人体躯干能够根据负载重量而自适应调节前倾角度,有利于人体对下肢外骨骼的控制和人机系统行走稳定性。当超出一定负重时,躯干前倾困难。设计一种新型髋背结构,利用负重重量增加躯干前倾角度。首先分析人体步态,方便仿真时施加约束和驱动等元素;然后将人体简化为七杆模型,用Kane方法建立动力学方程,减少中间变量,提高计算效率;最后通过Adams进行动力学仿真验证。仿真得到的结果表明承载负重之后,髋背机构能使人体躯干前倾更加省力,人机系统重心位置相比于之前接近稳定区域,并且系统重心比之前有所降低,进一步保证系统稳定。

磁流变阻尼器在振动控制中有广阔的应用前景,建立其精确的力学模型是取得良好控制效果的关键因素之一。文中对某磁流变阻尼器进行了动力学性能测试;并通过统计学方法确定了该阻尼器正向、逆向模型的BP神经网络结构;针对传统遗传神经网络(GA-BP)早熟和收敛速度慢的问题,提出一种结合适应度线性变换、自适应交叉和变异概率的改进遗传神经网络(IGA-BP)算法;在此基础上,分别用BP神经网络、GA-BP神经网络和IGA-BP神经网络对阻尼器正向、逆向非参数化模型进行辨识。研究结果表明文中提出的改进遗传神经网络算法收敛速度更快,模型精度更高,该非参数化模型能更准确地反映磁流变阻尼器的动力学特性。

为了解决车辆工程专业的实验、实训环节易受教学资源限制的问题,在CATIA DMU环境中,以轮毂电机虚拟拆装实验设计为例,通过装配层次划分、装配路径规划、干涉检查及装配过程仿真等流程设计,完善了车辆工程专业的实践教学模块,并为同类型实验设计提供了有价值的指导和参考。

以FSC大学生方程式赛车传动系统传动比设计为研究对象,通过对减速器传动比的计算结合实际经验初步确定传动比的范围,并根据范围确定具体几组传动比。根据汽车理论原理使用Matlab数据仿真分析软件对这几组数据加以分析选出最优传动比,通过另一种分析软件Optimumlap对上述数据再次仿真,结合两个软件所得的仿真数据加以比较,以确定最终传动比,再结合具体实验效果确定最终的传动比。经过实际实验证明,所选择的传动比满足设计要求,达到了理想效果。

试验验证超高速弹丸连续侵彻靶板时的侵彻效果代价过大,数值模拟预测提供了新的解决途径。建立了超高速弹丸与连续靶板模型,利用ABAQUS软件,结合Mie-Grüneisen状态方程、Johnson-Cook本构方程和Johnson-Cook断裂准则,对钨合金弹丸2km/s初速下连续侵彻钢质靶板进行仿真研究。超高速弹丸可连续侵彻6层厚度为30mm的靶板,相邻靶板受到了弹丸与飞溅单元的共同冲击,最后2块靶板主要受到飞溅单元的冲击。超高速弹丸每穿透一层靶板,头部及弹体表层发生着侵蚀变化、能量损失与速度变化。充塞穿甲是超高速动能弹的典型穿甲形式,穿甲威力大。数值模拟有助于认识超高速弹丸连续侵彻靶板的过程。

为提高商用车座椅乘坐舒适性,运用Catia和Hyperworks软件建立座椅的有限元分析模型,对座椅前六阶的模态频率和振型进行了研究,结果表明现有座椅结构模态过低,与发动机怠速及车身其他内饰件形成共振。对局部振型敏感的部位进行了分析,优化了坐垫蛇簧和靠背蛇簧结构并减小部分零件的厚度,使一阶模态频率达到了38.10Hz,较优化之前提升了13.2%,并通过30万次骨架耐久实验表明优化后的座椅具有足够的强度,试验结果证实了优化的有效性及合理性,解决了该商用车座椅共振的问题。

对大型压铸类车间设施规划问题进行研究,综合考虑压铸工艺及物流特征,建立设计约束条件,将多目标规划及物流仿真技术结合起来,提出了一套设施规划优化设计流程。并以H公司为背景,建立大型压铸车间设施规划问题的多目标规划模型,使用遗传算法求解,设计压铸车间平面布局方案;进而基于Flexsim环境建立压铸车间仿真模型,综合物流设备利用率及物流路径繁忙率等仿真动态性能指标优化车间设施规划方案,设计评价方案表明流程可行,为压铸行业车间设施规划提供示范作用。

铁路运输在当今的大宗货物运输中起着重要作用。敞车车体是货车的主要组成部件,所以对其进行强度和可靠性评估就显得尤为重要。对敞车车体进行了有限元建模,根据TB/T 1335—1996标准确定载荷工况,通过ANSYS对其进行了不同工况下的静强度与自由模态计算;基于ANSYS/PDS模块,利用蒙特卡罗法对车体等效应力最大工况进行了静强度可靠性及灵敏度分析。结果表明车体的静强度指标满足许用要求;模型在频域上表现正常;许用应力对其静强度的可靠性影响最大。

采用分子动力学方法构建了单晶Ni3Al纳米块和球形金刚石刀具模型,模拟金刚石刀具对单晶Ni3Al工件的纳米切削过程并分析切削过程中切屑和已加工表面的形成,切削力、工件温度和系统势能的变化规律。结果表明在切削区域,由于刀具的剪切和挤压作用,工件原子发生滑移,部分原子脱离初始位置,形成切屑和已加工表面;切屑和已加工表面的形成主要与切向力和法向力的作用有关;切削过程中工件温度和系统势能在不断增加,而已加工表面工件原子的弹性恢复和晶格重组又会减弱其增加速率。

为评估高能管道断裂甩击下压扁钢管型约束件的动态性能,搭建气液联控式试验台模拟管道甩击过程,并利用ANSYS软件对该试验过程进行数值仿真,通过试验与仿真中的位移、速度和支反力时程曲线的对比分析,验证了数值仿真模型的可靠性。在此基础上,采用数值仿真方法研究约束件几何参数、冲击位置对其吸能特性及力学性能的影响规律。结果表明在冲击过程中约束件的最大变形量、吸能量随直径增大而增大,随壁厚的增大而减小;支反力峰值、能量吸收速率随壁厚增大而增大,随直径增大而减小;冲击位置越靠近约束件两端变形量越大,支反力越小,能量吸收速率越慢。