摘要：利用ProCAST软件对铝合金轮毂低压铸造过程中铸件及压铸模具进行温度场和应力场的耦合模拟。对模具结构、压铸工艺参数进行优化,采用中心复合试验法设计多组试验并进行数值模拟,分析各自变量对充型过程及模具影响因素的大小,得到自变量与目标量之间的响应面和映射关系。以模具轻量化/低热应力/高效率为目标建立优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化并获得Pareto优化解,达到提高铸件品质,延长模具寿命的目的。

摘要：随着社会经济的快速发展,表面采用复杂曲面的机械零件越来越多。传统的基于发生线概念的机械零件切削成形理论和方法体系已经不能满足机床运动分析、运动控制以及加工质量控制等的需要,有必要结合几何学方法建立新的机械零件切削成形理论和方法体系。首先,分析了传统的基于发生线概念的机械零件切削成形理论和方法体系,列举了传统理论和方法体系的不足,论述了传统方法体系不能全面、严谨和精确的阐释机械零件切削成形的本质。然后,提出了一种基于几何学和刀具分类的机械零件切削成形理论和方法体系,包括:(1)使用非旋转刀具,由切削刃曲线的运动扫描形成工件表面;(2)使用旋转刀具,工件表面为刀具曲面运动所形成曲面族的包络。新理论和方法体系能全面、严谨和精确地解释机械零件切削成形的几何学本质,满足应用越来越广泛的数控加工复杂曲面时刀具轨迹控制及工件表面求解的需要。最后,针对球头刀数控铣削曲面,应用共轭曲面原理给出了刀具轨迹和工件曲面的求解方法。

摘要：为了研究纳米抛光碳化硅时压力变化对表面的影响规律,建立了金刚石磨粒纳米抛光碳化硅的分子动力学模型,数值模拟了纳米尺度下的碳化硅抛光过程,具体分析了抛光压力线性增大过程中的配位数为1至6的原子数量的变化规律,揭示了线性改变抛光压力对被加工表面相变的影响规律,仿真结果表明:压力是诱导碳化硅相变的主要因素,当抛光压力增大时,发生相变的原子数增多,碳化硅的相变深度增加,其中配位数为1、2和4的原子数减少,配位数为3、5和6的原子数增多。

摘要：铣削加工时的铣削力对刀具磨损和工件加工质量影响严重,研究刀具的铣削力对铣削加工有重要意义。铣削加工时,改变刀具切削刃曲率,最大切削宽度和最大铣削面积随之变化;被加工材料的切削变形阻力发生变化,铣削力也会随之变化。采用螺旋角为0°的直刃鼓形铣刀,只改变刀具参数中的母线半径(即切削刃曲率),研究铣刀切削刃曲率对铣削力的影响。选择5组母线半径/切削刃曲率,计算最大切削宽度和最大铣削面积;采用Deform-3D软件对5组母线半径/切削刃曲率下的鼓形铣刀铣削合力F和各向分力(F_(x),F_(y),F_(z))进行仿真,并进行相同条件下的铣削试验。研究结果表明,刀具铣削合力F和分力F_(x),F_(y)随着切削刃曲率半径的增大而增大。

摘要：实验教学是液压专业课程的重要环节。针对传统液压实验教学资源不足等问题,采用AMESim和Automation Studio软件开发虚拟仿真实验,并应用于实验教学中。实践表明,仿真实验拓展了现有实验内容的深度和广度,丰富了实验教学资源和教学形式,与实物实验优势互补,相互验证。仿真实验的实施,有利于学生理解抽象的专业知识,培养学生进行实验设计和实验调试等综合能力,调动学生参与实验的积极性和主动性,提高实验教学质量和教学效果。

摘要：为提升传统刚度基立方非线性能量阱的性能,在立方刚度振子两侧加入弹磁元件,从而构造出一种新型弹磁强化非线性能量阱,通过实验研究了该能量阱的瞬态动力学响应。弹磁元件是由压缩弹簧和安装在弹簧上的永磁铁构成的,该磁铁与安装在质量块上的磁铁之间存在斥力。当立方振子进行往复运动时,磁斥力可以对振子的响应进行调节。在不同初始位移下,对比研究了加入磁铁前后振子的位移响应之间的差异,分析了弹磁元件对振子的弹性势能与衰减至平衡状态所需时间的影响,并研究了压缩弹簧的线径和弹磁间隙对振子响应的影响。结果表明,当线径较小时,安装弹磁元件的振子在绝大部分情况下振动衰减时间更短,弹性势能更小;当线径较大且初始位移较大时,则安装弹磁元件的振子的振动衰减时间较长,弹性势能较大。

摘要：切削加工时,刀具磨损对工件加工质量影响较大。刀具切削刃曲率改变,最大有效切削弧长和最大铣削面积随之变化,散热条件和产生的热量也发生变化,进而影响到刀具的磨损程度。采用螺旋角为0°的直刃鼓形铣刀,研究铣刀切削刃曲率对刀具磨损的影响,研究时只改变刀具参数中的母线半径(即切削刃曲率)。选择5组母线半径/切削刃曲率,计算对应5组数据的最大有效切削弧长和最大铣削面积;采用Deform-3D软件对鼓形铣刀5组母线半径/切削刃曲率的刀具前刀面磨损进行仿真和铣削试验,观测刀具磨损情况。研究结果表明,刀具前刀面磨损随着切削刃曲率半径的增大而增大。

摘要：应用有限元软件COMSOL建立关节软骨固液双相模型和细胞微观模型,跨尺度研究在生理载荷作用下不同弹性模量的人工软骨修复缺损时,宿主软骨各层细胞的力学环境和液相流场。模拟结果表明,均一弹性模量的人工软骨对不同层区细胞微环境的影响规律不同。随着人工软骨弹性模量增大,浅表层、中间层细胞应力增大,深层细胞应力减小。人工软骨植入改变了中间层、底层软骨的流场方向和营养供给方式,可能会造成软骨细胞营养供应障碍。上述影响可造成修复结果不确定。通过对跨尺度软骨细胞有限元模型进行仿真分析,可定量地评价宿主软骨各层细胞的力学环境,有助于更准确地评估软骨缺损修复的临床效果。

摘要：背景:3D打印钛合金多孔结构以其良好的机械性能和生物相容性已经在骨科植入假体设计与临床应用方面得到了快速发展,与涂层假体相比,钛合金骨小梁结构具有骨长入快和骨长入好的优点。为了保证骨科植入物的安全,目前多采用实验方式确定骨小梁结构的拉伸、剪切疲劳和弯曲疲劳强度。目的:通过力学实验和有限元数值模拟方法研究骨小梁多孔结构的力学性能。方法:①3D打印钛合金骨小梁拉伸试件实验:设计并制备3D打印钛合金骨小梁拉伸试件,骨小梁结构的丝径为0.28-0.35mm、孔径为0.71mm、孔隙率为73%。检测钛合金骨小梁结构的拉伸强度,分析其失效机制,同时分析不同打印位置对骨小梁拉伸强度的影响。②数值模拟实验:利用有限元方法建立包括骨小梁理论结构的拉伸试件实体模型,模拟骨小梁试件的拉伸破坏过程。结果与结论:①3D打印钛合金骨小梁拉伸试件的极限载荷分布在39.55-47.11kN之间,等效极限拉伸应力分布在62.79-74.53 MPa之间,拉伸破坏的结果为网状结构断裂,说明钛合金骨小梁具有较高的拉伸强度;②3D打印钛合金骨小梁拉伸试件实验与数值模拟实验均显示,骨小梁试件受到拉伸破坏时的破坏形式为丝径断裂,不会在骨小梁与钛合金实体的结合面发生断裂;③数值模拟实验中骨小梁试件的拉伸破坏载荷低于3D打印钛合金骨小梁拉伸试件,造成该差异的原因主要为:3D打印骨小梁试件的丝径(280-350μm之间)大于骨小梁的理论丝径(142μm),而孔径(孔隙率75%)小于骨小梁的理论孔径(孔隙率96%)。

摘要：以一种可实现高速运动的4自由度并联机器人为研究对象,采用矢量法建立了机器人运动学逆解模型,并提出了具有显示表达式的运动学正解解析解法,因无需迭代而具有较高的计算效率。采用4种运动规律分别规划末端抓放路径,并对比分析了关节角加速度与角跃度随时间的变化规律。在此基础上,提出了基于SAMCEF的机器人刚柔耦合仿真流程,并分析了不同运动规律的残余振动幅值变化,为优选可兼顾关节驱动力矩平滑性与末端残余振动收敛性的运动规律提供了解决思路。