基于刚度性能优化的比例灵敏度方法研究

文章针对某款微型纯电动汽车扭转刚度不足的问题,在详细参数设计阶段提出了用比例灵敏度方法为基础对白车身结构件进行尺寸优化。首先利用Hyper Mesh软件建立正确的白车身有限元模型,并对其刚度性能进行分析;基于扭转刚度性能提升的需求,在已有灵敏度方法研究的基础上,提出了比例灵敏度变量优选方法;最后建立优化数学模型,以车身质量最小化为目标、扭转刚度性能要求为约束,通过优化白车身薄板件厚度,得到满足性能要求的车身结构。优化后扭转刚度提升了24.56%,验证了比例灵敏度变量优选方法对结构刚度性能提升的有效性。     

重型混联机床XNZH2430的静刚度优化

为了提高机床的承力刚度,用有限元方法来研究了重型混联机床XNZH 2430的静刚度,在UG NX 2.0和AN-SY S 8.0的环境中分别建立了该机床的三维实体模型和有限元模型。计算了该机床在不同位形时承受一定载荷引起的变形位移。计算结果表明,该构型混联机床的x方向刚度较差,是薄弱环节;y方向和z方向刚度较好。为有效提高机床的x方向刚度,对机床某些部件的结构进行了改进。研究结果为该机床的设计和优化提供了依据。     

轿车车身刚度优化方法研究

建立了国产某中级轿车车身刚度分析的有限元模型,计算并验证了其静态弯曲特性和扭转特性;结合结构分析软件,推导了板壳结构静态刚度修改灵敏度公式,进而进行了轿车车身扭转挠度关于各零件板厚度的灵敏度计算分析,为轿车车身刚度优化设计提供了依据.     

TBM刀盘系统多自由度耦合振动响应灵敏度研究

研究冲击载荷作用下TBM刀盘的振动特性。在已有TBM刀盘系统耦合动力学模型的基础上,运用直接导数法推导动态响应灵敏度的表达式,建立适用于TBM刀盘强迫振动响应的灵敏度分析方法。以辽西北引水工程项目的刀盘系统参数为例,采用协同数值求解方法计算刀盘振动响应及其灵敏度,并分析刀盘质量分布对响应的影响。研究结果表明:刀盘振动响应对分体质量的灵敏度最大,且各方向灵敏度均不为0,说明质量参数的变化会影响刀盘各方向振动,而刀盘支撑刚度仅影响其相关联的振动,刀盘轴向振动响应对轴向支撑刚度的灵敏度约为倾覆方向的2倍;刀盘分体质量分数控制在13%~14%区间时,结构振动最小。     

园板式切削测力仪的结构参数选择

本文分析了测力仪结构参数对使用性能的影响,指出了结构参数的选取是测力仪结构设计的一个重要环节;提高测力仪刚度与保证必要的灵敏度是测力仪结构设计中的一对主要矛盾。提出了解决这一矛盾的方法和措施,并在实际中得到了应用。应用对园板式测力仪的力学分析结果,可以设计出高刚度的具有较大灵敏度和较小交叉灵敏度的三向测力仪。     

大型数控镗铣床基于灵敏度分析的轻量化设计

针对大型数控镗铣床的轻量化设计,文章采用SolidWorks和ANSYS软件对其结构进行分析,在保证刚度的前提下,减少结构质量,节约成本。利用SolidWorks建立机床的模型,通过改变各结构尺寸,在ANSYS中采用灵敏度分析的方法寻找结构中刚度随质量变化的灵敏尺寸;再以灵敏尺寸为优化参数,以质量为目标函数,以结构刚度和铸造条件作为约束条件,在ANSYS中对结构进行优化设计。结果表明该优化设计是可行的,在保证结构刚度的前提下,结构质量降低了3.14%,证明了灵敏度分析的方法对于结构的轻量化设计是有效的。     

某轿车白车身结构灵敏度分析及优化设计

以某轿车白车身为研究对象,建立有限元模型,对车身进行动、静态灵敏度分析,以车身结构件的板厚为设计变量,进行车身固有频率、车身扭转和弯曲刚度,以及车身质量对板厚的灵敏度分析,找出对车身动、静态特性影响较大的部件,并根据部件的动、静态灵敏度对车身结构进行优化设计;计算车身质量对其固有频率、扭转和弯曲刚度的贡献率,据此确定最优方案.该方法能够为车身结构动态特性的改进、车身的轻量化和车身结构的优化设计提供重要依据.     

一种改进的生物医用同轴探头的实验研究

在生物电磁学实验研究中,探头的结构对于生物组织介电特性信息的获取至关重要．作者比较了终端开口同轴探头和圆形微带贴片探头的结构,并在纯水和1％盐溶液中分别测量了以上两种探头的扫频特性和场透入深度,实验表明,圆形微带贴片探头灵敏度和场透入深度优于改进前的终端开口的同轴探头,并有效降低了测量中的反射系数．     

综合传动装置悬置系统刚度灵敏度分析与振动能量解耦

基于综合传动装置悬置系统6自由度耦合振动模型,利用灵敏度分析方法,计算悬置系统各阶固有振动频率关于各悬置各方向刚度的灵敏度,确定影响某一方向振动的关键橡胶刚度,为改善系统某一方向的振动提供理论依据.以系统各方向振动解耦率作为目标函数,综合考虑传动轴激励、人体承受振动敏感区域及各向振动耦合状况来确定优化约束条件,进行刚度参数最优化,得到的悬置系统各方向最优刚度值可用于改善悬置系统隔振性能.针对某一传动系统振动恶化的情况,采用刚度灵敏度分析与振动能量解耦综合方法,对悬置系统进行设计.最后利用台架振动试验结果验证悬置系统优化设计的有效性.      

机械弹性车轮侧向刚度的影响因素分析

为深入研究机械弹性车轮侧向力学特性,基于理论及数值仿真的方法对车轮侧向刚度影响因素进行了分析.利用能量法建立了0轮单元侧向刚度理论模型,并得到影响车轮侧向刚度的主要因素.在简化机械弹性车轮结构的基础上,建立了车轮三维有限元模型,并验证了模型的有效性.针对不同垂向载荷、0轮几何结构参数以及橡胶层剪切模量,对机械弹性车轮进行了侧向刚度特性的仿真试验.计算结果表明:随着垂向载荷、橡胶层剪切模量的增大,车轮侧向刚度均增大;随着0轮断面高宽比的增大,车轮侧向刚度呈减小趋势.通过对车轮侧向刚度影响因素的理论及数值分析,可为优化车轮刚度特性及改进车轮结构等方面的研究提供参考.     

扇形梳齿驱动式微机械隧道陀螺仪的初步研究

设计了一种扇形梳齿驱动式隧道陀螺仪,意在取代现有的平板驱动方式,以此来提高陀螺仪的灵敏度.从扇形梳齿驱动的工作原理出发,推导了该型陀螺仪的运动方程,分析了结构参数与其灵敏度的内在联系.在此基础上,对陀螺仪设计中与陀螺仪性能相关的机械耦合、静电驱动频率和敏感方向刚度等问题进行了有益的探讨,揭示了静电驱动频率的选择与敏感方向品质因子和驱动方向品质因子大小之间的内在联系,为陀螺仪的尺寸优化设计奠定了理论基础.     

细长机械臂的刚度灵敏度分析与参数优化

针对细长机械臂的结构优化问题,提出了一种基于刚度灵敏度分析的参数优化方法.以三自由度固体火箭发动机内壁打磨机器人为例,首先给出了系统结构模型并建立了机械臂的刚度模型;其次,针对机械臂上7个关键部位的壁厚对弯曲刚度的影响进行了灵敏度分析,确定出对机械臂刚度敏感的4个部位壁厚变量;最后,以该4个壁厚变量为设计变量进行优化设计,得出了最优方案.仿真结果表明,经过参数优化后的机械臂刚度提高7.04%.该研究结果为此类机械臂的结构优化问题奠定了理论基础.     

电磁脉冲探头校准系统

面向电磁脉冲探头准确计量的需求,设计了一套基于标准场法的电磁脉冲探头校准系统,从时域激励信号的傅氏分析出发,分析了系统的频域特性,通过仿真实验确定了场强幅度均匀的校准区,研究了电磁脉冲探头硬件积分和软件积分校准方法,并采用此校准系统分别对D-dot探头和光电探头进行重复性和线性度实验,实验结果表明校准系统重复性优于2.8%,,能够有效地解决电磁脉冲探头量值溯源问题.     

刚度突变对结构转换层配筋影响的研究

用结构三维分析程序ＴＡＴ,对某工程实例的３３层框－剪结构进行分析并计算其配筋量,该结构的抗侧移刚度沿度度方向在两处发生突变,经分析得出结论：在进行高层建筑结构的设计时,结构的抗侧移刚度可以出现突变,而且只要转换层的位置选择得当,转换层不必进行特殊加固,结构抗侧移刚度的突变异了配艋量的增大,这一现象只有在转换层内才显得比较突出,而在远离转换层处,其影响大幅减小,其至反而结构的抗震性能有所改善。     

基于支持向量机的微纳米三维测量探头解耦

文章针对自主研制的三维微纳米测量探头存在的三轴耦合问题,分析了耦合误差产生的原因,研究了基于支持向量回归机(support vector regression,SVR)中ν-SVR算法的解耦方法,并利用Libsvm软件实现了该方法,得出了解耦模型;采用探头的同一组实测数据,将SVR解耦得到的模型误差与常用的多元线性回归、泰勒展开式、神经网络3种解耦方法的模型误差进行了比较。结果表明,用SVR解耦方法得到的探头三维方向的模型误差平方和明显较小,该方法能够显著提高三维测量探头的测量精度。     

光栅刻划机导向导轨支撑结构刚度优化设计

运用有限元手段对刀桥导轨的刚度进行了有限元分析,得到了刚度方面的分析结果和模态分析结果,并在不同位置加40N载荷进行实验验证。在此基础上,对原有的结构进行一体式结构优化设计。有限元分析结果表明,刀桥底座刚度有了大幅度的提高,一阶频率由原来的690.26Hz提高到998.73Hz,一阶振型的方向也从直接影响刻划的水平方向变为对刻划不敏感的垂直方向。     

带包覆层铁磁性金属管道局部腐蚀的脉冲涡流检测

为提高脉冲涡流检测技术在检测包覆层下铁磁性金属管道局部腐蚀时的灵敏度,从仿真和实验两个方面对探头设计进行了研究.采用反向联接结构的双线圈作为激励源,达到线圈电流不过大而磁场能够在局部得到聚焦增强的目的.采用有限元仿真比较了单线圈和双线圈激励时磁场及涡流的分布情况和对局部腐蚀型缺陷的检测灵敏度,并进行了系列检测对比实验.仿真与实验结果相一致,表明使用反向联接双线圈激励探头对带包覆层管道局部腐蚀类缺陷进行脉冲涡流检测可以达到远高于单线圈激励检测的灵敏度.本研究可为带包覆层金属管道局部腐蚀的脉冲涡流检测探头设计提供参考.     

八角环平面磨削力测试仪优化设计

本文对八角环平面磨削力测试仪进行了理论分析,建立了其结构设计的精确理论数学模型。经过分析得出:八角环平面磨削力测试仪的刚度,固有频率和灵敏度等性能参数与测试仪的结构参数R、l、b、l有着相互矛盾的非线性关系。对此,进行了结构的优化设计。其设计结果使测试仪达到了较高的固有频率和刚度,同时又具有相应的灵敏度。     

三维LDV／APV系统测量大尺度雾场的硬件布局参数及应用

通过不导电球形粒子的光散射理论，对三维ＬＤＶ／ＡＰＶ系统的硬件布局参数进行了探讨，选择了合适的粒径测量灵敏度及动态范围，可以有效测量三维大尺度雾场内液滴粒径分布、速度分布以及体积通量等重要特性参数，从而避免了短焦距发射探头和接收器不便有效测量三维大尺度雾场的缺点．该布局参数的可行性在实验中得到验证，并为进一步的应用打下基础     

动静刚度约束下客车骨架的轻量化设计

对由矩形管梁拼焊而成的客车骨架结构进行轻量化研究.首先计算了矩形管梁单元的截面特性,并定义了客车骨架的静态弯扭刚度响应与动态频率刚度响应.其次建立了客车结构优化数学模型:目标函数是车身骨架质量;设计变量是矩形管截面宽度、高度与厚度;约束是弯扭刚度与频率刚度.然后推导了响应对设计变量的灵敏度信息,并采用序列线性规划求解了该非线性优化模型.最后通过数值算例验证了该模型能在满足约束条件的前提下高效地获得轻量化的客车最优结构.