翼型深松铲铲间距对土壤扰动的仿真与试验

土壤扰动是深松作业的重要性能指标,翼型深松铲铲间距对土壤扰动特性有重要影响,是深松机设计的关键结构参数之一.本文采用离散元法(DEM)建立了土壤深松03试验模型,研究了翼型深松铲5种不同铲间距(350,400,450,500,550 mm)在恒定工作速度(0.83 m/s)和恒定工作深度(300 mm)下对土壤扰动特性的影响.仿真与试验表明,铲间距越大,土壤膨松度越小,而土壤扰动系数先减小后增大;两翼铲间未扰动土壤高度、横向扰动宽度随翼铲铲间距的增加而变大,铲间距的大小对土壤深松效果将产生重大影响,而且离散元法能够较准确地模拟土壤深松过程中的扰动行为;离散单元法仿真试验与室外田间试验获得的土壤扰动轮廓大致吻合,不同翼铲铲间距深松作业下土壤膨松度、扰动系数的EDEM仿真值和田间试验值平均误差分别是11.2%和13.5%.     

掘进机截齿截割煤岩的离散元仿真方法

为了研究截齿截割煤岩的动态破坏过程,提出采用离散元法进行截齿截割煤岩的仿真分析.根据截割头结构建立了相应的离散元模型,采用二维圆盘颗粒建立了煤岩的离散元模型,通过接触和连接力学模型计算截割过程中的作用力.在此基础上,通过VC++6.0编写了离散元仿真计算程序,借助MFC建立友好的人机交互界面,实现了截齿截割煤岩工作过程的离散元仿真.通过对截割角为45°条件下的截齿截割煤岩进行仿真,结果初步证明了采用离散元法的可行性,为截齿截割过程分析和截齿的优化设计提供了一种新的研究手段.     

基于图形学方法的离散元边界接触检测法

在采用离散元法分析机械部件的接触作用时,如何建立复杂结构和不同运动方式机械部件的离散元法分析模型,已成为离散元法工程应用需要解决的主要问题.提出了一种基于图元的二维边界离散元法仿真算法,该算法采用Bresenham方法设置边界图元信息以进行邻居搜索.实例验证证明了该算法的正确性和有效性,为实现由边界的CAD模型进行边界的离散元法仿真分析奠定了基础.     

基于离散元法的输送机优化设计软件研制

通过基于离散元法研制了输送机工作过程及其性能分析软件.该软件可在输送机的设计阶段,由输送机的CAD模型(CAD软件设计图)进行输送机工作过程的动态仿真,分析输送机的工作过程及性能.通过改变输送机的CAD模型,分析评价不同结构及尺寸输送机的性能,实现输送机结构及尺寸参数的优化,为输送机的研究和设计提供一种新方法和新手段.     

非规则曲面的离散元法分析模型建模软件

在采用离散元法分析机械部件与颗粒材料接触作用时,需要建立机械部件（边界）的离散元法分析模型。分析可知,机械部件中与颗粒材料接触作用的零件表面,存在不能用初等解析函数表达的非规则曲面。为此,采用推进波前法（AFT：Advancing Front Technique）进行非规则曲面网格划分,把非规则曲面离散成三角形平面片的组合,同时添加运动属
性和材料特性参数,由此建立非规则曲面边界的离散元法分析模型。在对PRO/E软件进行二次开发的基础上,研制了非规则曲面边界建模软件。通过实例验证,初步证明了基于AFT边界建模方法和软件的可行性,为复杂结构机械部件工作过程的仿真分析奠定了基础。     

基于Pro/E的重力压板式棉花精量穴播器的优化设计

采用重力压板式棉花精量穴播器的结构和原理,运用Pro/E虚拟设计方法 对该穴播器核心工作部件重力压板式取种器进行了三维数字化建模与动力学仿真,依据仿真分析结果,进一步优化了取种器重力压板的结构参数,较好地满足了该穴播器高速精量排种的技术要求.物理样机的台架试验表明工作速度＜1.2m/s时,穴播器单粒率＞93%,达到棉花精量穴播的技术要求;当工作速度＞1.4m/s时,穴播器多粒率增幅较大,排种性能明显下降.试验结果与运用Pro/E的优化设计结论 基本一致.     

一种混合变差肺部电阻抗成像算法研究

采用混合变差算法进行图像重建既能保持重构结果的连续性又可保持图像重建过程中的非连续性.建立基于有限元方法的二维EIT肺部模型,对模型进行离散,定义模型和各离散对象的物理特性,施加边界条件,计算边界电压,进行正问题仿真,确定算法的目标函数,进行图像重建并对混合变差算法的性能进行评估.在合适的权重值条件下采用混合变差算法重建的图像的结构相似度比采用吉洪诺夫算法和总变差算法重建的图像的结构相似度在无噪声时分别提高了约5.1%和9%,在含噪声时分别提高了约2.7%和6.3%.既可用于仿真研究与实验中,也可用于临床实测数据的图像重建.     

舵轮式杠杆开启穴播器与凸轮-连杆穴播器的对比分析

为克服凸轮—连杆穴播器存在的缺点,设计了一种新型舵轮式杠杆开启穴播施肥器,在牵引工作状态下可自动滚动,实现入土成穴器入土;入土成穴器采用定、动两瓣结构,非打开状态为常闭,动瓣在达到最大入土深度后按杠杆原理打开,完成下位投种.对新旧两种穴播器的结构、开闭系统及其原理等进行了系统的分析比较,证明了杠杆开启穴播器优于凸轮一连杆型穴播器.     

基于边界二维CAD模型的三维离散元法边界建模方法

在采用离散元法分析散粒物料与相关机械部件的接触作用时,如何建立复杂结构和不同运动方式机械部件的离散元法分析模型,已成为离散元法工程应用需要解决的主要问题.运用一种基于机械部件二维CAD模型(CAD软件设计图)建立其三维离散元法分析模型的方法,即利用AutoCAD功能强大的二次开发包并综合运用投影匹配、智能辅助线以及人机交互等方法,建立机械部件三维离散元法分析模型的方法,从而实现了由机械部件的CAD模型进行机械部件的离散元法性能分析,为相关机械部件的数字化设计和虚拟设计提供了一种新方法和新工具.     

凸轮式三组元燃料配比器性能仿真研究

凸轮式三组元燃料配比器是某种热动力水下航行器推进系统的关键组件,其配比精度直接影响燃料的效率和动力系统的性能.因此其各项指标之间的关系,是三组元燃料配比器工作中的重要问题.通过对该型燃料配比器的性能仿真,得出该配比器转速、压差、流量和配比精度之间的关系,用以研究其在一定压差和流量范围内的工作性能.     

电磁层析成像系统中标量磁势的数值解法

电磁层析成像技术是一种基于电磁感应定律的工业过程成像技术,激励线圈产生的交变磁场在目标物体中产生涡流,进而产生二次磁场.接收线圈检测到感应电压后利用重建算法可以得到物场的分布信息.边界元法以积分方程为数学基础,同时采用了与有限元法相似的划分单元离散技术,将边界积分方程离散为代数方程组后用数值方法求解.边界元法在电磁层析成像技术中已有一定的应用,而基于标量磁势的边界元法使得求解过程的速度和效率显著提高.本文针对一个简化的电磁层析成像系统模型,利用3种数值方法求解目标物体表面的标量磁势,并利用Matlab编程得到仿真结果.对结果进行对比分析后,选出最优解法.     

基于MBD和DEM耦合的新型CAE软件

针对播种机工作过程分析和优化设计中存在的问题, 提出一种将多刚体动力学（multiple rigid body dynamics, MBD）与离散元法（discrete element method, DEM）耦合的方法, 通过将自主研发的多刚体动力学计算仿真软件与离散元法分析软件进行集成, 研发出一种新型CAE软件〖CD2〗AgriCAE（agricultural computer aid engineering）, 介绍了该软件的实现方法, 并通过实例验证了AgriCAE软件的可行性和有效性.      

弹性体材料拌合的离散元模拟及拌合装置的改进

为了现实有效地离散弹性体材料拌合的数值模拟,采用离散元法,开发了离散弹性体材料拌合离散元模拟系统.通过塑料球落下拌合实验对数值模拟系统进行了验证.实验结果与计算结果接近,表明该系统具有可信性.应用数值模拟系统对现有拌合装置的拌合原理进行了分析,阐明了现有拌合装置的问题,开发了一种新型拌合装置,并对其进行了实验验证和数值模拟.结果表明新型拌合装置的拌合能力高.该材料拌合离散元模拟系统与参数确定方法能够合理地模拟离散体的拌合.     

连续与离散时间混合控制的多通道随机多址接入Ad Hoc网络协议分析

 提出了一种连续与离散时间混合控制的多通道随机多址接入协议(MRMCS),设计了离散时间接入和连续时间接入相结合的控制时钟,采用概率p的选择、负载均衡技术,对多通道优先级业务控制的随机多址系统进行了研究.由于综合了时隙式接入控制和连续时间型接入控制的优点,使得连续与离散时间混合控制的多通道随机多址系统的性能得到了提高.通过建模分析,得到了CSMCMA网络协议的吞吐量解析结果.仿真实验结果表明理论分析和仿真实验相一致.同时,仿真实验还给出了概率检测时隙式和概率检测连续型随机多址系统的比较结果,说明双时钟控制系统的较优性能.     

猪用饲喂器拨片式供料装置机理分析与参数优化

为提高我国生猪养殖业应用的饲喂器的工作性能,对设计的一种猪用饲喂器拨片式供料装置进行了机理分析与试验.通过对其主要结构的理论分析以及离散元模拟仿真,确定杆绳斜置式破拱单元和拨片式排料单元的结构.在实现稳定排料基础上,以影响其排料性能的主要因素为试验因素,以排料速率和排料均匀性(以变异系数表示)为评价指标进行三因素五水平二次回归正交旋转组合试验,获得最优参数组合.试验结果表明:杆绳斜置式破拱单元实现了料斗内颗粒饲料连续、稳定排料;在填充率为80％,且拨片转速为55.5 r·min-1、出口间距为14.5 mm、排料段最大后倾角为31.5°时,对应排料速率和变异系数分别为166.75 g·s-1和4.39％;饲槽内颗粒饲料分布均匀,饲喂器排料性能较佳.     

非阻塞性颗粒阻尼的离散元法

提出了一种研究颗粒阻尼减振特性的离散元算法,建立了离散元法(DEM)数学模型.通过分析颗粒间以及颗粒与容器壁间的相互作用规律,能较准确地预测颗粒阻尼的减振特性.与实验结果进行了比较.验证了该离散元数学模型的正确性.利用离散元数学模型来研究颗粒阻尼结构属性的改变对其阻尼减振特性的影响,结果表明,质量比和材料密度都对颗粒阻尼的减振特性有影响.     

直接边界元法奇异积分的研究

在用直接边界元法解决弹性问题时,当场点与加载点重合时,边界积分方程将出现奇异.为了减少计算误差,有必要求出奇异积分的解析式.应用高等数学基本理论推导出二维弹性问题直接边界元法奇异积分的解析式,采用线性单元离散边界,求出了奇异的对角线子矩阵元素的解析表达式.根据理论推导的结果,编制了相应的计算程序.可用于分析弹性二维问题的位移场和应力场.     

离散元法中三种球形颗粒接触发现算法的比较

离散元法的计算效率是离散元法的核心问题,而接触发现算法是影响计算效率的重要因素.以目前广为使用的球形颗粒离散元法中的三种接触发现算法为基础,分别将这三种方法并入到作者自行开发的离散元程序中,模拟五个不同颗粒数量的砂堆形成过程.模拟结果表明,边界盒法计算效率最高,相邻单元法次之,边界球法计算效率最低.     

崩落采矿法放矿的离散元仿真

简述了离散元法的基本原理,并用其对崩落采矿法多漏孔放矿过程进行了仿真。结果表明离散元法对于解决放矿问题是可行的和较为全面的,它不仅能从运动方面研究崩落矿岩的移动形态,而且还能从动力学方面分析矿岩块之间的力学关系。后者是离散元法所特有的功能。     

海底表层水合物绞吸单齿破碎仿真分析

固态流化机械采掘的原位绞吸式开采是目前较为适用的海底表层水合物开采技术之一。基于离散元法建立了单齿切削水合物的拟三维数值仿真模型,对单齿切削水合物的破碎过程进行了研究。研究结果表明:1)水合物破碎仍然遵循岩石的破坏机理,纯态水合物呈塑性破坏、海洋水合物沉积呈脆性破碎;2)切削厚度越深,崩落的海洋水合物沉积物体积呈越大的趋势;3)切削厚度小于8 mm时,切削力随切削厚度成线性增大。运用三维离散元法研究绞吸头单齿破碎水合物具有可行性,其研究结果可为绞吸式机械采掘及绞吸头的设计、开采参数的制定提供依据。