金属材料结合部法切向刚度修正与实验验证

推导了分形维数、分形粗糙度的近似解析解,修正了结合部法向接触刚度相关公式。编写了求解域扩展系数的通用Matlab程序,推导出结合部切向接触刚度的解析解。以XHK5140型自动换刀计算机数控立式镗铣床上的结合部为研究对象,以测试试件的实验结果为基准,按照相似振型相关性、固有频率定量比较的原则,对结合部法向与切向接触刚度的理论解进行了验证。验证表明理论模型的振型与实验的振型都一致,理论与实验固有频率的相对误差在-16.8%～16.8%之间。     

结合部静摩擦因数修正与定量实验验证

根据结构函数给出了分形维数、分形粗糙度的严密解析解,修正结合部静摩擦因数相关公式。编写求解域扩展因子的通用Matlab程序,详细推导自相关函数、功率谱密度函数和结构函数的精确解析解。以YK31320型普通滚齿机上的结合部为研究对象,以液体静压导轨的实验结果为基准,对结合部静摩擦因数的理论解进行定量验证。验证结果表明：理论静摩擦因数与实验的绝对误差在-0.04502～0.00966之间,理论静摩擦因数与实验的相对误差在-30.78%～9.762%之间。     

机械结合部等效材料参数建立与试验

针对目前机械结合部特性研究成果通用性差的问题,提出了一种机械结合部等效材料参数模型。基于GW接触模型和Hertz-Mindilin接触理论,由机械结合部试验获得的结合部单位面积刚度,推导出机械结合部等效材料参数——弹性模量和泊松比。以螺栓连接的机械结构为研究对象,对不同载荷作用下结构变形进行了数值分析,并将分析结果与试验测量结果进行了比较,验证了机械结合部等效材料参数的可行性和准确性。     

数控机床导轨滑块结合部组建模与参数辨识方法研究

提出理论建模-动态试验-多目标优化技术的广义结合部组参数辨识方法,该方法在综合考虑结合部组与被连接件间的双重耦合特性、构建导轨滑块系统广义等效结合部组模型的基础上,通过结构凝聚技术降低计算成本保证计算精度,最终推导得到约束状态下以阻抗形式表达的整体动力学模型,基于未知传递函数/阻抗数据信息获取,将理论建模、动态试验与多目标优化问题求解相结合对结合部参数进行辨识。实例表明,该广义结合部组参数辨识方法的辨识精度较高,模态频率及频响函数的误差非常小,该辨识方法有效。     

不透水层上均质土壤中溶质浓度分布的解析解

从溶质扩散方程出发 ,针对不透水层上均质土壤的液体饱和状态 ,在顶层含有大量饱和溶质 (如养分等 )维持着扩散的条件下 ,进行严密的数学推证 ,给出均质土壤中溶质浓度分布的解析解 ,并分析了解的合理性 ,讨论了解的正确性。此解对土壤改良等类似问题具有实际应用价值 ,也具有重要理论意义     

强透水层上均质土壤中溶质浓度分布的解析解

从溶质输移扩散方程出发 ,针对强透水层上均质土壤的液体饱和状态 ,在顶层含有大量饱和溶质 (如养分等 )维持着渗透扩散的条件下 ,进行严密的数学推证 ,给出均质土壤中溶质浓度分布的解析解。分析了解的合理性 ,讨论了解的正确性。此解对土壤改良等类似问题具有实际应用价值 ,也具有重要理论意义     

基于解析法的农机轴承转子系统润滑特性分析

【目的】农机设备的不断更新发展对设备的整机性能提出了更高的要求,因此,对农机的滑动轴承转子系统的承载能力、运行稳定性以及摩擦损耗等特性进行研究十分重要。【方法】针对有限长农机动压滑动轴承模型,采用分离变量法、Sommerfeld积分变换法、Reynolds边界条件等,对农机转子系统的油膜压力进行解析求解,并对有限长、无限短、无限长三种不同农机转子轴承模型的系统承载能力系数和能量损失特性进行了分析。【结果】1）同等偏心率条件下,无限长轴承模型承载能力最强,其次是有限长、无限短轴承模型;随着偏心率的增大,有限长轴承模型的承载能力也会增大,并且与无限短轴承模型变化的趋势和速率相近。2）在偏心率相同的情况下,长径比越大,系统能量损失越大;无限短轴承模型的能量损失几乎为0,与实际严重不符;无限长轴承模型在整个偏心率内能量损失过大。【结论】通过对比发现,无限长、无限短轴承模型运行特性的误差较大,故不能应用于农机的实际检测;有限长农机轴承模型解析油膜力更加贴合实际,计算速度快,准确性高,提高了农机实际应用中的故障检测效率,可以为农机转子系统在实际应用中的故障检测提供可靠的理论支持。     

3-P(4S)并联平台振动特性分析与实验验证

为了研究3-P(4S)并联平台作为振动台的应用前景,根据其动力学模型构建了振动方程,并根据其驱动器特性对振动方程进行简化处理,得到其固有频率和正则固有振型,并在ADAMS仿真软件上对理论振动模型进行了仿真验证,误差范围在0.5%以内。对3-P(4S)并联平台的振动特性进行了分析,包括固有频率随运动位置变化特性和灵敏度特性。通过力锤敲击法进行了3-P(4S)并联平台的模态实验,对实验所得的时域信号进行傅里叶变换得到频域波形,其固有频率的实验值和理论计算值的误差在3%以内,验证了理论分析,说明3-P(4S)并联平台可应用于振动模拟及振动测试等领域。     

模块化六自由度机械臂逆运动学解算与验证

针对六自由度模块化串联机械臂,进行了正运动学求解,并提出了该种臂型的运动学逆解计算方法.从机械臂的结构特点出发,采用DH法进行结构建模,得到了正运动学模型.在逆运动学求解过程中,针对纯代数法找不到该种臂型的独立不相关变量方程的问题,采用几何方法求解机械臂前3个关节、后3个关节使用反变换法求解,通过给出解的组合原则,得到了该机械臂逆运动学的完整解析解.为满足机器人系统编程和实际控制需要,基于VC++编制了MFC的运动学算法程序,验证了正逆运动学求解的正确性,为机械臂精确定位和运动规划提供了必要的前提条件.     

数值法与解析法在地下水环境影响评价中的应用研究

【目的】探究数值法与解析法在进行地下水环境影响评价时的差异,以及在进行地下水环境评价时,选择更为合适的计算方法。【方法】以四川省宜宾市某氯化法钛白粉项目为例,利用瞬时点源一维对流扩散模型、瞬时点源二维扩散模型和GMS数值模型研究非正常工况下苯储罐泄漏时污染物对地下水的影响,预测了污染物在潜水含水层中的中心运移距离、最大浓度和污染范围,并对3种方法的计算结果进行比较分析。【结果】一维对流模型只考虑地下水流向方向上的运移情况,计算结果最大,方法简单方便,参数要求较少,但精度较低,无法预测污染面积;二维扩散模型考虑了平面上的污染物分布情况,可以预测污染物范围及浓度变化,但预测运移距离较大,与实际的边界条件矛盾;GMS数值模型是三维模拟,计算精度高,更符合实际情况,但建模过程复杂,水文地质条件限制较多,所需水文地质参数较多,耗时较长。【结论】综上考虑,水文地质条件简单、地下水环境评价等级不高的工程项目使用解析法预测较为方便;在水文地质资料充足、评价等级高的区域使用数值法预测精度更高。     

基于各向异性分形理论的结合面切向刚度改进模型

基于各向异性分形几何理论,建立了一种结合面切向接触刚度改进模型.通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面切向接触刚度与结合面法向载荷、切向载荷、结合面分形维数D、结合面分形粗糙度G、相关因子K、材料特性(o)之间复杂的非线性关系.数字仿真结果表明:结合面切向接触刚度随着法向载荷、相关因子或材料特性的增加而增加,但随着切向载荷、分形粗糙度的增加而减小;当分形维数较小时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而增加;当分形维数较大时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而减小.     

结合面法向接触刚度分形模型建立与仿

基于接触分形理论和微接触大小分布函数,建立了计及微接触大小分布的域扩展因子影响的结合面法向接触刚度的分形模型,并通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面法向接触刚度与结合面诸参数之间的非线性关系,探讨了这些相关参数对法向接触刚度的影响规律.研究仿真结果表明,结合面法向接触刚度随着结合面法向载荷的增大而增大,随结合面分形特征长度尺度参数的增大而减小,但随结合面分形维数的变化规律比较复杂.     

基于分形理论的结合面法向接触阻尼与损耗因子模型

基于结合面法向阻尼耗能机理及MB接触分形修正模型,提出了一种结合面法向接触阻尼模型及结合面间阻尼损耗因子模型.仿真结果表明,分形维数在较小范围内,法向阻尼与法向总载荷呈微凹弧非线性关系,且随着法向总载荷和分形维数的增大而减小,随着分形尺度参数的增大而增大;分形维数在较大范围内,法向阻尼与法向总载荷呈微凸弧非线性关系,且随着法向总载荷和分形维数的增大而增大,随着分形尺度参数的增大而减小.而结合面损耗因子与法向总载荷呈微凹弧非线性关系且随着法向总载荷的增大而减小,随着分形尺度参数的增大而增大,分形维数在较大值范围内,结合面损耗因子随其增大而增大.     

降低增压柴油机NO_x排放的结构参数分析与试验研究

采用调整增压柴油机结构参数的方法降低NOx的排放量,并降低了成本。以4110型增压柴油机为例调整其燃烧室、喷油器以及喷油泵等结构参数,并进行分析、优化,对调整前、后的柴油机进行了试验。试验结果表明:优化后的柴油机能满足“欧Ⅱ”标准。     

基于解析法的管道清灰机器人操作臂分析及仿真

以管道清灰机器人为研究对象,建立了该机器人操作臂机构简图。利用解析法对机器人操作臂位置、速度、加速度进行了分析,给出了末端操作器的位置、速度、加速度解。利用Matlab编制计算程序,基于Simulink建立了仿真模型,对管道清灰机器人进行了动态仿真,验证了运动分析的正确性。     

离心泵瞬态模拟中滑移界面形状和位置研究

滑移网格法是分析离心泵瞬态流场的最主要方法,其中滑移界面形状和位置的选取方式对流场计算结果有直接影响,而目前对如何选取离心泵滑移界面并无统一的看法。以一台离心泵为研究对象,采用5种不同的滑移界面方案分别对水泵流场进行瞬态模拟,对比不同工况下的外特性、基本流态和隔舌处压力脉动特性等。研究表明,方案I(紧贴叶轮的短一字形滑移界面)和方案Ⅴ(环绕叶轮的倒U字形滑移界面)的水泵效率平均计算误差均在1%左右,且两者在轴面流态和蜗壳进口的速度分布上均与实际情况吻合良好,而方案Ⅴ更能突出泵腔流体流速的梯度变化,且在隔舌处的压力脉动特性方面最符合已有研究结果。方案Ⅲ(紧贴叶轮的长一字形滑移界面)和方案Ⅳ(紧贴基圆的长一字形滑移界面)均将整个泵腔设为旋转域,水泵效率计算误差达5.2%和9.2%,且两者的轴面流态也明显有悖于已有研究结论。方案Ⅳ和方案Ⅱ(紧贴基圆的短一字形滑移界面)均将旋转域紧贴隔舌,导致隔舌对液流的切割作用被放大,表现为隔舌处的进口流速严重下降。综合分析表明,直接将泵腔设为旋转域和将滑移界面紧贴隔舌的做法均会使模拟结果有较大偏差,推荐将滑移界面取为环绕叶轮的倒U字形,该方式能在保证模拟精度的同时反映最真实的流动特性。     

传动装置密封环热负荷评估与试验

应用数值计算和试验研究相结合的方法对车辆传动装置密封环的热负荷特性进行评估。根据传动装置涨圈型密封环的工作特点,确定了密封环传热规律,提出了密封表面摩擦热的计算方法,获得了传热过程的边界条件。模拟实际运行工况,采用热-结构耦合方法对密封环整体的温度分布、热应力、变形量,以及温度随工况的变化规律进行仿真计算。利用研制的动密封综合性能试验系统进行试验对比论证和相关研究。结果表明,所提出的热负荷评估方法使传热过程的模拟更加符合实际的工作状态,能准确有效地预估密封环在热负荷下的性能。     

基于深度学习的大田甘蓝在线识别模型建立与试验

针对大田蔬菜对靶施药过程中靶标难以精准识别定位的问题,以甘蓝为研究对象,进行基于深度学习的靶标在线识别方法与模型研究。对比3种当前性能较优的目标检测模型Faster R-CNN、SSD和YOLO v5s,选择YOLO v5s作为田间甘蓝识别迁移学习模型,提出一种MobileNet v3s主干特征提取网络与深度可分离卷积融合的YOLO-mdw大田甘蓝目标识别方法,实现复杂环境下的大田甘蓝实时识别;提出一种基于卡尔曼滤波和匈牙利算法的甘蓝目标定位方法,并将模型部署于NVIDIA Xavier NX开发板上。试验结果表明,YOLO-mdw识别模型在晴天、多云、阴雨天气条件下识别准确率分别为93.14%、94.75%和94.23%,图像处理时间为54.09 ms,相对于YOLO v5s模型用时缩短26.98%;速度不大于0.6 m/s时,识别准确率达94%,平均定位误差为4.13 cm,平均甘蓝直径识别误差为1.42 cm。该靶标识别系统能在大田复杂环境下对甘蓝进行实时识别定位,为对靶施药提供技术支持。