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基于自适应代理模型的加筋壳结构可靠性优化设计 被引量:1
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作者 刘玉琢 曹立雄 +1 位作者 吴建国 李海波 《机械强度》 北大核心 2025年第2期68-74,共7页
加筋壳结构具有较高的比刚度和比强度,被广泛应用于航空航天承力结构中。可靠性优化设计(Reliability Based Design Optimization,RBDO)方法通过综合考虑结构参数中的不确定性和风险因素,可避免结构的过保守设计,保证其在服役环境中的... 加筋壳结构具有较高的比刚度和比强度,被广泛应用于航空航天承力结构中。可靠性优化设计(Reliability Based Design Optimization,RBDO)方法通过综合考虑结构参数中的不确定性和风险因素,可避免结构的过保守设计,保证其在服役环境中的可靠性和安全性。提出了一种基于自适应代理模型的高效RBDO方法,来解决屈曲可靠性约束下的加筋壳结构轻量化设计问题。基于预期可行性函数准则实现了样本点的自适应添加,并通过构建分段函数将离散变量连续化,进而在保证设计结果可靠性的前提下提高优化效率。最后,通过将可靠性优化设计结果与确定性优化结果对比,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 加筋壳结构 可靠性优化设计 自适应代理模型 预期可行性函数准则
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碳包覆CeO_(2)-Co_(3)O_(4)复合材料制备及其亚甲基蓝降解效能的研究与优化
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作者 孟庆男 梁香灵 +2 位作者 田娜 汤玉斐 赵康 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第6期90-97,共8页
围绕污水处理领域的前沿技术,设计了碳包覆CeO_(2)-Co_(3)O_(4)复合材料制备及其催化性能优化综合实验。实验融合了溶剂热反应、溶胶凝胶反应和模板法,制备出具有“核壳”及“摇铃”结构的复合材料;借助XRD、TEM、SEM、FTIR、N_(2)吸附... 围绕污水处理领域的前沿技术,设计了碳包覆CeO_(2)-Co_(3)O_(4)复合材料制备及其催化性能优化综合实验。实验融合了溶剂热反应、溶胶凝胶反应和模板法,制备出具有“核壳”及“摇铃”结构的复合材料;借助XRD、TEM、SEM、FTIR、N_(2)吸附-解吸附测试等表征手段剖析了材料的结构特性。研究了材料催化活化过一硫酸盐(PMS)降解亚甲基蓝(MB)的性能;建立了材料结构与性能间的联系,并基于最优材料,提出了其催化机制。该实验训练了学生对化学及材料学科知识的理解和综合运用能力,有助于培养他们的实践能力、自主创新意识和科学思维能力。 展开更多
关键词 CeO_(2)-Co_(3)O_(4) 核壳及摇铃结构 亚甲基蓝 PMS活化 实验设计
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离子推力器外壳非预期放电抑制及热特性
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作者 李建鹏 靳伍银 +2 位作者 赵以德 代鹏 张兴民 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第3期865-873,共9页
离子推力器非预期放电直接影响其工程应用可靠性,为降低推力器外壳与屏栅间的非预期放电频率,通过理论分析和试验的方法明确了非预期放电机制,综合考虑降低非预期放电频率和热设计开展了3种方案的外壳优化设计及热特性分析,搭建了外壳... 离子推力器非预期放电直接影响其工程应用可靠性,为降低推力器外壳与屏栅间的非预期放电频率,通过理论分析和试验的方法明确了非预期放电机制,综合考虑降低非预期放电频率和热设计开展了3种方案的外壳优化设计及热特性分析,搭建了外壳验证及热平衡试验系统。结果表明:高功率下非预期放电频率明显高于低功率,采用单面本色阳极化外壳方案后,5 kW工况下,推力器非预期放电频率从优化前6.90次/h降低到0.70次/h,3 kW工况下,从优化前的3.3次/h降低到0.20次/h,电连接器处测温最高温度为148.5℃,满足使用要求,不同外壳方案对热敏感性强的栅极组件温度影响较小,温差范围为5℃,推力器温度测试和热分析最大误差小于10℃。 展开更多
关键词 离子推力器 外壳 非预期放电 抑制 热设计
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发动机后向RCS测试低散射载体外形设计及验证
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作者 卢婷 李岳锋 +3 位作者 李恒 王国洪 陈晨 马健 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期117-122,共6页
为有效抑制航空发动机外域雷达散射对发动机腔体内部雷达散射结果的影响,提高发动机后向腔体雷达散射截面测试精度,依据发动机结构构型和飞/发一体化布局特点,采用异型曲面设计方法开展基于4种发动机后向雷达散射截面积(RCS)测试的低散... 为有效抑制航空发动机外域雷达散射对发动机腔体内部雷达散射结果的影响,提高发动机后向腔体雷达散射截面测试精度,依据发动机结构构型和飞/发一体化布局特点,采用异型曲面设计方法开展基于4种发动机后向雷达散射截面积(RCS)测试的低散射载体外形设计及分析。完成标准低散射目标和4种发动机低散射载体雷达散射截面分布的数值仿真,并对枣核体及其配装发动机进行了RCS测试验证。结果表明:枣核体与水滴体均具有较好的低散射特性,枣核体更适用于轴对称喷管状态发动机进行界面处的一体化设计,并且枣核体及其配装发动机RCS测试得到在宽频段(L~Ku波段)、广角域内(±65°)的雷达散射截面较被测目标低2个数量级,界面处无明显散射,满足发动机雷达隐身的测试需求,可为中国发动机的RCS测试提供设计方法与参考。 展开更多
关键词 航空发动机 后向腔体 RCS测试 低散射载体 外形设计
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采用智能进化算法的管壳式换热器详细设计
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作者 李海东 张奇琪 +4 位作者 杨路 AKRAM Naeem 常承林 莫文龙 申威峰 《化工学报》 北大核心 2025年第1期241-255,共15页
管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将... 管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将换热器内构件尺寸定义成离散变量,分别以最小化换热面积、年度总费用、环境影响因子及最大化传热效率为目标函数,建立管壳式换热器详细设计的混合整数非线性规划模型。同时,对传统智能进化算法包括遗传算法、粒子群算法及模拟退火算法进行改进,使得换热器设计变量能够在一系列离散值中自由选择,不需要对优化结果进行人工圆整处理。案例测试结果表明,改进的智能进化算法能在1.0 s内得到最优设计方案,相对于全局求解器,优化时间节约99%以上,提高了优化求解效率;相对于局部求解器,改进的智能进化算法能够获取全局最优解,换热面积节约15.4%~56.6%,年度总费用节约15.8%~77.8%,保证设计质量。通过多目标优化在不同目标函数之间进行权衡,通过灵敏度分析展示了不同设计变量对目标函数的影响趋势。 展开更多
关键词 传热 管壳式换热器 优化设计 智能进化算法 多目标优化
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基于极限载荷分析的带切向接管内压圆筒强度计算
6
作者 赵晓凤 钱才富 吴志伟 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第3期1-8,共8页
因一些特殊工艺需求,压力容器往往需要开设切向接管,但在强度设计方面,目前没有适用的圆筒切向接管规则设计方法。文章采用极限载荷分析方法,对圆筒材料为Q345R、接管材料为10#钢的带切向接管内压圆筒进行强度计算,并定义了基于无接管... 因一些特殊工艺需求,压力容器往往需要开设切向接管,但在强度设计方面,目前没有适用的圆筒切向接管规则设计方法。文章采用极限载荷分析方法,对圆筒材料为Q345R、接管材料为10#钢的带切向接管内压圆筒进行强度计算,并定义了基于无接管壳体的强度削弱系数,探讨不同切向接管无量纲结构参数(直径比d_(o)/D_(i)、径厚比D_(i)/T、厚度比t/T)对强度削弱系数或圆筒极限承载能力的影响。研究结果表明,当d_(o)/D_(i)和D_(i)/T增大、t/T减小时,强度削弱系数也随之增大,意味着切向接管对圆筒的强度削弱程度增大。通过大量极限载荷计算结果,对强度削弱系数进行了回归分析,得到了可用于带切向接管内压圆筒强度设计的回归方程。 展开更多
关键词 圆筒 切向接管 极限载荷分析 强度设计
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不同设计要求下钛合金双层加筋圆柱壳优化设计特性分析
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作者 李世强 朱时洋 +2 位作者 和卫平 刘均 程远胜 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期317-328,共12页
[目的]为探究不同长径比和不同计算压力下钛合金双层加筋圆柱壳优化设计方案的特性,建立钛合金双层加筋圆柱壳结构轻量化数学模型。[方法]基于Matlab建立遗传算法主控程序,采用有限元软件ANSYS进行极限承载能力计算校核,并对比分析不同... [目的]为探究不同长径比和不同计算压力下钛合金双层加筋圆柱壳优化设计方案的特性,建立钛合金双层加筋圆柱壳结构轻量化数学模型。[方法]基于Matlab建立遗传算法主控程序,采用有限元软件ANSYS进行极限承载能力计算校核,并对比分析不同长径比和不同计算压力下钛合金单、双层加筋圆柱壳优化方案的差异。[结果]结果显示,钛合金加筋圆柱壳优化设计存在2个临界计算压力,优化设计可分为3个优化类型,即极限承载能力约束控制优化设计的稳定性约束型、强度约束控制优化设计的强度约束型以及强度和极限承载能力约束共同控制优化设计的共同约束型。长径比越大,临界计算压力越大;在相同的计算压力和长径比下,双层壳优化方案的重量低于单层壳结构;在相同长径比下,双层壳优化设计的临界计算压力小于单层壳。[结论]研究成果可为钛合金双层加筋圆柱壳优化设计提供参考。 展开更多
关键词 壳体 双层加筋圆柱壳 钛合金 结构优化 结构设计 长径比 计算压力
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螺旋推进式油茶籽壳低损清选机设计及试验 被引量:3
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作者 王东 寇欣 +4 位作者 汤晶宇 曲振兴 范志远 吴昊 张瑞阳 《中国油脂》 北大核心 2025年第3期95-101,共7页
针对现有齿光辊式油茶籽壳清选机存在“磕籽”现象,造成油茶籽损失率较高的问题,利用油茶青果脱壳后的籽、壳物理特性的差异,设计了螺旋推进式油茶籽壳低损清选机,对该清选机螺旋辊直径与长度、螺旋辊转速、螺纹形式、螺距和螺旋升角等... 针对现有齿光辊式油茶籽壳清选机存在“磕籽”现象,造成油茶籽损失率较高的问题,利用油茶青果脱壳后的籽、壳物理特性的差异,设计了螺旋推进式油茶籽壳低损清选机,对该清选机螺旋辊直径与长度、螺旋辊转速、螺纹形式、螺距和螺旋升角等关键参数进行设计,建立油茶籽受力模型。以清选率和油茶籽损失率为评价指标,采用单因素试验和响应面试验对清洗机工作参数喂入量、螺旋辊转速和对辊间隙进行优化。结果表明:设计的螺旋推进式油茶籽壳低损清选机螺旋辊的直径为50 mm,长度为1 000 mm,转速不超过200 r/min,螺距为50 mm;螺纹采用双螺旋形式布置,螺纹横截面形式为直角梯形,工作倾角为120°,螺纹高为4 mm;螺旋升角为30°;优化的工作参数为喂入量1.1 t/h、螺旋辊转速170 r/min、对辊间隙12 mm,并在该清选机的上平面设计毛刷以增大清选过程中油茶壳姿态调整的概率,在此优化条件下该清选机的清选率为90.39%,油茶籽损失率为0.54%。综上,设计的螺旋推进式油茶籽壳低损清选机达到了预期设计目标,可以较好地完成油茶籽壳混合物的清选作业,同时大幅降低油茶籽损失率。 展开更多
关键词 油茶籽壳混合物 低损率 清选 清选机设计
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核乏燃料转运容器非连续介质缓冲器设计及验证
9
作者 肖望强 刘启斌 +3 位作者 蔡志钦 刘兆阳 王胜博 戴宇 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第8期1742-1756,共15页
针对现有缓冲器填充的连续体材料受制于单一耗能机制而难以提升缓冲性能的问题,提出了一种核乏燃料转运容器非连续体介质缓冲器设计方法。基于连续-非连续耦合计算方法建立耦合模型,对不同缓冲材料、薄壁球壳壁厚、薄壁球壳粒径等方案... 针对现有缓冲器填充的连续体材料受制于单一耗能机制而难以提升缓冲性能的问题,提出了一种核乏燃料转运容器非连续体介质缓冲器设计方法。基于连续-非连续耦合计算方法建立耦合模型,对不同缓冲材料、薄壁球壳壁厚、薄壁球壳粒径等方案进行了跌落仿真计算,探究了不同特征参数对缓冲性能的影响,并搭建跌落试验平台对各方案进行试验,验证了耦合模型的准确性;最后对缓冲性能最佳的壁厚0.3 mm、粒径32 mm薄壁球壳介质方案进行了9 m跌落试验验证,并通过相似理论推算出原型样机在该工况下的加速度为56.1g,包容边界剪切应力为215 MPa,轴向应力为867 MPa,均满足了相关标准要求。本文研究可为核乏燃料转运容器缓冲器设计提供新的思路。 展开更多
关键词 核乏燃料 转运容器 颗粒阻尼 薄壁球壳介质 连续-非连续耦合 缓冲设计
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核桃破壳机械的研究机理探讨
10
作者 李瑞宁 蒋强 《现代农业装备》 2025年第1期84-87,共4页
破壳取仁是核桃进行精加工的基础,也是核桃产业发展的重要环节。在全面剖析了目前核桃破壳机械的研究现状后,发现现有核桃破壳机械的研究多聚焦于不同破壳方式下的机械设计,但对核桃破壳机理和机电一体化技术的研究仍显不足。为此,该文... 破壳取仁是核桃进行精加工的基础,也是核桃产业发展的重要环节。在全面剖析了目前核桃破壳机械的研究现状后,发现现有核桃破壳机械的研究多聚焦于不同破壳方式下的机械设计,但对核桃破壳机理和机电一体化技术的研究仍显不足。为此,该文建议应用3D扫描仪和逆向设计技术构建精确的核桃三维分析模型,以深入探究核桃破壳的内在机制。在此基础上,可进一步开发核桃破壳取仁的机电一体化设备,实现核桃破壳取仁的自动化和智能化,促进我国核桃加工业的发展。 展开更多
关键词 核桃 破壳机械 机电一体化 3D扫描 逆向设计
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运载火箭整流罩壳段结构参数优化设计研究
11
作者 周遇仁 李嘉骞 +2 位作者 刘乙君 孙鑫鑫 刘建 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第4期28-34,共7页
为有效提高结构设计效率,采用分级优化策略,针对某型号运载火箭整流罩壳段铆接舱体的结构参数开展优化设计研究。首先,基于Isight优化平台,调用Abaqus软件计算结构的屈曲承载能力,采用串行优化的方式,通过试验设计方法分析确定主要结构... 为有效提高结构设计效率,采用分级优化策略,针对某型号运载火箭整流罩壳段铆接舱体的结构参数开展优化设计研究。首先,基于Isight优化平台,调用Abaqus软件计算结构的屈曲承载能力,采用串行优化的方式,通过试验设计方法分析确定主要结构参数;其次,使用HookeJeeves无约束优化方法进行结构参数分析。通过两轮优化依次确定主结构的设计参数及结构布置方案,使铆接舱体结构在满足轴压承载能力的情况下质量最轻。通过数据分析,发现优化后的结构质量降低了24.6%,在提高结构承载效率的同时,给出的符合工程实际需求的结构设计方案可有效降低商业航天器的发射成本。 展开更多
关键词 整流罩壳段 轴压承载 舱体结构 试验设计 参数优化
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数据驱动的大型运载火箭加筋圆锥壳多保真度近似建模优化
12
作者 陈超磊 王志祥 +1 位作者 雷勇军 王婕 《机械强度》 北大核心 2025年第4期148-157,共10页
为提高大型运载火箭加筋圆锥壳舱段结构轴压承载效率,开展了数据驱动的加筋圆锥壳多保真度近似建模轻量化设计。针对单保真度近似建模优化方法效率不高、精度不足等问题,搭建了基于变可信度期望改进(Variable-Fidelity Expected Improve... 为提高大型运载火箭加筋圆锥壳舱段结构轴压承载效率,开展了数据驱动的加筋圆锥壳多保真度近似建模轻量化设计。针对单保真度近似建模优化方法效率不高、精度不足等问题,搭建了基于变可信度期望改进(Variable-Fidelity Expected Improvement,VF-EI)加点准则的数据驱动多保真度近似建模优化框架,并据此开展加筋圆锥壳结构轻量化设计。综合利用不同网格规模的加筋圆锥壳有限元模型,建立了加筋圆锥壳极限承载的Co-Kriging多保真度近似模型;优化迭代中,利用VF-EI加点准则生成多保真度采样点,以此序列提升Co-Kriging多保真度近似模型的全局和局部近似精度。典型数值和工程算例验证了上述方法的有效性,相比径向基函数近似模型和Kriging模型,Co-Kriging多保真度近似建模优化方法的效率和精度更高,获得了相比初始设计减重11.5%的优化加筋圆锥壳结构,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 加筋圆锥壳 多保真度近似建模 序列近似优化方法 轻量化设计 VF-EI加点准则
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深海无人系统大长径比环肋圆柱壳结构设计与试验研究 被引量:5
13
作者 陈沙古 高原 +3 位作者 吴智睿 郁伟 周成 刘成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第1期115-123,共9页
环肋圆柱壳是深海无人系统广泛采用的一种耐压结构形式,保障其结构安全是系统研制过程中非常重要的一环。针对环肋圆柱壳的结构特征推导了组合结构重量关系式和结构参数简化估算方法,并以一种超长型深海无人系统耐压结构为例,围绕大长... 环肋圆柱壳是深海无人系统广泛采用的一种耐压结构形式,保障其结构安全是系统研制过程中非常重要的一环。针对环肋圆柱壳的结构特征推导了组合结构重量关系式和结构参数简化估算方法,并以一种超长型深海无人系统耐压结构为例,围绕大长径比环肋圆柱壳的结构形式、设计计算、仿真分析、模型验证等开展研究。研究表明提出的大长径比环肋圆柱壳结构设计参数简化估算方法具有较好的适应性。相关计算和分析结果可以为该型深海无人系统结构设计提供技术支撑,也可以为其他类似耐压结构设计提供参考。 展开更多
关键词 环肋圆柱壳 大长径比 结构设计 耐压结构 深海无人系统
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基于协同优化的耐压柱壳多学科多目标优化 被引量:5
14
作者 王萌 刘峰 +1 位作者 田震 杨松源 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期62-69,共8页
为提高耐压柱壳的设计效率和结构性能,本文基于多学科设计优化思想,进行了耐压柱壳多学科设计优化的学科分解,确定了耐压柱壳多学科优化设计的设计参数,明确了设计变量间的耦合关系,设计了耐压柱壳参数化分析流程,进行了设计变量灵敏度... 为提高耐压柱壳的设计效率和结构性能,本文基于多学科设计优化思想,进行了耐压柱壳多学科设计优化的学科分解,确定了耐压柱壳多学科优化设计的设计参数,明确了设计变量间的耦合关系,设计了耐压柱壳参数化分析流程,进行了设计变量灵敏度分析。在利用响应面模型建立了具有较高拟合精度耐压柱壳近似模型的基础上,以质量排水量比和极限载荷为目标函数,建立了基于协同优化方法的耐压柱壳多学科多目标优化模型,在确定了系统层和学科层的优化求解方法基础上,设计了基于协同优化的耐压柱壳多学科多目标优化框架,进行了优化的求解工作,得到了优化方案。与初始方案的对比表明:所得到的Pareto解集中,部分方案在2个目标函数上均得到了优化,验证了优化框架的有效性。 展开更多
关键词 耐压柱壳 设计参数 耦合关系 参数化分析流程 近似模型 目标函数 协同优化方法 多学科多目标优化 优化框架
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基于等几何法和模拟退火的复杂壳结构分析及优化 被引量:1
15
作者 薛雨彤 王爱增 +2 位作者 岳怡珂 何川 赵罡 《图学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期575-584,共10页
本文提出了一种基于等几何法和模拟退火的壳结构分析及优化算法,旨在提高复杂壳结构的CAD与CAE一体化设计效率。首先基于NURBS技术对薄壳结构进行适分析参数化建模,然后基于Kirchhoff-Love壳理论实现等几何分析。接着,基于模拟退火算法... 本文提出了一种基于等几何法和模拟退火的壳结构分析及优化算法,旨在提高复杂壳结构的CAD与CAE一体化设计效率。首先基于NURBS技术对薄壳结构进行适分析参数化建模,然后基于Kirchhoff-Love壳理论实现等几何分析。接着,基于模拟退火算法以壳体的几何参数为设计变量,以多项力学性能为目标函数进行优化,实现了等几何分析与智能优化算法相结合的壳结构分析与优化。最后,通过2个算例验证了该算法的有效性。相对于传统有限元方法,该算法具有高精度、高效率的优势。 展开更多
关键词 等几何分析 模拟退火算法 KirchhoffLove壳 结构优化设计 CAD
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小型化全光纤激光器壳体结构设计与分析 被引量:1
16
作者 李明 宋国龙 +4 位作者 毕野 李星霖 张秀齐 王禹凝 郑权 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期584-589,共6页
为了进一步优化小型化激光器的性能,在一般性原则的基础上设计了一款输出功率大于10 W、1030 nm高稳定性的小型化全光纤激光器壳体结构。壳体体积为220 mm×270 mm×75 mm,质量小于7 kg;壳体结构采用柔性支撑的减振设计,并可使... 为了进一步优化小型化激光器的性能,在一般性原则的基础上设计了一款输出功率大于10 W、1030 nm高稳定性的小型化全光纤激光器壳体结构。壳体体积为220 mm×270 mm×75 mm,质量小于7 kg;壳体结构采用柔性支撑的减振设计,并可使激光器在温度-55℃~45℃的小型化平台下保持正常运行。利用有限元分析软件对激光器壳体进行了热分析与随机振动分析,按照设计图纸对小型化全光纤激光器样机进行了加工,并进行了实验验证。结果表明,激光器壳体在45℃下,激光器最热面温度为49.5℃,温升约为4.5℃,散热性能良好;在随机振动功率谱密度总均方根10.77 g的实验条件下,激光器最大3σ应力为171 MPa,随机振动响应均方根值仅为24.5 g,壳体结构力学性能良好;激光器壳体结构的散热性能以及力学性能完全满足设计要求,实验结果与仿真结果吻合度较高。该研究为小型化光纤激光器项目的具体实施提供了一定参考。 展开更多
关键词 激光技术 小型化光纤激光器 壳体设计 柔性支撑 热分析 随机振动分析 实验验证
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基于壳单元的盾构隧道参数化结构计算与验证 被引量:3
17
作者 李霖皓 陈珂 +1 位作者 陈健 丁文军 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期253-263,共11页
三维壳单元较二维梁单元能更精细地模拟管片结构受土体作用下的力学行为。为了推广三维壳单元隧道结构计算模型在大直径盾构隧道结构计算中的应用,提出基于壳单元的参数化隧道结构建模方法(Shell element-based Parametric Tunnel Struc... 三维壳单元较二维梁单元能更精细地模拟管片结构受土体作用下的力学行为。为了推广三维壳单元隧道结构计算模型在大直径盾构隧道结构计算中的应用,提出基于壳单元的参数化隧道结构建模方法(Shell element-based Parametric Tunnel Structure Modeling,SPTSM)。SPTSM基于隧道中轴线及截面半径参数,能自动生成由壳单元所组成的隧道模型。在模型中,相邻环之间的壳单元公共边被定义成线性铰,以此模拟管片环缝间的接头刚度;管片纵缝间的接头刚度通过均质圆环法引入折减系数进行替代;壳单元节点被施加荷载压力、地层弹簧及约束支座,以模拟管片结构与围岩之间的力学行为。SPTSM提供了结构自动建模算法和壳单元节点荷载的自动计算算法,并通过调用Karamba3D有限元结构计算内核,实现盾构隧道结构的建模−计算一体化。将SPTSM应用于杭州某大直径盾构隧道工程76 m区间段,对比结构变形的计算和实际检测结果,验证SPTSM的合理性。SPTSM能自动建立精细的三维壳单元盾构隧道结构模型,并同时完成荷载压力、地层弹簧、线性−铰刚度以及约束支座的布置和设定。对比点云扫描的结构位移检测结果和SPTSM计算出的结构变形结果,SPTSM输出的结构变形云图属于合理范围,结合SPTSM输出的内力云图和荷载分布云图,SPTSM可以近似反映隧道结构局部位置的变形或位移趋势。综上,SPTSM可为盾构隧道的智能化结构设计提供有力支撑。 展开更多
关键词 盾构隧道 壳单元 参数化设计 结构计算
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脱壳间隙自由可调式花生脱壳装置设计与试验 被引量:2
18
作者 吴亚滨 孙千涛 +6 位作者 刘龙 刘道奇 钱凯 陈凯阳 孙文喜 王东伟 张玺 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期216-223,共8页
针对现有脱壳间隙不可自由调节、机械损伤率高、花生品种适应性差等问题,设计了一款脱壳间隙自由可调式花生脱壳装置。脱壳装置上部采用导杆、导套、压缩弹簧等构成脱壳间隙自由可调揉搓摆臂,下部固定有编织筛网,上下装置组成的弧形腔... 针对现有脱壳间隙不可自由调节、机械损伤率高、花生品种适应性差等问题,设计了一款脱壳间隙自由可调式花生脱壳装置。脱壳装置上部采用导杆、导套、压缩弹簧等构成脱壳间隙自由可调揉搓摆臂,下部固定有编织筛网,上下装置组成的弧形腔室构成脱壳室;揉搓摆臂驱动装置由可调速电机带动曲柄摇杆机构进行往复揉搓运动。其中,为验证间隙自由可调揉搓摆臂运行可靠平稳性,对其需满足的设计要求进行验算,确定了当弹性装置高径比为3.7和弹簧许用安全系数为2.6时,满足作业要求;对曲柄摇杆机构的设计参数和脱壳运动状态进行运动学和脱壳力学分析研究,确定了当摇杆与竖直方向夹角为40°和弹簧压缩行程为12 mm时,弹簧装置可承受最大载荷为710 N,能够满足往复揉搓运动学和脱壳力学性能要求。最后以对该装置脱壳性能影响较大的可调速电机转速为试验因素,以豫花22为试验对象,进行脱壳性能试验。试验结果表明:当电机转速为1600 r·min^(-1)时,脱净率为98.6%,破损率为2.4%,发芽率为98.8%,满足行业花生脱壳质量要求。 展开更多
关键词 间隙自由可调 脱壳装置 结构设计分析 试验研究
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基于定向挤压的核桃破壳有限元分析及破壳装置设计 被引量:2
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作者 王周梅 王应彪 +3 位作者 张兆顺 王钧 张超宇 刘梦迪 《农机化研究》 北大核心 2024年第9期22-29,共8页
针对目前核桃破壳机构适应性不强、破壳率不高、整仁率低的问题,从核桃破壳前定向预处理的视角,探索核桃在破壳加工前果体姿态定向处理对挤压破壳受力的影响因素。同时,以云南漾濞核桃为研究对象,通过3D扫描获取核桃三维实体模型,进行... 针对目前核桃破壳机构适应性不强、破壳率不高、整仁率低的问题,从核桃破壳前定向预处理的视角,探索核桃在破壳加工前果体姿态定向处理对挤压破壳受力的影响因素。同时,以云南漾濞核桃为研究对象,通过3D扫描获取核桃三维实体模型,进行多组过静态压力有限元仿真试验,结果表明:在核桃果体上最佳受力区为核桃中线位置的横径方向,该位置受力最均匀、裂纹扩展效果最佳、最易破壳。基于有限元分析结果,设计出一次破壳与二次破壳相继进行的核桃定向破壳机构,并对核桃的破壳过程进行了力学分析,结果表明:破壳机构中弹簧的刚度系数及锤头旋转角度为影响核桃破壳的关键因素。研究结果可为核桃破壳设备的设计提供有创新意义的理论支撑。 展开更多
关键词 核桃 定向破壳 有限元分析 结构设计
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配电网带电作业机器人末端执行机构设计与作业避障规划研究 被引量:2
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作者 吴健 王建锋 +1 位作者 诸申翔 梁程诚 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第11期168-177,共10页
针对目前配电网带电作业机器人的功能多样化程度和作业场景覆盖面亟待提升的需求,聚焦10 kV带电搭接引流线作业点绝缘保护壳安装的工程作业场景,设计了对应末端执行机构的结构,给出了带电作业机器人的总体设计方案和作业流程,在对作业... 针对目前配电网带电作业机器人的功能多样化程度和作业场景覆盖面亟待提升的需求,聚焦10 kV带电搭接引流线作业点绝缘保护壳安装的工程作业场景,设计了对应末端执行机构的结构,给出了带电作业机器人的总体设计方案和作业流程,在对作业机器人进行运动学建模与分析的基础上,提出了基于多域采样平衡调度RRT*算法的避障作业规划方法,实现对配电网复杂带电作业环境中机器人各关节运动路径轨迹的求解。通过仿真分析和现场带电安装作业试验,验证了所提出方案和方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 带电作业机器人 绝缘保护壳安装 执行机构结构设计 运动避障规划
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