压电驱动撞针式微喷系统的键合图建模

为了快速、精确地分配微量高黏性液体,以及研究系统参数对分配过程的影响,设计了一种压电驱动撞针式微喷系统,并构建了该系统的键合图模型。将压电致动器与撞针式微喷阀相结合,利用压电致动器高频振动来带动撞针运动,以此对微量液体的高速、精确分配进行操作。通过耦合各能域变量及不同液路通道的键合图图元参数,以及整合机电模块、液气模块的子键合图模型,得到微喷系统的整体键合图模型。仿真结果表明:液体喷射速度幅值与电压信号幅值和频率成正比例关系,喷射体积随储液筒上部气压升高而线性增加;液体流速与撞针振动速度成线性关系,这在难以直接测量流速的场合,可通过测量撞针振动速度来间接监测液体流速。实验验证了微喷系统键合图模型及关键结论的正确性,研究成果能够为微喷系统的结构设计、控制参数的优化提供理论指导。     

快速成型过程中聚合物液滴喷射的无网格模拟及实验研究

设计了一种电-液混合驱动的机械撞针式液滴喷射成型系统,研究了该成型系统的各个组成部分及其作用,利用无网格模拟技术模拟了机械撞针式液滴喷射的全过程,通过实验研究了操作工艺参数对液滴喷射的影响规律。实验选用直径为0.25 mm的钨钢喷嘴,实现了高温下黏度为12 Pa·s高黏度聚丙烯(PP)中的喷射成型。     

颗粒增强金属基复合材料喷射成型技术

喷射成型或喷射沉积是材料制备或材料成型的新技术。它基于快速冷却技术，将高温金属或合金熔体在惰性气氛中雾化形成液滴喷射流，直接喷射到水冷或非水冷的基体上，经过高速撞击、聚结，形成大块沉积物，因而具有比铸造工艺高得多的冷却速度。目前，喷射成型的关键技术仅被少数几个发达国家掌握。     

功率键合图法分析机械手回转臂液夺系统的动特性

用功率键合图法建立了液压调速系统的键合图模型和状态方程，用该方法所求得的系统动态仿真结果，与微机辅助测试得到实际系统过渡过程响应曲线进行比较，两者基本相同。     

同轴双输出减速器的键合图模型及仿真

首先分析了两输出轴等速反转的条件;然后通过对传动系统的分析,基于键合图的基本原理建立了同轴双输出减速器的键合图模型,在模型中考虑了平均啮合刚度,转动惯量,阻尼等影响因素,根据键合图中的因果关系和功率流,推导出了键合图模型的状态方程;通过对系统进行动态特性仿真,获得了系统内部各变量随时间变化的规律,揭示了系统的传动性能和动态特性;对比不同参数下两输出轴转速的响应曲线,分析了各参数对系统动态特性的影响;最后建立了同轴双输出减速器的简化模型,进行了虚拟样机实验,并将实验结果和键合图计算结果进行了对比,发现利用键合图理论对该类减速器进行动态仿真是有效的.     

机械系统开关类元件的混合键合图建模

针对键合图难以表达机械系统开关类元件的非线性动力学问题,以常见的干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动为研究对象,通过分析其作用机理,引入开关类量的混合键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPG)概念,提出一种新的开关类元件键合图建模方法和键合图模型。以包含干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动的机械系统为例,根据开关类元件的键合图模型,结合机械传动的工作原理,建立整个系统的键合图模型,提取其状态方程,并通过仿真计算予以验证。研究结果表明:该模型不仅可以统一表达开关类元件在系统不同工作模式下的动力学特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变;仿真结果验证了建模方法正确、可行。     

干摩擦力的键合图建模方法及应用

干摩擦力具有间断的不连续的非线性特性,为了建立全面反映干摩擦力的键合图模型,将干摩擦力分为5个基本的开关状态,引入开关类量的键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPJ)概念,提出一种新的干摩擦力键合图建模方法和键合图模型.新模型不仅可以完整表达干摩擦力在各个状态的运动特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变,以弹簧-质量-阻尼系统为例,运用干摩擦力的新模型建立了该系统的键合图模型,并提取出其状态方程,通过与传统方法建立的状态方程相比较,验证本文提出的建模方法正确可行.     

地下连续墙液压抓斗纠偏系统动态分析与建模

分析了地下连续墙液压抓斗纠偏控制系统的功能及基本工作原理,利用功率键合图理论建立了该系统的键合图模型.取系统中容性元件及惯性元件上自变量的积分作用为状态变量,推导出该系统的状态方程.MATLAB的仿真结果表明,该系统具有良好的动态性能.     

混杂系统基于诊断键合图的模式跟踪

根据能量守恒定律构建系统的功率表达式,对混杂系统进行模式识别与跟踪.首先对混杂系统进行键合图建模,对系统的每个疑似模式构造其诊断键合图模型并推导功率表达式.通过分析诊断键合图产生的残差,判断混杂系统的当前运行模式.最后利用20-sim键合图仿真软件进行仿真实验,结果表明混杂系统基于诊断键合图的模式跟踪方法具有有效性和可行性.     

基于键合图结型结构的矩阵变换建模法解析

对键合图结型结构理论与矩阵变换建模方法作了系统的介绍和较深入的解析,指出了该理论与方法的科学性和学术及实用特色,并通过先导式溢流阀调压系统仿真实例作了可行性及合理性证明.矩阵变换建模方法为键合图模型向数学模型的转换提供了严密的数学手段,并为键合图模型正确性验证和判断提供了依据.同时对该建模法的适用条件、局限性及相关问题的处理进行了较深入的解析,可为相关研究和应用提供有益的借鉴.     

功率键合图法分析机械手回转臂液压系统的动特性

用功率健合图法建立了液压调速系统的键合图模型和状态方程．用该方法所求得的系统动态仿真结果，与微机辅助测试得到实际系统过渡过程响应曲线进行比较，两者基本相同．     

键合空间模型拓扑结点表示及状态方程推导

键合空间理论是系统动力事图理论的拓展。键合空间模型如同键合图模型一样可以通过图示符号模型的自动推导而得到系统的状态方程。该文首先论述了键合空间模型结点的确定法则,提出了键合空间模型结点扑表述方法,由此得到了以结点为中心的键合空间模型自动推导方法－拓扑结点法。相对于键号为中心的自动推导方法来讲,拓扑结点法可以使键合空间模型数学描术更为精练,并提高自动推导的效率。     

数值模拟喷射夹角对VIGA制粉雾化过程的影响

通过计算流体力学软件数值模拟和实验相结合的方法，以高温合金雾化过程中气、液、固三相的交互作用机制为研究对象，采用欧拉-拉格朗日法的VOF(volume of fluid)多相流模型和DPM(discrete phase model) 离散相方法，研究了喷射夹角对熔体主雾化和二次雾化过程TAB(Taylor analogy breakup)破碎过程和粒度分布的影响，并与同步实验结果进行了对比.研究结果表明，随着喷射夹角的增大，回流区面积逐渐减小.金属熔体的初次破碎形态呈“倒喷泉状→伞状”，初次液滴的尺寸为0.3~0.9mm.初次破碎液滴的气体韦伯数(We)为10~90，随喷射夹角的增大，粉末的平均粒径逐渐降低，喷射夹角为36°时，实验制备的粉末粒径与数值模拟得到的粉末粒径基本一致，表明了数值模拟合金雾化破碎过程的合理性.     

螺旋钻机变幅时机液耦合动力学的键合图建模

为了从理论上研究螺旋钻机变幅机构内在的复杂动态特性,建立较精确的变幅机构数学模型。首先,分析螺旋钻机变幅机构的工作原理和结构特点,运用键合图理论对转动铰、油缸及立柱进行模块化建模,构建变幅机构基础单元的多体动力学模型;然后,建立变幅机构液压系统驱动力的键合图模型。通过分析各子模型的动态特性及相互作用规律,根据功率流传递路径,以统一方式建立变幅机构机液耦合动力学的键合图模型。研究结果表明:变幅油缸2腔压力的数值模拟结果与试验结果较吻合,表明该模型能预测机液耦合作用下系统的动态特性,可为分析和提高变幅机构的动力学性能提供参考。     

CRH 5型动车组牵引部件键合图建模及故障注入

CRH 5型动车组牵引部件具有非线性、多能域等特点,不易获取准确的系统级机理模型,而基于数据的建模方法又很难描述系统的拓扑结构和元件间的因果关系.利用键合图建模理论多能域、图形化的特点,建立与实际物理系统相吻合的牵引电动机和齿轮箱级联系统的键合图模型;研究牵引电动机常见故障的注入,在键合图中模拟电动机定子绕组短路故障,分析故障下机-电能域间的交互影响,展示键合图建模在故障传播分析和故障诊断方面的应用前景.仿真结果验证正常和故障工况下键合图模型的准确性.     

注塑成型喷射现象的实验及数值研究

为探索注塑成型充填过程中触发熔体喷射现象的关键性因素,分别采用实验方法和数值模拟技术,研究了在高注射速率下熔体温度和注射速率对喷射的影响以及熔体喷射后的形态演化。通过短射实验研究了不同加工工艺条件下熔体喷射后的流动形态,发现熔体喷射后的形态演化具有较强的不稳定性,短射后制品所呈现的蛇形流形态具有较差的可重复性。采用数值模拟手段,分别再现了短射实验中具有稳定蛇形流形态和非稳定蛇形流形态的喷射演化过程,发现熔体温度越高,蛇形流的折叠次数就越多。基于熔体喷射后的形态演化特征,分析出熔体喷射后会经历柱状喷射阶段、屈曲流演化阶段、简单充填模式阶段共3个发展阶段,且熔体只要发生柱状喷射,就具有相同的流动形态。通过分析柱状喷射阶段熔体的剪切速率、黏度、速度和压力的变化情况可以发现:熔体的剪切速率非常小;在柱状喷射前期,熔体黏度比曲线呈平台状;熔体的速度保持恒定;熔体喷射不属于压力驱动流,可近似认为是牛顿流体。研究结果表明,触发喷射的关键性因素是熔体流动过程中缺乏内摩擦,使得熔体的黏性作用非常小,此时熔体流动由惯性驱动,熔体喷射为惯性驱动流。     

全局解析冗余关系的混杂系统模式跟踪

针对混杂系统同时具有连续和离散的运动规律和演化机制,提出一种基于全局解析冗余关系的混杂系统模式跟踪方法.建立混杂系统键合图模型并转化为诊断键合图模型,根据诊断键合图得到系统的全局解析冗余关系和模式变化特征矩阵.利用模式变化特征向量和开关元件导通与关断时开关两端的电压电流变化特征,实现模式变化了的开关元件定位.最后利用Matlab软件对该方法进行仿真实验,实验结果表明基于全局解析冗余关系的混杂系统模式跟踪方法是有效的.     

齿轮传动非线性动力学键合图建模研究*

考虑齿轮时变啮合刚度、传动误差和齿面摩擦力,研究运用键合图理论建立齿轮传动非线性振动键合图模型。建立用容性元件c表示的载荷和轮齿弹性变形的键合图模型,给出用时变啮合刚度表示的容度参数Kj;提出在齿轮传动动力学建模中用流源Sf表示传动误差,并给出建模方法;考虑相对运动速度与摩擦力方向的关系,建立齿面摩擦力键合图模型。根据因果关系和功率流,得到齿轮传动非线性键合图模型的状态空间方程。结果表明键合图建模理论与方法可以用于解决齿轮非线性动力学的建模问题,研究工作是系统动力学建模研究的基础性工作。     

液压机械传动系统双流工况动态特性研究

研究液压机械传动系统的动态性能.根据功率键合图规则,建立二段式液压机械双流无级传动装置双流传动工况的键合图模型,并以惯性元的广义动量和容性元的广义位移作为状态变量,推导出系统的状态方程.根据键合图模型,分析了该无级传动系统的动态响应特性,分别得到负载、输入转速和斜盘摆角变化时,系统输出转速和系统主油压的响应曲线,同时分析了液容变化对系统响应速度的影响.分析结果表明,该系统动态响应达到稳定的时间为0.5 s,当液容增大时,达到稳定的时间将延长.     

掘进机装运机构液压系统的功率键图模型

为了研究掘进机装运机构的动态特性,采用功率键合图法建立了该液压系统的功率键图模型,掘进机装运机构液压系统动态特性是影响整机的使用平稳性和装运效率的重要因素,建立该系统的键图模型为分析系统动态特性,进一步改进和完善系统性能,提高系统的响应特征,提高运动和控制精度以及工作可靠性创造了有利的条件,提供了实用可行的方法。