湿室型泵房整体结构优化设计

针对现行规范方法设计的泵房存在"粗、大、笨"的问题,从降低泵房建设成本的角度,构建以泵房结构总造价最低为目标函数,泵房关键结构几何尺寸等参数为设计变量,泵房结构基底应力、地基承载力、抗滑稳定性、结构强度、沉降量及沉降差为约束条件的优化设计数学模型。采用有限元法对泵房结构进行三维有限元数值模拟,同时借助ANSYS软件提供的优化平台对其进行优化设计研究。结果表明:与原设计方案相比,优化方案的泵房总造价减少了9.7%,结构的缝墩厚度达到限定值,既减少了工程总造价,也降低了结构对地基的要求。     

基于静动态特性的管道清淤机器人清淤盘的优化研究

目的为实现清淤装置的轻量化和提高工作可靠性,以参数优化和拓扑优化结合的方法对清淤盘进行静、动态特性研究.方法优化前通过有限元分析确定优化目标和顺序优化方法;以质量最小化作为优化目标,以应力和柔度作为约束条件建立参数优化数学模型,对基盘进行参数化优化;以柔度最小作为优化目标,以体积缺省比和应力作为约束条件,建立拓扑优化模型,对清淤盘进行拓扑优化;最后对优化后的清淤盘进行静、动态有限元对比分析.结果优化后,结构的质量减轻了37. 94%;迎水面积大幅减小;最大变形改变量分别为3. 04%和11. 07%;结构应力分别降低了55. 24%和87. 97%.结论清淤盘的优化达到了轻量化和减小迎水率的目的,结构刚度、强度均满足设计要求,且动态性能有所提高.     

空间薄壁CFRP豆荚杆悬臂屈曲分析及试验

空间薄壁CFRP豆荚杆工作时处于悬臂状态,为掌握其悬臂受力性能,分别以截面2个对称轴为中性轴对豆荚杆悬臂梁进行末端加载试验,得到了屈曲荷载及屈曲特性.利用ABAQUS进行线性特征值屈曲分析,并引入特征值屈曲模态作为初始几何缺陷进行非线性屈曲模拟,得到豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷及非线性屈曲特性.与试验结果进行对比分析表明:初始几何缺陷对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷影响显著,给理想豆荚杆植入适当的初始几何缺陷可有效模拟实际豆荚杆屈曲.基于试验和模拟分析,进一步对豆荚杆壁厚、铺层和杆件长细比进行参数分析,得到各参数对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷的影响,对悬臂薄壁CFRP豆荚杆的设计和应用具有重要参考价值.     

一种双桥臂微悬臂梁谐振频率的影响因素研究

为了获得双桥臂硅微悬臂梁的谐振频率随其质量块尺寸的变化规律,首先推导出了双桥臂硅微悬臂梁谐振频率的解析式,并对9组不同尺寸的双桥臂单晶硅微悬梁的谐振频率随附加质量块长度的变化规律进行了分析.结果表明,随着附加质量块长度的增加,悬臂梁的固有频率会逐渐地减小,并且随着质量块长度所占微悬臂梁总长度比例的增大,附加质量所引起的微悬臂梁谐振频率的变化量在总谐振频率中所占的比重呈逐步减小的趋势.     

压电微悬臂梁探针的制作工艺研究

为实现压电探针在纳米器件表征和加工领域的应用,设计并制作了一种压电微悬臂梁探针.采用各向异性湿法腐蚀的方法得到纳米级硅针尖,用局部压电层方法解决了压电微悬臂梁探针制作过程中探针、压电薄膜和微悬臂梁之间的工艺兼容性问题.使用微力传感器测试平台对尺寸为450μm×70μm的压电悬臂梁探针进行测试,结果表明,这种尺寸的压电悬臂梁探针的弹性常数为21.17N/m,与理论计算值相符.通过对压电探针的设计制作,总结了湿法腐蚀-干法刻蚀等工艺的结合方案,为压电探针的广泛应用奠定了基础.     

具有激振和测振的新型压电微悬臂梁设计

设计了几种新型压电微悬臂梁结构,目的是实现微悬臂梁同时具有激振和测振功能.设计的微悬臂梁尺寸(长×宽×厚)为860μm×300μm×2.11μm;设计了4种可以同时实现激振和测振功能的上电极形状;分析了上电极与信号传递函数值的关系,并对微悬臂梁进行了静态响应、模态分析和谐响应分析.可以看到采用Ⅱ型上电极设计的微悬臂梁既可以实现激振和测振功能,同时具有最佳的静态灵敏度和较高的品质因子,为优化的设计结构.     

泥沙淤积环境下清淤置换模块设计及检测效率分析

针对泄水消能建筑物水底泥沙淤积、水体能见度差导致的水下检测难题，该文研究了一种适用于积淤水底、浑浊水质条件的清淤置换模块，并对其机构设计和检测效率进行分析。基于水底泥沙起动条件与淹没式水射流特性，运用Euler多相流模型对清淤置换模块进行水动力分析，并通过水沙两相流数值仿真和实物试验相结合的方式对比分析。该文验证了清淤置换模块中升降机构的必要性，得出置换检测壳体底部离沙高度为60 mm时，机器人清淤检测效率最高，可在1.56 s内将检测区域内厚度为100 mm的淤积泥沙清除90%,完成清淤-检测作业的总用时为9.56 s。清淤置换模块的推广应用可显著提升现有水下机器人的环境适应性和检测能力，推动水下检测技术的发展。     

索牵引弹体装填机器人的尺寸优化设计

针对海军大型武器的对接装填自动化需求,为提高装填安全性和效率,该文提出一种三索并联机器人,实现弹体自动化转运和装填,并完成了该三索并联机器人的尺寸优化设计方法研究。考虑索塔高度对于建造难度、重量及成本等影响,将参数优化设计分为全局搜索优化及局部搜索优化。全局搜索通过对所有设计参数进行采样搜索得到索塔高度为关键设计参数,基于悬臂梁位移公式得到索塔高度及直径相关性,从而建立索塔高度与索力变化率的无量纲优化函数,得到索塔及索径优化结果。在全局搜索优化结果基础上,以最大索力最小化为设计参数优化指标,得到所有设计参数的优化值,并最终得到平动轨迹上的索力变化曲线。设计方案、优化方法及参数优化结果可为后续海军弹体装填自动化设备提供参考和依据。     

净水厂排泥系统及污泥泵房优化运行研究

中国北方某净水厂运行过程中,在进行滤池反冲洗,沉淀池排泥时路面冒水,污泥泵房上清液回流时经常会有泥进入调节池造成调节池积淤等。针对上述问题,通过对压力井进行改造、优化沉淀池排泥模式,基本解决路面冒水问题;通过研究并优化污泥泵房运行模式,控制运行液位在合理范围内,达到了降低调节池清淤频次的目的,同时提高了污泥泵房工作效率。     

微型电磁式振动能量采集器的设计和电磁特性仿真研究

为了设计出结构合理、性能优良的微型电磁式振动能量采集器,利用Ansoft Maxwell软件对模型的结构参数和输出电动势之间的关系进行有限元仿真,分析发现:随着圆形永磁体厚度、悬臂梁振幅的增加及悬臂梁和永磁体间距的减小,输出电动势逐渐增加;在永磁体半径不断增加的过程中,输出电动势会出现一极大值.根据优化原则设计出结构参数如下的模型:圆形SmCo28永磁体厚度为1 mm,半径为2 mm,悬臂梁振幅为1 mm,永磁体和悬臂梁之间的距离为1.02 mm.该模型的最大输出电动势为26 mV,最大输出功率为5.633 μW.     

多室薄壁箱梁腹板弯曲剪力流计算及截面参数分析

基于薄壁杆件结构理论,推导出多室薄壁箱梁腹板弯曲剪力流的计算公式,将其应用于钢箱梁剪力流的计算,并与有限元分析结果及已有文献中的计算结果相比较,同时分析了有无悬臂板、悬臂板厚度、梁高、腹板厚度、底板厚度和箱室宽度对腹板剪力流分配的影响。结果表明,所推导的公式具有较高的精度;腹板厚度、悬臂板厚度及箱室宽度为多室薄壁箱梁腹板剪力流分配比的主要敏感参数,梁高与底板厚度为次要敏感参数;在桥梁结构受力分析中,为简化计算而不考虑悬臂板,会降低边腹板的荷载分配比,导致横隔梁的设计安全系数下降。     

锚网喷加钢带锚索组合支护技术在大断面硐室中的应用

以沁城煤矿井下水泵房支护为例,详细介绍了锚网喷加钢带锚索组合支护技术在大断面硐室中的应用。     

关于悬臂梁受重锤冲击时的动载荷系数分析

研究了悬臂梁受重锤的冲击问题,建立了重锤的运动方程及悬臂梁的振动控制方程,并利用Galerkin原理求得重锤对悬臂梁的冲击力表达式.研究结果表明:重锤质量大于悬臂梁质量时,冲击力的近似解以及有限元解与实验结果之间的误差较大;重锤质量小于悬臂梁质量时,冲击力的近似解与有限元解与实验结果之间的误差小于5%.     

压电智能悬臂梁主动振动最优控制研究

以压电智能材料聚偏氟乙烯(PVDF)作感知和离子交换膜金属聚合物(IPMC)作驱动的悬臂梁为研究对象,建立了智能悬臂梁的压电传感和致动方程.并通过模态分析法变换为基于闭环控制系统的状态空间方程,设计了压电智能梁的振动控制系统.将遗传算法和线性二次型最优控制相结合,采用遗传算法设计Q,R阵,以获取状态反馈控制律,研究了压电智能梁的振动的最优控制问题.仿真实验结果证明,控制系统具有很好的振动抑制效果     

激光冲击波驱动悬臂梁的流-固耦合动力学分析

提出采用激光冲击波驱动液体介质中悬臂梁使其产生运动的驱动方式.为了解激光冲击波驱动悬臂梁的运动特性,在统一考虑结构与液体性质的基础上,采用有限元方法,比较了单脉冲激光冲击波驱动真空中和水中悬臂梁的振动输出,并对多脉冲激光冲击波驱动悬臂梁进行了有限元仿真.结果表明:液态介质使悬臂梁振动频率大大降低,衰减加快;在多脉冲作用下,悬臂梁振动幅值在第一个脉冲后有所增大,增幅可达到40%.分析结果显示:在激光冲击波作用下,悬臂梁在其安全范围内可以获得较大的变形量,这表明用激光冲击波驱动悬臂梁可实现符合要求的的运动.     

前混合磨料水射流连续加料系统设计与实验研究

针对现有前混合磨料射流系统不能实现磨料连续供给的问题,提出利用射流泵原理抽吸和混合磨料实现连续加料的新思路,即利用有压水从射流泵喷嘴以一定速度喷出而引起的负压场卷吸磨料进入射流泵内的混合腔,并与水混合后经喉管和扩散管进入高压胶管,最后经切割喷嘴加速后喷出,形成连续磨料水射流。为使系统性能最优,分析了连续加料系统的结构组成及工作原理,并设计了系统的结构与尺寸;运用数值模拟方法对影响连续加料与射流性能的主要因素——切割喷嘴与射流泵喷嘴面积比进行优化设计,分析了其对系统性能的影响规律,确定了其最优取值范围;通过室内压力测试、连续加砂及切割试验对系统性能进行了验证,结果表明,在合适的面积比结构下,该连续加砂系统在磨料入口能形成负压及足够的压力梯度,将磨料吸入并加速,且在切割喷嘴端仍然保留足够的静压转化为动能,实现前混合磨料水射流的连续高效作业。     

供水泵站结构设计方法浅谈

阐述了供水泵房高度、宽度和长度的确定,分析了泵房稳定性及地基处理办法,指出了水力机械及辅助设备的相关要求。     

高速公路中央墩大悬臂盖梁支架施工监控

高速公路中央墩大悬臂盖梁由于外伸悬臂长、混凝土浇筑体积大,使得盖梁支架在混凝土浇筑过程中往往存在强度不够、位移过大与稳定性不足等问题,因此大悬臂盖梁支架的设计和施工过程的监控成为了高速公路建设过程中十分重要的环节。本文针对某高速公路中央墩大悬臂盖梁施工项目,设计了完整、有效的盖梁施工质量和施工安全监控方案。建立了盖梁支架有限元模型,模拟了混凝土浇筑的施工过程,针对施工过程中的关键工况对盖梁支架的强度、位移和稳定性进行了全面评估。计算结果表明,主梁和斜拉钢带联接器均存在局部应力超限区域,进而采用长度1.5m、厚度20mm钢板对主梁上下翼板贴板进行了局部加强,在联接器上加入直径0.13m的垫片或增大螺母直径至0.13m减少局部应力集中。在盖梁浇筑施工过程中,对盖梁支架危险截面应力进行实时采集与监控,并基于数字图像相关法（Digital image correlation,DIC）技术对盖梁支架关键点的位移进行了实时监测,保证了施工的安全和质量。该施工监控的方案设计与实施对中央墩大悬臂盖梁施工具有一定的参考意义。     

Vibration Analysis of Fetching Carton Mechanism of Square Carpets Packaging

In this paper,according to the cantilever beam of fetching carton mechanism in square packaging machine, considering the impact of motion of air cylinder on it,its dynamics model and finite element model are built by using ANSYS. This paper not only acquires the deformation distribution,stress distribution and natural frequency of the cantilever beam in the static state; but also gets the dynamic response curve in the maximum deformation and the dynamic stress response curve in the near of the maximum stress during the motion of air cylinder. Result shows that no matter static state or dynamic state,deformation of the cantilever in the fetching carton mechanism is acceptable. The design of mechanism is reliable and its motion is also stable; no resonance can occur on the cantilever beam.