针对人字闸门底枢结构特点,采有限元软件ANSYS Workbench对人字闸门底枢的三维非线性接触分析模型进行建立。使用有限元计算方式,在Static Structural(ANSYS)中对人字闸门底枢的接触应力进行仿真计算,获取了轴瓦、蘑菇头不同部位接触应力大小、位置、分布计算结果。从有限元计算结果和经验公式计算结果的分析中发现两种方法结果相近,表明用ANSYS Workbench对人字闸门底枢接触问题进行数值分析是可行的,计算结果符合底枢在真实情况下的受力;在满足一定的工程精度条件下,可采用人字闸门底枢有限元仿真来快速获得相关结果,具有一定的工程参考价值。

针对现有电动微耕机存在的一些重心过前、机架强度不足、电池闲置损坏等问题,设计了新型电动微耕机。该微耕机具有整体式框架结构,强度更高,可承受更大的牵引力,可拆卸电池箱提高了蓄电池的利用率。运用ANSYS Workbench对机架进行了有限元静力学分析,结果表明机架强度和刚度符合要求。为防止微耕机向前翻倒造成伤人事故,设计了防倾覆装置,使微耕机更加安全,操作更加方便。运用ADAMS对该装置进行了运动学仿真分析,结果表明装置的运动符合设计要求。

圆弧导轨基座是弯管内表面加工装置的主要承力部件,其结构和刚性决定着装置加工管道内表面时的尺寸和形状精度。考虑到圆弧导轨基座结构的特殊性以及所受的复杂空间外载荷力系,采用基于单纯扭转理论的曲线梁结构力学解法对圆弧导轨基座进行刚度设计,从而得出满足要求的基座截面尺寸与形状;针对其所受的复杂的空间外载荷力系使基座产生弯、扭、剪综合效应从而用理论公式难以校核的问题,利用力平移定理进行简化并建立装置的静力学模型,再用有限元软件Workbench进行极限外载荷工况下刚度与强度校核。经过静力学分析,用上述方法设计出的圆弧导轨基座在极限工况下的刚度与强度均符合要求。

红树林受到不合理的开发活动的影响而使面积骤减。为此,设计了一种红树林种子泥模播种机。首先通过优化动力学模型得到理论运动参数与受力情况。建立三维模型后,再用有限元仿真验证本机的强度。之后对机构进一步优化,改善播种机的强度,降低了52.7%的等效最大应力值。最后,制造出实物样机,并通过实地试验进行性能检验。检验结果表明该机的实际运动参数误差小于10%,种子发芽率达到97%,机器的工作具有可靠性并保证了工作的效率。

针对目前球形机器人的完整动力学模型不能应用现有的非线性控制方法的问题,通过合理的抽象和简化,采用拉格朗日法选取适当的广义坐标,推导出一种完整的三维动力学模型,并将其转化为二阶非线性微分方程,相较其他的动力学模型降低了复杂度,为基于动力学模型的控制策略研究提供基础。同时针对该模型采用一种并联PID控制方法,在Simulink仿真实验中证明在此动力学模型基础上该控制策略能实现机器人的平衡控制与运动控制,并具有较好的响应特性和稳定性。

采用UG建立12.00R20规格光胎与复杂花纹轮胎的三维硫化模型,使用ABAQUS仿真分析了光胎与复杂花纹轮胎在模具内的硫化升温和自然冷却过程。仿真结果表明忽略轮胎花纹,会使轮胎胎肩和胎面部位的硫化与实际情况存在较大差距;复杂花纹轮胎模型整体硫化升温速度快,自然冷却速度也快;轮胎硫化出模后,两种轮胎模型的胎肩、胎面、三角胶部位的后硫化反应仍长时间在进行。

针对手机用铁芯马达在跌落测试中良品率过低的问题,对振动马达的结构进行优化设计。通过NX建立了马达的仿真模型,求解得出马达在跌落过程的中的所受应力最大的部分为轴承与轴的接触部位。优化设计方案将马达的轴承宽度加大0.2mm,这一改进可以加大轴承与轴的接触面积。再次使用仿真模拟出优化后的马达与原始马达相比所受最大应力减小了25.7%。最后通过跌落实验表明优化后的马达在摆锤偏移值,噪声值,以及轴承孔变形情况上均有改善,证明了优化设计的合理性。

为满足车辆动力学控制日趋复杂的控制需求,亟待探索鲁棒性更强的非线性控制算法与之相适应。针对常规模糊控制存在隶属度函数无法随车辆行驶条件的变化而自动修改适应的缺陷,设计了模糊神经网络控制器。其利用神经网络的学习机制,可优化模糊隶属度函数与控制规则。在MATLAB/Simulink中建立了车辆稳定性控制系统模型,并利用联合仿真技术搭建了MATLAB/Simulink与Carsim的虚拟联合仿真平台,验证了控制算法的有效性。仿真结果表明,模糊神经网络控制器具有更强的自适应性与鲁棒性,更能适应复杂多变的车辆动力学控制。

基于有限元分析软件ABAQUS建立220 kV重冰区铁塔2K21-ZBC3-27和2K31-JC1-18的三维模型,对其进行不同工况下的线性静力仿真计算。对此两基铁塔进行真型试验,记录不同工况下铁塔测点位移和应变值,试验结果表明铁塔整体强度满足规范和工程要求。对模型计算的节点位移和杆件静力应变与实际试验数据进行比较,结果表明,ABAQUS有限元模型模拟计算的铁塔节点位移和杆件静力应变与实际情况相符,采用梁—桁架单元能够较好地反映塔材应力变化规律。

"电机能效提升计划"的实施,重点任务之一是开展电机高效再制造。为了提高低效异步电机的能效水平,通过对电机损耗的分析,设计出了一种电机再制造方案,将原旧电机的定子铁心采用电磁性能优良的电工用新硅钢片进行了替换,基于低谐波绕组的设计理论对定子绕组进行了再设计,为了进一步降低损耗,利用田口方法对定子槽型进行了优化。经有限元分析计算,与原电机对比,再制造电机的效率提高了2.04%,达到了国家规定的能效标准,而电机的其他性能也有相应的改善,对电机的再制造提供一定的参考价值。