变载荷铣削力影响下的加工中心床身结构优化设计

针对加工中心工作过程中变载荷铣削力对床身结构性能的影响问题,对加工中心床身的材料密度分布以及构成床身的基本结构单元尺寸进行了研究。提出了以床身低阶固有频率和最小柔度为目标,体积分数为约束条件的多目标拓扑优化设计方法;采用折中规划法结合平均频率法,构建了变载荷铣削力影响下的多目标拓扑优化数学模型;依据变密度法拓扑优化指导的材料去除方案,获得了加工中心床身的最佳结构布局;同时结合经过优化的拉丁超立方采样,构造了单元标准二阶响应面,使用多目标遗传算法对床身进行了多目标尺寸优化。研究结果表明:优化后床身固有频率增加16.9%,床身质量减少17.4%,最大变形量降低14.4%,最大应力降低18.8%;该优化方案使加工中心床身的结构布局更加合理,实现了轻量化设计。     

钢管塔杆件涡振对节点板疲劳寿命影响研究

煤炭开采对电力需求日益增大，电网工程不断扩大，钢管塔结构数量不断增多，结构疲劳失效会影响煤矿供电安全。针对钢管杆件涡振引起节点板疲劳开裂事件，进行了周边环境分析、涡振频率识别、涡激力计算、节点板实体模型应力分析以及最短开裂时间估算等工作。研究表明：当杆件弱轴涡振时，节点板中间位置加劲肋最外缘处有明显的应力集中，最大应力幅可达77.83MPa，经疲劳寿命计算，开裂节点板加劲肋附近区域理论上有可能在4～5个月的时间内发生疲劳开裂，这与断口电镜扫描提示的多源疲劳开裂相吻合。为避免此类事件的发生，应当从规范化涡振幅值控制指标、研发更为灵活的涡振特征监测手段着手开展后续工作。     

高湿黏性颗粒在聚四氟乙烯微孔膜滤料表面沉积特性的数值模拟

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像，建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型，采用计算流体力学和离散单元法(CFD?DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟，引入液桥力模型，忽略范德华力的作用，统计计算域内颗粒的受力情况，分析了不同表面能条件下3~6 ?m粒径颗粒在微孔膜滤料表面的沉积特性，将模拟结果与黏附效率的经验公式进行对比。结果表明，黏附效率与经验值、颗粒受力与液桥力模型的相对误差均在6%以内，CFD?DEM耦合计算方法可用于模拟不同环境湿度条件下的颗粒沉积；过滤风速、粒径与黏性是影响沉积形态的重要因素，提高过滤风速及增大颗粒粒径与黏性，颗粒更易在滤料表面形成稳定的树突结构，黏附效率及含尘压降增加。环境相对湿度影响两物体间液桥体积，接触力影响颗粒沉积，当增加表面能与液桥体积时，接触力及液桥力均相应增加，根据受力平衡原理，环境相对湿度对颗粒沉积影响很大。     

喷水推进操舵倒航机构受力研究

操舵倒航机构内部喷射流动非常复杂,受力难以用简单的力学方法求解,有关操舵倒航机构及其零部件和相应液压系统设计尚无充分的理论依据。本研究对丹麦海事研究院船舶操纵力的模型实验结果进行了分析,推导出操舵倒航机构的受力大小,并对操舵倒航机构三维建模后进行CFD水动力计算,将计算数据与模型实验推导数据进行比较,结果表明:在多个运行工况下,二者误差基本在15%以内。研究结果为喷水推进操舵倒航机构相关零部件以及液压系统的设计提供了比较可靠的理论依据。     

矩阵式返向器与扁圆形返向器的动力学分析

详细介绍了五次抛物线型回珠曲线的设计计算方法,通过Creo 3.0建立了含矩阵式返向器和含扁圆形返向器的滚珠丝杠副模型;在ADAMS中对两种滚珠丝杠副模型进行了4种工况下的动力学仿真;借助于MATLAB对比分析了两种返向器在不同的工况条件下,滚珠对其碰撞力的大小及变化规律。研究表明:相同工况下矩阵式返向器受到的碰撞力更大,但含矩阵式返向器的滚珠丝杠副的结构更加紧凑,可为含矩阵式返向器的滚珠丝杠副应用和结构改进提供参考。     

锚杆参数对巷道支护效果影响的研究

以西铭矿48708工作面为研究对象,在分析预紧力锚杆支护机理的基础上,从巷道表面位移量、顶板离层量以及锚杆初始受力与最终受力的差值等方面,通过试验验证了锚杆预紧力参数对巷道支护效果提升的程度。试验表明,设计合理预紧力的锚杆能够显著提升巷道围岩的支护效果。