摘要：带有脉冲负载的独立电力系统(PL-IPS)是一个源载耦合度很高、极不稳定的非线性动态系统。本文建立了带典型结构的整流类脉冲负载独立电力系统的数学模型,对源载耦合数学关系进行推导,基于源载"解耦合"模型,从理论上对PL-IPS系统运行机理进行分析,指出源载双端通过电源内阻抗相互耦合,交流侧频率、电压和功率的脉动特性与脉冲负载的脉冲频率和固有频率直接相关;并结合脱、联网试验指出,脉冲频率越小,PL-IPS源载双端耦合程度越高,系统稳定性越低;并进一步指出传统平均功率分配方法无法保证PL-IPS的稳定性,以国标为依据,针对60 kW的IPS给出可实施的脉冲负载功率分配表。所述模型及相关结论对脉冲负载在IPS中的应用、设计、功率分配具有参考价值和指导意义。

摘要：针对传统永磁偏置式超磁致伸缩致动器轴向偏置磁场均匀性较差的问题,设计了一种具有分布式永磁体偏置结构的阀用超磁致伸缩致动器;采用控制变量的方法,在限定超磁致伸缩致动器结构尺寸的条件下,通过改变超磁致伸缩棒的段数,对致动器偏置磁场进行仿真分析,并确定了最佳分布结构;基于磁阻理论、J-A模型、二次畴转模型及振动理论知识建立了阀用超磁致伸缩致动器的输出位移模型,并通过Matlab中lsim函数对致动器的阶跃响应及谐波响应进行了数值求解;为验证结构设计的合理性和模型的准确性,搭建了该致动器的试验系统,并进行了阶跃响应及谐波响应试验;结果表明:所设计的阀用超磁致伸缩致动器阶跃响应时间可达2.37 ms,在20 Hz到200 Hz的驱动频率范围内,试验结果与模型计算结果基本吻合,证明了模型的准确性。

摘要：为了满足高精度、大行程的需求,设计了一种基于尺蠖运动方式的超磁致伸缩直线驱动器,通过前、后箝位机构和驱动机构的相互配合,实现了驱动器的步进式位移输出。采用叠加式柔性铰链作为弹性元件,有效地改善了柔性铰链的受力情况,采用有限元法进行了强度校核和模态分析。计算了叠加式柔性铰链的等效刚度,建立了直线驱动器的动力学模型,对设计的样机进行了实验测试。实验结果表明,建立的位移模型和实验结果基本一致,最大相对误差为1.86%;设计的驱动器稳定工作电压为1~3 V,最小和最大单步位移分别为4.55、12.01μm,最高工作频率为150 Hz,最快速度为1.34 mm/s;位移输出状态稳定,单步位移最大相对误差为2.69%。

摘要：为满足大流量超磁致伸缩电液伺服阀的驱动需要,设计了一种结构紧凑的弓张放大式超磁致伸缩致动器;基于力学基本原理和振动理论知识建立了弓张结构的静、动态模型;分析了弓张结构尺寸参数对其静、动态性能的影响;结合弓张放大式超磁致伸缩致动器应用于电液伺服阀的要求,利用多目标优化法确定了其结构尺寸最佳参数值,并利用有限元法对其静、动态模型进行了验证;设计了弓张放大式超磁致伸缩致动器样机,搭建了实验系统,并进行了静、动态实验。实验结果表明,弓张结构的放大倍数在8.13~8.72间波动,输出端最大位移可达107.9μm,固有频率约为168 Hz,测试所得结果与其静、动态模型计算值基本吻合;通过与优化前的性能相比,弓张结构的静态放大倍数在满足要求的条件下,其动态固有频率提高了55.6%;所设计的弓张放大式超磁致伸缩致动器基本上能够满足伺服阀的驱动要求,证明了该优化设计方法的有效性。

摘要：为避免车辆轮胎因扎刺或弹片侵彻等引起的爆胎问题,设计一种非充气型全金属网面车轮结构。建立关于轮胎的垂向刚度预测、垂向振动的理论分析模型;结合三维建模软件Pro/E、有限元前处理软件ANSA和有限元仿真软件Abaqus建立轮胎仿真模型;制作与235/70 R16型号充气轮胎同尺寸的轮胎样机,开展轮胎静力学压板试验和车辆平顺性试验。仿真结果表明,该金属轮胎在各向力作用下不会产生塑性变形,满足轮胎使用的强度条件;通过垂向刚度试验,验证了仿真过程的准确性和轮胎较强的承载能力;平顺性试验表明,金属轮胎在减振性能上略差于充气轮胎,但具有更好的抓地特性。

摘要：通过对编织-嵌槽型金属橡胶的细观结构进行简化,将其等效成了线圈以串并联形式连接而成的组合系统。依据刚度-变形曲线的特点,将构件的压缩变形过程分为了线性阶段、非线性阶段及高次非线性阶段,建立了对应的本构模型。该模型包含了丝径、弹性模量、丝材密度等基本工艺参数,从理论上解释了编织-嵌槽型金属橡胶力学特性的物理本质。通过试验数据与理论计算结果的对比对模型进行了验证,结果表明该模型能够较好地表征编织-嵌槽型金属橡胶的力学行为。为材料力学特性的进一步研究以及指导材料的设计提供了理论依据。

摘要：为了提高车辆行驶安全性,设计了一种基于弹簧网面结构的全金属车轮,该车轮通过金属螺旋弹簧的相互勾连,实现主簧和辅簧的复合承载。为检验该车轮结构的承载能力和平顺特性,基于3轴6轮6电机驱动的6×6无人车搭建了平顺性测试系统,针对测试结果中振动信号存在大量随机噪声和脉冲干扰噪声等问题,结合形态学滤波、经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和重构方法进行了噪声干扰滤波,得到了可以直接进行平顺性分析的有效信号。为了定量分析金属车轮与充气橡胶车轮的振动情况,基于相关国家标准,计算了无人车安装不同轮胎、车速和不同位置处的加权加速度均方根值。计算结果表明,金属车轮的平顺性略差于同尺寸充气橡胶车轮,但具有更好的抓地能力。为了改善金属车轮的减振性能,可通过胎面增加橡胶或履带等包覆层,并提出了以弹簧网面结构为内支撑的多种车轮结构总成。

摘要：通过研究蛇怪蜥蜴踏水过程和仿生试验分析,构想出新型非直板型的仿生叶轮机构,基于计算流体力学理论构建动力学模型,运用基于欧拉网格的流体体积法和动网格技术,通过求解多相体积分数的连续方程实现力学模型的最终求解。通过研究四种类型仿生叶轮在不同参数下的力学特性及其变化规律,为仿生叶片的最优化设计提供技术基础。

摘要：为满足电液伺服阀的驱动要求,解决超磁致伸缩制动器(GMA)体积大小与输出位移大小相互制约问题,提出了一种弓张结构用于GMA输出位移的放大;利用理论力学、材料力学理论,拉格朗日动力学方程及有限元仿真方法对弓张结构的动力学特性、位移放大倍数及其主要结构尺寸参数对位移放大倍数影响进行了分析;在上述基础上制作了弓张放大式GMA样机,搭建了试验测试系统,进行了正弦激励和扫频特性试验,完成了模型的验证。试验结果表明:正弦激励下,弓张结构的放大倍数在10. 3～11. 1波动,与理论计算值相吻合;扫频试验下,弓张放大式GMA最大波峰约在108 Hz处,与理论计算相符,其频带宽度可达到100 Hz,能够满足伺服阀输出特性要求。

摘要：针对目前超磁致伸缩式振动能量收集在理论研究上的不足,根据超磁致伸缩材料的材料特性,设计了一种柱棒式超磁致伸缩能量收集装置(GMEHD),并对其工作原理进行了阐述。结合GMEHD的结构特点,建立了装置的输入输出模型,推导了输出电压计算公式,对系统在正弦激励下的响应进行了求解;根据线圈结构,通过电路分析,对线圈匝数进行了优化。利用仿真软件COMSOL Multiphysics,建立了GMEHD有限元模型,得到其仿真结果。在上述基础上制作了GMEHD样机,搭建了实验测试系统,得到了不同频率正弦力作用下GMEHD输出电动势曲线,并与模型计算值和仿真结果进行了对比。结果表明:在1、10、50 Hz单位正弦激励下,GMEHD输出电动势幅值分别为2、15、75 mV,相位超前于输入力π/2。实验与模型计算和仿真分析结果基本吻合,验证了模型的准确性,为GMEHD优化设计提供了参考依据。