基于过渡面重构的CAD模型压缩算法

提出一种基于过渡面重构的CAD模型压缩算法,将B样条逼近形式的过渡面重构为过渡参数表达形式,可有效精简所需的记录数据量.首先判断曲面边界是否是曲率线,以及是否存在某一方向上的边界线为圆弧并排除非过渡面.然后通过曲率线追踪得到曲面曲率线上的离散点,由离散点构造截面圆弧,由截面圆弧计算出过渡面参数.最后给出了模型压缩实验,结果表明该算法对于包含较多过渡面的模型,压缩率超过60%,压缩误差小于1×10-4.     

曲率半径对小净距超大断面隧道地震响应的影响

为揭示不同曲率半径对小净距超大断面隧道地震响应特征的影响,以长乐龙门隧道为研究对象,分别建立曲率半径为400、 600、 800、 1 000和∞m的模型.结果表明,在横向和纵向地震的作用下,曲率对小净距超大断面隧道地震响应有较大影响.受曲率半径的影响,隧道左右洞凸侧(右侧)的内力均大于凹侧(左侧),且随着曲率半径的减小,右侧内力与左侧内力的差距增大.此外,曲线隧道拱顶和仰拱处的弯矩、剪力均随着曲率半径的减小而增大,而拱脚处的弯矩、剪力、轴力则均随着曲率半径的减小而减小.位移受曲率半径影响较小,变化幅度不超过1%.因此,隧道抗震设计时应考虑隧道曲率半径的影响.     

基于有限元分析的轨道客车墙板夹持点位置优化设计

在轨道客车墙板焊接生产线上,可采用真空吸盘吸持大型不锈钢薄板。因为大型薄板零件在吊装过程中受重力作用会产生变形,不合理的真空吸盘夹持位置与操纵将引起尺寸及形状上的永久变形,从而产生废品。实际经验表明,夹持金属薄板零件的真空吸盘在工件上的位置,对零件的变形和对提高运输生产效率都有重大的影响。因此需要对夹持点的合理化分布和薄板的弹性变形进行分析计算。本文使用有限元分析软件SolidWorks Simulation对大型不锈钢墙板的吸持点位置进行了力学分析和优化设计。     

机械密封焊接波纹管波片的应力计算及分析

利用ANSYS有限元程序对机械密封焊接金属波纹管波纹膜片进行应力分析计算.通过实例求出由轴向变形力、薄膜应力和离心应力3种静态应力组合的总应力.结果表明:波纹管的应力主要由轴向位移载荷引起,应严格控制波纹管压缩量的大小;通过增加最大应力点所在圆弧的曲率半径来减小最大应力,提高膜片的使用寿命.     

计算圆弧齿轮综合曲率半径的新方法

用矩阵对一对相互啮合的圆弧齿轮进行坐标变换,建立齿面方程及齿面间隙方程,求空间共轭曲面综合曲率半径的问题转换为求平面曲线曲率半径的问题,导出圆弧齿轮综合曲率半径计算公式。     

飞机受损件打磨表面形状对激光喷丸残余应力的影响

为研究飞机受损件经打磨后表面形状对残余应力分布的影响,文中对飞机受损件腐蚀损伤区域打磨后的表面形状进行分类,并对表面形状进行函数表征,采用ABAQUS软件完成了不同表面形状及曲面曲率下激光喷丸的有限元模拟.模拟结果表明,激光喷丸后,材料表面最大残余压应力由大到小的表面形状依次为双凹面、凹圆弧面、凸凹面、平面、凸圆弧面、双凸面,表面形状对残余压应力层深度影响较小.随着曲面曲率的增加,双凹面、凹圆弧面、凸凹面表面最大残余压应力逐渐增大,而双凸面、凸圆弧面表面最大残余压应力逐渐减小,曲面曲率对残余压应力层深度影响较小.     

盾构穿越类型对既有隧道变形与损伤影响

变形与损伤是评价结构影响的两个不同类型的指标。在穿越工程中,隧道保护标准几乎都采用以隆沉大小、差异沉降以及曲率半径等为主的变形类保护指标,因此研究这两类指标之间的关系和符合程度,对隧道保护指标的合理判定具有重要的现实意义。以徐州地铁1号线典型标段区间隧道为例,基于新建隧道不同穿越类型下对于既有隧道的影响,对变形和损伤两类指标进行了分析。对比表明隆沉位移的绝对值与损伤因子并无直接关系,而隧道曲率和环面相对扭转则对损伤因子的开展影响较大,且当曲率符合规范时,拱底损伤因子发展仍有可能引起地铁隧道运营期渗漏,建议在评价运营期盾构隧道时加入损伤指标。     

大曲率主管的圆钢管X型节点轴压承载力研究

为研究大曲率主管的圆钢管X型节点轴压性能,采用数值模拟方法对96个不同支、主管外径比β、主管径厚比2γ和主管曲率半径R的圆钢管节点进行有限元参数分析。有限元参数分析结果表明:支、主管外径比β对节点的破坏模式影响较大;曲率半径R对节点破坏模式影响较小。小β值节点主管出现局部凹陷之后产生一定薄膜效应导致承载力出现一定回升;大β值节点试件主管仅出现椭圆化变形无承载力回升现象。当β=0.8时,随着曲率变化节点极限承载力变化较小。当β=0.2、0.4和0.6时,主管曲率半径大于12倍主管直径时,极限承载力变化较小;主管曲率半径小于12倍主管直径时,极限承载力随曲率增大而有所提高。对于相同的主管径厚比2γ,主管曲率半径大于12倍主管直径时,极限承载力变化较小;主管曲率半径小于12倍主管直径时,极限承载力随曲率增大而有所提高。在欧洲钢结构规范(Eurocode3 Design of Steel Structures)中的主管平直的圆钢管X型节点极限承载力计算公式的基础上,采用乘以修正系数的方式拟合出大曲率主管的圆钢管X型节点轴压承载力计算公式,为该类节点的设计提供参考。     

地铁隧道列车循环荷载下粉砂地基长期沉降研究

文章基于郑州地铁1号线农业南路—东风南路站实际工程,开展粉砂土排水工况的动三轴试验,基于动三轴试验结果提出粉砂土塑性累积变形计算公式,并结合有限元模拟获得的地层动偏应力数据,预测小曲率半径为250～350 m、列车速度为40～200 km/h时隧道地基的长期累积变形。研究结果表明：相较于软黏土,粉砂土更易受到振动变形破坏,其初始阶段的变形量与变形速率更大;根据数值模拟计算结果,曲率半径为350 m、速度为80 km/h工况下运行30 a的累积沉降为20.23 mm;列车行驶速度越大,曲率半径越小,动偏应力越大,且相较于曲率半径的影响,曲线隧道地基长期沉降对列车速度的敏感性更大;曲线隧道设计、施工和运营时,要综合考虑曲率半径和列车速度的影响,当曲率半径为250～350 m时,理论上,列车速度宜控制在80 km/h以下,而当曲线隧道曲率半径大于350 m时,列车速度可适当调高。     

双曲面薄壁零件的工艺策略

双曲面薄壁零件因无装夹基准和加工变形严重而成为机械加工中的难题。本文介绍了一种设计辅助定位基准的方法,并通过增加刚性的工艺措施和高速加工,有效地解决了双曲面薄壁零件的加工变形问题;设计简易的检测表头用于在线检查,可有效地控制曲面形状。     

复杂曲面薄壁叶片点铣加工弹性变形预测

针对复杂曲面薄壁叶片点铣加工刀位的特点,建立了平均铣削力预测模型,利用多因素正交试验法对铣削力系数进行了标定,并验证了该模型的正确性.在此基础上,考虑了铣削力与弹性变形之间的耦合效应,提出了复杂曲面薄壁叶片点铣加工过程中弹性变形量计算的迭代格式,并利用Matlab和Ansys集成实现了薄壁叶片在各刀触点处弹性变形量的计算.试验结果表明,弹性变形预测值与实际加工测量值之间的最大偏差为27.255 μm,最小偏差为2.001 μm,平均偏差为11.164 μm,预测结果与实际结果十分吻合.     

一类特殊矩阵曲面的进一步研究

幻方是各行各列及对角线的和均相等的一类特殊矩阵。文章基于Bernstein基函数把幻方矩阵数据作为型值点构造幻曲面,首先研究了幻曲面的积分特点,其次从幻曲面的高斯曲率及其中曲率的角度出发研究了2、3次幻曲面的角点处的曲率和参数区域边界的曲率稳定点,最后讨论了2、3次幻曲面的正则性。     

FRP筋混凝土梁非线性全过程分析

根据FRP筋混凝土梁的受力性能,以数值积分方法为基础,考虑材料的特性,编制计算程序,给出其弯距与曲率、荷载与变形的关系曲线,并与算例中的试验结果相对比,且二者吻合良好;探讨两曲线在不同受力阶段的特征,并将其分为截面开裂前和截面开裂后两阶段;分析配筋率和混凝土强度对截面弯距-曲率关系曲线的影响.研究表明,在截面开裂前,配筋率对弯距-曲率的影响很小;在截面开裂后,其影响较大,随着配筋率的增加,曲线斜率越大,截面刚度越大,梁的抗弯承载力越大;混凝土强度越高,截面的开裂弯距和极限弯距越大.     

薄壁陶瓷零件的挤出冷冻3D打印工艺

挤出冷冻3D打印工艺是一种适合于陶瓷零件的成型工艺.该工艺用于薄壁陶瓷零件成形时,由于这类零件空间结构支撑薄弱,在打印成型过程中极易发生变形,因此用ZrO_2膏体对薄壁陶瓷零件的挤出冷冻3D打印工艺进行了研究,探讨了薄壁中挤出体构成层数和薄壁倾斜角度对零件成形精度的影响.结果表明:同样的陶瓷零件,薄壁构成层数越多,零件的精度越高,可成形角度越大,但是成形效率大大降低.一般薄壁零件可采用二层挤出体的薄壁构成,在单挤出头无支撑的情况下可以在-20°～20°的倾斜角度精确成形.当零件要求更高的精度和倾斜角度更大的设计时,可以采用三层的薄壁构成.     

冲压加工中薄板零件夹持与操纵的研究

在冲压行业中,金属薄板的不合理夹持与操纵将会影响到产品质量和生产率。本文对金属薄板零件的夹持与操纵进行了研究,提出了夹持点位置的优化方法,为金属薄板零件的夹持了提供了依据。     

一种基于端点非插值性的NURBS曲面重构方法

为了解决多面片拼接曲面、多修饰特征曲面连续性差且难以延展的问题,提出了基于端点非插值性的NURBS曲面重构方法.首先根据位置和曲率的不同,将原始曲面离散为点云数据,根据离散点计算各个采样路径上的节点矢量;然后计算出曲面重构所需的端点非插值性的共同节点矢量及相应的控制点,并将共同节点矢量转化成标准的端点插值节点矢量,根据最新的端点插值节点矢量在无数据点区间插入新的型值点;最后将所有数据点重新拟合成单一曲面.重构结果表明,通过使用该方法重构所需的计算量降低,重构出的曲面精度较高.在曲率变化剧烈处,既保证了与原始曲面的贴合率,又保证了截面线的曲率连续性.该方法将原始曲面重构为单一曲面,提高了曲面重构精度,有效地解决了造型中易出现的曲面退化、曲面畸变等问题.     

大曲率薄壁曲线梁几何非线性问题的力学模型

假设翼板横截面上的悬臂板、顶板和底板的剪力滞翘曲位移函数,得到了结构的总势能泛函;利用能量变分原理,推导了考虑曲率半径沿梁宽变化影响的大曲率薄壁曲线梁的几何非线性控制微分方程,然后采用样条最小二乘配点法求其近似解,得出了荷载作用下结构的内力和位移,分析了曲率半径对结构的影响.通过算例将计算结果与试验值对比可以看出,两者...     

多相机数字图像相关在变形灌浆套筒单向拉伸试验中的应用

为研究钢筋套筒灌浆连接的受力性能,建立了适用于大曲率复杂曲面变形测量的多相机数字图像相关系统,并利用此系统对一种变形灌浆套筒进行了单向拉伸试验,跟踪测量了套筒表面的全场变形信息.结果表明:多相机数字图像相关系统能够完整重建灌浆套筒的三维形貌,并获得套筒表面任意位置的变形状态,包括传统应变片方法难以测量的套筒变形段凹槽处变形;将套筒表面应变分布规律与应变片测试结果和有限元分析结果进行对比,证实了多相机数字图像相关系统的可靠性.多相机数字图像相关为研究灌浆套筒的连接性能提供了直观且全面的新试验手段,也为大曲率复杂曲面的三维形貌与变形测量提供了有效的测试方法.     

船体表面矩形块敷设参考线生成算法

以船体表面矩形块敷设为背景,针对在船体外板展开图上进行矩形块布置设计的不足,提出了基于计算机三维模型的按参考线敷设法用于矩形块的敷设设计.选取具有双向曲率且曲率较大的船体中尾部分段曲面作为研究对象,计算其一组离散点的主曲率,绘出主曲率的等值线分布图.分析了沿不同参考线敷设矩形块的变形,提出了沿主曲率小值方向延伸的矩形块敷设参考线的生成算法.以纵向参考线为基准,进行了矩形块的布置设计,敷设结果满足矩形块变形量最小、外观整齐和间隙线平直连续的要求.     

基于磁流变液的薄壁零件铣削技术研究

针对弱刚度、复杂形状的零件在切削夹紧过程中难夹持、易变形的问题,提出了基于磁流变液（MRF）的变刚度柔性辅助支承方法,以获得理想的加工质量。利用磁流变效应的快速、可逆及可控等特性,通过结构设计和磁路仿真,研制了用于薄壁曲面零件加工的磁流变自适应柔性辅助支承装置;建立了以加工形变最小为目标函数的优化模型,对该装置支承单元的数量和位置分布进行优化设计;搭建了铣削试验平台,通过对铣削信号进行测试分析,验证布局优化和励磁电流对加工质量的影响。结果表明,布局优化后的磁流变辅助支承装置随着电流的增加,可以有效地提高系统刚度,减小切削振动响应,改善加工质量。