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沙柳颗粒压缩成型过程宏细观模拟研究

太阳能学报 2023年第9期44卷 449-454页

作者：闫文刚付九如李震闫莉内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古科技大学机械工程学院包头014010

分别使用有限元和离散元数值方法模拟沙柳颗粒的压缩成型过程,并通过分析沙柳颗粒压制初期、中期、中后期、结束4个时刻的宏细观力学特性来揭示其成型机制。研究表明:宏观上,物料柱应力由零逐渐增大,且应力由开始集中在上表面,再到上半... 详细信息

分别使用有限元和离散元数值方法模拟沙柳颗粒的压缩成型过程,并通过分析沙柳颗粒压制初期、中期、中后期、结束4个时刻的宏细观力学特性来揭示其成型机制。研究表明:宏观上,物料柱应力由零逐渐增大,且应力由开始集中在上表面,再到上半部分,最后整个物料柱应力均匀分布;细观上,颗粒分布由松散到密集,法向和切向接触力分布由初期的杂乱无章到形成菱形,再到大环状,最后到小三角形稳定结构,颗粒速度场经历竖直向下、形成分隔带,分隔带下移,直至消失。

关键词：生物质沙柳颗粒致密成型离散元有限元

多功能饲草揉丝机内物料-气流耦合运动特性分析

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农业机械学报 2023年第S02期54卷 156-163页

作者：裴刚翟之平兰月政石苏川内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051

多功能饲草揉丝机在实际应用中存在容易堵塞以及抛扔距离不满足使用要求等问题,这些问题均与机内物料-气流耦合运动特性有关。为了探究揉丝机内物料与气流耦合运动规律,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)以及离散元(D... 详细信息

多功能饲草揉丝机在实际应用中存在容易堵塞以及抛扔距离不满足使用要求等问题,这些问题均与机内物料-气流耦合运动特性有关。为了探究揉丝机内物料与气流耦合运动规律,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)以及离散元(Discrete element method,DEM)耦合方法,建立物料揉丝过程中气流与散碎物料耦合作用模型,并对物料与气流之间的耦合运动规律进行数值模拟,通过气流速度测试与物料抛扔距离试验验证耦合模型与数值计算的准确性。研究表明:出料口4个测点的气流速度仿真值与实测值相对误差均在8.1%以内;额定转速范围内3种转速下物料平均抛扔距离数值计算结果与实测值相对误差均小于5%,验证了物料-气流耦合模型与数值计算结果的准确性。饲草物料破碎后沿着揉碎室内壁面做环流运动,并沿着出料管远离进料口一侧被抛出机外。揉丝机稳定运转后室内颗粒运动的最大速度始终在某一平均速度上下波动,速度均值体现了物料颗粒在锤片打击力作用下获得动能的大小。颗粒物料获得动能越大,装置越不易堵塞,物料的平均抛扔距离越远。研究结果可为揉丝机内物料-气流耦合运动特性优化、避免堵塞以及增加物料抛扔距离提供基础依据。

关键词：多功能饲草揉丝机 CFD-DEM耦合运动特性数值模拟

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基于结构可拓模型的产品结构方案再设计方法

机械工程学报 2024年

作者：刘帅军萨日娜李文博内蒙古工业大学机械工程学院

针对产品结构设计要素之间存在非功能作用且作用关系形式不统一、不易识别、表达拓展性差等问题，提出了基于结构可拓模型的产品结构方案再设计方法。考虑非功能作用与结构的关联关系，基于可拓理论提出产品结构基元概念，即实体元、交... 详细信息

针对产品结构设计要素之间存在非功能作用且作用关系形式不统一、不易识别、表达拓展性差等问题，提出了基于结构可拓模型的产品结构方案再设计方法。考虑非功能作用与结构的关联关系，基于可拓理论提出产品结构基元概念，即实体元、交互元、可供性元，并基于此构建产品结构可拓模型，用于表达产品结构设计要素及作用关系。借助需求—可供性—交互关系—结构多个设计域映射机制，通过需求—可供性映射挖掘产品待改进可供性，通过可供性—交互关系—结构映射确定产品待改进结构。对可供性元进行拓展分析得到产品可行结构方案集。采用优度评价法选取最优结构方案。给出结构可拓变换规则，实现产品结构再设计方案。最后以跟腱康复装置再设计为例，验证了所提出方法的可行性和有效性。

关键词：可供性结构可拓模型产品结构方案设计更改

阻块导流面与抑制面对PEMFC输出性能的影响

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电源学报 2024年

作者：刘强程天才姜广君赵亓穆东明王鹏凯内蒙古工业大学机械工程学院

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能受到燃料输送及水管理的问题，以单通道PEMFC为基础，采用三维数值解析方法，对比研究了3种阻块迎风面与背风面的导流或抑制作用对PEMFC性能的影响。结果表明：添加阻块的流道较传统流道输出性能有... 详细信息

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能受到燃料输送及水管理的问题，以单通道PEMFC为基础，采用三维数值解析方法，对比研究了3种阻块迎风面与背风面的导流或抑制作用对PEMFC性能的影响。结果表明：添加阻块的流道较传统流道输出性能有所提升，其中扇形截面阻块效果最佳。对于扇形截面阻块的流道，当输出电压为0.5 V时，电流密度较传统流道提升6.52%。不仅如此，当阻块迎风面起导流作用且背风面起抑制作用时，可以最大限度的提升PEMFC输出性能；当阻块迎风面与背风面都起导流作用时，性能提升最不显著。该研究工作为阻块的选择提供了一种新的标准，对提升PEMFC净功率密度具有一定的指导意义。

关键词：质子交换膜燃料电池水管理优化设计数值模拟

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基于结构可拓模型的产品结构方案再设计方法

机械工程学报 2024年

作者：刘帅军萨日娜李文博内蒙古工业大学机械工程学院

关键词：可供性结构可拓模型产品结构方案设计更改

基于参数化的3D打印个性化外固定支具设计研究

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图学学报 2023年第5期44卷 1050-1056页

作者：白宇王坤内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古呼和浩特010051

运用参数化的数学逻辑特性,探究个性化的3D打印外固定支具形态快速设计方法。通过分析3D打印外固定支具形态设计要素,归纳出3个形态设计要素变量,并转化为参数变量,构建参数变量之间逻辑关系,得到个性化3D打印外固定支具设计程序;其次,... 详细信息

运用参数化的数学逻辑特性,探究个性化的3D打印外固定支具形态快速设计方法。通过分析3D打印外固定支具形态设计要素,归纳出3个形态设计要素变量,并转化为参数变量,构建参数变量之间逻辑关系,得到个性化3D打印外固定支具设计程序;其次,对由参数化程序生成的多种方案进行有限元强度分析以及程序效率测试。程序效率测试结果表明,此程序可快速生成个性化3D打印外固定支具,并且可对3D打印外固定支具个性化形态快速优化。根据有限元分析结果显示,使用此程序生成的多种3D打印外固定支具方案皆满足力学强度要求。通过参数化编写的建模程序实现了个性化3D打印外固定支具形态设计,简化3D打印外固定支具设计流程,可快速优化形态设计,提高设计效率。

关键词：参数化设计外固定支具个性化设计 Grasshopper 3D打印

基于TRIZ理论的高压输电线智能除冰机器人结构设计与仿真分析

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机械设计 2023年

作者：咸红旭乔冠王利利程天才吴昊俣内蒙古工业大学工程训练教学部内蒙古工业大学机械工程学院

针对高压输电线路除冰工作，本文运用TRIZ 理论对现有高压输电线除冰机器人进行分析，总结出除冰机器人无法越障、越障过程中不易控制以及存在危险等技术矛盾。通过查询矛盾矩阵得到发明原理，运用发明原理进行创新设计并建立对应的小... 详细信息

针对高压输电线路除冰工作，本文运用TRIZ 理论对现有高压输电线除冰机器人进行分析，总结出除冰机器人无法越障、越障过程中不易控制以及存在危险等技术矛盾。通过查询矛盾矩阵得到发明原理，运用发明原理进行创新设计并建立对应的小矮人模型进行分析，设计出了一种具备较强越障能力的新型高压输电线智能除冰机器人。运用三维建模软件Soildworks对所设计的除冰机器人进行建模和装配，运用有限元分析方法对除冰机构关键部件橡胶棒进行强度校核，并运用Adams仿真软件对越障过程进行动力学仿真分析。结果表明：橡胶棒（丁腈橡胶）设计满足使用要求；除冰机器人可顺利越过障碍物，为高压输电线智能除冰机器人进一步设计提供了一种可行的思路。

关键词： TRIZ 矛盾矩阵小矮人模型智能除冰机器人

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自走式沙柳平茬机优化设计与试验

中国农机化学报 2024年

作者：张建强刘志刚田丰裴承慧韩志武张鹏峰内蒙古工业大学机械工程学院

针对传统平茬机具在复杂地形环境工作时出现的仿形效果差、平茬质量低和进给速度快等问题，设计一种自走式沙柳平茬机。首先，采用浮动四连杆、旋转锁止轴及带有滑掌的切割器等机构，设计一种可适应复杂地形的五自由度仿形割台。其次，... 详细信息

针对传统平茬机具在复杂地形环境工作时出现的仿形效果差、平茬质量低和进给速度快等问题，设计一种自走式沙柳平茬机。首先，采用浮动四连杆、旋转锁止轴及带有滑掌的切割器等机构，设计一种可适应复杂地形的五自由度仿形割台。其次，基于一分三分动箱，设计整机传动方式及路线，确保锯切、仿形和行走系统具备充足的动力供应且互不干扰。通过ADAMS多体动力学仿真试验，分析平茬机具仿形过程中锯片的运动轨迹，确定所选拉簧原始长度为624 mm，工作拉力为840 N；连杆长度为500 mm，上下仿形量为342 mm；机具行驶速度为0.36 km/h，割台摆动角度为45°。最后，选取三种不同坡度的代表性地形，进行户外样机平茬试验。结果表明，所设计的平茬机具可实现0～10 km/h无级调速，且三种地形破茬率分别为1.2%、1.9%和3.6%，茬高不合格率分别为0.7%、1.9%和3.2%，均低于5%，满足平茬作业质量要求。

关键词：沙柳自走式平茬机仿形割台动力学仿真

下肢动脉支架在多种变形模式下的力学性能对比研究

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生物医学工程学杂志 2021年第2期38卷 303-309页

作者：王天琪冯海全王坤内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051

下肢运动属于复杂且幅度较大的肢体运动,植入下肢的动脉支架易发生复杂的机械变形,因此要求下肢动脉支架具有较高的综合力学性能。为评价支架的力学性能,本文利用有限元法对6款镍钛合金下肢动脉支架(Absolute Pro、Complete SE、Lifest... 详细信息

下肢运动属于复杂且幅度较大的肢体运动,植入下肢的动脉支架易发生复杂的机械变形,因此要求下肢动脉支架具有较高的综合力学性能。为评价支架的力学性能,本文利用有限元法对6款镍钛合金下肢动脉支架(Absolute Pro、Complete SE、Lifestent、ProtégéEverFlex、Pulsar-35和New支架)在径向压缩、轴向压缩/拉伸、弯曲和扭转等不同变形模式下的力学性能进行数值模拟比较,并通过实验验证支架的径向支撑性能。研究结果发现,New支架综合性能优于其他支架,其中径向支撑性能优于Absolute Pro和Pulsar-35支架,轴向支撑性能优于Complete SE、Lifestent和ProtégéEverFlex支架,柔顺性能优于ProtégéEverFlex支架,扭转性能优于Complete SE、Lifestent和ProtégéEverFlex支架。通过TTR2型径向支撑力测试仪测试了6款支架的径向支撑性能,验证了有限元分析结果的正确性。本文揭示了支架结构尺寸对其多种变形模式下力学性能的影响规律,为临床应用中根据病变部位的需求选择合适的支架提供参考。

关键词：下肢动脉支架有限元法力学性能支撑刚度镍钛合金