轴向环向补料液压胀形变形过程复杂,合理的加载路径确定困难,成形时易发生失稳起皱及胀裂。通过变形分析,揭示了轴向环向补料液压胀形两个阶段各典型位置发生变形所需内压的变化规律,确定了线性增压—恒压—线性降压的加载路径,推导出各阶段的内压计算公式,给出了上控制模平面高度与最大扩径量的关系。针对某载荷10 t重卡桥壳,通过有限元模拟及工程试验验证了加载路径的正确性,揭示出加载路径线性降压段的降压系数、上控制模高度系数对管坯成形质量的影响,确定了二者的合理范围,消除了失稳起皱及开裂的隐患。

提出了一种识别线性时变结构瞬时频率的方法。先将二阶振动微分方程改写为一阶状态方程;再利用Daubechies小波尺度函数,对结构的自由响应信号进行投影,并基于尺度函数的正交性,将状态方程解耦为线性代数方程组;最后求解方程组确定等效的系统转移矩阵,通过特征值分解识别出系统的瞬时频率。以悬臂梁和三自由度密集模态结构为仿真算例,识别了突变、周期变化和线性变化三种情况下的结构瞬时频率,从而验证了该方法的正确性和有效性。

针对淹没磨料射流的切割模拟实验,在分析其物理模型的基础上,建立了二维平面轴对称数学模型,利用商用软件PHOENICS,选用双流体模型和k-ε湍流模型,在无法直接测量流场参数的情况下,计算了实验室条件下模拟大水深水域环境淹没磨料射流的淹没流场,得到了淹没条件下液固两相射流流体的速度与压力分布规律,并与实验结果相比较,从理论上探寻了淹没磨料射流冲蚀效果与上述参数之间的关系及影响磨料射流在水下最佳冲蚀效果的因素,为进一步的实验提供理论依据和实际的预报作用.

建立了螺旋槽机械密封瞬态启动过程润滑特性的计算模型,耦合求解了含流量因子、接触因子及质量守恒空化边界的雷诺方程、弹塑性粗糙峰接触方程及动力学方程,比较了不同运行工况及结构参数的润滑状态转变过程。结果表明增速阶段流体承载力与液膜厚度不断增大,粗糙峰承载力逐渐减小至消失;相比较于流体动压润滑状态,混合摩擦状态的液膜刚度较大且振荡幅值明显,在到达脱开转速时刻有较大的轴向速度突变。受挤压效应影响,较小的启动加速度可以在低转速下进入流体润滑状态,较高的外压和较低的内压均有利于润滑状态的转变。随槽数的增加,脱开转速呈先增大后减小趋势,螺旋角与槽深的减小或槽坝比的增大均对润滑状态转变能力起促进作用。

针对再制造设计过程中优化零件某一薄弱结构可能导致零件整体性能劣化的问题,对零件结构间的耦合关系进行了研究。提出了结构功能耦合系统概念,建立了结构功能耦合系统模型,用结构影响因子表达结构耦合程度。在此基础上,给出了主动再制造在零件层级的设计方法,实现了零件全生命周期内整体性能的提升,并以发动机曲轴为例进行了方法验证。

产品的突破性创新可使得其性能大幅提升,成本急剧下降,并提高系统理想化水平。为了提高突破性创新的效率,解决设想产生的问题,将激进式裁剪方法用于产品开发的模糊前端阶段,通过功能分析和根原因分析确定裁剪对象,实施裁剪,利用标准解、进化趋势及效应等创新方法辅助进行功能重组,进而产生突破性创新设想。构建了产品的突破性创新过程模型,并应用该模型进行自动出货机的创新设计,验证了所提出方法的有效性和实用性。

从操纵者人机交互过程中肌肉生理信号角度出发,针对目前操纵舒适性评价方法的不足,提出一种基于肌肉生理信号特征参数,运用正则化RBF网络,对人机交互操纵舒适性进行评价的方法。以典型人机交互过程驾驶操作系统为例,进行实验与数据统计,通过正则化RBF网络对实验测得的操纵者肌肉生理信号特征参数和主观舒适度评分构成的样本进行学习和训练,建立操纵舒适性评价模型。实验结果验证了该方法的可行性和合理性。

针对自由阻尼结构拓扑优化问题,采用模态应变能的有限元求解方法,以单元相对密度值为拓扑设计变量,以材料用量和频率改变量为约束条件,构建以多模态损耗因子加权和为目标函数的拓扑优化模型,推导了目标函数对于设计变量灵敏度的表达式。考虑到常规优化准则法用于结构动力学寻优时,目标函数存在非凸性,迭代过程中出现负值设计变量,使得优化结果不收敛或陷入局部优化,故在一般优化准则法的基础上对拓扑优化模型进行数学意义上的迭代改进。改进优化准则法解决了设计变量出现非正及迭代发散等问题,保证了全体拓扑变量参与迭代过程。通过ANSYS编程对自由阻尼板进行了仿真,并引入MAC因子来控制结构的振型跃阶,结果显示：改进算法在控制阻尼材料体积为优化前体积60%时,各阶目标函数和拓扑构型在数次迭代后趋于稳定,单元中间密度值区域相...

针对目前再制造预处理工艺不能有效地与检测、修复等后续工艺相匹配的问题,通过调研现有再制造毛坯污染物及相应预处理工艺,构建了基于表面质量需求的再制造毛坯预处理工艺能力函数.同时考虑再制造预处理工艺中的能量消耗过程,构建了再制造预处理工艺模型,提出一种基于表面质量需求的再制造毛坯预处理工艺优化方法.以某款变速箱壳体类零件为研究对象,基于Box-behnken实验数据,构建了超声波清洗预处理工艺优化模型,并提出了不同表面质量需求下的优化工艺方案,验证了所提模型及方法的可行性与有效性.

分析了压力流体在柱塞环形缝隙中的流动特性得出了柱塞直径一定时微小缝隙中的层流与紊流的临界流量只取决于流体性质(粘度)的结论.介绍了自行设计制造的柱塞副环形间隙流量测试试验方案和试验装置.通过对水介质试验结果的分析发现:压力流体通过不同间隙值的临界流量是相同的且只有在间隙很小(≤0.01mm)及压力较低(<6.3MPa)时压力水在缝隙中的流动才是层流而工程实际应用中常用的配合间隙(0.01～0.02mm)及工作压力(≥6.3MPa)条件下环形缝隙中水的流动接近于紊流.这一结论给工程流体力学有关环形缝隙中流体层流计算公式的应用提供了适用范围可作为水压传动元件的设计、制造及应用的理论依据.