针对大展弦比复合材料机翼的非线性静气动弹性问题,采用CFD/CSD双向松流固耦合的计算方法,对相同厚度的复合材料机翼和铝合金机翼的非线性静气动弹性特性进行了研究。以Navier-Stokes(N-S)方程为控制方程,对气动载荷进行了求解,耦合求解了非线性结构运动方程;对不同攻角下复合材料机翼的结构特性、纵向气动特性及稳定性进行了研究,并将结果与等厚度的铝合金材料机翼进行了比较。研究结果表明:与铝合金机翼相比,复合材料机翼减重达到25.95%;在升力方向的弹性变形上,复合材料机翼比铝合金机翼增大约29.6%;复合材料机翼的刚度相比铝合金有所降低。

LUDV多路阀中LS油路的节流阀是LUDV液压系统的重要流量控制元件,其性能的好坏直接影响LUDV系统的节能性和稳定性。针对这些问题,分析了LUDV多路阀中节流阀的结构和功能,并在AMESim环境下建立了节流阀的仿真模型,通过改变节流阀的节流孔和弹簧预紧力等参数值进行了仿真。仿真分析结果表明节流阀的定流量值设计为多少,与LS油路压力的响应有关;流量设定太大,LS压力响应慢,LS油路未必能建立起足够的压力;流量设定太小,响应太快导致系统压力冲击,且易形成LS油路憋压。

针对超高速电梯气动特性研究问题,对比研究了电梯运行10 m/s时二维井道模型、三维井道模型及带层门地坎的三维井道模型。利用ANSYS有限元软件对各模型下的井道气动特性进行了分析,研究得到了各井道模型中不同截面上的气流分布情况,并进行了比较研究;建立了井道对称截面上各直线位置处气流的速度特性曲线,对井道前后侧速度大小进行了研究;建立了对称截面各直线上气流最大值,并进行了比较分析;在两种不同的三维井道模型中,针对层门地坎对轿厢的气动力影响大小进行了分析。研究结果表明,二维井道模型中整体井道流速大,最大流速相比增大近25%,且无法捕捉井道左右侧气流影响;三维井道模型中,层门地坎导致井道后侧流速增大,井道前侧流速减少,同时增加轿厢上下气动阻力93.2%及轿厢前后倾覆力566.7%。

针对教学与科研实验开放性、扩展性的需求问题,设计、开发了变转速液压测控实验台。设计了实验台的硬件部分、电气控制部分及测控系统结构部分;采用了以工控机和LabVIEW软件的测控平台,开发了不同的程序,以对液压马达转速、系统流量与压力等物理量进行测量和控制;以设计的液压马达转速闭环PID控制实验为例,分析了该控制方式的原理,并进行了液压马达转速阶跃变化、负载恒定工况条件下的验证实验。研究结果表明:当液压马达目标转速阶跃变化、负载恒定情况下,采用该控制方式时的实际值能很好地响应目标值的变化,并动态地维持在目标值附近;该实验台具备良好的开放性、扩展性,能满足教学与科研的需求。

针对传统水闸无法实现渠道自动清污和清淤的问题,提出了一种集拦污栅、清淤器和液压伺服控制系统于一体的清污水闸。首先,利用SolidWorks软件设计了一体化清污水闸的三维机械结构,并对其清淤、清污动作进行了模拟仿真;然后,对其核心受力部件液压缸进行了受力分析,通过ANSYS Workbench软件对液压缸和底座进行了校核测试,并分析了液压缸和伺服电机的选型过程和方法;最后,利用MATLAB软件对液压伺服测试平台模型进行了仿真,得到了系统的动态性能曲线,并对比分析了PID控制和非PID控制系统的响应情况。研究结果表明:一体化清污水闸不仅能实现清污和清淤功能,而且符合受力和校核要求;同时,采用PID算法能在0.38 s左右使系统达到稳定,且稳态误差趋向于0,可保证拦污栅和清淤器快速准确定位,满足农业灌区渠道的无人化管理需求。

以海水作为介质时,柱塞泵通常存在泄漏大、容积效率低等缺点。为了研究海水柱塞泵的低泄漏高效率性能,优化柱塞泵性能,建立了海水柱塞泵配流阀的数学模型,推导出了配流阀弹簧刚度、预紧力和阀芯开度的优化设计公式,同时利用AMES im对泵进行了建模和仿真,仿真结果表明：根据前述优化设计公式设计时,通过选取合适的参数,可以减小海水泵的泄漏量,提高泵的容积效率,为以后此类泵配流阀的设计提供了理论依据。

针对先导式电液比例阀的主阀芯在左右位运动过程中,动静态特性存在较大差异的问题,对电液比例阀的先导阀芯因加工、装配公差导致先导阀芯左右位死区具有非对称的特性进行了研究。建立了包含先导非对称死区的比例阀整体数学模型,分析了数学模型中先导阀非对称死区对主阀芯动静态特性的影响,提出了基于先导阀非对称死区的非对称控制策略及变增益死区补偿算法,即对先导阀正反两个方向设置不同的死区参数和控制器参数,在比例阀试验台上对此控制策略进行了评价。研究结果表明:主阀芯超调下降了80%、稳态误差下降了60%、响应时间下降了50%等,主阀芯动静态特性显著提升。

针对深海高压环境密封壳体用O形密封圈研究不足问题,对O形密封圈在不同压缩率、不同硬度、高介质压力下接触应力大小及应力分布情况等方面进行了研究。对判断O形密封圈失效的方法进行了归纳,提出了基于失效准则判断O形密封圈在深海中所能承受最大压力的方法,利用非线性有限元分析方法进行了分析及预测。研究结果表明:压缩率及材料硬度对O形密封圈的密封能力有重要影响,介质压力的变化会引起O形密封圈内部应力分布的变化;材料硬度为90HA的丁腈橡胶O形密封圈在压缩率为21%的工况中,可以满足5000m水深的密封要求。

针对粉末液压机电液伺服系统具有时变性、非线性、易受干扰的特性,采用常规PID控制难以收到理想效果的问题,在分析电液伺服系统的基础上,建立了系统数学模型,并利用差分进化算法,结合模糊推理技术,提出了一种基于模糊推理技术的差分进化算法。将其用于电液伺服控制系统PID参数优化,提高了PID控制器对电液伺服系统的调节控制能力;在单位阶跃信号输入下,在Matlab中分别对CNC粉末液压机电液伺服系统的FDE-PID控制与常规PID、DE-PID控制效果进行了仿真分析。研究结果表明:相比于其他控制作用,FDE-PID控制器在控制精度、抗干扰能力以及鲁棒性方面均表现出了出色的控制性能。

针对非对称液压缸伺服直驱泵控系统控制建模及其参数辨识的问题,分别对伺服电机和泵控非对称液压缸系统进行了理论分析建模,得到了传递函数的模型结构及其阶数。对传统控制理论中的幅频特性测量传递函数方法进行了说明,提出了一种将理论分析建模与系统辨识建模相结合的精确求解系统传递函数的方法,并对伺服电机和泵控非对称液压缸系统分别进行了幅频特性实验,最后采用上述方法得到了非对称液压缸伺服泵控系统控制模型的主要参数和传递函数。研究结果表明:该方法可用于求解系统的传递函数,具有一定的实际应用意义;该方法可为液压机伺服直驱泵控系统的精确控制打下基础。