Gamma型态史特灵引擎的研制与测试

研制一Garoma型态史特灵引擎,工作流体为空气,于常压下使用电源供应器,分别输入200,250,300 W不同的热源,测试引擎在不同转速下的负载扭矩、输出轴功和制动热效率,并比较单动力汽缸与双动力汽缸之性能.在榆入热源为300 W下,单动力汽缸在转速为405 r/min时有最大扭矩0.13 N·m.在转速为456 r/min时有最大输出轴功5.73 W,最大制动热效率2.57%.双动力汽缸在转速为412 r/min时有最大扭矩0.15 N·m,最大输出轴功6.47 W,最大制动热效率2.9%.     

电动车DCT换挡滑摩功与冲击度最小优化

为减小电动车双离合变速器换挡过程中产生的滑摩功与冲击度,提出了换挡冲击度与滑摩功加权系数的综合评价指标,以动力参数为输入变量,建立优化目标函数。通过傅里叶变换转化,采用MATLAB粒子群寻优算法对换挡过程中电机输出扭矩和双离合变速器传递扭矩进行优化。结果表明,换挡滑摩功和冲击度都有所减小。所做的研究对于提高这种电动车的换挡品质有一定的理论意义和参考价值。     

兆瓦级风电机组风力桨叶多学科设计优化

为了提高兆瓦级风电机组风力桨叶整体性能,以兆瓦级风电机组风力桨叶气动性能、质量、桨片根部的极限推力和噪声水平为目标函数建立多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行求解.研究结果表明:兆瓦级风电机组风力桨叶风能利用系数Cp增加12.5％,质量M减小11.00％,桨叶根部的极限推力载荷F减少12.60％,噪声Stotal减小10.48％;兆瓦级风电机组风力桨叶翼型的升力系数和气动性能得到了较大优化.     

新型风机增速箱输出轴优化设计及寿命预估

以新型风机增速箱输出轴为研究对象,对输出轴进行设计、校验,然后对实心结构空心优化,模拟实际工况,进行有限元分析,结果表明空心轴满足强度要求,验证了空心优化的合理性。在此基础上考虑低幅载荷强化与软化的双重作用,提出了一种修正的寿命预估模型,利用新模型对输出轴进行寿命预估,与设计寿命相差5.22%左右,具有较高的预估精度,而且计算简单,能够弥补现有模型忽略低幅载荷循环特性的缺陷。该研究方法对轴类零件的优化设计及寿命预估具有一定的指导意义。     

多种工况下装载机机罩多目标拓扑优化设计

针对某装载机机罩存在质量大,有开裂现象等问题.以体积和频率为约束,以各工况载荷下结构的刚度最大作为目标函数,依据固体各向同性惩罚(SIMP)理论,采用带权重的折衷规划法对机罩结构进行多目标拓扑优化,并依据优化结果对机罩重新设计.结果表明,优化改进后的设计模型,既减轻了结构质量,又提高了结构的动、静态特性.     

地毯簇绒机细长主轴系统机构的动平衡

地毯簇绒机械的主轴系统具有细长轴、多组多套连杆机构等特点,这样的机械系统存在惯性不平衡和交变载荷,存在大量的振动问题.以4m幅宽地毯簇绒机主轴系统为研究对象,建立多套连杆机构的教学模型,提出机构完全动平衡理论求解方法;同时以实际工艺条件为约束,以主轴受到的动反力变化最小为优化目标,提出局部动平衡的解耦优化求解方法.对理论解与优化解进行比较分析,证明经优化求解的局部动平衡可减小轴系振动,且更有利于机构设计实现.     

实况下机械零件的动态可靠性分析

考虑不同工况下载荷变化和强度退化对机械零件可靠性的影响,采用雨流计数法对工况载荷进行统计处理,运用Goodman直线修正法与线性积累损伤法则估计出零件的疲劳寿命.在此基础上,利用等时间段内最大载荷替代载荷变化,Gamma过程模拟强度随机退化的方法来建立渐变可靠性数学模型,最后由随机摄动理论和四阶矩法相结合推导出可靠性灵敏度的表达式.以采煤机扭矩轴为例,估算出扭矩轴在实际载荷下的疲劳寿命,给出各参数变量在疲劳寿命内动态可靠性灵敏度变化规律,分析了参数变量改变对扭矩轴可靠性的影响,并用Monte Carlo仿真进行了验证,结果表明所采用的动态可靠性分析过程符合实际工况,能够为实况下机械零件的动态可靠性分析提供一种方法.     

全机结构疲劳试验载荷优化技术模拟研究

在全机疲劳试验中,需要将模拟飞机数倍寿命内不同起落不同飞行状态的试验设计载荷转化为用一套加载设备连续施加的试验载荷。本文就此问题建立了试验载荷优化处理的数学模型,模型为多任务目标的非线性规划优化模型,优化模型的目标函数综合考虑了弯矩、剪力和扭矩误差,并引入加权系数,以期针对不同部件调节弯、剪、扭误差所占比重。模型用MATLAB的Fmincon函数求解。该方法简化了全机疲劳试验载荷优化处理,并已成功应用于某型飞机全机疲劳试验中。     

托辊轴的有限元分析及结构优化

以带式输送机托辊轴为研究对象,利用ABAQUS有限元软件,对其工作载荷下的力学性能进行了分析,得到了托辊轴的应力应变分布规律.在此基础上,利用结构优化软件,在总体积不变的约束下进行了有参优化和无参优化,结果显示有参优化最大应力降低了22.9％,无参优化最大应力降低了36％.     

四梁式扭矩传感器的设计与优化

为了解决复合振动攻丝研究中的扭矩和轴向力测量问题,设计了一种基于电阻应变的四梁式扭矩传感器。四梁为两端固支结构,均匀分布在半径为R的圆周上,可以测量扭矩和轴向力。为了提高传感器性能,对弹性元件进行了受力分析,以灵敏度为优化目标函数,建立了数学模型,采用Matlab优化工具箱,对传感器的结构进行优化。该传感器工作在振动条件下,为了使传感器的固有频率避开振动攻丝机的工作频率,防止产生共振现象,采用有限元分析软件Ansys对传感器的模态进行了分析,得出传感器的各阶振型及固有频率。     

水轮机全蜗壳圆形断面的水力优化设计方法

针对目前水轮机蜗壳常规水力设计方法中存在的不足,合理划分水轮机蜗壳内水力损失的组成,建立水轮机蜗壳内的水力损失计算模型,改善水轮机蜗壳的水力性能.以水轮机蜗壳的水力损失为目标函数,以沿水轮机蜗壳周向断面的速度矩分布规律为设计变量,对水轮机蜗壳进行优化设计.通过实际编程计算证明,采用变速度矩法设计出的水轮机蜗壳达到了减少水力损失,提高水轮机蜗壳水力性能的目的.     

基于遗传算法的挖掘机工作装置铰点位置优化

将挖掘机工作装置视为一个整体,建立了工作装置整体优化设计数学模型.以挖掘机的挖掘力为优化目标函数,以工作装置各铰点位置的几何参数为优化设计变量,基于遗传算法进行编程,并以某挖掘机工作装置为例进行优化求解.计算表明:在保证挖掘机工作区间在一个合理范围内的前提下,只需将工作装置铰点位置做少许调整,就可以使挖掘机的挖掘性能得到明显改善,铲斗和斗杆的最大挖掘力分别提高1%和5%.采用遗传算法可以快捷而有效地对挖掘机工作装置铰点位置进行优化设计,是对挖掘机性能进行优化设计的一种有效方法.     

基于虚拟样机技术的汽车操纵稳定性参数正交优化设计

以某型轿车底盘为研究对象,采用虚拟样机软件ADAMS建立整车多体动力学仿真模型;结合汽车操纵稳定性的客观定量评价标准,建立了直接生成操纵稳定性评价值的ADAMS函数;用ADAMS软件结合正交试验方法对整车操纵稳定性进行了虚拟正交优化设计。虚拟样机技术在车辆操纵稳定性参数正交优化中的应用,不仅使仿真模型与集中质量模型相比提高了精度,还分析出整车操纵稳定性的主要零部件影响因素,得到了最优的一组设计方案。由于是直接对具体零部件的优化,整个设计过程适于在企业中应用。     

重载万向联轴器节叉应力分析及优化

运用ANSYS Workbench对重载十字轴式万向联轴器节叉进行三维几何建模,等效应力分析得到危险截面的最大Equivalent Von‐Mises Stress与节叉实际应用时断裂失效的位置相符。并对节叉进行了改进优化设计,确定了节叉在承受一定载荷变化的范围内节叉尺寸、质量、等效应力最小化、整体变形最小化的最优设计参数。结果表明,优化设计改善了节叉应力集中。为节叉设计奠定了理论基础,减少了节叉因设计不合理出现断裂的现象,提升了工效和设计质量。     

基于改进多目标粒子群算法的风力机大厚度翼型优化设计

仅以气动性能最佳为目标进行优化设计的翼型,结构性能较差.为了克服这一缺点,基于改进的多目标粒子群算法(MOPSO),提出了综合考虑气动性能和结构性能的大厚度翼型多目标优化设计方法.针对相对厚度为40%的翼型,应用翼型集成理论对翼型进行参数化表达,以翼型主要攻角处的升阻比最大和翼型面对弦线轴的惯性矩最大为设计目标,综合考虑翼型的粗糙度敏感性、失速特性及非设计工况特性,进行翼型的多目标优化设计,得到了Pareto最优解集.分析最优解集中的翼型,由此挑选出的新翼型在气动性能和结构性能上均比常用翼型DU00-W2-401有较大提高.     

优化设计能量传递系统的新途径

基于对立统一的观点,审视了强化传热和传质及其优化设计传递过程系统性能的方法,分析了强化传递过程与降低能量耗散的矛盾的统一性．提出强化传递过程和降低能量耗散的控制方程,给出优化设计传递过程系统的目标函数．基于此,分析了强化对流传热系统优化设计的理论方法,指出了进一步的研究方向．     

烧结镁砂煅烧竖炉内气固传热特性数值分析

以年产5×10⁴t烧结镁砂竖炉为研究对象,基于多孔介质理论,建立竖炉内三维稳态气固流动传热模型,并模拟研究竖炉热工参数对床层内气固传热过程的影响.研究结果表明:冷却风流量每增加10%,出口烟气温度降低50℃,出口球团温度降低80℃;冷却段长度每增加5%,出口球团温度降低25℃.以竖炉出口烟气温度和球团温度为优化目标函数,得到竖炉最适宜结构和操作参数,即煅烧风流量为2606.67m³/h,冷却风流量为2203.34m³/h,预热煅烧段长度为6.64m,冷却段长度为11.70m.在此竖炉运行工况下,出口球团温度为288.75℃,出口烟气温度为414.32℃.     

直齿锥齿轮传动模糊可靠性优化设计

根据可靠性原理和模糊数学理论,按照优化设计方法,建立了直齿锥齿轮传动模糊可靠性优化设计数学模型。采用惩罚函数法对给出的实例进行了优化设计,设计结果表明：利用本文提出的优化设计方法比传统设计方法得到的目标函数值有较大下降。     

基于粒子群优化算法的环状管网优化设计

给水工程中环状管网的优化设计对于降低整个工程造价起到重要作用.基于粒子群优化算法的基本原理,引入了无纲量化的新理念进行建模,寻求目标函数w0(管网年费用的折算值)在水力约束条件下的最小值.采用粒子群优化算法求解该非线性规划模型.算例结果表明算法及其模型在环状管网优化设计中是非常有效的.计算的时间复杂度降低了26.89%左右,充分体现了粒子群优化算法具有较强的寻优能力.     

基于变电站接地系统的改进型粒子群优化算法

由双层土壤和不等电位模型建立接地网优化目标函数,采用分合群和裂变变异的方法对传统的粒子群优化算法进行改进,解决了早熟现象和收敛速度慢等问题.以某变电所接地系统的实际参数为例建立仿真模型,Matlab仿真结果表明,相对等间距分布的80 m×60 m和120 m×100 m变电所接地系统,改进型粒子群算法优化的按指数规则分布的不等间距分布最大接触电压降低率达到了21.65%和23.45%,最大散流电流密度差降低率达到18.05%和10.26%,说明变电站接地优化设计方法能够有效降低最大接触电压和最大散流电流密度差,接地系统的安全性得到大幅提高.