6-HUS并联运动平台动力学建模与仿真分析

鉴于串联机构难以实现复杂的空间曲面轨迹运动,提出了一种应用在沿空间曲线及曲面进行作业的6-HUS并联运动平台。对6-HUS并联运动平台进行动力学分析,并采用拉格朗日法建立其动力学模型。结合给定的运动算例,通过Matlab软件编程对所建立的动力学模型进行求解,得到了各个驱动杆的驱动力变化曲线。再采用Adams软件对6-HUS并联运动平台虚拟样机进行动力学仿真,虚拟仿真得到的驱动力曲线与数值仿真结果基本一致,证明在机构模型进行适当简化的基础上,采用拉格朗日法建立的动力学模型是可行的,这为后续的动力学优化与控制系统设计提供了理论依据。      

果树三维外形轮廓的仿真与重建

根据检测到的果树二维图像,建立了果树三维外形轮廓和喷头定位曲面.利用拍摄到的1个或有限个二维图像,经坐标变换得到近似的果树外形轮廓,以及与果树外形轮廓相对应的喷头定位曲面.通过具体的仿真算例,表明对于比较对称的果树,由1幅图像就可得到其精确的外形轮廓,而由多幅图像建立果树外形轮廓的方法则适用于不对称的果树.     

高速犁体曲面优化设计方法之新见解

以古典土垡翻转为理论依据 ,从微分几何角度出发对土垡受力进行微观分析 ,用土迹线模拟法建立了以功率消耗为目标函数、农业技术要求为约束条件的犁体曲面优化数学模型。仿真试验表明 ,遗传算法求解时间是复合形法的 1 /360 ,优化犁体曲面的比阻降低了 1 0 .68% ,阻力降低了 6.1 6%。     

高速犁体曲面优化设计方法之新见解

以古典土垡翻转为理论依据,从微分几何角度出发对土垡受力进行微观分析,用土迹线模拟法建立了以功率消耗为目标函数、农业技术要求为约束条件的犁体曲面优化数学模型。仿真试验表明,遗传算法求解时间是复合形法的１／３６０,优化犁体曲面的比阻降低了１０．６８％,阻力降低了６．１６％。     

基于UG的麻花钻螺旋槽曲面数控仿真加工研究

根据标准麻花钻螺旋槽曲面前刀面螺旋槽和前刀面切面的数学模型,推导出了螺旋槽曲面磨削加工的刀轴矢量方程,给出了碟形砂轮半径确定方法和麻花钻螺旋槽曲面数控磨削虚拟加工流程图.以30标准麻花钻为例,在UG中对其螺旋槽曲面进行了数控磨削仿真加工.所得到的刀具路径及虚拟加工结果验证了本研究结果的正确性.介绍了UG中对麻花钻螺旋槽加工的后置处理方法,自动生成了后置处理后的NC代码.     

基于ANSYS软件的竹材曲面受压过程分析

竹材作为1种优良的天然复合材料,日益受到人们的重视,根据其物理机械性能和结构特点,本文提出了竹材曲面胶合的新思路,并对曲面胶合工艺的基础性理论进行了研究.采用有限元分析软件ANSYS对竹材曲面受压过程进行仿真求解.虚拟试验获得了理想的试验结果,将竹材受压变形过程的各个物理量的变化规律清楚直观地表现出来,取得常规试验难以达到的效果,为下一步的单片变厚度竹材压制试验、双片变厚度竹材胶合试验直至竹材曲面胶合产品的最终研制打下了坚实的基础.     

矩形底面扁球面网壳的分岔问题

对曲面为正三角形网格矩形底面扁球面单层网壳,用拟壳法建立非线性动力学方程,在固定夹紧的边界条件下,给出满足边界条件的动态解。通过Galerkin法得到该问题的非线性动力学方程,用Floquent指数方法研究系统的分岔问题,讨论了平衡点(奇点)领域的稳定性问题。并且通过数字仿真绘出了不同平衡点处系统的分岔图,指出系统在动静载荷作用下平衡位置的变化情况。     

新型永磁定位自适应气囊外封堵装置设计

随着流程工业的发展,危险化学物料在储运过程中的泄漏事故频发,对漏点实施快速有效的处理处置至关重要。基于大型管道和储罐焊缝处复杂曲面区域的泄漏难以封堵的难题,提出一种采用永磁机构快速定位,并结合自适应气囊和导流泄压通道的快速封堵装置,实现了大曲率半径复杂曲面漏点的自适应应急封堵。通过分别建立柔性气囊封堵方法和常规顶压式封堵方法的有限元模型,对两种方法在大型储罐焊缝处漏点周围密封接触面的压力分布情况进行仿真分析。结果表明:采用柔性气囊封堵方法实施应急封堵处理时,在漏点周围形成较理想的均压接触区域,可以有效减少常规顶压封堵方法中橡胶因局部形变而导致的应力集中现象,具有较好的曲面封堵自适应性能,增强了应急封堵的稳定性与可靠性。     

基于单CCD曲面测量方法

该测量方法是在三坐标测量机上,建立基于单CCD的自由曲面视觉测量系统;利用CCD测量被测物体表面的曲面特征;采用基于矩形细分的未知曲面测量规划方法,智能指导高精度测头测量,以便快速、准确地获取被测物体表面的大量测量数据.最后通过试验验证了该测量系统的可行性.     

垄膜种植残膜回收机边膜铲的设计与试验

针对垄膜种植作物收获后的垄侧边膜回收时因其风化且与覆土粘连,捡拾难度大易遗漏,严重降低了残膜回收率的问题,设计了一种边膜铲。采用犁体曲面的水平元线设计法进行设计计算,建立三维结构模型并做仿真分析,加工边膜铲进行了田间试验。仿真结果表明边膜铲的结构设计及材料选型均满足要求,田间试验结果表明边膜铲可将覆盖在边膜上的土翻起,实现膜土分离。此边膜铲可有效协助捡拾机构完成边膜的捡拾,提高了整机残膜回收率。     

1LF-335液压翻转犁悬挂参数优化设计

设计悬挂参数往往难于兼顾各方面性能的矛盾要求,确定重量增幅较大的液压翻转犁的悬挂参数尤其困难。为合理确定1LF-335液压翻转犁的悬挂参数,以该犁配套JDT-654拖拉机为研究对象,以较重要的耕深稳定性为目标函数,其余性能要求体现在约束条件和机组校核里,建立多约束单目标优化模型,采用非线性规划BFGS算法求解,并利用MATLAB编程实现,优化设计液压翻转犁的悬挂参数。设计结果和在1LF-335液压翻转犁上应用表明,所选悬挂参数有效实现了各项性能指标兼顾并均达到技术要求,液压翻转犁重量较大,应选用较大允许承载力的限深轮。     

新疆农田粉土离散元仿真参数标定

【目的】标定新疆地区粉土离散元仿真模型,量化分析农业机械触土部件与土壤的相互作用。【方法】采用EDEM离散元仿真软件,运用斜坡试验标定土壤与触土材料（65 Mn）之间的接触参数,堆积角试验标定土壤与土壤之间的接触参数,以斜坡滚动距离为优化目标进行回归分析。【结果】土壤与65 Mn之间离散元模型参数的一种优化组合为恢复系数0.51,静摩擦系数0.56,动摩擦系数0.08,JKR表面能4.12;以堆积角为优化目标,土壤之间离散元模型参数的一种优化组合为恢复系数0.57,静摩擦系数0.65,动摩擦系数0.23,JKR表面能4.49。滚动距离和堆积角的误差分别为6.05%、1.28%。【结论】在建立的仿真模型条件下,在8、9、10 km/h作业速度下,犁体仿真试验与实际试验的工作阻力相对误差为5.69%、5.95%、6.49%,建立的模型真实可靠。     

单螺杆食品挤压蒸煮机生产率计算的仿真研究

以美乐福牌人造肉机——MWPZ10型单螺杆食品挤压蒸煮机为研究对象,采用粘性剪切流动理论建立了机内物料动量能量的传递模型,以该模型的仿真解为依据建立了生产率计算的数学模型。并对生产率模型进行了验证与分析。     

基于WASP5总磷反应原理的非恒定流二维水量水质耦合模型的建立及应用

为解决现状水体二维水质模型污染因子反应原理单一,将WASP5水质模型总磷循环的基本方程作为源项,建立采用有限体积法（FVM）配合通量向量分裂格式（FVS）水体二维水量水质耦合的数学模型,并应用于某湖区水体二维水域的水量水质数值模拟,模拟成果验证了该耦合模型具有较高的可靠性与实用性。     

地下水浅埋区稻田土壤水分运动模拟*

 以土壤水动力学原理为基础，对地下水浅埋区稻田土壤水分运动进行了田间试验和理论分析，并建立了地下水浅埋区稻田土壤水分运动数学模型。根据试验结果并参考有关资料确定土壤水分运动的有关参数，采用有限差分法对数学模型进行求解。结果表明，试验实测值和模拟值比较吻合，同时说明了所建模型的可靠性，对实际应用有重要的指导意义,具有一定的实用价值。     

地下水浅埋区稻田土壤水分运动模拟

以土壤水动力学原理为基础,对地下水浅埋区稻田土壤水分运动进行了田间试验和理论分析,并建立了地下水浅埋区稻田土壤水分运动数学模型。根据试验结果并参考有关资料确定土壤水分运动的有关参数,采用有限差分法对数学模型进行求解。结果表明,试验实测值和模拟值比较吻合,同时说明了所建模型的可靠性,对实际应用有重要的指导意义,具有一定的实用价值。     

杀虫剂毒力测定中试验数据生成模型和毒力指标估计

定义了杀虫剂的剂量反应函数,建立了一种试验中死亡率数据生成的数学模型,利用函数展开成泰勒级数的方法论证了毒力测定的机率值分析法的合理性。研究表明,在估计机率值与剂量的对数的线性模型时要使用加权线性回归是因为随机扰动项的异方差性,所使用的权重正是随机扰动项的方差的倒数。对剂量取自然对数和取常用对数对估计的致死中量和95%致死量无影响,机率值取正值（＋5法）与否对估计的致死中量和95%致死量无影响。同时,利用数值模拟方法给出了估计致死中量和95%致死量的估计偏差的新方法以及它们的区间估计方法。     

基于EEPA接触模型的土壤耕作特性模拟及颗粒球型影响分析

采用EEPA(Edinburgh elssto-plastic adhesion)接触模型模拟土壤耕作特性,探究颗粒球型对土壤离散元模型仿真精度及计算效率的影响。测定了室内土槽土壤的静态堆积角、轴向压力、耕作阻力、耕作堆积角等土壤特性参数,确定并优化了单球土槽土壤离散元模型仿真参数。建立土槽土壤-挖掘犁铲离散元耦合仿真模型并进行仿真参数验证,耕作阻力模拟值与实测值误差为1.70%。以13 mm为等效粒径确定了单球、双球、三球、四球等4种土壤颗粒的外形尺寸,采用单球、单球变粒径、双球、三球、四球、多球混合等填充方式建立了6种虚拟土槽,以耕作阻力、耕作堆积角、仿真时间为试验指标开展挖掘犁铲耕作过程仿真试验。试验结果表明:6种虚拟土槽的耕作阻力模拟值与实测值相对误差均小于8%,能够满足耕作阻力模拟要求;耕作堆积角模拟值与实测值相对误差为2.32%~20.32%,单球变粒径、四球、多球混合等虚拟土槽耕作堆积角相对误差均小于10%;单球土槽挖掘犁铲耕作仿真时间约为80.44 min,受土壤颗粒填充数量、接触关系及颗粒球型等因素影响,其他填充条件下仿真时间均有显著增加。综合考虑仿真精度及计算效率,土壤耕作阻力模拟时虚拟土槽宜采用单球颗粒填充方式,耕作堆积角模拟时虚拟土槽宜采用四球或多球混合填充方式建立。该研究为土壤-机具互作离散元仿真的建模,EEPA接触模型的参数选择,颗粒球型及填充方法的确定提供了依据和参考。     

面向犁体优化设计的三维CAD系统

研究开发了参数化犁体ＣＡＤ三维（３Ｄ）图形系统（ＰＳＣＡＤ），以辅助犁体优化设计，将３Ｄ概念引入ＣＡＤ，开发３Ｄ绘图与实体造型的三维图像模拟技术，保证了犁体研究与优化过程的直观和透明。该系统采用达到二阶参数连续的犁体曲面，样板曲线通用数学模型和参数造型，较传统建模方法光顺性有大幅度提高，可满足任意复杂及不同型式犁体的设计要求。     

中密度纤维板热压过程的工艺仿真建模

针对中密度纤维板生产过程能耗高、成品性能不尽人意提出了中密度纤维板热压过程的工艺仿真建模方案。将热压过程的工艺参数作为优化的对象,分析不同参数对成品性能的影响。建立数学模型并在MATLAB仿真环境下仿真中密度纤维板热压生产过程。利用此模型制定合理的热压参数指导实际生产,计算结果较准确地预测出实验结果,验证热压过程仿真的实用性与准确性。