检索结果-南通市图书馆

作者：元跃翔东北大学

学位级别：硕士

随着环境污染的问题越来越严重,风能作为一种不会产生任何污染的可再生能源受到了人们的高度重视。在这样的背景下,本文以风力机叶片为研究对象,采用有限元法应用模态、流-固耦合、疲劳分析三大模块研究了风力机叶片的结构动力学特性和... 详细信息

随着环境污染的问题越来越严重,风能作为一种不会产生任何污染的可再生能源受到了人们的高度重视。在这样的背景下,本文以风力机叶片为研究对象,采用有限元法应用模态、流-固耦合、疲劳分析三大模块研究了风力机叶片的结构动力学特性和疲劳特性。在结构动力特性研究中,首先根据空气动力学理论建立2MW风力发电机叶片的三维模型,然后,利用有限元软件对其建立有限元模型,利用ANSYS WORKBENCH工具,对叶片动力特性分析方法进行了研究。由于风力机叶片在不同转速下工作,文中考虑了叶片处于不同转速时对其动力特性的影响,分析计算得到叶片在不同转速转动过程中的固有频率。对计算结果进行分析,着重研究了不同叶片结构在复杂工况下的结构动力学特性,为风力机叶片结构设计及优化提供了一定参考。其次,对风力机叶片应力分布进行初步分析,考虑到叶片外型曲面和外载荷分布的复杂性,论文在叶片静力数值分析时,对有限元模型建立、分布气动力的施加、进行了研究。本文利用流-固耦合模块,主要对比气动载荷、离心载荷和重力载荷耦合作用下叶片的应力分布,分析应力分布特征;通过提取关键位置应力值域,分析叶片在旋转过程中应力的变化规律与关联特性,为叶片的后期优化设计提供了依据。本研究利用有限元数值分析方法,求得叶片在恒定风载作用下的疲劳安全系数、等效应力,将工作循环下的等效应力水平等效成对称循环下的疲劳载荷谱,选取叶片玻璃纤维材料S-N曲线。基于Miner线性疲劳累积损伤理论,应用应力-寿命法估算了 2.0MW级风力机叶片的疲劳寿命。

关键词：风力机叶片模态分析流-固耦合疲劳分析

磁流变限滑差速器结构设计及防滑控制系统研究

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磁流变限滑差速器结构设计及防滑控制系统研究

作者：刁中洋东北大学

学位级别：硕士

随着工业技术的进步,汽车行业蓬勃发展,人们的生活水平也越来越高,因此,人们对汽车的安全性和舒适性提出了更高的要求。限滑差速器作为汽车传动系统的重要组成部分,能够有效消除齿轮式差速器“差速不差扭”的弊端,解决一侧驱动轮打滑的... 详细信息

随着工业技术的进步,汽车行业蓬勃发展,人们的生活水平也越来越高,因此,人们对汽车的安全性和舒适性提出了更高的要求。限滑差速器作为汽车传动系统的重要组成部分,能够有效消除齿轮式差速器“差速不差扭”的弊端,解决一侧驱动轮打滑的问题,降低事故发生的概率。磁流变液是一种新型智能材料,能够通过调节外部磁场的大小在毫秒级的时间内改变其流变特性,进而改变屈服强度,且该过程具有连续性和可逆性的特点。本文针对现有限滑差速器存在的锁紧系数不够大、零件磨损严重和可控性差等问题,利用磁流变液的特性基于齿轮式差速器的结构设计了磁流变限滑差速器,并建立了防滑控制系统对其防滑性能进行研究。本文的主要研究内容包括:(1)设计了一种新型限滑差速器结构。明确了齿轮式差速器和现有限滑差速器存在的问题,对二者的结构和原理进行分析,设计了一种由磁流变阻尼器和齿轮式差速器组成的新型电控式磁流变限滑差速器,并对其结构和工作原理进行了详细说明。(2)磁流变阻尼器的电磁仿真与结构优化。首先对磁流变阻尼器的磁路进行设计,在ANSYS仿真软件中进行静态电磁场仿真分析;然后以提高磁流变液工作面的磁感应强度为目标,基于仿真结果对磁流变阻尼器的结构进行优化,并对优化后的结构进行仿真分析得到磁感应强度与电流的关系,进而确定限滑力矩与电流之间的关系,建立磁流变阻尼器数学模型;最后对磁流变阻尼器的阻尼盘进行模态分析,验证了结构的合理性。(3)设计了防滑控制系统。基于汽车驱动原理明确了驱动轮打滑的原因,对比分析常用的控制方法,提出了将模糊PID控制器作为防滑控制系统的控制器,以驱动轮的滑转率作为控制器的控制目标,对控制器的结构和参数进行了设计;确定了由车速控制、防滑策略、判断模块和整车模型四部分构成防滑控制系统。(4)建立防滑控制系统模型,并进行仿真分析。采用MATLAB/Simulink软件和CarSim车辆动力学软件建立了基于磁流变限滑差速器的防滑控制系统;针对直行对开路面和转向对开路面两种典型工况进行了防滑控制联合仿真,通过对比模糊PID控制和PID控制下滑转率的仿真结果,验证了模糊PID控制器的优越性;通过对比安装齿轮式差速器和安装磁流变限滑差速器的仿真结果,验证了设计的磁流变限滑差速器能够有效解决一侧驱动轮打滑的问题。

关键词：磁流变液限滑差速器电磁仿真防滑控制系统模糊PID控制

基于改进遗传算法的秸秆还田机刀片优化设计与分析

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基于改进遗传算法的秸秆还田机刀片优化设计与分析

作者：闫航东北大学

学位级别：硕士

我国作为农业大国,秸秆产量位居世界首位,其中水稻秸秆为1.15亿吨。然而废弃秸秆大部分直接在田间就地焚烧,既浪费了资源又造成了环境污染。随着现代农业的高速发展,秸秆还田机的研究变得越来越重要。秸秆还田机的功耗也一直是国内外学... 详细信息

我国作为农业大国,秸秆产量位居世界首位,其中水稻秸秆为1.15亿吨。然而废弃秸秆大部分直接在田间就地焚烧,既浪费了资源又造成了环境污染。随着现代农业的高速发展,秸秆还田机的研究变得越来越重要。秸秆还田机的功耗也一直是国内外学者们的研究热点,以降低功耗为目标,对秸秆还田机主要工作部件的重要参数进行优化设计。作为一种现代机械优化设计方法,遗传算法的研究热度不减,而且随着优化问题的变化,遗传算法的机理也不断完善,以适应不同领域的要求。本文以降低秸秆还田机的功耗为目标,以遗传算法为优化方法,针对秸秆还田机刀片的结构及运动参数、功耗数学模型以及改进遗传算法策略展开了研究工作,主要研究内容如下:(1)分析了秸秆还田机刀片的结构及运动相关参数,探明了这些参数对秸秆还田机性能的影响,确定了待优化参数;基于达朗贝尔原理,提出将粉碎室内碎秸秆抽象成流体进行研究,并从刀片在粉碎过程中的受力入手,给出了秸秆还田机刀片优化设计方案;建立了刀片功耗数学模型,目标函数以功耗最低为目标,约束条件从质量、挠度以及边界条件等角度设计;最后利用农业部南京农业机械化研究所的试验结果,验证了功耗数学模型的正确性。(2)针对传统遗传算法收敛速度缓慢以及易产生局部最优解等问题,提出了一种改进遗传算法策略,对遗传算法中的遗传算子进行改进,并引入了非线性规划思想;通过四个标准测试函数分别测试改进遗传算法与传统遗传算法,得到了目标函数值变化图和性能对比图等,验证了改进遗传算法性能的优越性。(3)将调试好的改进遗传算法应用到求解刀片功耗数学模型中,得到了秸秆还田机刀片最佳的结构及运动参数,且刀片功耗降低了 6.4%;利用ANSYS Workbench有限元仿真平台,模拟出了优化前后的刀片在施加载荷下的形变及应力分布图,证明了优化后的刀片强度符合要求;然后,对刀片以及刀辊进行了模态分析,得到了前6阶固有频率以及振型图,验证了刀辊不会发生共振现象。

关键词：秸秆还田机刀片优化设计功耗模型改进遗传算法有限元仿真

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磁流变阻尼器摩擦磨损机理研究

磁流变阻尼器摩擦磨损机理研究

作者：李锦涛东北大学

学位级别：硕士

磁流变液(magnetorheological fluid)是一种对磁性敏感的智能材料。自1948年Rabinow在磁力离合器中率先引入磁流变液,历经70多年,磁流变液从开始的理论研究发展到了现如今的工程应用。由于在工程领域拥有很好的前景,依赖于场效应的阻尼... 详细信息

磁流变液(magnetorheological fluid)是一种对磁性敏感的智能材料。自1948年Rabinow在磁力离合器中率先引入磁流变液,历经70多年,磁流变液从开始的理论研究发展到了现如今的工程应用。由于在工程领域拥有很好的前景,依赖于场效应的阻尼器迫切需要对阻尼力进行半主动的控制,而其阻尼力却非常容易受到摩擦和温度的影响。就国内外研究现状,磁流变阻尼器的研究主要集中在磁场仿真、磁路设计、结构设计以及阻尼力理论计算等方面。因而,在设计磁流变阻尼器时,国内外目前除在结构设计时考虑了密封结构设计外,没有考虑密封结构寿命可靠性。而对影响磁流变阻尼器密封结构寿命可靠性的重要因素-磁流变液与密封圈的摩擦磨损还没有关注。磁流变液颗粒进入密封圈和活塞杆之间的移动副引发磨粒磨损,这种磨损不可忽视。本文将以某类型磁流变阻尼器的密封圈-活塞杆移动副为研究对象,对其密封摩擦磨损性能进行研究。(1)根据相关资料文献,对磁流变液摩擦学的发展现状及磁流变阻尼器的国内外研究进展进行系统阐述,同时对磁流变阻尼器密封及影响其性能的因素进行分析总结。(2)以组合密封圈特殊结构作为分析,以Hertz接触模型为理论基础,着重研究三体磨粒磨损情况,建立基于磁流变液的密封结构摩擦磨损模型。结合磨粒概率分布函数推导出密封结构摩擦系数变化规律。(3)为了验证理论模型和探究磁流变液与不同密封圈的摩擦磨损特性,搭建了往复运动实验台,并进行了详细描述,包括方案原理、硬件组成和软件设计等。(4)以一种磁流变阻尼器为例,对其进行了在恒定速度和频率下的无活塞往复运动实验分析,对比研究了磁流变液和甲基硅油对三种密封圈的摩擦磨损影响。探究了磁流变液作用下,密封圈的摩擦力与磨损量变化特征及磨损机理。本文将理论分析模型和实验验证相结合,研究了磁流变液颗粒带来的接触压力和磨损对密封圈的影响。这项研究不仅为磁流变阻尼器密封结构的改进提供了新的思路,而且为实现其阻尼力的精确控制提供了理论支撑。

关键词：磁流变液磁流变阻尼器 Hertz接触三体摩擦磨损磨损机理

盘式电流变阻尼器中电流变液流变性能退化规律及其建模方法研究

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盘式电流变阻尼器中电流变液流变性能退化规律及其建模方法研究

作者：何春阳东北大学

学位级别：硕士

电流变液作为一种新型智能电控材料,因其流变性能在电场作用下表现出瞬变性、可逆性、连续性的优点逐渐成为研究的热点方向。电流变液的流变特性是电流变技术的基础与核心,使得性能优异的电流变液体成为电流变技术市场化的关键因素。当... 详细信息

电流变液作为一种新型智能电控材料,因其流变性能在电场作用下表现出瞬变性、可逆性、连续性的优点逐渐成为研究的热点方向。电流变液的流变特性是电流变技术的基础与核心,使得性能优异的电流变液体成为电流变技术市场化的关键因素。当前,诸多学者对电流变液的研究重点放在机理研究、性能优化、微观建模和工程应用研究上。而电流变液应用于工程实际之中时,由于工作环境及材料性质不同导致的复杂性,存在多种因素对电场作用下电流变液流变性能产生影响,引起流变性能的退化。因此有必要对电流变液流变性能退化规律进行系统、全面及深入的分析。本文的主要研究工作如下:(1)参考相关文献资料,对电流变液与退化模型的研究现状进行阐述,对基于电流变效应的工程应用及其发展前景进行论述。归纳和分析了电流变液的组成与性能评价指标,将动态剪切屈服应力作为电流变液流变性能的衡量指标。探究引起电流变液流变性能退化的影响因子,并进行影响机理分析。(2)结合国内外现有阻尼器结构特点与设计经验,通过CATIA三维软件设计一种盘式电流变阻尼器,对其结构与工作原理进行详细阐述,并对盘式电流变阻尼器各零部件进行加工、装配。通过Comsol仿真软件对此电流变阻尼器进行电场仿真分析,探究不同加电方式对退化试验的影响。结合阻尼器的结构参数,建立盘式电流变液阻尼器所产生的阻尼力矩与电流变液所产生的电致动态剪切屈服应力的转换公式。(3)将装配后的盘式电流变阻尼器作为电流变液流变性能退化装置,搭建电流变液流变性能监测试验平台,根据所需监测性能指标选取试验台的各标准模块,对阻尼器装配间距进行调节与测量,最后对监测试验台进行性能验证。(4)设计了单因素试验方案,依次分析电场强度、阻尼盘转速、初始温度、测量间隔时间对电流变液流变性能退化的影响规律。对退化数据进行处理分析,根据所得退化数据建立考虑测量误差的随机效应Wiener退化过程模型,利用MATLAB对模型参数进行辨识并开展可靠性评估。

关键词：盘式电流变阻尼器电流变液监测试验台退化规律 Wiener退化过程模型

航空发动机喷口类零件磁流变抛光方法及试验研究

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航空发动机喷口类零件磁流变抛光方法及试验研究

作者：刘梦豪东北大学

学位级别：硕士

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磁流变制动器性能仿真与实验研究

磁流变制动器性能仿真与实验研究

作者：李东恒东北大学

学位级别：硕士

磁流变液是一种新型智能材料,其流变特性可以通过施加磁场而迅速改变,这种快速的流变响应性使其在近年来得到进一步重视和研究,并被广泛应用在工业领域。与此同时,传统的液压制动CHB(Conventional Hydraulic Brakes)系统由于其自身结构... 详细信息

磁流变液是一种新型智能材料,其流变特性可以通过施加磁场而迅速改变,这种快速的流变响应性使其在近年来得到进一步重视和研究,并被广泛应用在工业领域。与此同时,传统的液压制动CHB(Conventional Hydraulic Brakes)系统由于其自身结构特性等因素,具有一定的先天缺陷,比如响应延迟、刹车片磨损、需配备一定附属结构(比如液压泵、输油管和储液罐等)等,这些都会增加制动系统的成本和质量。而由于磁流变液自身良好的流变特性,使得磁流变制动器恰好解决了传统液压制动器的应用痛点,因此对磁流变液制动器的开发和研究就具有十分重要的现实意义和经济价值。本文主要针对磁流变制动器进行仿真实验研究,包括基于不同磁流变液本构方程的制动力矩数学模型建立、磁流变制动器电磁场仿真、温度场仿真及磁流变制动器制动盘摩擦磨损实验研究等。本文主要围绕磁流变制动器展开深入研究,论文的主要研究内容包括:(1)根据相关资料文献,对磁流变液发展现状及磁流变制动器的国内外研究进展进行系统阐述,同时对磁流变液的磁流变效应及影响磁流变性能的因素进行分析总结。(2)基于国外学者提出的磁流变液的Herschel-Bulkey和Bingham流变本构方程,分别建立盘式和筒式磁流变制动器的输出力矩模型,同时对制动器动力学进行分析。(3)设计一种工作间隙可调的盘式磁流变制动器,基于该型制动器对于工作间隙尺寸及电流强度对工作间隙内磁流变液磁场强度影响进行仿真研究。同时,采用现有的试验台进行实验验证。(4)基于间隙可调式磁流变制动器,进行温度场有限元仿真。旨在计算出不同工况下磁流变制动器的温度场分布状态,随后在试验台上基于K型热偶和Arduino Mega 2560单片机建立多路温度采集系统并进行实验验证,为未来磁流变制动器结构优化提供一定的参考依据。(5)基于间隙可调式磁流变制动器,对磁流变液对于磁流变液制动盘摩擦磨损进行实验研究,通过天平进行磨损量称量,同时采用扫描电镜(SEM)技术对摩擦磨损机理进行深入研究和分析。

关键词：磁流变液磁流变制动器有限元分析摩擦磨损实验 SEM

穿戴式铰接电流变阻尼膝关节阻尼特性及控制系统研究

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穿戴式铰接电流变阻尼膝关节阻尼特性及控制系统研究

作者：张锦涛东北大学

学位级别：硕士

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交错式迷宫密封的泄漏特性与试验研究

交错式迷宫密封的泄漏特性与试验研究

作者：孙振聪东北大学

学位级别：硕士

交错式迷宫密封因适应高转速,密封性能可靠,动静转子之间摩擦小甚至无摩擦等优点被广泛应用于航空航天,交通运输,矿山开采等领域。迷宫密封的工作原理复杂,可总结为四大效应分别为透气效应、摩阻效应、热力学效应以及流束收缩效应。作... 详细信息

交错式迷宫密封因适应高转速,密封性能可靠,动静转子之间摩擦小甚至无摩擦等优点被广泛应用于航空航天,交通运输,矿山开采等领域。迷宫密封的工作原理复杂,可总结为四大效应分别为透气效应、摩阻效应、热力学效应以及流束收缩效应。作为衡量密封性能的标准,泄漏量的计算尤为关键。现有关于迷宫密封泄漏量的计算方法多集中在内部介质是理想气体且只考虑单一效应,这样推导出来的计算方法不能准确的描述液体介质润滑油在迷宫密封中的泄漏量,且在齿轮箱中随着齿轮的转速不断提升齿轮箱中的油气压力分布不均匀,影响齿轮箱工作的稳定性。在入口总压的作用下,交错式迷宫密封以及转子在不同的转速下会发生不同程度的变形,也会影响其密封性能。针对交错式迷宫密封泄漏特性的研究,本文主要研究工作如下:(1)根据交错式迷宫密封装置的工作原理,综合考虑热力学效应以及摩阻效应,计算润滑油在交错式迷宫密封内的沿程阻力损失以及局部阻力损失并对润滑油在密封空腔中的热力学效应进行讨论,分析润滑油通过密封空腔时热力学系统的熵增与焓增,提出了一种新的基于液体介质下的泄漏量计算方法。(2)对润滑油在交错式迷宫密封装置内的流场进行了分析,设定入口边界条件为压力入口与温度入口,出口边界条件为压力出口。分别讨论润滑油在不同的入口总压、入口总温、密封间隙、空腔深度、空腔宽度、叶片倾角、叶片厚度以及主轴转速下的泄漏规律。(3)基于流固耦合分析对交错式迷宫密封在不同条件下的变形量进行分析讨论。对转子进行了模态分析,分别讨论了在有无预应力的作用下交错式迷宫密封装置的变形以及不同转速对变形量的影响。(4)根据流固耦合的仿真结果以泄漏量为响应值,利用不同的优化算法分别对交错式迷宫密封进行结构优化寻找最佳参数工艺组合。设计了交错式迷宫密封装置试验台,对交错式迷宫密封装置的泄漏量计算方法进行了验证,同时对不同影响因素下的交错式迷宫密封的泄漏规律进行了验证。

关键词：交错式迷宫密封泄漏量结构优化泄漏量模型泄漏量试验

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基于磁流变阻尼器的柔性臂抑振系统研究

基于磁流变阻尼器的柔性臂抑振系统研究

作者：王兆昕东北大学

学位级别：硕士