碎甘薯秧离散元仿真参数测量与标定*

针对甘薯秧蔓机械化回收过程中离散元仿真研究缺乏准确参数值的问题,采用直接测量和虚拟标定相结合的方法对碎甘薯茎秆和叶片离散元仿真参数进行研究。采用物理试验法获得碎甘薯秧的本征参数、碰撞恢复系数等参数值及碎甘薯秧颗粒的静摩擦系数参数范围,并为离散元法仿真设计了不同的参数组合。通过堆积角优化仿真试验确定甘薯叶片本征参数及其他不易直接测量的离散元仿真参数。Plackett-Burman试验表明,甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—45钢的静摩擦系数、甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—甘薯叶的滚动摩擦系数均显著影响堆积角。运用最陡爬坡试验和Box-Behnken优化试验标定了对碎甘薯秧堆积角有显著影响的参数值,以得到的参数进行颗粒堆积仿真试验,测得堆积角平均值为40.51°,与实测值相对误差为0.972%,说明物理试验加优化仿真试验来标定离散元参数是可行的,标定所得的参数可作为甘薯秧茎叶离散元仿真参数。     

微喷灌田间管网的优化研究

出水口的位置不同,田间管网布置方案也不同,从而影响田间管网的投资费用,以往的研究大多忽略了出水口位置对管网投资的影响。【目的】探究在自压供水条件下,出水口位置对田间管网建设费用的影响。【方法】分别对出水口位于地块一角、地块一边、地块中间3种情形建立以毛管长度、支管管径为决策变量,以微喷灌田间管网总投资最小为目标的优化模型,采用变径设计,选用遗传算法求解。【结果】与传统规范设计方案相比,出水口位于地块一角、一边和中间的模型优化方案,管道投资分别降低了20.0%、9.5%、23.9%。对比规范设计结果,出水口位于地块一边的管网投资最小,比出水口位于地块一角的布置方案投资降低了13.4%,出水口位于地块中间比位于一角时布置方案投资降低了7.2%;对比模型优化结果,出水口位于地块中间比出水口位于地块一角和出水口位于地块一边时田间管网投资分别降低了11.8%、9.9%。【结论】模型优化结果节省投资明显,模型优化结果显示出水口位于中间毛管双向布置时投资最省。     

机械工程的可靠性优化设计分析

随着我国机械制造业的不断发展,人们对机械工程提出了更高的要求,为了更好地满足这个行业的发展需求,借此提高机械工程所带来的社会效益和经济效益,机械工程的可靠性就需要加强,不断优化以促进该行业的发展水平不断提升,今后为人们带来更好的产品。     

基于绿色建筑技术的北方园艺设施设计初探

针对中国北方地区温室结构类型单一、能耗损失较大等问题,该研究系统探究了北方地区温室的科学、绿色的建造方法。基于被动式节能设计理念,通过Ecotect生态大师软件,对不同温室结构进行模拟分析,以期为北方地区温室建造和设计提供科学依据。结果表明:应用被动式节能设计技术的温室更有利于作物的生长,并且能量损耗更低。     

低比转数离心泵叶轮内流场重构与模态分析

针对传统离心泵水力性能优化设计的复杂性，提出采用本征正交分解-径向基函数（POD-RBF）混合代理模型方法对离心泵叶轮内流场进行重构分析。由三次Bezier曲线对低比转数离心泵二维叶片型线进行参数化控制，通过对叶片包角、进出口安放角等控制参数进行适量的扰动得到叶片型线的样本集。由叶片型线参数及叶轮CFD内流场数据构成样本的快照矢量集，根据几何相似及网格变形方法插值得到各相似节点的流场参数，依据本征正交分解法（POD）将快照集分解为一系列正交基的线性组合。由径向基函数（RBF）拟合目标叶型所对应的正交基系数，实现了对目标叶轮内流场的重构。采用POD-RBF方法对MH48-12.5型低比转数离心泵叶轮内流场进行了重构，其压力预测均方根误差为0.84%，速度预测误差基本在0.5m/s以内，流场预测所需时间约为CFD计算的1/240。对样本集进行POD基模态分析，得到了各阶基模态流场特征及能量分布特性。     

基于有限元的袋装饲料码垛装车一体机侧翼板优化设计

文章旨在对袋装饲料码垛装车一体机侧翼板进行优化设计分析。侧翼板是袋装饲料码垛装车一体机的重要组成部分,在码垛装车一体机的码包过程中,传统经验设计的侧板在保证强度的前提下可能会导致质量较大,从而导致驱动装置的失效问题。因为在码垛装置的初始设计过程中,不能完全了解侧翼板的工作状态,如果保证质量为前提则可能导致因强度问题,而引起侧翼板的弯曲变形等情况,从而导致码垛装置无法正常工作。针对这一系列不确定因素,根据侧翼板的实际工作情况,以ANSYS软件为平台,建立了侧翼板的有限元模型,分析了不确定因素对码垛侧翼板工作状态的影响,从而得出一组最优解,并对最优解进行验算分析。结果显示,在满足侧翼板的工作要求前提下,优化设计得出的最优解对侧翼板的工作性能有了很大的提高。     

苜蓿秸秆压缩仿真离散元模型参数标定

为了提高苜蓿秸秆压缩过程中离散元仿真研究所用参数的准确度,该研究采用物理试验和仿真优化设计相结合的方法对离散元仿真参数进行标定。首先,以接触参数物理试验结果为仿真参数选择依据,利用Plackett-Burman试验对初始参数进行显著性筛选,方差分析结果表明,苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数、苜蓿秸秆-45钢静摩擦系数对仿真休止角影响显著。进一步以休止角的相对误差值为评价指标,对3个显著性参数进行最陡爬坡试验,优化显著性参数取值范围,并基于Box-Behnken试验建立休止角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验得到的38.88°休止角为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合:苜蓿秸秆-苜蓿秸秆静摩擦系数为0.45、苜蓿秸秆-苜蓿秸秆滚动摩擦系数为0.08、苜蓿秸秆-45钢的静摩擦系数为0.54。最后利用T检验得到P0.05,表明仿真休止角与物理试验值无显著性差异,验证了最优参数组合的可靠性。研究结果表明,应用上述各优化试验来标定离散元仿真参数是可行的,同时标定的参数可为苜蓿秸秆的其它仿真试验提供参考。     

基于蚁群算法的双锅曲毫机的优化设计

文中设计了一种基于蚁群算法的双锅曲毫机,为了提高机器的运动平顺性及降低噪音,对双锅曲毫机的曲柄摇杆机构的关键参数进行了优化设计,以其最小传动角最大化为目标函数,建立了双锅曲毫机的优化设计数学模型,运用Matlab编制了基于蚁群算法的双锅曲毫机优化设计程序,并运用此程序进行了优化计算及验证试验。优化结果表明,曲柄长度200βmm,连杆长度333βmm,摇杆长度310βmm,机架杆长度为320βmm,最小传动角由14.6º增加到21.1º,噪音由75βdB减小到70βdB,珠茶成型率由84%增加到92%,碎茶率由8.6%下降到7.2%。该研究为提高双锅曲毫机的工作性能提供了理论依据。