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基于奇异值分解张拉整体结构找形方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 957-963页

作者：罗阿妮曹紫莺刘贺平哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

张拉整体结构是由一组不连续的受压单元包含于连续受拉单元组成的稳定自平衡结构,为了寻找自平衡状态下的构型,引入奇异值分解的方法,将寻找张拉整体结构的自平衡构型问题转化为最小奇异值的判定。通过广义节点坐标和构件之间的连接关... 详细信息

张拉整体结构是由一组不连续的受压单元包含于连续受拉单元组成的稳定自平衡结构,为了寻找自平衡状态下的构型,引入奇异值分解的方法,将寻找张拉整体结构的自平衡构型问题转化为最小奇异值的判定。通过广义节点坐标和构件之间的连接关系建立结构的数学模型;引入力密度的概念,对张拉整体结构进行受力分析,列写包含平衡矩阵的平衡方程;对平衡矩阵进行奇异值分解,利用分解获得的最小奇异值判断平衡方程是否有解,对张拉整体结构是否存在自平衡构型进行初步判定,再依据获得的力密度的均匀性(同组构件力密度大小相等)和正负属性(杆的力密度小于0,索的力密度大于0)对结构自平衡状态进一步判断;通过实例分析对该找形方法的可行性进行了验证,结果表明:该方法可以找到张拉整体结构自平衡构型。本文为寻找自平衡张拉整体结构提供了一种思路。

关键词：张拉整体结构找形方法节点坐标连接矩阵平衡矩阵平衡方程奇异值分解力密度

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不规则三杆张拉整体结构的找形

哈尔滨工程大学学报 2023年第2期44卷 276-283页

作者：刘贺平黄文杰宋健赖潇亮罗阿妮哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了获得不规则形态的张拉整体结构,本文提出了一种确定稳定构型的思路,即基于规则张拉整体结构在大部分构件长度不变的条件下,在一定范围内改变其个别构件长度,稳定状态时这些构件的长度最小。通过规则张拉整体结构单元稳定条件分析、... 详细信息

为了获得不规则形态的张拉整体结构,本文提出了一种确定稳定构型的思路,即基于规则张拉整体结构在大部分构件长度不变的条件下,在一定范围内改变其个别构件长度,稳定状态时这些构件的长度最小。通过规则张拉整体结构单元稳定条件分析、非规则三杆张拉整体结构的稳定构型分析、求解思路分析几个方面的研究,获得了具体的构型方法,并通过具体数值求解、仿真分析和搭建实物模型等手段对此方法的正确性进行了验证,证明此方法求得的结构稳态数值的精度较高。为张拉整体结构基于构件变化的找形及机构化分析提供了一种思路。

关键词：张拉整体结构线性迭代法找形节点矩阵连接矩阵平衡矩阵稳定性奇异值分解

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收缩段截面形状对喷嘴性能影响的模拟分析

哈尔滨工程大学学报 2023年第6期44卷 1011-1018页

作者：李智博姚绍明王立权运飞宏南亦博哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

预混合磨料水射流喷嘴作为射流切割系统的执行端,细微的截面形状改变都会对喷嘴性能产生较大的影响。为提高喷嘴的综合性能(切割能力和使用寿命),本文运用计算流体力学软件对流体动力学方程和磨粒受力方程等进行耦合求解,研究在以峰值流... 详细信息

预混合磨料水射流喷嘴作为射流切割系统的执行端,细微的截面形状改变都会对喷嘴性能产生较大的影响。为提高喷嘴的综合性能(切割能力和使用寿命),本文运用计算流体力学软件对流体动力学方程和磨粒受力方程等进行耦合求解,研究在以峰值流速(切割能力)和单位流量冲蚀率对数(使用寿命)为指标的前提下,各类喷嘴性能的综合表现。以单锥、衔接型、凹型和凸型4类喷嘴为模型,分析不同收缩段截面形状对喷嘴综合性能的影响;结果表明:凹型和衔接型喷嘴综合性能接近,优于单锥喷嘴,凸型喷嘴综合性能最差;较大的收缩段夹角不利于喷嘴综合性能的提升;在以上分析结果的基础上,设计了圆弧过渡的平直型喷嘴,仿真结果显示:具有圆弧过渡的平直型喷嘴在综合性能上有了较大的提升。本文工作为后续的喷嘴截面形状优化提供了参考。

关键词：预混合磨料水射流喷嘴截面形状综合性能峰值流速单位流量冲蚀率对数衔接型喷嘴圆弧过渡平直型喷嘴

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张拉整体基本单元几何稳定构型分析

哈尔滨工程大学学报 2022年第2期43卷 268-273页

作者：王艳蒙刘贺平罗阿妮哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了研究张拉整体基本单元的稳定构型条件,本文用张拉整体基本单元几何参数,杆构件数目p,连接同一节点的杆、斜索的另一端节点序号差j,描述稳定构型中节点位置。分析节点力平衡,获得基本单元稳定构型条件。进一步探讨连接于同一节点的... 详细信息

为了研究张拉整体基本单元的稳定构型条件,本文用张拉整体基本单元几何参数,杆构件数目p,连接同一节点的杆、斜索的另一端节点序号差j,描述稳定构型中节点位置。分析节点力平衡,获得基本单元稳定构型条件。进一步探讨连接于同一节点的杆、斜索的另一端2个节点处于不同位置时,构件空间几何位置与p、j的关系,获得基本单元稳定构型统一条件。分析获得稳定构型的条件只由杆数目p及连接同一节点的杆、斜索的另一端节点序号差j决定,并计算出稳定构型构件空间位置参数之间的函数关系。

关键词：张拉整体基本单元稳定构型扭转角几何构型空间节点节点平衡力平衡

复合材料双层锥壳与环板耦合结构振动特性研究

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振动与冲击 2023年第12期42卷 317-325页

作者：史冬岩张颖哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163315

采用谱几何法对不同边界条件下复合材料双层锥壳与环板耦合结构的振动特性数学模型进行建立,采用改进傅里叶级数对位移容许函数进行设置。采用虚拟边界弹簧技术,通过设置3组线性弹簧和2组扭转弹簧模拟不同的边界条件。采用哈密尔顿原理... 详细信息

采用谱几何法对不同边界条件下复合材料双层锥壳与环板耦合结构的振动特性数学模型进行建立,采用改进傅里叶级数对位移容许函数进行设置。采用虚拟边界弹簧技术,通过设置3组线性弹簧和2组扭转弹簧模拟不同的边界条件。采用哈密尔顿原理,结合耦合结构连接处的连续性条件,对锥环耦合结构振动系统的特征方程进行推导,进而获得耦合结构的固有频率和振动响应。通过与有限元法得到的结果进行对比,验证该方法的正确性。同时,开展了相关参数化研究,分析了不同参数对复合材料双层锥壳与环板耦合结构振动响应的影响情况。

关键词：耦合结构谱几何法复合材料固有特性振动响应

改进遗传—和声搜索算法求解海工装备制造车间调度问题

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计算机集成制造系统 2022年第12期28卷 3923-3936页

作者：李敬花闫恒山杨博歆周青骅哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

海工装备具有工件量极大、研制周期长、边设计边制造等特点,造成工件加工时间不确定、并行设备关联度低等现象,最终导致调度方案的实际完工时间与计划完工时间吻合度偏低。针对该问题,建立带有工件转移时间、特定设备约束和模糊时间的... 详细信息

海工装备具有工件量极大、研制周期长、边设计边制造等特点,造成工件加工时间不确定、并行设备关联度低等现象,最终导致调度方案的实际完工时间与计划完工时间吻合度偏低。针对该问题,建立带有工件转移时间、特定设备约束和模糊时间的混合流水车间调度模型,提出一种用于求解海工装备制造车间调度问题的改进遗传—和声搜索算法。采用基于工件和设备的矩阵编码方式,提出新的Slope算法用于生成初始种群;基于线性排序和禁忌搜索策略对交叉算子进行改进,使用两种变异算子提高算法全局寻优能力;嵌入和声搜索算法用于增强局部搜索能力。通过性能测试及实例验证表明,相较于已有方法,所提算法具有更好的解和较好的实际应用价值。

关键词：混合流水车间海工装备模糊时间遗传算法和声搜索

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反凸极永磁同步电机弱磁特性分析

电工技术学报 2019年第S02期34卷 474-483页

作者：李春艳王豫孟涛黑龙江大学机电工程学院

提出一种新型反凸极永磁同步电机,利用转子永磁体分段磁桥和调整铁心为直轴磁通提供路径从而实现直轴电感大于交轴电感。低速运行时采取正值的直轴电流控制产生正值的磁阻转矩,同时正向电流可有效提高永磁体的工作点。高转速运行电机可... 详细信息

提出一种新型反凸极永磁同步电机,利用转子永磁体分段磁桥和调整铁心为直轴磁通提供路径从而实现直轴电感大于交轴电感。低速运行时采取正值的直轴电流控制产生正值的磁阻转矩,同时正向电流可有效提高永磁体的工作点。高转速运行电机可以使用相对较小的直轴弱磁电流来削弱气隙磁通,实现弱磁升速,有效扩大电机的弱磁范围。建立新型反凸极永磁同步电机的直交轴磁路模型,分析新型反凸极永磁同步电机电磁转矩特性和弱磁特性,并进行有限元分析。理论分析结果与仿真计算分析结果相吻合,验证了反凸极永磁同步电机弱磁的有效性和可行性。

关键词：反凸极永磁同步电机弱磁特性直轴和交轴电感调整铁心

捕蝇草运动机理及其仿生驱动器的仿真和实验研究

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机器人 2023年第6期45卷 710-719,736页

作者：李健黄美珍闫杰栾智博王扬威王雨涵东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

捕蝇草的叶片运动具备动作迅速、可逆、控制方便、结构简单等优点。本文从捕蝇草的快速运动中获得灵感,从微观和宏观层面上研究捕蝇草的基本结构和运动学特性。微观层面上,使用植物切片法和组织透明技术观察分析叶片的脉管系统结构、细... 详细信息

捕蝇草的叶片运动具备动作迅速、可逆、控制方便、结构简单等优点。本文从捕蝇草的快速运动中获得灵感,从微观和宏观层面上研究捕蝇草的基本结构和运动学特性。微观层面上,使用植物切片法和组织透明技术观察分析叶片的脉管系统结构、细胞尺寸及横向、纵向上细胞的排布规律。宏观层面上,利用高速摄像机和Kinovea图像分析软件分析叶片边缘的水平位移、速度、加速度、张开角度等的变化规律,采用非接触全场应变测量系统获得捕蝇草叶片闭合过程中外表面的应变情况;基于多孔介质模型,研究水分传输引起的细胞膨胀变形运动的规律,以及在流体作用下仿生柔性叶片的弯曲变形规律;最后使用3D打印技术制备仿生柔性叶片驱动器,进行实验验证。研究表明,本文提出的仿生柔性叶片驱动器通过流固耦合仿真技术能够在2 MPa的液压下在1 s内完成弯曲变形,最大弯曲角度为32.27°。同时,制备的仿生柔性叶片驱动器样机的实验结果与仿真结果基本吻合,验证了流固耦合仿真技术的可行性与正确性,完成了对捕蝇草叶片快速闭合运动的复现,闭合过程中实现了叶片的快速弯曲。

关键词：捕蝇草运动机制流固耦合仿真多孔介质模型柔性驱动器 3D打印技术

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机械产品流功能模型构建与流进化路径研究

计算机集成制造系统 2023年第4期29卷 1194-1204页

作者：付敏李萌李荣峰郝镒林谷志新东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040

为增强流功能分析及流进化路径对机械产品渐近性创新设计的指引性和针对性,基于流的动态性和时序性,提出一种表达物质流、能量流、信息流—功能拓扑关系的三元流功能模型构建方法;面向改进流通性、提高流利用率、消除有害流的不同目标,... 详细信息

为增强流功能分析及流进化路径对机械产品渐近性创新设计的指引性和针对性,基于流的动态性和时序性,提出一种表达物质流、能量流、信息流—功能拓扑关系的三元流功能模型构建方法;面向改进流通性、提高流利用率、消除有害流的不同目标,基于流进化法则提出9条高驱动势、低阻值的流进化路径;建立了流进化路径与问题流的映射关系,构建了基于流功能分析与进化的机械产品创新设计模型,并结合秸秆超细粉碎机改进创新实例验证了模型的有效性。

关键词：流分析流功能模型流进化创新设计模型发明问题解决理论秸秆超细粉碎机