片-风冷耦合等3种散热方案。采用有限元软件ANSYS,仿真不同放电倍率下电池模组的温度分布。在相变材料-散热片-风冷耦合的散热条件下,电池以2.00 C倍率放电的最高温度为39.33℃,最大温差仅为3.06℃。

摘要：通过对某CRH1型动车组进行8次车轮外形测量及磨耗跟踪测试,分析其轮缘厚度与等效锥度等主要参数,设计了LMD系列薄轮缘踏面。利用多体动力学软件UM建立CRH1型动车组系统动力学模型,对LMD薄轮缘踏面分别从车辆临界速度、车辆稳定性、车体平稳性、小曲线和道岔通过性等动力学性能进行分析,并与LMD原型踏面对比。研究结果表明:LMD系列薄轮缘踏面在经济性方面有较大提高,各项动力学性能指标均满足运营要求。

摘要：起动机是汽车起动系统的关键部件之一,而电磁场是起动机能正常运转的重要条件。现给出了汽车起动机电磁场的有限元计算方法,通过采用Ansoft构建起动机整体剖分模型,设置仿真边界条件后绘制有限元网格,计算得到了起动机内部稳态电磁场分布情况,结果表明该起动机有限元分析模型的合理性。最后,通过试验的方法获得起动机磁场的实测数据,经误差分析验证了起动机电磁场仿真结果的真实可靠性,为今后进一步优化设计起动机结构提供了一定的指导和借鉴。