检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2019年第6期30卷 650-657页

作者：秦红玲郭文涛徐翔袁泽坤赵新泽三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

采用摩擦磨损试验机,获得了QAL9-4/40Cr和ZCuAl8Mn13Fe3/40Cr两种闸门底枢摩擦副在不同接触应力的脂润滑条件下的摩擦学特性,并运用灰色系统理论GM(1,1)模型对其达到许用磨损量的磨损失效进行了评价。低速重载条件下,两种摩擦副的实际... 详细信息

采用摩擦磨损试验机,获得了QAL9-4/40Cr和ZCuAl8Mn13Fe3/40Cr两种闸门底枢摩擦副在不同接触应力的脂润滑条件下的摩擦学特性,并运用灰色系统理论GM(1,1)模型对其达到许用磨损量的磨损失效进行了评价。低速重载条件下,两种摩擦副的实际接触应力在许用应力之下时,其磨损形式均以犁切为主,且磨损量随接触应力的增大而增大,摩擦因数随着接触应力的增大而减小;反之,其磨损形式均以黏着为主,且磨损速度、摩擦因数均会急剧增加。受同一接触应力作用时,QAL9-4/40Cr具有更好的耐磨性。理论模型对磨损失效的预测结果与实测值吻合度达到95%。

关键词：船闸闸门底枢摩擦副失效评价灰色系统理论

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采用花朵授粉算法的等几何边界元形状优化

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北京航空航天大学学报 2023年第5期49卷 1148-1155页

作者：高翔王林军刘洋陈保家付君健三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

为了避免离散整个结构,以及减少几何模型与离散模型之间的误差,提出一种改进的花朵授粉算法优化等几何边界元模型的形状优化算法。采用的边界元法仅需离散结构边界,简化了离散过程,且加入的等几何分析可提高计算精度。以最小化位移或应... 详细信息

为了避免离散整个结构,以及减少几何模型与离散模型之间的误差,提出一种改进的花朵授粉算法优化等几何边界元模型的形状优化算法。采用的边界元法仅需离散结构边界,简化了离散过程,且加入的等几何分析可提高计算精度。以最小化位移或应力为目标函数,以结构面积等于指定面积为约束条件,采用增广乘子法将约束优化模型转化为无约束优化模型;通过等几何边界元法对结构的受力情况进行分析;采用精英反向学习策略及大规模分布估计算法(LSEDA)改进花朵授粉算法,通过花朵授粉算法优化控制点的坐标值,并通过非均匀有理B样条(NURBS)基函数构建结构的边界,输出最优结构的形状。Ackley函数的测试结果表明:改进的花朵授粉算法14步收敛,而原始花朵授粉算法136步收敛,且所得最小值为8.8818×10^(-16),小于0.0014,改进的花朵授粉算法寻优能力更强。形状优化的计算结果表明:所提算法可有效求解二维等几何边界元形状优化问题。

关键词：花朵授粉算法等几何分析边界元法形状优化莱维飞行分布估计算法

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改进的抑制灰度单元的拓扑优化方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2020年第12期32卷 2003-2012页

作者：高翔王林军杜义贤三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌4430022 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

固体各向同性材料惩罚法或材料属性有理近似法所得拓扑优化结构中存在大量灰度单元,且现有Heaviside投影函数存在频繁调用密度矩阵的问题,进而导致计算效率较低.针对此问题提出了一种基于改进Heaviside投影函数的抑制灰度单元的拓扑优... 详细信息

固体各向同性材料惩罚法或材料属性有理近似法所得拓扑优化结构中存在大量灰度单元,且现有Heaviside投影函数存在频繁调用密度矩阵的问题,进而导致计算效率较低.针对此问题提出了一种基于改进Heaviside投影函数的抑制灰度单元的拓扑优化方法,首先,建立以结构柔度最小化为设计目标的拓扑优化模型;然后,通过固体各向同性材料惩罚法或材料属性有理近似法计算杨氏模量;最后,通过Heaviside投影函数抑制灰度单元,并由优化准则法求解拓扑优化问题.数值模拟结果表明,文中2个Heaviside投影函数能够稳定和有效地抑制灰度单元,且二者分别对固体各向同性材料惩罚法和材料属性有理近似法所得结构的清晰度和刚度的改进效果比较明显.

关键词：拓扑优化变密度法 Heaviside投影函数抑制灰度单元

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基于PSO-SVM的点焊接头拉剪强度分类分析

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焊接学报 2024年第9期45卷 120-128页

作者：吴刚陈天余靓辉柳志鹏三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

点焊是汽车零部件的主要连接方式之一,点焊接头的拉剪强度是评价点焊质量的重要因素,论文在制备大量点焊试样的基础上,对各试样的焊点进行超声信号检测,并运用信号处理获得时域、频域和小波包特征值,随后对点焊试样在拉剪试验中的失效... 详细信息

点焊是汽车零部件的主要连接方式之一,点焊接头的拉剪强度是评价点焊质量的重要因素,论文在制备大量点焊试样的基础上,对各试样的焊点进行超声信号检测,并运用信号处理获得时域、频域和小波包特征值,随后对点焊试样在拉剪试验中的失效形式进行分析,建立点焊接头拉剪强度的分级标准.根据试验数据设计了BP(back-propagation)神经网络和基于粒子群优化支持向量机(particle swarm optimization support vector machine,PSO-SVM)的神经网络分类器,最后将试样的超声信号特征值作为输入参数,比较两种神经网络模型对点焊试样拉剪强度分类的准确率.试验结果表明,结合9个超声信号特征值的PSO-SVM神经网络具有最高的点焊强度分类准确率.

关键词：点焊超声检测拉剪强度 BP神经网络 PSO-SVM

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采用改进导重法的拓扑结构灰度单元过滤技术

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北京航空航天大学学报 2022年第6期48卷 1106-1114页

作者：高翔王林军杜义贤付君健三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

针对二分法计算拉格朗日乘子时收敛速度较慢的问题,提出了拉格朗日乘子计算方法,应用于优化准则(OC)法和导重(GW)法2种密度更新方法,并与二分法进行了对比。建立体积约束下柔度最小的拓扑优化模型;通过固体各向同性材料惩罚(SIMP)法或... 详细信息

针对二分法计算拉格朗日乘子时收敛速度较慢的问题,提出了拉格朗日乘子计算方法,应用于优化准则(OC)法和导重(GW)法2种密度更新方法,并与二分法进行了对比。建立体积约束下柔度最小的拓扑优化模型;通过固体各向同性材料惩罚(SIMP)法或材料属性有理近似(RAMP)法计算单元的弹性模量;通过所提方法计算拉格朗日乘子,并通过导重法更新单元密度;通过Heaviside投影函数减少灰度单元的数量。计算结果表明:虽然所提方法对有限元分析次数并没有显著改进,但计算拉格朗日乘子所用CPU时间少于二分法,且密度更新次数降低至50%以下;在2个数值算例中,采用SIMP模型时,导重法所得结构柔度比OC法更小,能够得到刚度更高的结构。

关键词：二分法优化准则(OC)法导重(GW)法 Heaviside投影函数拓扑优化

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功能梯度多孔结构拓扑优化的混合水平集方法

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机械工程学报 2022年第17期58卷 249-260页

作者：付君健舒正涛田启华杜义贤周祥曼徐勇水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

为解决传统功能梯度多孔结构单胞分布形式单一、几何连续性差的问题,提出了一种功能梯度多孔结构拓扑优化的混合水平集方法。引入权重系数构造隐式水平集函数的仿射,实现了梯度微结构单胞与宏观结构隐式建模。建立全局更新-局部插值的... 详细信息

为解决传统功能梯度多孔结构单胞分布形式单一、几何连续性差的问题,提出了一种功能梯度多孔结构拓扑优化的混合水平集方法。引入权重系数构造隐式水平集函数的仿射,实现了梯度微结构单胞与宏观结构隐式建模。建立全局更新-局部插值的设计变量更新策略,将几何连续性嵌入拓扑优化模型。以权重系数作为设计变量,结构体积分数为约束,建立了功能梯度多孔结构刚度拓扑优化模型,并采用优化准则算法进行求解。数值算例表明,本方法可有效实现功能梯度多孔结构拓扑优化,丰富了多孔结构单胞的梯度变化形式,保证了不同多孔结构之间的连续性。

关键词：拓扑优化功能梯度多孔结构混合水平集法几何连续性

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兼具吸能和承载特性的梯度结构宏细观跨尺度拓扑优化设计

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机械工程学报 2020年第7期56卷 171-180页

作者：杜义贤尹鹏李荣田启华周祥曼三峡大学机械与动力学院宜昌443002 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002

理想的碰撞吸能结构在吸收碰撞能量的同时应具备一定的承载能力,更好地保护人员及设备安全,而现有方法一般仅从宏观或细观单一角度进行碰撞吸能结构设计,不能很好地兼顾吸能和承载需求。构型呈梯度变化的梯度结构具有很好的碰撞吸能特性... 详细信息

理想的碰撞吸能结构在吸收碰撞能量的同时应具备一定的承载能力,更好地保护人员及设备安全,而现有方法一般仅从宏观或细观单一角度进行碰撞吸能结构设计,不能很好地兼顾吸能和承载需求。构型呈梯度变化的梯度结构具有很好的碰撞吸能特性,故本文利用宏细观一体化设计思想,从宏观结构和单胞构型的两个方面出发,以结构刚度表征承载特性,负泊松比表征吸能特性,提出了兼具吸能和承载特性的梯度结构宏细观跨尺度拓扑优化方法。在宏观尺度,基于功能梯度及聚类分析思想,研究出具有刚度梯度特性的结构宏观区域划分优化方法;在细观尺度,基于能量均匀化理论建立了以结构刚度和负泊松比为目标函数的多目标拓扑优化模型。对优化得到的结构吸能与承载特性进行测试与分析,结果验证了所提出的方法能够有效地应用于防撞结构设计。

关键词：拓扑优化梯度结构吸能特性承载特性

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振荡扑翼波浪能发电装置系统建模与仿真

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机械工程学报 2022年第20期58卷 137-149页

作者：方子帆朱畅王佳佳熊飞左新球谢雪媛水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

为了实现波浪能的采集与高效转换,提出一种振荡扑翼波浪能发电装置,通过采集机构、液压转换系统和电能变换及储能系统将随机波浪能转换为稳定的电能。基于扑翼与波浪耦合受力分析,设计波浪能采集机构方案;为了能量高效转换和保证液压系... 详细信息

为了实现波浪能的采集与高效转换,提出一种振荡扑翼波浪能发电装置,通过采集机构、液压转换系统和电能变换及储能系统将随机波浪能转换为稳定的电能。基于扑翼与波浪耦合受力分析,设计波浪能采集机构方案;为了能量高效转换和保证液压系统稳定性,创成一种含多腔液压缸的液压转换系统;根据储能单元的额定电能需求,进行电能变换及储能系统方案设计与元件参数计算;基于多能域键合图理论和AMESim仿真软件,建立包括机-液-电的整体虚拟样机仿真模型;搭建仿振荡扑翼波浪能发电装置试验平台,模拟规则波浪进行试验,验证系统的有效性。研究结果表明,在三级海况和四级海况下振荡扑翼波浪能发电装置发电效率分别可以达到61.5%和66.2%,能够有效采集波浪能,实现电能的稳定输出并储存到蓄电池中。试验结果证明了振荡扑翼波浪能发电装置工作原理和参数设计的合理性。研究结果为波浪能发电装置的设计与开发提供了理论基础与参考。

关键词：波浪能发电装置采集机理系统建模转换特性振荡扑翼

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梯度空心多孔结构优化设计方法

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中国机械工程 2022年第23期33卷 2867-2878页

作者：田启华舒正涛付君健杜义贤周祥曼田磊三峡大学机械与动力学院宜昌443002 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002

针对空心多孔结构参数化建模困难、承载性能不足的问题,提出了一种梯度空心多孔结构优化设计方法。将不同水平参数的I-WP(I-wrapped package)型三周期极小曲面进行布尔运算实现了空心多孔结构单胞的隐式建模,并基于数值均匀化法对该结... 详细信息

针对空心多孔结构参数化建模困难、承载性能不足的问题,提出了一种梯度空心多孔结构优化设计方法。将不同水平参数的I-WP(I-wrapped package)型三周期极小曲面进行布尔运算实现了空心多孔结构单胞的隐式建模,并基于数值均匀化法对该结构的等效弹性属性进行了评估。通过引入凸优化理论的仿射概念,构造混合水平集函数,实现了梯度空心多孔结构的参数化建模;以刚度最大化为目标函数,建立了基于混合水平集方法的梯度空心多孔结构拓扑优化模型,通过优化准则算法进行求解,得到了具有良好连续性的梯度多孔结构。对优化结构进行了有限元分析,并采用选择性激光烧结技术制造了模型样件,开展了力学实验。数值案例和实验结果表明,该方法可有效实现空心多孔结构的参数化设计,显著提高了多孔结构的承载性能。

关键词：空心多孔结构参数化建模均匀化法混合水平集法力学实验

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承载散热一体化的功能梯度多孔结构拓扑优化设计

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计算机辅助设计与图形学学报 2021年第7期33卷 1141-1150页

作者：杜义贤张跃付君健田启华周祥曼王林军水电机械设备设计与维护湖北重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

针对多功能结构承载散热一体化需求,提出面向功能梯度多孔结构的拓扑优化设计方法.首先基于三周期极小曲面实现C0连续梯度多孔结构建模;然后引入数值均匀化法计算多孔结构宏观等效弹性张量和宏观等效热传导张量;最后以多孔结构体积分数... 详细信息

针对多功能结构承载散热一体化需求,提出面向功能梯度多孔结构的拓扑优化设计方法.首先基于三周期极小曲面实现C0连续梯度多孔结构建模;然后引入数值均匀化法计算多孔结构宏观等效弹性张量和宏观等效热传导张量;最后以多孔结构体积分数为设计变量,建立散热弱度和结构柔度最小化加权多目标拓扑优化模型,采用优化准则法求解.数值算例结果表明,相比于单目标拓扑优化设计,该方法通过牺牲较低的散热性能换取较大的承载性能提升,显著地提高了多孔结构的综合性能.

关键词：拓扑优化极小曲面功能梯度多孔结构数值均匀化法承载散热一体化

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