气囊抛光曲面光学零件工艺参数对抛光区特征影响的研究

首先介绍了气囊抛光的原理,然后在自行研制的气囊抛光实验样机上,对曲面光学零件进行了抛光实验,研究了进动角、气囊压缩量、气囊内部压力、气囊转速以及工件的曲率半径几个重要的工艺参数对球面光学玻璃抛光区影响情况,总结了各工艺参数对抛光区的影响规律,给出了曲面光学零件工艺参数合理的抛光区取值范围.     

含内部随机点蚀的2D圆环管道模型屈曲研究

通过建立有限元模型分析了内部随机点蚀对外压作用下2D圆环屈曲压力的影响.由于管道内部多相流侵蚀-腐蚀的影响,管道极易在6点钟方向产生内部沟槽腐蚀和点腐蚀,进而导致管道损坏失效.内部腐蚀是造成深海管道损坏失效的重要因素,针对内部随机点蚀对管道屈曲压力影响的问题,将用户自定义的Python程序嵌入Abaqus有限元数值模拟软件进行研究.把管道简化为2D圆环模型,利用Python程序中均匀分布随机数生成器,建立多个随机点蚀圆片模型;根据内部随机点蚀的特点,采用随机数发生器得到在2D圆环内表面3点钟到9点钟方向随机分布的点蚀坐标;在整体坐标系下完成模型装配后,运用Abaqus软件中的布尔切割运算功能建立了含内部随机点蚀的2D圆环有限元模型.使用上述模型研究了外压作用下内部随机点蚀对圆环屈曲压力的影响,模型校准后基于该2D圆环模型开展了参数敏感性分析,研究结果表明椭圆度、径厚比和腐蚀比是影响2D圆环屈曲压力折减系数的主要因素.基于多参数非线性回归分析,建立了椭圆度、径厚比和腐蚀比3个参数对外压作用下含内部随机点蚀2D圆环屈曲压力折减的经验公式.研究结果可为内部随机点蚀作用下的海底管道的极限强度评估和剩余寿命分析提供参考.     

开关柜内部故障电弧产生压力冲击的辐射模型

基于磁流体动力学法研究了开关柜内空气故障电弧的辐射模型。采用净辐射系数(NEC)法、半经验NEC和P1三个辐射模型,计算了密闭开关柜内部空气故障电弧的辐射传递过程和压力冲击效应。通过将三个模型计算的压力上升和试验结果进行比较,确定了适于故障电弧计算的辐射模型。重点分析了半经验NEC模型中重吸收层的起始温度边界对压力上升的影响。结果表明低温区域的重吸收效应严重影响故障电弧的能量输运,进而影响内部压力上升。和NEC模型相比,P1模型和半经验NEC由于考虑了重吸收效应更适合于故障电弧的压力计算。采用P1和0.7α0.83的半经验NEC模型(α为重吸收区域的起始温度边界的可调参数)所计算的压力上升更接近于试验结果。     

软着陆气囊参数可行域分析及优化设计研究

为建立系统的缓冲气囊设计方法,首先基于能量守恒方程,建立缓冲气囊的解析分析模型,并通过试验及有限元仿真进行了验证;在此基础上,建立了基于解析模型的缓冲气囊设计参数可行域的初步确定方法;并在可行域中选择合理设计初值,将缓冲气囊的解析求解器与遗传算法相结合,开展了缓冲气囊的优化设计方法研究.研究分析表明,通过确定气囊设计参数的可行域,可快速得到合理的设计初值,随后通过对设计初值进行优化,耗费较短的时间即可完成气囊缓冲系统各个设计参数的联动设计,提高气囊的缓冲效率,整套设计方法合理快捷,对工程实际具有较高的参考价值.     

校车主动式安全气囊控制参数分析

为弥补校车现有乘员约束系统的不足,利用经台车试验验证的MADYMO校车乘员约束系统模型,建立主动式安全气囊的仿真模型。根据气囊的工作原理,分析拉带长度、排气孔面积、气体质量流率、气囊安装位置等气囊参数对6岁儿童乘员伤害值的影响。仿真结果表明:有气囊保护时乘员头颈损伤值降低,但胸部保护效果不明显。排气孔面积变化最大可使6岁儿童乘员综合评价指标WICS(Weighted Injury Criteria for School)降低21.3%,气囊安装位置变化可使WICS最大降低11.5%。上部、中部、下部拉带可使WICS最大降低值分别为2.52%、2.23%和1.58%,气体质量流率可使WICS最大降低2.23%。由于气囊安装位置与排气孔面积对乘员的影响最为显著,气囊参数的调整可明显改善6岁儿童乘员伤害值,实现校车对6岁儿童更好的保护。     

连续进动气囊抛光材料去除特性研究

为提高和调控模具自由曲面的加工效率与质量,提出了机器人辅助连续进动气囊抛光方法;运用运动学原理,推导了行切法加工方式下的切向速度数学模型;基于Preston方程,建立了连续进动气囊抛光材料去除模型;通过MATLAB仿真技术,分析了其它工艺参数一定的条件下,进给速度和叠加次数对气囊抛光切削方向分布和材料去除特性的影响;以材料快速均匀去除为目标,获得了优化进给速度v=0.7mm/s和叠加次数n=3.最后,通过机器人辅助气囊抛光系统,进行了试验对比验证,与仿真结果吻合,证实了连续进动气囊抛光方法应用于模具自由曲面抛光的有效性.     

壁面粗糙度对喷油器内空化流动特性的影响

水力空化对柴油机喷油器的性能及污染物的生成有重要的影响,它影响燃油的雾化和燃烧过程效率。运用混合均相流模型及完全空化模型对柴油器喷油器内部的空化流动特性进行数值模拟研究;并结合Nurick的试验验证所选模型的合理性,研究了壁面粗糙度对柴油机喷油器内部空化流动特性的影响。结果表明,在入口压力较低时,流量系数随着粗糙度的增加而减小;流量系数随着空化参数的增加而缓慢增加。当空化参数大于某一值后,流量系数则变化较小。在靠近尖角区域,空化产生的蒸汽气泡向中心轴方向迁移,使得在中心区域雾化增强。     

安全气囊仿真技术在乘员离位模拟中的应用研究

在汽车碰撞乘员离位保护的研究中需要准确地了解安全气囊充气过程.文章基于MADYMO软件中的计算流体力学(CFD)算法,建立了某国产品牌轿车前排驾驶员侧和乘员侧气囊的CAE模型,并通过气袋的静态起爆试验验证了气囊充气模型的准确性;将气囊模型整合于车体模型中,建立了典型的离位仿真模型,经与离位试验的对比验证,进一步从运动学和动力学的角度验证了气囊充气模型的有效性和准确性,为乘员约束系统的离位研究和参数优化提供了有效的基础模型;并针对离位儿童设计了分体式气囊,对比原车气囊,可以降低儿童头部的伤害并且提供胸部的保护作用.     

多气囊仿生软体机器人设计及其运动特性分析

设计了一种多气囊仿生软体机器人,由位于上方的多个相互连通的气囊和位于下方的双层底座组成,通过给气囊充气以使软体机器人产生弯曲,通过在软体机器人前、后表面设置不同的摩擦片,机器人能够利用前、后摩擦力的不同而得以前行;利用ANSYS软件分析软体机器人充气、放气过程中的内应力,以改善机器人的结构设计;采用Yeoh模型研究软体机器人运动过程中的力学特性,在理想条件下推导出软体机器人的前行步幅与气囊内部气体压力的非线性关系模型,并通过仿生软体机器人的充气和前行运动实验验证仿生软体机器人前行运动的可行性.结果表明,当充气压力为90kPa时,机器人前进的步幅为19.25mm,与其理论值(22.85mm)基本一致.     

气体旋流喂丝枪的实验研究

研制了针对国内炼钢设备现状的气体旋流喂丝枪。该喂丝枪可直接套装在导丝管外进入钢液或铁液内部。完成了在大气压下的水模拟试验和压力水试验。在水模拟试验中,观察到了液面漩涡、液中气囊以及环流和旋流;在压力水试验中,测试了喂丝枪与不同丝配合的极限压力,即喂丝枪的特性曲线。根据Pfizer的工业实验数据,合理选择喂丝工艺参数,预计使用气体旋流喂丝枪的钙收得率会超过30%。     

基于ALE算法的汽车侧面气帘展开仿真

为了模拟气帘的充气展开过程,采用LS-DYNA软件建立了某汽车气帘基于流固耦合ALE算法的仿真模型,给出了主要参数的设置及耦合实现方法。通过静态起爆试验和落锤试验对仿真模型进行了验证。结果表明：气帘是在充气口位置先展开,然后逐步充满整个气帘,气帘展开的形状与静态起爆试验结果基本一致;落锤加速度试验峰值与仿真峰值误差约为9%,证明了所建立的ALE模型可以用来有效模拟气帘的展开过程。     

基于颗粒法的安全气囊仿真及应用分析

基于颗粒法理论对压力容器试验和气囊静态离位摆锤试验进行模拟,验证了颗粒法模拟气囊展开过程的有效性.将颗粒法应用于乘员约束系统中气囊的展开模拟,建立正面碰撞台车有限元模型.通过假人头部响应的仿真与试验对比分析,进一步表明颗粒法能够用于气囊展开过程的准确模拟,为乘员约束系统开发与仿真等工程应用提供可借鉴的方法.     

汽车防护气袋有效性研究

介绍与汽车防护气袋有效性有关的计算机模型参数，并用以分析气袋设计是否可以根据一些参数来进行调整，以适应更广泛的碰撞情况．     

船用气囊力学特性及极限承载力分析

分析了承压气囊变形的几何描述和根据薄壁压力容器受力分析应力理论,建立了统一的气囊变形与承载力、内压关系数学模型.通过单轴拉伸试验确定囊体材料特征,提出了承压气囊的力学特性和极限承载力的计算方法.通过算例验证,证明该方法可用于承压气囊理论分析,为船用气囊下水的安全使用提供了指导.     

基于激波管实验的空气袋织物透气率的测试研究

提出一种基于激波管实验和理论的空气袋织物透气率的测试方法.实验中空气袋织物被固定在激波管低压段末端,与大气相通.当一道平面激波与织物相撞击时将被反射,与此同时会在织物前方形成一个高压,由于空气袋织物是一种多孔介质,此高压将导致透过织物的气流流动,此流动的流率,即透气率,可通过对反射激波速度的测试而计算得到.     

双气室缓冲气囊多学科设计优化

针对某型着落装备着落工况的一种双气室新型缓冲气囊,基于ISIGHT多学科设计优化平台和HYPERMESH,LS-DYNA有限元分析软件以及FORTRAN语言编写的程序,通过组合优化策略对双气室缓冲气囊进行了多学科设计研究.以气囊体积为优化目标,以上气室的高度、初始充气压力和下气室的高度、初始冲气压力、排气压力、排气孔面积、气囊底面积、着落装备过载和最小离地距离等多学科要求同时为约束条件进行了设计优化.结果表明:通过多学科设计优化,在着落装备过载和最小离地距离满足设计要求的同时,气囊体积达到了最小,减小设计周期和减少试验次数,降低研制成本.     

汽车安全气囊展开过程的仿真算法

对气袋织物的各向异性材料模型进行研究,将织物的拉伸和剪切仿真与试验结果对比,以验证材料模型的准确性.分别采用控制体积法(Control Volume,CV)与近年来新开发的粒子法(Corpuscular Method,CPM),对平铺与折叠气囊展开进行数值模拟,并对比气囊展开形态和压力结果对比.结果表明,CV方法只适用于IP(In-Position)乘员与气囊作用的仿真模拟,而CPM方法可模拟出气囊展开初期的高速气流运动,且计算效率较高,适用于OOP(Out-of-Position)乘员与气囊的相互作用仿真.     

直升机安全气囊约束系统仿真及试验研究

安全气囊作为降低直升机坠落伤亡风险的主要技术，能有效减轻飞行员在坠撞过程中的二次伤害。本文以某型号直升机为研究对象，参照汽车碰撞相关试验要求，开展气囊折叠及约束系统匹配设计，建立驾驶舱整机有限元仿真模型，通过气囊静态起爆试验和直升机整机跌落碰撞试验验证模型的有效性。通过灵敏度分析确定主要结构优化参数，并设计四因素四水平正交试验完成约束系统优化。结果表明，飞行员综合损伤值WIC减少8.91%，对飞行员的保护效果提高，为直升机被动安全领域提供研究基础。     

安全气囊织物动态透气性的数值模拟

将安全气囊织物视为多孔薄膜,基于Porous Jump模型对其动态透气性进行非稳态数值模拟,得到了测试管道中的流场分布情况,并最终得到安全气囊织物动态透气量.利用自行设计的安全气囊织物动态透气装置对其动态透气的数值模拟结果进行验证,结果表明数值模拟结果与实验结果吻合.