为评估焦炉测温有轨小车的性能,对小车的设计提供更合理的参数,运用ADAMS建立小车的虚拟样机进行动力学仿真。结果表明小车结构及避震弹簧的设计比较合理;为达到预期的速度要求,通过仿真得到了加载到车轮上的最小驱动力矩;采用传感器和脚本控制仿真过程,对小车的制动性能进行评估,结果表明小车的制动性能良好。在仿真的基础上,研制成功小车的物理样机并进行了试验,验证试验结果与仿真结果基本一致。运用ADAMS进行仿真能校核设计的合理性,缩短小车的设计周期,并降低研发成本。

为了降低固化过程中复合材料结构内部温度场和固化度场的非均匀性,提出一种基于径向基(RBF)神经网络的固化均匀性优化方法。通过拉丁超立方试验设计方法选取设计变量(升温速度、保温温度及保温时间)的样本点,采用固化反应的参数化有限元分析模型对样本点进行计算以获取响应(温度梯度、固化度梯度及总的固化时间),以此建立固化反应的RBF神经网络,最后利用主要目标法和多岛遗传算法优化该网络以求得最优解。AS4/3501-6复合材料算例的优化结果表明对比原设计,优化后温度梯度和固化度梯度的最大值分别降低了71.34%和51.47%,总的固化时间仅增加4.71%,优化效果显著。

为提高微压富氧舱压力升降速度和氧浓度控制效果,通过建立了系统压力系统数学模型和氧浓度数学模型,分析氧浓度与压力变化之间的关系,提出了系统控制策略。运用Matlab/simulink进行控制仿真,对比PID与BP神经网络PID氧浓度控制效果;采用PI追踪的方法控制压力升降。仿真表明BP神经网络PID比PID氧浓度控制准确,PI控制能良好控制压力升降。通过OPC技术实现WINCC与Matlab数据交换,实现BP神经网络PID氧浓度控制。实验表明控制策略可行,能准确控制压力升降,维持舱内目标氧气浓度。

交流接触器动作值的测量对于其准确无误地吸合和释放很重要。根据接触器电磁系统的特点,通过ANSOFT建立其有限元模型,通过有限元的方法对交流接触器进行动作值的仿真和计算。每次试验时采用计算机编写程序随机产生合闸相角值,来作为每次电压的合闸相角值。二分法用于搜索吸合电压值和释放电压值,利用仿真软件模拟空气温度上限于热态时测量吸合电压,模拟常温下于冷态时测量释放电压,并通过公式转换获得空气温度下限于冷态时的释放电压值。仿真分析和计算表明,接触器的吸合电压值和释放电压值符合低压电器标准的要求。解决了在不满足标准测试条件下测量接触器吸合电压和释放电压的问题,实现了通过仿真的方法进行接触器的动作特性试验的目的。

针对单级橡胶曲轴扭振减振器常见的承载式和非承载式两种结构以及共振式和最佳参数两种设计方式进行研究,通过曲轴系集总参数模型的理论计算初步对比了减振器不同结构和设计参数时的频响曲线,并应用结合有限元法(FEM)的多体动力学仿真模型进一步探究,最终进行实验验证。结果表明,理论模型、动力学模型和实验结果具有较好的一致性,采用共振式设计时非承载式减振器的减振效果比承载式更好,最佳参数设计时两种结构减振效果相差不大,同时,相同结构时采用最佳参数设计比共振式设计整体减振效果更好。

推靠系统是井径测井仪实现井筒直径大小测量的主要组成部分,其运动的精确性与测井数据的准确性紧密相关。为进一步提高推靠系统的传动性能,分析了其自由度,得出六臂井径测井仪推靠系统在打开、测量两种运动状态都有确定的运动。采用复数矢量法分别建立了推靠系统打开、测量两种数学模型,并对推靠系统中推靠臂进行了结构参数化设计及凸轮运动特性分析,获得了两种运动状态下输出运动与输入运动的位置、速度及加速度之间的关系。其次,基于Adams仿真软件辅助分析和验证了其系统的运动规律,为进行推靠系统动力学分析及结构参数优化奠定了理论基础。

针对传统OCT预测对于影响因素考虑不周以及预测准确率低的问题,在实时作业车间基础上考虑RBF神经网络的优势,提出了一种基于RBF神经网络的OCT预测方法。首先,剖析了OCT的主要影响因素,明确了订单构成和车间实时负载对于OCT的影响;然后,利用FLEXSIM仿真平台,建立了离散制造车间生产过程的先进仿真模型。采用仿真方法采集样本数据,利用RBF神经网络搭建OCT预测模型;最后,运用实例阐述了OCT预测的完整过程。结果表明,该方法对OCT的预测具有更好的效果。

基于响应面法,利用Hyperworks和Ls-dyna软件,以截面边长和厚度作为设计变量,考虑薄壁梁的比吸能、变形与碰撞峰值力进行多目标优化。分析结果表明,优化后的薄壁梁表现出更好的耐撞性能。为了进一步改善耐撞性,分别采取铝合金材料替代与增加诱导槽的方法。对改进前后的薄壁梁进行仿真对比分析。研究表明,替换铝合金材料在对变形要求不大的情况下,能有效降低峰值力,提高比吸能。增加诱导槽虽提高了比吸能,降低了峰值力,但同时使得变形量明显增加。

为减小风电机组门洞焊缝承受的最大应力,提高焊缝的使用寿命,以ANSYS为分析平台,结合二次拉格朗日非线性规划优化方法对门洞焊缝进行尺寸优化。对优化前后的门洞焊缝进行强度分析和疲劳分析的结果表明,在满足尺寸和强度设计要求的条件下,优化后门洞焊缝的最大Von-Mises应力明显降低且使用寿命提高。基于二次拉格朗日非线性规划优化方法的尺寸优化可以减少迭代次数,节省设计成本,在减小结构应力和提高结构性能等方面对机械零部件的优化设计有较大借鉴意义。

短纤维增强复合材料力学性能仿真主要研究材料的各向异性和纤维分布,但是对其粘弹性、动态应变率和断裂失效研究较少。基于Hill 1948屈服准则和韧性断裂失效准则,开发了表征短纤维增强复合材料力学性能的材料仿真卡片。采用Ls-dyna显示模块开展了不同纤维方向和应变率单轴拉伸试验以及三点弯曲试验的仿真,结果与试验具有很高的吻合度,开发的材料卡片很好的表征了材料的力学性能。该研究为短纤维增强材料的碰撞仿真提供了可借鉴的模拟方法。