管子管板检测机器人爬行脚的吊装负载能力研究

在爬行机器人携带无损检测（NDT）设备的情况下,为了保证其对立式换热器管子管板角焊缝检测过程的稳定性和可靠性,重点对立式换热器管子管板检测机器人的关键机构——爬行脚的负载能力进行了数值模拟分析和实验研究,应用Hypermesh和ANSYS Workbench联合仿真平台对爬行脚在充气和自锁工况下的结构强度和接触状态进行了仿真。模拟结果表明,在负载逐渐增加的过程中,两种工况下爬行脚与换热管内壁之间没有发生滑移失效,一直保持了良好的稳定性和可靠性。同时对爬行脚实验样机进行了开发和验证,并通过两种工况下的吊装负载实验,得到充气工况最大负载为38 kg,自锁工况最大负载为15 kg,验证了其良好的稳定性。     

基于数值模拟的液滴式微混合器性能研究

基于有限体积法,建立了直通道、V形通道和U形通道3种不同结构的液滴式微混合器模型,并采用流体体积函数(VOF)和用户自定义标量方程(UDS)模型模拟微混合器的混合过程。模拟结果表明,在经过10 ms混合之后V形微通道的混合效果最好,混合度高达99.5%,但其单位长度消耗的能量最多;U形和V形微混合器均利用弯道对液滴内部造成扰动,从而促进混合并且明显提升了混合效率;直通道微混合器仅靠扩散作用进行混合,混合效率低。     

多丸片固着磨料研磨高精密光学元件的参数优化

为了增强固结磨料研磨去除的可控性和确定性,提高光学元件的研磨加工精度和效率,以高精度光学元件为研究对象,分析了行星转动加工方式的多丸片固结磨料研磨的去除特性及参数优化。首先基于Preston方程分析了在研磨接触区域的相对速度、接触时间,并在利用ANSYS求得应力分布规律的基础上建立了多丸片固结磨料研磨的材料去除函数模型;引入趋近因子概念,通过对比去除函数归一化图形,对6种抛光盘模型的运动偏心比和速度比参数进行了优化,获得了多丸片固结磨料抛光盘的最大去除深度和去除量。     

基于非球面工件曲率的打磨斑均匀性优化方法

为了解决非球面工件打磨过程中由于打磨点处曲率变化导致的打磨斑不一致的问题,研究了基于打磨工具下压量变化的打磨斑均匀性优化方法。首先建立打磨几何模型并对打磨斑面积计算方法进行推导;然后根据工件曲率变化调整下压量来优化接触面积的均匀性;最后基于ABAQUS有限元分析软件进行仿真,并比较调整下压量前后的面积均匀性效果。结果表明,通过调整不同曲率点的下压量可以获得均匀的打磨斑面积。因此调整工具下压量来控制打磨斑均匀性的方法可行。