客车车身焊接变形及其控制分析

客车车身焊接变形在客车车身焊接过程中普遍存在，且对其产品质量的影响深远，故为客车行业研究非常重视。本文通过对客车车身焊接变形形式及其产生原因的深入分析，提出从设计、工艺、工装等三个方面所应采取的控制措施，对客车车身在焊接过程中产生的变形控制具有重要的指导意义和实用价值。     

刚性边框条件下天线反射面受载时的位移计算和变形分析

针对刚性边框约束条件下大口径抛物面天线反射面受载时的变形分析,应用薄壳理论的有关解析方法研究其受载时的变形特性,得到了轴对称载荷作用下此类反射面变形的近似解析解.应用这一解析解,通过实际算例的计算,分析了刚性边框条件的天线反射面变形位移场的性质,并与同等条件下自由边框条件反射面的变形进行了比较,总结出刚性边框约束对天线反射面变形的影响规律.     

大展弦比复合材料机翼气动剪裁设计新方法研究

根据机翼气动载荷和机翼弹性变形之间存在的关系,以机翼的总升力不变和结构强度作为约束条件,提出一种新的气动/结构耦合的刚度设计方法。该方法首先通过数值实验设计研究机翼扭转变形和弯曲变形对机翼气动载荷的影响,并用主成分回归方法构建了机翼变形和气动载荷之间的响应面模型。然后以该模型为基础,构建气动/结构一体化设计模型,此模型仅考虑强度约束和总升力不变的要求,放弃了传统优化设计模型中的挠度和扭转约束。通过2种优化模型的对比,说明应用该方法设计出的机翼结构,重量减轻1.23%,机翼总体扭转变形减小33%,刚度设计更为合理。     

面向代理模型的机翼变形计算方法

按照机翼结构设计的原则,对内部结构还未确定的机翼提出了一种通用的变形计算方法。机翼的平面形状可看作由多个梯形组成,机翼弯曲变形为三次函数,扭转变形为一次函数。只要给定翼梢挠度与扭转角,即可计算机翼变形情况下的几何模型,使代理模型能够预测变形后机翼的气动载荷分布。文中给出了两个实际机翼的算例。算例结果表明,本文模型预测的变形与实际结构有限元分析给出的变形吻合较好。     

刚架模型驱动网格曲面保特征变形

将刚架结构受力变形原理应用于网格曲面的变形设计中,提出一种新的曲面造型方法。通过建立与网格拓扑关系一致的刚架模型,运用刚架模型驱动网格曲面变形:即对刚架节点施加载荷或添加几何约束反算出刚架节点载荷,在载荷作用下刚架变形驱动网格曲面变形。针对几何约束变形问题,建立以节点位移为变量,由载荷最小和节点位移最小组成的目标函数,组合使用两种不同的最小化模型,实现不同的变形需求。在变形过程中,采用增大网格曲面特征区域所关联单元体弹性模量的方法,达到整体变形中局部形状特征的保持,避免了传统方法中繁琐的特征信息记录公式。实验结果表明,该变形方法直观方便,可以产生理想的变形效果。     

一种适用于梁式机翼的变形重构方法

针对航空航天领域飞行器机翼结构实时变形监测的需求,研究了一种基于结构表面应变测量的变形重构方法。该方法采用应变传感系统测得结构表面应变,再通过Ko位移理论实现应变-位移转换,重构测点处的变形,从而为结构健康监测系统、控制系统以及故障预测提供参考,保证结构运行的安全性。首先以等强度梁为对象,对该方法进行了实验分析;进而采用梁式机翼结构,通过对翼梁结构有限元建模,对该方法展开研究。实验和有限元分析结果均验证了该方法在梁式机翼结构变形重构研究中的可行性和可靠性。     

截面形式对复合材料杆件固化变形的影响

热固性复合材料构件应用广泛，但其在加热固化成型过程中易产生变形。通过优化铺层设计，可以减小碳纤维增强环氧树脂细长杆件固化过程的变形，但是忽略了截面形式对固化变形的影响程度。本文提出在复合材料大长径比构件设计时应采用有限元分析(Finite element analysis, FEA)方法进行热变形分析，充分考虑截面对称性对产品固化变形的影响，有效降低该类产品固化过程中的变形。     

多学科设计优化的低自由度协同优化方法

为了解决协同优化(CO)方法计算量过大的问题,提出了低自由度协同优化方法(Low degree-of-freedom collaborative optimization,LDFCO)。LDFCO的系统级优化通过调整共享设计变量和辅助设计变量,使系统目标最优,且满足一致性约束条件。子系统优化通过调整局部设计变量,使子系统目标最优,并满足局部约束条件。子系统目标有两种形式:最小化本子系统的一致性约束函数和直接与系统目标有关的状态变量的加权和,或最小化一种不同于前者的一致性约束函数。通过3个算例检验了LDFCO的效率,结果表明LDFCO方法的计算量比CO方法大大减少。     

基于乘幂伸缩因子的参数曲线自由变形

为了改进参数曲线自由变形方法,构造了一种新的基于乘幂函数的伸缩因子,它不仅具有已有伸缩因子的特性,还具有区域峰值性,并且变形操作对Bézier曲线和NURBS曲线具有封闭性.在将伸缩因子作用于待变形曲线方程时,通过交互改变控制参数来控制曲线的形状,从而得到变形效果.实验结果表明,该方法计算简单、易于控制,可以得到丰富的变形效果,适用于几何造型、计算机动画等领域.     

基于响应面法的跨声速翼型气动优化设计

基于响应面方法进行了跨声速翼型的气动优化设计。流场计算采用雷诺平均N-S方程。响应面模型采用二次多项式来构造，试验点的选取满足D优化准则。设计结果表明该方法只需通过较少流场计算就能对翼型的单个或多个设计点、在多约束条件下进行气动优化设计，设计质量较高，有较大的工程应用价值。     

展成法加工的弧齿锥齿轮仿切几何建模方法

提出了一种针对展成法加工的弧齿锥齿轮几何建模方法.该方法有两个步骤:(1)通过模仿弧齿锥齿轮加工中的切齿建立参考模型;(2)从参考模型上选择数据点,将这些数据点拟合为NURBS曲面,从而建立最终的实体模型.该方法中,通过模仿切削可以避免深奥的数学理论和复杂的方法,方便地在齿轮制造出来之前(设计阶段)得到复杂齿面上的数据点,并有效提高实体模型的精度.另外,最终得到的模型齿面统一由NURBS曲面函数表示,NURBS曲面连续和光滑,可为CAD/CAE广泛使用.实验表明,通过该方法能够精确建立一对弧齿锥齿轮模型,为CAD/CAE建模提供了一种可行有效的思路.     

谐波传动共轭齿廓的运动学仿真研究

根据包络理论，通过建立谐波齿轮传动共轭齿廓分析的通用数学模型，在已知柔轮齿廓的条件下可求得与之共轭的刚轮理论齿廓的离散点，通过最小二乘拟合的方法求得刚轮的工作齿廓，并通过啮合区段干涉检验法来校验齿廓的重叠干涉，最后通过计算机程序对所求的刚、柔轮工作齿廓进行运动学仿真以验证所求工作齿廓的合理性，还通过实例对程序进行了验证。本文的方法为探索谐波齿轮用新型工作齿廓提供一条可行的途径，并使小速比谐波齿轮传动变得可行。     

一种有限环域裁剪多义线的算法及应用

提出了一种有限环域裁剪多义线的算法。文章首先介绍了基本概念和算法设计。该算法通过多义线与诸环求交，在求交过程中利用局部法判别有效交点，从而确定出多义线位于有限环域内的有效部分。该算法对重边和重点情形给出了简单、直观的处理方法，从而可靠地解决了裁剪过程中可能遇到的重边和重点问题。文章还给出了一个由内、外环组成的有限环域裁剪一条多义线的实例。最后，文章还介绍了该算法在两张裁剪曲面的求交算法及过渡算法中的应用。该算法已在微机上实现并测试通过，并已利用该算法实现了裁剪ＮＵＲＢＳ曲面的求交及过渡算法     

Influence of Setting Error of Tool on Tooth Profile and Contact Point of Face Gear Drive

In order to analyze the influence of setting error of tool on both tooth profile and contact characteristic of orthogonal face gear drive,the coordinate systems with and without setting error are established.Moreover,the equations of tooth profile and contact points of face gear drive are derived by envelope principle.According to the equations,the change of tooth profile and the contact points position on face gear are analyzed.The tooth surface and contact points are obtained by numerical simulation.Results show that the tooth profile and contact characteristic of face gear drive are not sensitive to the setting error of tool.     

高速齿轮传动的一种在线监测新方法

点蚀失效是高速齿轮传动的常见破坏形式。以往点蚀监测只能采用离线的监测手段根据对齿面磨损颗粒的分析做出结论。本文通过对齿轮点蚀过程的监测研究,初步发现:在一定条件下,润滑油会在高温齿面的微观空穴中汽化,形成汽泡。汽化程度与齿面温度及磨损状态有关。齿面点蚀产生麻点导致齿面汽化核心增多;同时使齿面摩擦温度升高。这些都反映到润滑油的汽化(泡)率的变化中。根据齿面的汽化规律,本文相应地提出齿轮点蚀状态的一种新的在线监测方法,应用这种方法,可以准确可靠地诊断齿轮等摩擦零副件点蚀以及其他磨损类故障。     

面齿轮传动的承载接触分析

为了促进高性能面齿轮传动技术的发展.对点接触面齿轮传动进行承栽接触分析.建立了点接触面齿轮传动的坐标系,推导了传动中接触点方程,实现了传动中面齿轮上接触点位置的仿真.利用曲面上任意点处主曲率的计算方法,得到了传动中圆柱齿轮和面齿轮上接触点处主曲率的变化规律.根据布希涅斯克问题的求解方法,给出了传动中面齿轮上接触区域的椭圆长、短半径、中心最大变形量、最大压应力以及载荷分布的方程,分析了接触中心最大压应力的变化规律,实现了接触斑点的可视化仿真.     

Active Design Method of Tooth Profiles for Cycloid Drive Based on Meshing Efficiency

An active design method of tooth profiles for cycloid gears based on their meshing efficiency is proposed.This method takes the meshing efficiency as one of the design variables to determine the tooth profiles. The calculation method for the meshing efficiency of planetary transmission is analyzed and the equation of the meshing efficiency is deduced. Relationships between the meshing efficiency,the radius of the pin wheel and the eccentric distance are revealed. The design constraint quations and the strength constraint quations are deduced. On the basis of this,a design procedure is laid out. Some examples using different input parameters are conducted to demonstrate the feasibility of the approach. A dynamic simulation of the rigid-flexible coupling of cycloid gears is also presented. The results show that the proposed design method is more flexible to control the tooth profiles by changing the input values of the transmission efficiency.     

基于正交试验和APDL的盒式天平力敏元件集成优化设计

针对悬臂梁力敏元件的结构优化问题,以布片部位应变最大和变形最小为优化目标,将正交试验法引入到力敏元件结构多目标优化中,提出了一种实用高精度的结构多目标优化方法.基于正交试验法和APDL求解模块,确定初始优化方案;对在其可行区间边界上未能取优的因素,细化样本点,采用最小二乘多项式曲线拟合对该因素的试验结果进行高精度拟合,通过计算获取该因素的最优水平,得到了全局最优化方案.通过对拟合效果的量化评价和有限元仿真验证,力敏元件的参数优化结果比较理想.     

散乱点云数据的曲率估算及应用

提出一种直接在散乱数据点云上计算曲面的局部微分性质,包括平均曲率、高斯曲率和主曲率。首先,计算各点的邻近点集,选取合适的局部基础曲面。把邻近点集投影到相应的局部基础曲面。然后,在以局部基础曲面内投影点的参数化代替空间邻近点集的参数化的基础上。用二次参数曲面逼近空间邻近点集,从而计算出各点的法矢,再对不协调的法矢方向进行调整。最后,利用曲率公式计算出各点的曲率。试验表明这种方法可以较好反映曲面的特征。运用该曲率算法对海量数据进行了简化。     

复合材料构件成型模具设计方法

树脂基纤维增强复合材料构件成型模具根据其材料可分为金属模和复合材料模,金属模利用数控加工方式制造.复合材料模利用过渡模铺帖成型,因其特殊的结构和工艺性,其设计过程和方法有别于普通的机械零件成型模具.本文分析了复合材料构件模具结构及现有设计存在的问题,采用数字化设计的方法和流程,解决了成型曲面的可加工性检测、成型曲面的整体偏置以及模具支架的参数化设计等关键技术,开发了相应的设计系统.