细杆摇摆系统是一种重要的模拟海洋环境的仿真试验平台,模拟海洋环境对某实验反应的影响。该系统具有非线性、自然不稳定性和时变性的特点。该系统采用LabVIEW开发的上位机系统,和以CCS6.0为开发平台的TMS320F28335 DSP数字信号处理器的下位机系统。摇摆系统需要输出摆动周期和摆动角度严格对应的正弦曲线运动。针对细杆摇摆系统非线性、自然不稳定和时变性的特点,设计了一种基于模糊PID的闭环控制算法。用matlab进行控制算法的仿真。同时对项目要求的十二种工况进行实验,实验结果表明,该控制算法具有响应速度快、系统跟随性好、超调量小等优点。同时暴露出系统具有齿轮齿条传动反向传动时的间隙问题。

针对船舶曲面分段建造难度大、效率低的问题,对曲面分段车间建造作业调度过程进行仿真与优化研究。首先,提出基于虚拟流水线的分段建造车间作业调度模式;其次,基于数字化工厂策略实现其作业调度过程的仿真;以最大完工时间最小化为目标,提出基于遗传算法的作业调度过程优化;最后,以实际生产计划为对象进行了实例验证。结果表明基于虚拟流水线的作业调度模式和基于数字化工厂策略的仿真优化,有效缩短了曲面分段建造周期,为提升船舶建造效率和水平提供了支撑。

液压泵作为液压型风力发电传动系统中一个重要元件,其输出流量特性直接影响发电质量。针对传统液压泵在低速下流量特性不佳状况,提出一种曲轴连杆式应用阀配流的新型风能吸功泵。文章介绍了风能吸功泵结构及工作原理,并在其基础上建立其流量数学模型,借助Matlab软件分析风能吸功泵流量特性,其仿真结果与样机试验测试结果进行对比,最后重点分析配流阀相对活塞运动产生的滞后角对风能吸功泵流量特性的影响。分析结果可知,当配流阀阀芯直径减小、弹簧刚度增大以及转速减小时,风能吸功泵配流阀滞后角减小,流量脉动也随之减小。

桁架臂架系统由于具有自重小、抗风能力强、运输及拼接方便等优点,被广泛应用于各种起重设备中。对桁架臂标准节结构形式进行了详细分析,将标准节各零部件分为主结构和附件两部分,建立了各零部件参数关系及零部件与组件间装配约束关系,提出了一种基于结构和装配特点的桁架臂标准节三维建模方法。应用该方法实现了标准节三维模型的快速建立,显著缩短了标准节的设计时间,有效提高了设计质量和工作效率。

在土工离心模拟试验中,离心试验模型箱作为试验土工模型必不可少的载体,其安全性显得尤为重要。模型箱受到面力和体力耦合作用,为准确地研究模型箱的安全性和变形特性,针对模型箱不同侧板,详细分析其所受载荷。在载荷分析基础上,采用有限元分析方法进行力学计算,为提升模型箱结构的安全性,进一步探讨了不同长宽比、筋与板厚度对模型箱结构性能的影响。从而得出两种有效的优化设计方法,可为离心机试验模型箱优化设计提供参考。

阐明了涂层微磨具磨削过程中的磨粒磨损机制,建立未涂层微磨具单磨粒磨损数学模型,得到了磨损体积随时间变化的函数关系。并采用仿真和试验结合的方法研究了涂层与未涂层微磨具在相同条件下,分别改变磨削深度,磨削线速度观察相应磨削温度,磨削力和磨损深度的变化。结果表明随着磨削深度的增加,涂层与未涂层微磨具磨削温度,磨削力和磨损深度均显著增加;磨削线速度增大时,涂层和未涂层微磨具磨削力有减小的趋势而磨削温度和磨损深度增大,但与磨削深度的影响相比并不显著。上述研究为涂层微磨具的研究提供了理论和现实依据。

针对车间总体布局问题,考虑更多约束,建立符合实际布局情况的精确数学模型,并采用基于混合编码技术的遗传算法进行优化求解。首先基于多行布局的混合整数规划模型,将通道、间距和横竖放置等实际要素转化为约束条件,构建精确数学模型;其次采用混合编码技术,利用SLP获取的方案作为遗传算法部分初始种群,研究参数设置和操作策略,避免算法陷入局部最优解,提高搜索能力和效率;最后经实例验证,通过构建精确建模技术,获得了更加理想和可行的车间总体布局。

为了得到高压双动断路器合闸和分闸过程的瞬态冲击特性,针对包含双动断路器本体和弹簧机构的整机双动断路器模型,考虑冲击、接触、间隙、柔性等因素,利用LS-DYNA软件进行了双动断路器整机冲击动力学仿真计算。根据仿真结果,选取冲击应力较大的连杆位置进行了动态应力测量试验,并针对仿真与试验结果出现误差的原因进行了分析。仿真与试验结果对比表明,连杆的峰值应力最大相对误差为6.74%。

考虑中、高非线性复杂结构的参数不确定性,提出基于切比雪夫随机展开的非嵌入式随机有限元法,实现了结构有限元分析和可靠性分析的不耦合。以拉丁超立方随机有限元配点技术产生适量样本,拟合切比雪夫正交多项式随机展开模型,避免法方程在高阶展开时的病态现象,实现复杂结构隐式功能函数的显式化。全面考虑单梁桥机箱型主梁的可靠性因素,建立四种极限工况的有限元模型;利用灵敏度分析筛选随机变量,探索了配点样本数目对计算可靠度的影响,并提出取配点样本数目约为两倍拟合模型待定系数的假定。结果表明3阶LHS-CPSE模型计算可靠度精度稍高于2阶LHS-CPSE模型,且两者均满足要求;文中方法兼顾计算精度和效率,为复杂结构的可靠性分析提供了一条可行思路,具有较好的工程适用性。

利用CFD方法对带导流筒连续式搅拌槽内的固液混合特性进行数值模拟,考察了导流筒位置、长度和直径,进料口的轴向位置和径向位置对浓度标准差(?滓)、混合时间(T)、单位体积搅拌功率(Pr)和湍动能(k)的影响。结果表明随着导流筒位置的升高,?滓逐渐减小,T先增大后减小,Pr和k减小;随着导流筒高度的增加,?滓和T先减小后增大,Pr和k减小;随着导流筒直径的增大,?滓逐渐减小,T增大,Pr和k增大。随着进料口距液面距离的增大,?滓先减小后增大,T减小,Pr和k减小;随着进料口距搅拌轴中心距离的增大,?滓增大,T先增大后减小,Pr和k减小。?滓和T越小,Pr和k越大,混合越均匀。综合考虑各因素,导流筒位置为15 mm,筒高比为0.333,筒径比为0.567-0.6,进料口的轴向和径向距离分别为50 mm和15 mm时,固液混合性能最好。