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考虑含几何非线性弹簧的配气机构动力学

内燃机学报 2021年第3期39卷 279-287页

作者：张健齐朝晖卓英鹏徐金帅大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116023

为精确描述配气机构中气门弹簧的非线性刚度特性和动态颤振现象,提出一种整体式气门弹簧的几何非线性动力学模型,通过添加接触力元建立配气机构刚柔耦合动力学模型,结合气门弹簧的螺旋结构和大变形特点,选取弹簧半径、弹簧高度、螺旋线... 详细信息

为精确描述配气机构中气门弹簧的非线性刚度特性和动态颤振现象,提出一种整体式气门弹簧的几何非线性动力学模型,通过添加接触力元建立配气机构刚柔耦合动力学模型,结合气门弹簧的螺旋结构和大变形特点,选取弹簧半径、弹簧高度、螺旋线极角、簧丝截面扭转角以及在弹簧两端节点处对初始极角的一阶导数作为气门弹簧的描述变量,在弹簧单元域内采用三次样条插值离散;基于Bernoulli梁假设的几何精确梁理论,建立含轴向应变和曲率矢量的弹簧变形虚功率,在数值求解中滤除柔性弹簧模型中的应力高频振荡分量,实现ODE45常规微分求解器的快速求解.计算结果表明:气门弹簧在静态压缩过程中具有明显的非线性刚度变化,与传统模型相比偏差不大于2.4%;配气机构的转速越高,气门弹簧动态力颤振现象就越明显;在正常工况下配气机构的接触受力情况与集中质量弹簧模型计算结果相吻合.

关键词：发动机配气机构气门弹簧几何精确梁理论模型光滑化

基于STM32车载诊断与上位机软件的设计与实现

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基于STM32车载诊断与上位机软件的设计与实现

作者：徐金帅浙江工业大学

学位级别：硕士

尽管汽车给人们的生活和出行带来了许多便利,但是也产生了许多严重的问题。由于车辆的增多,环境污染加重,交通事故也更加容易发生。在采取单双号限行、拓宽道路措施缓解交通压力和环境污染的同时,人们更加希望通过良好的驾驶习惯来解决... 详细信息

尽管汽车给人们的生活和出行带来了许多便利,但是也产生了许多严重的问题。由于车辆的增多,环境污染加重,交通事故也更加容易发生。在采取单双号限行、拓宽道路措施缓解交通压力和环境污染的同时,人们更加希望通过良好的驾驶习惯来解决这些问题。鉴于以上背景,本文设计了一种基于STM32车载诊断终端和使用Android手机作为上位机的车载诊断系统。车载诊断终端负责汽车数据的采集和处理,上位机负责汽车数据的显示。车载诊断终端和上位机之间采用蓝牙进行数据传输。本文所做的工作如下:(1)本文对于车载诊断技术涉及到的相关技术进行了分析和研究,包括蓝牙技术、OBD-II技术、SQLite数据库技术和Android技术。(2)车载诊断终端的实现:在车载诊断终端硬件方面,本文首先对车载诊断终端使用的芯片STM32L进行了介绍,其次完成了MCU系统模块、电源模块、蓝牙模块、实时时钟模块、SD模块和EST527-miniS模块硬件电路设计与PCB设计。在车载诊断终端软件方面,首先对各个模块的驱动和初始化进行了设计,然后完成了车载诊断数据处理和数据传输的设计。(3)Android客户端的实现:首先对SQLite数据库进行了设计,包括数据库的创建、数据库表的设计和数据库的操作。然后对手机蓝牙程序进行了设计,手机蓝牙程序的设计主要包括蓝牙的建立过程和接收到数据后的数据处理过程。最后实现了用户功能和界面的设计。用户功能包括了用户登录、用户注册、密码修改、行车习惯、行车检测、行车实时数据和行车预警。本设计对车载诊断终端和上位机软件进行了多次的测试,测试结果表明本文设计的车载诊断系统运行稳定,操作界面友好,完成了预定的功能。

关键词：车载终端故障诊断 Android 蓝牙

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履带起重机超起装置结构优化设计与仿真

履带起重机超起装置结构优化设计与仿真

作者：徐金帅大连理工大学

学位级别：硕士

超起系统作为提高大吨位履带起重机起重性能的重要部分,目前国内对这方面关键技术的研究还停留在主观想象和类比设计阶段,没有形成一定的理论指导。本文以大连理工大学机械工程学院与福田雷沃重工联合开发的FQUY500履带起重机为研发背景... 详细信息

超起系统作为提高大吨位履带起重机起重性能的重要部分,目前国内对这方面关键技术的研究还停留在主观想象和类比设计阶段,没有形成一定的理论指导。本文以大连理工大学机械工程学院与福田雷沃重工联合开发的FQUY500履带起重机为研发背景,对超起系统结构参数优化设计以及超起系统动作仿真等进行了研究,主要研究内容如下:(1)针对FQUY500目前起重性能与结构参数,对超起型主臂所有臂架长度与工作幅度下超起桅杆长度参数进行解析计算,最终确定合理的超起桅杆长度。根据超起桅杆优化结果,比较优化前后的起重性能数据,确定优化结果的合理性。(2)针对不同桅杆长度参数与工作角度参数下进行计算,得出主变幅绳、超起后拉板、桅杆的受力数据。对受力数据进行分析,得出各部分的受力曲线。通过分析曲线,得到其受力趋势。(3)对吊载过程中超起桅杆以及拉板的变形协调对超起配重幅度和高度的影响进行仿真计算,研究超起部分的变形协调对于超起配重部分的影响程度。(4)在一定起重量的情况下,对于上车系统的回转过程进行了仿真计算,得出超起系统的相关数据,对相应数据进行分析,为其它吨位履带起重机的设计提供指导。(5)简单介绍了超起工况自拆装的过程,并针对中等吨位履带起重机配重自拆装目前结构形式进行了分析,提出改进方案,通过仿真计算确定改进方案的可行性。

关键词：履带起重机超起 Excel VBA 仿真配重自拆装

基于弹性稳定约束的桁架臂顶节铰点布局优化研究

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中国机械工程 2013年第1期24卷 41-46,51页

作者：王欣王成林周杨徐金帅大连理工大学大连116023 大连益利亚工程机械有限公司大连116024

运用铁摩辛柯弹性稳定性理论,将桁架臂结构简化成铁摩辛柯梁形式,并以最小屈曲储存应变能为目标函数建立数学模型。针对该模型,在MATLAB环境下编制了优化分析程序,并运用改进的遗传算法对桁架臂顶节铰点布局优化问题进行求解,然后对比... 详细信息

运用铁摩辛柯弹性稳定性理论,将桁架臂结构简化成铁摩辛柯梁形式,并以最小屈曲储存应变能为目标函数建立数学模型。针对该模型,在MATLAB环境下编制了优化分析程序,并运用改进的遗传算法对桁架臂顶节铰点布局优化问题进行求解,然后对比分析桁架臂优化前后的稳定性,以确定该数学模型是否合理。研究结果表明,优化模型是合理的,它为解决桁架臂顶节铰点布局方案优化问题提供了一种新的更有效的途径。

关键词：桁架臂顶节铰点布局优化弹性稳定性改进的遗传算法

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一种空间悬索的几何非线性计算方法

机械工程学报 2022年第9期58卷 147-156页

作者：徐金帅齐朝晖卓英鹏赵天骄滕儒民大连理工大学工程力学系大连116023 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116023 大连理工大学机械工程学院大连116023

以单元两节点的矢径与切矢量作为描述变量,对空间悬索进行单元离散,采用Hermite插值建立悬索单元。基于空间悬索曲率连续这一物理事实,单元公共节点处矢径的二阶导数连续,将悬索中间节点的切矢量用两端节点矢径与切矢量表达,实现系统自... 详细信息

以单元两节点的矢径与切矢量作为描述变量,对空间悬索进行单元离散,采用Hermite插值建立悬索单元。基于空间悬索曲率连续这一物理事实,单元公共节点处矢径的二阶导数连续,将悬索中间节点的切矢量用两端节点矢径与切矢量表达,实现系统自由度缩减。依据虚功率原理,建立空间悬索非线性平衡方程,对平衡方程求时间导数,得到系统方程的雅可比矩阵。采用三点抛物线近似悬链线的方式建立悬索初始形状,得到非线性方程的初值。对于仅承受重力且已知无应变原长的悬索,采用端部载荷与重力平衡的方式,计算出悬索两端的载荷。在此基础上,实现在已知悬索一端载荷大小的情况下,计算悬索无应变原长。提出了一种空间柔性悬索的几何非线性计算方法,通过数值算例,验证了方法的可靠性,为空间静态悬索计算,提供一种新的计算途径。

关键词：空间悬索几何非线性虚功率原理无应变原长

柚皮苷/柠檬苦素微胶囊的制备、结构分析及特性研究

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食品工业科技 2021年第18期42卷 209-217页

作者：张亚杰徐金帅邹波李思含李春美华中农业大学食品科学技术学院教育部环境食品学重点实验室湖北武汉430070 广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所广东广州510000

为提高柚皮中柚皮苷和柠檬苦素的生物利用度,降低其苦味,拓展其在食品开发中的应用,本研究以海藻酸钠-壳聚糖-氯化钙体系为壁材,采用锐孔造粒法微胶囊化柚皮苷/柠檬苦素,并以柚皮苷/柠檬苦素包埋率为响应值,通过单因素实验和响应面试验... 详细信息

为提高柚皮中柚皮苷和柠檬苦素的生物利用度,降低其苦味,拓展其在食品开发中的应用,本研究以海藻酸钠-壳聚糖-氯化钙体系为壁材,采用锐孔造粒法微胶囊化柚皮苷/柠檬苦素,并以柚皮苷/柠檬苦素包埋率为响应值,通过单因素实验和响应面试验优化柚皮苷/柠檬苦素微胶囊的制备工艺。进一步通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、电子舌、热稳定性分析以及体外模拟消化试验对柚皮苷/柠檬苦素微胶囊的微观形态、分子结构、相对苦味强度、热稳定性及胃肠消化特性进行了研究。结果表明,微胶囊化最佳工艺条件为壁芯材比为8:3、壳聚糖质量分数为0.9%,氯化钙质量分数为3%,此时包埋率可达88.2%,与理论值的88.68%相对误差小于5%,说明该工艺准确可靠;扫描电镜证实海藻酸钠-壳聚糖-氯化钙体系组成的微胶囊结构能高效且紧实包裹柚皮苷和柠檬苦素,并且微胶囊表面无裂缝、孔洞和凹陷的现象。热稳定性和电子舌试验表明,柚皮苷和柠檬苦素的微胶囊化可以明显提高柚皮苷和柠檬苦素的稳定性,并且有效降低其苦味强度;体外模拟胃肠道消化缓释试验表明,微胶囊在模拟胃液中消化6 h后总体释放率才达31%左右,在模拟肠液中消化45 min时累计释放率已经超过75%,表明微胶囊化能有效促进柚皮苷/柠檬苦素在肠道内的生物转化与吸收,提高其利用率。本研究结果可为拓展柚皮苷/柠檬苦素在食品和医药领域的高值化利用提供依据。

关键词：柚皮苷柠檬苦素海藻酸钠-壳聚糖-氯化钙微胶囊结构分析模拟胃肠道消化

基于物理规划的履带起重机变幅系统多目标优化

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大连理工大学学报 2013年第2期53卷 207-213页

作者：高顺德陆霞周杨徐金帅大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连益利亚工程机械有限公司辽宁大连116025

履带起重机变幅系统具备足够的承载能力实现臂架俯仰,是整机的重要组成部分.通过分析变幅系统构件受力特点,建立了变幅系统力学和多目标优化模型.采用物理规划方法,基于构件极限荷载定义偏好函数,建立了综合优化评价函数.设计多目标混... 详细信息

履带起重机变幅系统具备足够的承载能力实现臂架俯仰,是整机的重要组成部分.通过分析变幅系统构件受力特点,建立了变幅系统力学和多目标优化模型.采用物理规划方法,基于构件极限荷载定义偏好函数,建立了综合优化评价函数.设计多目标混沌遗传算法求解问题,根据Pareto支配概念和精英策略保留较优解,并采用混沌局部搜索避免了过早收敛.算例分析表明,提出的方法可以优化构件间的几何关系且减小构件受力,对履带起重机总体参数设计具有指导意义.

关键词：履带起重机变幅系统物理规划多目标混沌遗传算法

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一种超级梁单元桁架式臂架结构强度荷载计算

大连理工大学学报 2021年第2期61卷 118-128页

作者：徐金帅齐朝晖高凌翀卓英鹏李强大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 慕尼黑工业大学物流搬运与起重研究所德国加尔兴85748 太原重工股份有限公司山西太原030021

桁架式臂架结构强度承载能力计算是臂架型起重机核心计算之一.以单个臂节作为一个子结构,将其内部自由度凝聚到臂节端面,基于臂节端面刚性假设,将边界自由度进一步凝聚到臂节端面形心,臂节自重离散到形心节点上,形成一种考虑重力的超级... 详细信息

桁架式臂架结构强度承载能力计算是臂架型起重机核心计算之一.以单个臂节作为一个子结构,将其内部自由度凝聚到臂节端面,基于臂节端面刚性假设,将边界自由度进一步凝聚到臂节端面形心,臂节自重离散到形心节点上,形成一种考虑重力的超级梁单元.基于共旋坐标法,建立每个臂节的随动坐标系,可以准确计算计及大长度臂架几何非线性效应的单元应力.通过建立臂架的节点力平衡方程,得到梁单元节点位移与截面转角,计算臂架的结构强度.基于数值插值方法,提出一种快速搜索强度荷载的方法,实现对臂架强度荷载的快速搜索,得到臂架强度的承载能力.通过数值算例,说明该方法在快速计算桁架式臂架结构强度承载能力方面有着较高的效率与精度.

关键词：桁架式臂架超级梁单元几何非线性自由度凝聚强度荷载搜索插值方法

伸缩臂结构超级单元建模及失稳荷载快速搜索方法

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大连理工大学学报 2022年第4期62卷 331-341页

作者：卓英鹏齐朝晖王刚徐金帅赵天骄大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221

流动式起重机伸缩臂是典型的嵌套式细长结构,传统等效阶梯梁模型无法正确反映臂节间的约束关系;常用的壳单元模型需建立大量的单元和接触对,影响计算效率和收敛性.结合伸缩臂结构的特点,选择反映截面形状的特征点作为节点,沿臂节纵向划... 详细信息

流动式起重机伸缩臂是典型的嵌套式细长结构,传统等效阶梯梁模型无法正确反映臂节间的约束关系;常用的壳单元模型需建立大量的单元和接触对,影响计算效率和收敛性.结合伸缩臂结构的特点,选择反映截面形状的特征点作为节点,沿臂节纵向划分若干梁单元.以相邻臂节间接触截面节点作为边界点划分子结构,建立随子结构运动的随动坐标系,通过内部自由度凝聚至边界点,获得几何非线性超级单元.考虑内外层臂节间更符合实际机械设备的嵌套式约束关系以及常见的边界条件,给出相应的力学约束模型.得到含荷载参数的结构非线性平衡方程以及相应的切线刚度阵,采用非线性平衡方程的微分形式得到伸缩臂结构的变形平衡路径和失稳荷载.流动式起重机伸缩臂结构数值算例分析表明了方法的有效性及准确性.

关键词：流动式起重机伸缩臂结构嵌套约束几何非线性失稳荷载共旋坐标法