一种自主研磨机器人搜索未知自由曲面模型技术研究

为解决正交双目立体视觉自主研磨机器人对未知自由曲面的加工问题,结合全区域搜索技术、待加工轮廓的选择算法和曲面边界识别方法,提出一种适用于未知曲面加工的自主搜索方法,实现了研磨机器人对非结构化环境中未知曲面的目标搜索任务.研磨机器人利用线激光和视觉传感器来感知未知待加工曲面,采用光轴正交的两个相机同时采集研磨曲面轮廓的图像,并利用模糊逻辑方法进行局部路径规划,在此基础上通过全区域搜索技术实现对未知待加工区域的遍历.同时采用图像处理技术,即动态边界识别方法辨识目标并确定其位置.该未知待加工曲面自主搜索方法可以从曲面任意位置开始加工,算法对于非结构化自由曲面具有良好的适应性.实验结果验证了算法的可行性.     

无机处治风积沙强度特性及工程应用研究

为探究无机处治风积沙的工程特性,通过室内试验开展了3种无机胶结料处治风积沙的7d回弹模量和无侧限抗压强度研究,明确了其强度特性和适用性.研究结果表明:随胶结料含量增加,3种处治风积沙回弹模量均增大,其中二灰处治效果最优,其次是水泥石灰处治和石灰处治;随着胶结料含量增加,水泥石灰和二灰处治的风积沙无侧限抗压强度均增大,而石灰处治的则随灰剂量增加先增大后减小,其中水泥石灰处治效果最佳,其次是石灰处治和二灰处治.综合分析强度特性,建议可将水泥石灰处治作为风积沙地区路基最优处治方法,并将其作为高等级公路的底基层和低等级公路的基层;石灰处治风积沙亦可作为低等级公路的底基层和风积沙地区路基,而二灰处治则对风积沙路基处治效果最好.     

基于FLUENT的拖网渔船球鼻艏形状减阻优化研究

船舶阻力预报是反映船舶安全性与快速性的关键指标.针对现有阻力计算方法存在的耗时长、精确度不够等问题,提出一种利用FLUENT数值模拟技术来实现的拖网渔船阻力预报的快速优化法.船舶球鼻艏对阻力性能具有非常大的影响,应用参数设计法可生成一系列球鼻艏的型线,实现模型的通用化表达,提高流场转换和分析的灵活度,解决经验设计中不可控变量所导致的偏差.与试验结果比较证明该方法计算速度快、预报精度高,设计模型适用于工程和研究.     

具有蒸发喷雾过程的大涡数值模拟

采用大涡数值模拟方法对不同气体密度条件下无蒸发和有蒸发燃油喷雾进行了数值模拟,重点研究喷雾形状、喷雾贯穿距离以及粒子索特平均半径的预测值与计算网格的相关性以及亚网格脉动速度对喷雾过程的影响.计算公式采用单方程亚网格湍流模型、ETAB破碎模型和基于粒子云的碰撞模型.在有无蒸发两种喷雾条件下贯穿距离和索特平均半径的预测值与实验值吻合较好,并实现了预测值与计算网格无关性.亚网格脉动速度对喷雾贯穿距离和索特平均半径影响较小,但是影响喷雾形状和粒子分布.具有蒸发的喷雾贯穿距离与无蒸发喷雾情况类似,但是由于蒸发作用,索特平均半径预测值表现出波动现象.     

用于换热器热计算的θ—P图及其绘制方法

根据不同类型间壁式换热器的热计算公式F＝f(P,R)和ε=Φ(NTU,RC)，给出了绘制θ-P图的方法，用计算机绘图程序，分别绘制了逆流，顺流，错流（一种流体混合及两种流体都混合），＜1－2＞型管壳式，＜1－4＞型对分流式和＜1－2＞型分流式7种间壁式换热器的θ-P图。     

盾构隧道管片衬砌力学行为区间不确定性分析

以琼州海峡盾构隧道为研究背景,基于梁-弹簧有限元模型,考虑初始设计阶段中相关参数的不确定性,将侧向土压力系数、地层抗力系数、接头等效抗弯刚度考虑为区间不确定性变量,建立了管片衬砌结构区间不确定性问题的数值求解模型,推导了影响度计算公式,可估计轴力、弯矩、安全系数的上下界.通过数值分析,探讨了各区间变量不确定性对管片衬砌结构力学行为的影响.数值结果表明:所取参数的不确定性对轴力影响较小,但对变形和弯矩影响较为明显;两种荷载模式对应的管片安全系数区间相差较大,在设计中应妥善考虑.研究结果有望为管片衬砌鲁棒优化设计提供参考.     

基于轮胎滚动下落法的PA路面噪声性能影响因素研究

为了更好地模拟轮胎-路面交通噪声产生机理,提出了轮胎滚动下落的室内试验方法.基于此方法,研究了不同影响因素(空隙率、路面厚度、公称最大粒径、TPS改性剂用量)对PA(大空隙沥青)路面噪声性能的影响.研究表明:PA路面的噪声主体集中分布在400～5 000 Hz,噪声尖峰分布在630～800 Hz,与实际交通噪声频谱图分布情况一致.随着空隙率、TPS改性剂用量以及路面厚度增大,A计权声压级明显降低,PA路面噪声性能显著改善;由公称最大粒径的改变引起的声压水平变化不甚明显.此外,灰关联度计算结果显示,不同因素对噪声性能影响程度大小依次为路面厚度TPS改性剂用量公称最大粒径空隙率.     

激光熔覆成形薄壁件离焦量和Z轴提升量选择方法

离焦量和Z轴提升量影响激光熔覆成形薄壁件的精度和效率,得到高精度薄壁件的关键是使Z轴提升量等于初始离焦量下的熔覆高度.为了解决高精度、高效率激光熔覆成形薄壁件问题,基于概率学构建了同轴送粉式激光熔覆系统的粉末分布密度模型,得到了不同负离焦量下熔覆高度计算公式并进行实验验证.提出了任意负离焦量和Z轴提升量下多层熔覆成形薄壁件高度的计算方法并进行实验验证.结果表明多层熔覆成形薄壁件高度的计算结果与实验结果基本一致,选择尽可能大并且能够形成自愈合作用的负离焦量,并使Z轴提升量等于该离焦量对应的熔覆高度计算值,可以得到成形效率高、精度高的薄壁件.     

考虑颗粒破碎的堆石料蠕变特性研究

高土石坝竣工之后,坝体内堆石颗粒会不断发生破碎和重组,这在宏观上表现为堆石体不断产生蠕变变形.过大的堆石体蠕变变形会使得大坝防渗体发生破坏,从而危害大坝的安全运行.颗粒破碎是导致堆石体蠕变的主要因素之一,为研究颗粒破碎效应对堆石料蠕变特性的影响,在堆石料单粒强度的Weibull分布和颗粒分形破碎理论的基础上,引入了考虑时间效应的颗粒延迟破坏强度公式,并推求了蠕变条件下堆石料的级配演化过程.之后通过建立蠕变和破碎参量的关系,实现了对三轴试样蠕变变形的计算.最后通过堆石料三轴蠕变试验验证了方法的有效性.新提出的方法不仅能合理预测堆石料的蠕变变形,而且可以较好地反映蠕变过程中试样级配曲线的演化.     

CFRC复合梁力学性能试验研究

碳纤维混凝土(CFRC)复合梁是在普通混凝土梁中掺入短切碳纤维,以此改善混凝土的性能.碳纤维弹性模量高,将其掺入混凝土中能改善混凝土的韧性并起到增强阻裂的效果.通过四点加载试验,研究普通混凝土梁与不同纤维层厚度、不同纤维长度的复合梁的弯曲破坏机理、荷载挠度行为、裂缝形态等.试验结果表明,在混凝土梁的受拉区掺入短切碳纤维可以有效改善其变形能力;碳纤维对混凝土裂缝扩展的抑制、裂缝形态的改善效果较好;纤维层厚75mm、纤维长度10mm的复合梁性能最优.最后提出了CFRC弯曲构件极限承载力的计算公式.