机床结合面跨尺度非线性耦合技术及应用_1120修改版

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多尺度非线性复合材料建模平台--DIGIMAT

多尺度非线性复合材料建模平台--DIGIMAT

多尺度非线性复合材料建模平台--DIGIMATMSC软件公司【期刊名称】《《CAD/CAM与制造业信息化》》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】7页(P34-40)【作者】MSC软件公司【作者单位】MSC软件公司【正文语种】中文在过去几十年里,复合材料以其高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳以及高度的可设计性等优越性能越来越多地被应用在航天、航空、汽车、兵器和电子等行业。

随着材料应用的普及,基于复合材料的结构设计和材料研究也越来越多地被关注。

对比金属材料,复合材料无论是在材料的研发、工艺的研发还是在结构的设计方面都更为复杂,因此对材料开发人员和结构设计人员都提出了更高的挑战。

随着计算机辅助技术的兴起,将计算机辅助技术用于复合材料的研发和复合材料结构的设计优化成为主流趋势和必然方向,出现了很多基于层合板理论的复合材料力学分析程序和商用软件包。

但随着研究的深入和应用的普及,这种方法的精度越来越难以满足工程上的需要。

而且,由于在过去几十年里复合材料发展出越来越多的种类,其中的很多都超出了经典复合材料力学的应用范围,基于微观尺度的,更普适的复合材料性能预测方法和结构分析方法成为了新的研究热点。

DIGIMAT正是基于这些研究的商用软件包。

DIGIMAT是比利时eXstream工程公司于2003年推出的专注于多尺度复合材料非线性材料本构预测和材料建模的商用软件包。

DIGIMAT能够帮助材料开发人员预测多相材料的等效性能,可以预测的材料范围涉及包含连续纤维、长纤维、短纤维、二维纤维织物、晶须、颗粒和片层等所有增强相和包括树脂基、金属基和陶瓷基在内的所有基体材料。

广泛的软件接口可以为几乎所有的主流有限元程序提供材料模型或进行多尺度的耦合分析。

多尺度的分析结果使得对材料和结构的失效预测更加准确。

2012年9月,eXstream工程公司成为MSC软件公司的一员。

DIGIMAT的加入极大地丰富和完善了MSC的复合材料解决方案,使用户能够从更深的层次了解复合材料,并通过耦合分析更准确地获得复合材料结构的力学性能和失效情况。

耦合量子点系统非线性光学传感特性的应用研究

耦合量子点系统非线性光学传感特性的应用研究

耦合量子点系统非线性光学传感特性的应用研究李晨;王柯桢;汪金陵;张仲健;彭延东【摘要】简要介绍了基于隧穿诱导的固有相干性,耦合量子点系统的非线性光学性质受到干涉效应的影响和变化,及其隧穿测量方面的一些应用.探究了自克尔非线性色散谱对隧穿失谐的灵敏特性,考察了交叉克尔非线性相移对隧穿效应的传感特性,数值模拟结果显示自克尔非线性测量隧穿失谐的精确度可达0.2μeV、系统的交叉相位调制约为0.28 rad/μeV;课题组又进一步分析了非线性吸收谱,对隧穿的响应范围为10 GHz数量级,并且比较了强弱隧穿情况下,非线性吸收谱对隧穿失谐量的灵敏度的变化,如弱耦合时,吸收谱灵敏度约为3.8μeV;强耦合时,灵敏度大大提高,约为0.4μeV;实现了基于隧穿诱导干涉效应直接提高高阶非线性的方案;提出了利用失谐增强的非线性增益谱表征隧穿变化.【期刊名称】《山东科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】7页(P93-99)【关键词】隧穿诱导干涉效应;隧穿测量;非线性吸收色散;固有相干性;耦合量子点系统;光学传感特性【作者】李晨;王柯桢;汪金陵;张仲健;彭延东【作者单位】山东科技大学电子通信与物理学院 ,山东青岛266590;山东省实验中学东校 ,山东济南250109;山东科技大学电子通信与物理学院 ,山东青岛266590;山东科技大学电子通信与物理学院 ,山东青岛266590;山东科技大学电子通信与物理学院 ,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】O437半导体量子点是三维受限的人工纳米微结构,具有电偶极矩大、相干时间长、器件易于集成等优点,这在光电器件设计等方面有重要的应用[1-2]。

而耦合量子点分子(quantum dot molecule,QDM)是指相邻量子点通过隧穿效应耦合形成,有多能级结构,主动、灵活的电压和光学控制方法,极大地丰富了其在量子信息领域的应用[3-4]。

耦合非线性薛定谔方程的怪波解分析

耦合非线性薛定谔方程的怪波解分析

分类号:密级:U D C:编号:河北工业大学硕士学位论文耦合非线性薛定谔方程的怪波解分析论文作者:牛瑞学生类别:全日制学科门类:理学硕士学科专业:物理学指导教师:李再东职称:教授资助基金项目:国家自然科学基金(61774001),河北省研究生示范课程建设项目 和河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2015133)。

Dissertation Submitted toHebei University of TechnologyforThe Master Degree ofScienceANALYSIS OF ROGUE WA VE SOLUTIONS FOR COUPLED NONLINEARSCHRÖDINGER EQUATIONSbyNiu RuiSupervisor: Prof. Li Zai-DongDecember 2018This work was supported by the Natural Science Foundation of China, No. 61774001, the Construction Project of Graduate Demonstration Course in Hebei Province, and the Key Projects of Scientific and the Technological Research in Hebei Province, No. ZD2015133.原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外,本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容,也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体,均已在文中以明确方式标明。

本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。

学位论文作者签名:日期:关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定:学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务;学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流;学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。

控制方向未知的非线性系统有限时间跟踪控制

控制方向未知的非线性系统有限时间跟踪控制
应用愈发广泛 [3-6] . Li 等 [7] 对一类多输入多输出的非严格反馈非线性系统结合反步法和动态面控制设计
了有限时间控制器. 在现实生活中ꎬ船只航向、航空航天等的自动控制问题广泛涉及到控制方向未知的非
线性系统ꎬ但是上述文献[3 - 7] 并没有讨论当非线性系统控制方向未知时的控制问题. 在这一领域具有开
首先ꎬ通过坐标变换ꎬ将所研究的控制方向未知的非线性系统转化为控制增益已知的等效系统. 然后ꎬ设计了一
个模糊状态观测器来逼近不可测的状态ꎬ引入 Nussbaum 函数来解决控制方向未知的困难. 基于模糊状态观测
器ꎬ通过反步法利用变换后的系统间接得到原系统的控制器. 此外ꎬ该控制器可以保证跟踪误差在有限时间内收
directions is transformed into an equivalent system with known control gain by coordinate transformation. Thenꎬa fuzzy state
observer is designed to approximate the unmeasurable stateꎬand Nussbaum function is introduced to solve the problem of
converges to a small neighborhood of the origin in finite ̄timeꎬand that all signals in the closed ̄loop system remain bounded.
Finallyꎬa simulation example is given to demonstrate the feasibility and effectiveness of the control method.

连接结构接触界面非线性力学建模研究

连接结构接触界面非线性力学建模研究

连接结构接触界面非线性力学建模研究王东;徐超;胡杰;万强;陈红永【摘要】The existence of complex multi-scale,multi-physics and nonlinear behaviors on joint interfaces is mainly response for the complex dynamics of assembled structures.Modeling for mechanical joint interfaces is also a challenging scientific problem,due to the complexity of interface behaviors and difficulties of direct experimental observation.Firstly,the multi-scale physics of contact surface is considered.The namely smooth surface is assumed as a rough surface covered with asperities with random height distribution.The micro-scale stick-slip physics of asperity contact is analyzed to conduct the relationship between the tangential load and deformation.The statistical theory of GW model is used to yield the formulation of total contact load of rough surface and verified by a comparison with published experimental results.Then,an improved Iwan constitutive model is proposed to describe the nonlinear behaviors of joint interface.The nonlinear behaviors calculated by the finite element analysis are used to identify the parameters of proposed Iwan model,and verified by a comparison with the results of finite element analysis.The results show that the total contact load of rough surface predicted by the proposed multi-scale model agrees very well with the experimental results at lower normal load.The nonlinear behaviors predicted by the proposed Iwan model also agree very well with finite element analysis.%连接界面上存在的跨尺度、多物理场和非线性行为是引起结构复杂非线性动力学的主要原因.由于连接界面的力学行为的复杂性,以及难以对连接界面进行直接试验观测,连接界面的力学建模一直是非常具有挑战性的科学问题.本文首先从分析结合面的跨尺度物理机理入手,将名义的光滑平面视作凹凸不平的粗糙面,考虑单个微凸体的黏滑摩擦行为,建立接触载荷与变形的非线性关系,然后采用GW(Greenwood and Williamson)模型数理统计方法建立整个粗糙界面的跨尺度力学模型,并与公开文献中试验结果进行对比.考虑连接界面具有典型非线性特征,提出一种改进的Iwan唯象模型,利用精细有限元方法获得非线性特征结果,采用系统辨识理论建立连接结构的降阶力学模型,并利用有限元结果进行模型验证.结果表明,本文提出的粗糙界面跨尺度模型在法向载荷较小时与试验结果吻合较好,改进的Iwan模型能够较好描述连接界面的非线性特征,并与有限元结果吻合较好.【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2018(050)001【总页数】14页(P44-57)【关键词】连接界面;跨尺度;黏滑摩擦;Iwan模型;降阶力学建模【作者】王东;徐超;胡杰;万强;陈红永【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;西北工业大学航天学院,西安 710072;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999【正文语种】中文【中图分类】O342引言大型武器装配结构中存在着多种形式的连接结构,如螺栓、楔环、铆接、过盈配合等.这些结构部组件之间主要是通过各种各样的连接界面传递载荷.连接界面上复杂的接触机理是造成结构出现复杂非线性动力学行为的主要原因[1-2].连接结构动力学问题就成为制约复杂结构动力学分析、高保真预测仿真、设计、优化和控制等问题的关键和瓶颈所在,而其核心问题是建立考虑连接界面非线性行为的力学模型[3-4].连接界面力学建模研究的主要挑战来源于由界面的非线性、时变性、不确定性等引起的跨尺度、多物理场等复杂力学行为,以及对连接界面直接试验观测的困难性[5].振动环境下,连接界面在法向发生接触、分离和碰撞; 在切向发生黏着、摩擦和滑动,这些力学行为都具有明显的非线性和跨尺度等特点.如,界面法向碰撞行为既可能发生在微观尺度上,也可能发生在宏观尺度上; 切向滑动行为既包括微观尺度的滑移,也包括宏观尺度的滑动,结合面微观滑移发生在微纳米尺度上,而宏观滑动则可能发生在毫米尺度以上.学者们通过试验和理论研究发现连接界面上的黏滑行为,表现为恢复力–位移的非线性软化以及迟滞非线性等特征[1-2,6-7].这些行为直接造成了刚度、阻尼的非线性.一方面,刚度随着变形增大而减小,体现为恢复力与位移的刚度非线性软化,且发生宏观滑移之后仍然存在滑移刚度; 另一方面,阻尼随着载荷而变化,表现为恢复力与能量耗散的幂级数特性[7].连接界面非线性力学行为的实验研究主要有两大类,一类是静态实验方法,利用准静态试验机进行静力试验,并结合数字图像处理技术方法开展研究工作[8].另一类是动态实验方法,采用共振实验原理研究典型连接界面的非线性力学行为[9-13].静力试验的主要缺点是分辨率低,实验结果容易被夹具的弹性变形掩盖; 而动态实验法的优点是分辨率高,但控制难度较大.Gaul等[12]对螺栓连接结构施加周期性激励作用,验证了激励力–位移的非线性软化刚度特征,并发现了随着切向载荷的增大,界面逐步从微观黏滑状态演化到宏观滑移状态.Sandia[13]针对螺栓连接结构展开了深入的研究,发现了连接界面的非线性刚度软化、迟滞非线性等特征.此外,学者们也有通过有限元方法得出位移和恢复力的非线性软化刚度特性,揭示连接界面上由微观滑移引起的刚度软化、迟滞非线性等行为[14-15].结构动力学问题中,传统上对于连接界面一般采用忽略非线性或采用等效线性化方法进行处理[1,5].等效线性化方法就是用线性的等效刚度和等效阻尼元件模拟连接界面,模型参数利用模态试验结果进行标定.该处理方法忽略了界面非线性的本质,常常出现在某种试验条件下标定的模型无法预测其他试验条件下结构动力学行为.因此,这些处理方法无法满足连接结构非线性动力学研究的需要.随着接触力学、摩擦学和塑性力学等学科的发展,人们开始从不同的角度考虑连接问题,建立了多种描述连接界面非线性行为的模型.第一类方法是基于唯象的数学模型,采用数据拟合的方法描述结合面上的黏滑摩擦行为[16-17].经典的模型主要有考虑黏滑特性的Iwan弹簧滑块模型[18-19]、Lugre 毛刷模型[20]、Valanis 模型等[20],如图1所示.以上模型都是根据连接界面上黏滑行为抽象出来的唯象数学模型,多数参数缺少真实的物理意义,难以描述表面粗糙度特征和接触机理对非线性行为的影响.相比于Lugre毛刷模型和Valanis模型,Iwan模型能够更好描述连接界面的微观黏滑演化过程,而且模型的部分参数具有一定的物理意义.Iwan模型是由弹簧和滑块组成的Jenkins单元串联或并联组成的弹簧滑块系统,通过引入概率密度函数描述Jenkins单元临界滑移力的分布特性,根据受力平衡方程建立恢复力–位移关系的唯象模型.Segalman[21]采用幂函数描述Iwan模型滑块临界滑移力分布,提出了一种描述连接界面刚度非线性的四参数模型,但模型不能描述宏观滑移后的剩余刚度.李一堃等[7,22]提出可以同时描述微观滑移阶段能量耗散幂次关系和宏观滑移阶段残余刚度现象的六参数Iwan 模型.Song 等[23-24]对 Iwan 模型并联一弹簧,描述连接界面发生滑移之后的刚度,提出一种修正的Iwan连接梁单元,这种单元可以直接应用到连接梁结构的有限元仿真程序中.图1 连接结构典型的“唯象”模型[20]Fig.1 Typical constitutive model for joints[20]第二类方法是考虑结合面上微观接触机理和粗糙度特征等进行建模.从实际接触表面是绝对粗糙的假设入手,首先分析界面微凸体的弹塑性接触变形和黏滑摩擦行为,再结合粗糙面形貌参数和数理统计分析方法推导出接触界面的非线性力学模型[25-26].相比于第一类方法,后者能够比较真实地反映结合面上的接触机理,也能够较好地表征粗糙度参数对黏滑行为的影响,而且模型的参数大多都具有明确的物理意义. 由于对摩擦机理的认识不充分,结合面切向建模的研究成果不多,研究者大都采用弹性接触理论和库仑摩擦关系进行研究[27-28].Mindlin等[29]基于经典的Hertz理论与局部库仑摩擦定律给出了弹性变形下切向力和相对位移的关系,将微凸体的滑移行为分为黏着和滑移.Phan-Thien[30]将GW模型和经典库仑摩擦定律相结合,导出了粗糙表面切向接触力学模型,该模型假设结合面切向临界滑移力为常数,并假设微凸体处于非黏即滑的状态,忽略界面滑动前的微观滑移现象,因而导出的切向力和相对位移为简单双线性关系.Jones[31]以GW模型为基础,给出了一种考虑微凸体微观滑移行为的结合面摩擦模型,该模型认为切向相对位移和法向变形与切向的恢复力都有关,并且当法向变形不变时切向恢复力和相对位移表现为线性关系.Farhang等[32]假设粗糙表面微凸体高度分布为正态函数,结合Mindlin解将切向恢复力转化为法向接触载荷进行计算,导出了界面切向位移和切向恢复力、界面能量耗散之间的关系,并采用级数展开的方法近似地研究了切向恢复力、相对位移、能量耗散之间的非线性关系.王东等[33]考虑单个微凸体黏滑行为和粗糙度为指数函数分布建立了一种考虑粗糙结合面黏滑摩擦行为的参数化力学模型.Paggi等[34]考虑单个微凸体弹性接触影响的局部滑移行为,基于幂函数的粗糙度分布函数研究了黏着区域对粗糙面滑移力和滑移刚度的影响.牛成超等[35]建立了基于微凸体弹性接触的粗糙表面摩擦模型,并利用该模型模拟心盘的摩擦行为.李玲等[36]考虑微凸体弹性接触,利用平均法建立了栓接结合部等效线性化刚度和阻尼模型.以上的模型都只考虑微凸体的弹性接触行为. 随着接触载荷的增大,界面上将可能出现塑性变形的微凸体[37].Fujimoto等[38]根据试验研究和理论分析给出了完全塑性变形情况下切向恢复力与相对位移的双线性关系,这为考虑接合面塑性变形影响的黏滑摩擦建模奠定了基础.Eriten等[39-40]考虑不同法向载荷下微凸体弹塑性变形对摩擦系数的影响,利用数理统计分析方法建立了粗糙界面跨尺度力学模型.王东等[41-42]建立了一种同时考虑微凸体弹、塑性变形影响的黏滑摩擦模型,但只考虑了完全弹性和完全塑性两种情况,忽略了弹塑性变形的影响.本文从连接结合面上单个微凸体的接触行为着手,建立考虑微凸体恢复力、变形或位移、能量耗散的非线性关系,然后采用数理统计分析的方法建立跨尺度力学模型,或采用赋予唯象模型参数物理意义的途径建立结合面降阶力学模型.针对整体装配结构中连接界面局部非线性特征,建立等效的降阶非线性力学模型.1 基于统计分析的跨尺度力学建模研究表明[26,31],两个粗糙表面间的接触可以等效为一个粗糙面与一个光滑面之间的接触问题,因此本文只考虑一粗糙表面与一理想刚性平面的接触问题.与GW模型基本假设类似,不考虑刚性平面的粗糙度,认为粗糙表面覆盖着高度随机分布的顶端为球截状的微凸体,微凸体的曲率半径相同,高度服从高斯分布,并假设微凸体之间变形互不耦合.如图2所示,R为微凸体曲率半径,z为微凸体的高度,d为刚性平面与微凸体平均高度平面间的距离,h为微凸体平均高度与粗糙面平均高度平面间的距离.刚性平面受到法向载荷与粗糙表面接触,微凸体将发生变形,其法向接触接近量为图2 粗糙结合面接触示意图Fig.2 Contact schematic of rough surface with multi-summits1.1 微凸体接触建模如图3所示,在法向载荷N的作用下,两球被压紧,形成接触半径为a的圆形区域,在接触区域内结合面的摩擦系数为f.受到切向载荷T的作用后,产生切向相对位移为δ.由于接触压力沿接触表面分布具有不均匀性,在接触区边缘发生滑移,并且随着切向载荷的增大,滑动区域不断向接触中心演化,在接触区域形成滑动区和黏着区两部分.图3中,中心黏着区的半径为 c,滑动区为宽度为 a – c,p 表示法向接触压力分布,q表示由于黏滑作用产生的切向力分布.图3 单个微凸体黏滑状态示意图Fig.3 Schematic of stick-slip zone for asperity contact经典Mindlin理论给出了弹性接触界面上接触压力和切向剪力的分布规律,以及切向载荷与相对变形之间的关系为式中,m表示与材料、接触特性等效相关参数集合,δ0为弹性微凸体发生宏观滑动时的切向相对变形式中,G 为等效剪切模量,G=G1/(2 – v1),G1 为微凸体材料剪切模量,v1为微凸体材料泊松比.Hertz弹性接触理论给出了法向接触变形与法向接触载荷、实际接触半径之间的关系为式中,E 为等效弹性模量为微凸体杨氏模量.将式(4)代入式(3),可得弹性微凸体发生宏观滑动时刻的切向相对变形为将式(4)和式(5)代入式(2),可以得到显含法向接近量的切向载荷和相对变形的关系式式(6)描述了在单向拉伸切向载荷作用下,切向恢复力与相对变形的关系.式中第一部分为黏着微凸体贡献的恢复力,而第二部分为滑移微凸体的贡献.在给定法向接触变形的情况下,随着切向变形的增大,切向恢复力也逐渐增大,直至滑移情况,描述了微凸体逐渐从黏着接触状态演化到完全滑动状态的演化过程.在周期性激励作用下,恢复力–相对变形的关系分为黏–黏 (stick-stick),黏–滑(stick-slip),滑–滑(slip-slip)三种状态,如图4所示.在周期性载荷作用下,微凸体在卸载过程中的恢复力可以表示为式中,临界切向滑移变形对应的法向接触变形为图4 黏–滑摩擦行为影响的迟滞曲线Fig.4 Hysteresis curve affected by stick-slip frictional由式(7)可知,微凸体恢复力满足Masing映射准则[1,13]单个微凸体接触的能量耗散满足1.2 粗糙面接触行为在粗糙表面法向接触问题中,GW模型假设微凸高度服从高斯随机分布,采用概率统计分析的方法建立了整个粗糙表面法向载荷与法向接触变形之间的关系.假设微凸体高度随机分布规律为高斯分布,其函数式为式中,σ为高斯分布方差.整个粗糙面上的切向接触载荷为将式(4)代入式(12),可得正则化之后的切向接触载荷定义为粗糙面同时受到切向和法向载荷作用,界面上微凸体的黏滑状态与切向变形和法向变形都有关,如图5所示.图5中,曲线上微凸体处于临界滑移状态; 曲线之上方的微凸体发生滑移,但是,法向接触变形增加将导致部分微凸体从滑移状态转化为黏着状态; 曲线之下方的微凸体都处于黏着状态.基于数理统计分析的方法,由式(7)计算整个粗糙面上卸载过程对应的切向恢复力为将式(12)代入式(15),可得同时,得到粗糙面在加载过程中的恢复力为由式(17)可知,粗糙界面恢复力也满足Masing映射准则.在一个循环加载过程中,单位周期的能量耗散可以表示为图5 粗糙面上黏着和滑移微凸体分布Fig.5 Distribution for stick and slip asperities of rough surface1.3 参数验证根据以上的推导过程,采用文献[42]中不同粗糙面参数预测切向恢复力,粗糙面参数与塑性指数关系如表1所示,预测的切向恢复力如图6所示.由图6可知,在微观黏滑阶段,随着切向变形增大,切向载荷曲线的斜率逐渐下降,表现为连接结构刚度的软化.由黏着作用产生的切向力先增大后减小,而由滑移产生的切向力逐渐增大,直到最后完全由滑移作用产生切向恢复力,表现为宏观滑移,那么连接结构产生切向力逐渐由黏着作用演化为滑移作用,能够较好反映连接结构的黏滑演化过程.随着塑性指数的增大,最大静摩擦力逐渐减小,量纲一化的滑动摩擦力接近于1,而连接界面上的摩擦系数满足由上式可知,微凸体局部库伦摩擦定律的摩擦系数等于粗糙面平均摩擦系数,那么对于微观尺度的摩擦定律在宏观尺度照样适用.表1 粗糙面特征参数和塑性指数关系Table 1 Surface properties and plasticity indexMaterial properties E=2.07 × 105,v1=v2=0.29,H=1.96 × 103 Roughness properties σ/R β ψ σ 1 0.000 160 0.033 9 0.7 0.822 5 2 0.000 302 0.041 4 1.0 0.884 9 3 0.000 658 0.047 6 1.5 0.914 3 4 0.001 144 0.054 1 2.0 0.934 3图6 塑性指数影响的切向恢复力与相对变形Fig.6 Tangential deformation versus total tangential load of rough surface with different plasticity index 由图7可知,切向接触载荷随着接触变形的增大而增大,但是曲线的斜率逐渐减小为0,表明界面刚度的非线性软化特征.随着平均接触距离的增大,相同的切向接触载荷将产生较小的接触变形.由式(13)可知,切向接触载荷由平均接触距离和切向变形共同决定的(d + ωs),当式 (13)给定切向接触载荷时,较大的平均接触距离将对应较小的切向变形.因此,在图中平均接触距离较大的曲线在接触距离较小之上,表现为更大的连接刚度,也更加容易进入宏观滑移阶段.由表 1 可知,塑性指数越大,σ 越大,切向接触载荷由(ω + d + ωs)/σ 决定,当式 (13)给定切向接触载荷时,较大的粗糙面参数使得 (ω + d)/σ 较小,将对应较大的切向变形.因此,在图中粗糙面参数较大的曲线在粗糙面参数较小之下.在周期循环加载过程中,恢复力与相对变形曲线围成区域的面积为单位周期的能量耗散,如图8所示.由式(13)、式(16)~式(18)计算相对变形与能量耗散的关系,如图9所示.由图9中能量耗散与切向变形幅值幂级数关系可知,随着塑性指数的增大,能量耗散的值偏低,这是由界面粗糙度增加造成的.界面粗糙度增大,塑性指数增大,临界接触接触变形减小,那么发生黏着的微凸体贡献将增大,造成能量耗散偏低,但是能量耗散与变形幅值的幂级数并不会减小,反而增大,因为黏着微凸体的幂级数是大于2的,而滑移微凸体的能量耗散那幂级数是等于2的.1.4 试验验证为了验证本文粗糙界面跨尺度建模方法正确性,将本文提出的模型与公开文献[40]中试验数据进行对比,文献中试验装置如图10所示,对比结果如图11所示.由图11可知,在法向界面接触载荷较小时,模型预测切向载荷与试验吻合较好,但是在接触载荷较大时,差异较大,最大的误差达到 100%,这种偏差是模型忽略了界面上塑性变形微凸体对切向载荷的贡献.在载荷较小时,界面上微凸体发生塑性变形较少,而在较大的界面接触载荷作用时,界面上的接触行为主要受到塑性变形的微凸体的影响.图7 粗糙面不同接触特征影响的切向恢复力与相对变形Fig.7 Tangential deformation versus total tangential load of rough surface affected by roughness parameters图8 迟滞曲线与能量耗散关系Fig.8 Relationship between hysteresis curve and energy dissipation图9 塑性指数对能量耗散的影响Fig.9 Energy dissipation versus total tangential deformation with different plasticity index图10 试验装置示意图[40]Fig.10 Profile of experimental equipment[40]2 基于唯象模型的降阶力学建模2.1 改进Iwan模型为了获得栓接结合部刚度软化的非线性特征[6-7,24],设计如图12(a)所示的搭接连接系统模型,模型中下连接件固定,上连接件考虑为一维运动的刚体.x,q分别为结合面的相对位移、对应的临界滑移力,连接界面的柔性采用Iwan模型进行描述.如图12(b)所示,Iwan模型采用n→∞个Jenkins单元并联组成的子系统描述结合面多尺度黏滑摩擦行为.考虑螺栓结构在发生宏观滑移后仍具有一定的刚度,所以再并联一个刚度kα=αk 的线性弹簧单元描述发生宏观滑动后的剩余刚度,如图13(a)所示.子系统中每个线性弹簧的刚度都为 ki=k/n,但每个滑块的临界滑移力qi并不相同.当系统切向受载时,临界滑移力小的滑块先发生滑动,随着相对位移增大,越来越多的滑块发生滑移,直至全部滑块都发生滑移,即结合界面出现了宏观滑动.因此,该模型能够复现连接界面上跨尺度黏滑摩擦过程.图11 与试验结果的对比Fig.11 Comparison of proposed model and experimental test under different normal contact load图12 搭接结构和 Iwan 模型Fig.12 Schematic of joint interface and Iwan model一种改进的Iwan模型被用来描述连接界面刚度非线性软化和能量耗散幂级数特性两个特征.与Song等[23-24]提出的改进Iwan相同,但是滑块临界滑移力的分布不是均匀的,采用一种指数形式的概率分布.图13 修正 Iwan 模型与迟滞曲线Fig.13 Schematic of modified Iwan model and hysteresis curve式中,fq为系统发生宏观滑动时对应的临界宏观滑移力,χ 为幂指数,χ < 0.滑块临界滑移的分布规律满足归“1”,即所有滑块的概率分布之和为1,概率分布函数的系数满足对处于初始平衡位置的Iwan模型受到单调载荷的情况,其恢复力的一般表达式为将式 (20)代入式 (22)中,可得上式中,第一部分为Jenkins单元贡献的连接恢复力,而第二部分为并联弹簧的贡献,αkx.对于式(23),如果参数χ=0,模型将退化为 Song 的修正Iwan 模型,当参数χ=–1 或 fq=0,模型都将退化为一线性模型,而此时的连接恢复力为为了使模型更加具有普适性,将式(23)改写为无量纲形式式中,r 为无量纲相对变形,r=x/xs.xs 宏观滑移变形,Fs 宏观滑移力,表示为对于式 (25),微观黏滑段 (r < 1)表达式与Segalman 四参数模型相同,当参数α=0 时,模型将退化为Segalman的四参数Iwan模型.本文模型在宏观滑移段(r > 1)描述的恢复力–变形存在非零的滑移刚度,而且本文提出的模型描述的恢复力–变形在黏滑过渡点 (r=1) 是光滑连续的,这也与Segalman四参数Iwan模型有所不同.根据式(25)可知,宏观滑移阶段的滑移刚度可以表示为在文献[1,13]中,并联 Jenkins 单元的 Iwan 模型是满足Masing映射准则的.在周期载荷作用下,将循环加载过程分为加载和卸载,根据加载激励的幅值,将两个过程恢复力定义为式中,x0为加载激励幅值对应的变形值,定义为将式(22)代入式(29)、式(30),可得再将式(20)、式(21)分别代入到式(32)、式 (33),可得与式(18)计算方法相同,恢复力–相对位移曲线的面积为单位周期的能量耗散.将式(34)和式(35)代入式(18)中,同时将能量耗散转化为无量纲形式.本文模型能量耗散的幂级数为(χ + 3),这与Song模型是不同的,Song模型的幂级数值为3.因此,由式 (25)和式 (36)可知,本文提出的修正Iwan模型是Segalman和Song模型的推广,即参数取特定值时,本文提出的模型将退化为Segalman 或 Song 的Iwan 模型.由这两式可知,恢复力和相对变形的关系可以由四参数{α,χ,xs,Fs}进行表示,本文提出的四参数可以描述连接界面刚度软化和能量耗散幂级数特征,这与文献[7,22]中六参数有所不同.参数xs为宏观滑移相对变形,由结合面材料属性、法向作用力、摩擦系数等决定. 参数Fs为宏观滑移恢复力,由结合面法向作用力和摩擦系数决定.参数χ决定能量耗散与切向相对位移的幂级数值,参数反映在周期激励作用下能量耗散和周期振荡作用力幅值(相对位移最大值)的幂级数特性,由结合面材料属性和接触条件决定.参数α为剩余刚度系数,决定发生宏观滑移的状态,参数反映切向宏观滑移力,由结合面法向作用力和摩擦系数决定.参数Fs和xs一起决定微观滑移向宏观滑移过渡的状态,以及振荡载荷作用下能量耗散的幅值特性,是反映切向黏滑过程的主要特征量一起决定微观滑移向宏观滑移过渡的状态,以及振荡载荷作用下能量耗散的幅值特性,是反映切向黏滑过程的主要特征量.由式(25)和式(36)可知,无量纲化恢复力和能量耗散只与参数α和χ有关.利用本文模型预测连接结构刚度软化和能量耗散幂级数特征,如图14所示,其中参数选取为: χ=–0.5,α=0.1,0.2,0.3,0.4.图14 改进 Iwan 模型参数验证结果Fig.14 Parameters investigation for proposed Iwan model由图14可知,剩余刚度系数越大预测宏观滑移阶段的滑移刚度越大,但在微观黏着阶段的刚度却更小.黏着阶段能量耗散与相对变形幅值的幂级数值为(χ + 3),在宏观滑移阶段斜率值有所下降.2.2 参数辨识方法由式 (25)、式 (29)、式 (30),可知,在周期载荷作用下,连接界面恢复力与相对变形的关系可由图15表示.图15 连接界面恢复力与相对变形Fig.15 Recycle force of joint interface for unloading and reloading process由图15可知,在单个循环周期内,恢复力和相对变形存在4个转折点,包括最大值、最小值点(x1,f1)/(x3,f3)和加载、卸载黏滑分界点 (x2,f2)/(x4,f4).加载和卸载阶段。

结合部特性参数及其在机床结构建模中的融合技术

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Dia e en d s s R a g n e 设计术
赵宏林① 吴 智恒② 贺艳苓② 刘 忠① 刘学杰①
( 中国石油大学( ① 北京) 电工程学院, 机 北京 124 ; 02 9 ②广东省机械研究所 , 广东 广州 50 3 ) 165
摘 要: 由于 功能 、nr、  ̄ - 装配 、 j 运输 等方 面 的需要 , 机械 结构 中普遍 存在 着结 合部 , 它们 对机械 结构 的整 体特 性有 着很大 影 响 : 刚度 降低 , 阻尼 增加 , 建模 时必 须加 以考虑 。文章 在研 究结 合部 特性及 其表 达方 在 法的 基础上 , 出 了将 结合 部特 性应 用于 机械 结构 建模 的 融合 技 术和 应 用 方法 , 用 融合 理 论 和方 提 利
法可以更精确地预测整机或一台加工 中心的特性。并通过某立式加工 中心的实验和建模计算验证
了该方 法的有 效 性。
关键 词 : 结合 部
特 性参 数
机 床结 构 融合 技术
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Absr c :An o lx me h n c lsr c u e h sc mb n d i tra e b c u e o h e d n f n t n,ma h n n ta t y c mp e c a ia tu t r a o i e n e c e a s ft e n e s i u c i f o c i i g, a s mbl n r n p rai n Ch r ce si o h o e sr cu e wi h ng f nd me t l e a s f se y a d ta s o tto . aa tr tc ft e wh l tu t r l c a u a n al b c u e o i l y t e e itn o i e n e a e:si n s e u to n a n r a e.Ba e n t e sud n t e c a - h x si g c mb n d i tr c f t f e sr d c in a d d mp i c e s f s d o h t y o h h r a trsi ft o ce it o c he c mbie n e a e,ti ri l r p s d a f sn e h o o y a d a plc to t o o n d i tr c f h s a ce p o o e u i g tc n lg n p i ain meh d t t u e c a a t rsi n d lngt e me h n c lsr cu e a oe s h r ce it i mo ei h c a i a t t r sa wh l .Ch r c e si fte wh l c a i c u a a tr tc o oe me h n - i h

非线非线性光学原理与进展钱世雄D

非线非线性光学原理与进展钱世雄D
耦合波方程和光学二次谐波的产生
• §3.1耦合波方程 • 一、
D B 0
E B t
H j D t
对于理想的非磁性(=1)介质: D 0E P

P 0 ( (1)E (2) : EE )
B 0H, 0, j E 0 理想介质=0)
若忽略介质的吸收=0,,得到
dE1 ( z )
dz dE2 (z) dz dE3 (z) dz

i1
cn1
i2
cn2
i3
cn3

(2) (1;3,2 ) : E3 (z)E2*(z)eiz

(2) (2;3,1) : E3 (z)E1*(z)eiz

i2 c n2
(2) (2; 3,1) :
E3 (z)E1* (z)eikz
dE3 (z) dz

i3 c n3
(2) (3; 1, 2 )
:
E1(z)E2 (z)eikz
4
二 三波相互作用的耦合波方程
考虑三个频率的光波沿Z轴方向传播,E1、E2和E3垂
直射入介质,并有 3 1 2
n1E1*
1
dE1 dz

i c
(2) E1*E2*E3eikz
n2 E2*
2
dE2 dz

i c
(2) E1*E2*E3eikz
n3 E3*
3
dE3 dzຫໍສະໝຸດ i c (2) E1 E2 E3*eikz
上式右边前两个相等与第三个有复共轭关系,有
8
d dz

I1
1

L 假设晶体对1和21的光都没有吸收。

X-C直驱平台平面曲线轮廓磨削廓形误差非线性耦合控制

X-C直驱平台平面曲线轮廓磨削廓形误差非线性耦合控制

X-C直驱平台平面曲线轮廓磨削廓形误差非线性耦合控制彭宝营;蔡力钢;韩秋实;杨庆东;李启光【摘要】为提高X-C平台的曲线轮廓加工精度,引入了双轴联动耦合控制思想.根据切点跟踪加工原理,提出X,C轴跟踪误差耦合形成廓形误差的计算模型,在此基础上设计了X-C直驱加工耦合控制系统.为削弱曲线轮廓X-C磨削过程中轮廓轨迹、加工速度变化、磨削力变化、控制参数等因素对轮廓精度的影响,研究非线性PID 调节的控制策略来补偿控制X,C轴跟踪误差引起的廓形误差.建立了直线电机与力矩电机构成的X-C直驱加工平台仿真模型,并以凸轮加工为例进行非线性交叉耦合廓形误差补偿控制仿真实验.结果表明:与常规加工相比,所设计的非线性交叉耦合控制器能够在一定程度上提高X-C直驱平台曲线轮廓的加工精度.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2014(020)002【总页数】8页(P371-378)【关键词】X-C直驱平台;平面曲线轮廓;廓形误差;非线性耦合控制【作者】彭宝营;蔡力钢;韩秋实;杨庆东;李启光【作者单位】北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100022;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100022;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TG5960 引言平面曲线轮廓回转类零件(如凸轮、椭圆活塞、转子发动机燃烧室等)的磨削,普遍采用X,C 两轴联动加工,廓形精度要求很高。

由永磁同步直线电机(PMLSM)及永磁环形力矩电机(PMRTM)组成的X-C 直驱磨削加工平台,会由于加工轨迹变化、负载扰动、机械延迟及两轴驱动系统参数不匹配等因素,引起X,C 轴跟踪误差,在很大程度上影响轮廓加工的精度[1-3]。

研究表明,与先进的单轴伺服控制器相比,基于轮廓廓形误差的多轴耦合控制是提高系统轮廓精度更有效的途径[4]。

基于非参数化与有限元的主轴刀柄结合面非线性参数识别

基于非参数化与有限元的主轴刀柄结合面非线性参数识别
Ho l d e r I n t e r f a c e b y No n p a r a me t r i c
I d e n t i f i c a t i o n T e c h n i q u e a n d F i n i t e El e me n t
Me t h o d
Un i v e r s i t y,S h a n g h a i 2 0 8 1 0 4, Ch i n a;2 .S i n o - Ge r ma n C ol l e ge Ap p l i e d
柄结 合 面等 弹性 连接 是高 速切 削 时产 生 颤振 的一 个
主要 来 源 , 其 联结 性 能直 接 影 响 到 被加 工 工 件 的 尺
于动 态数 据 系统 与有 限元分 析 技术 的连接 副 的结 构
S c i e n c e s , T o n g j i Un i v e r s i t y ,S h a n g h a i 2 0 1 8 0 4 ,C h i n a )
摘要 : 视 主轴一 刀柄 结合 面的双 面接 触部 为一个可 以用系 统 状态变量描述 的非线性单 元 , 基 于非参数 化方 法结合 有 限元 分 析技术对主轴一 刀柄结合面 的非 线性动 态特征 参数进 行 了 识别 . 在 Hy p e r Me s h中建立主轴一 刀柄系 统 的有 限元 分析模 型, 利用 R a d i o s s 求解器对该模 型进行非线性 瞬态响应 分析 , 得 到结合 面处位移 、 速度 、 加速 度的 瞬态响应 , 再 根据 牛顿第 二运 动定律推导得 出结 合 面处非 线性 接触 力 的时 间历 程数 据, 基于最小二乘法 采用切 比雪夫 多项式 对样本 数据进 行 回 归分析 , 得到主轴一 刀柄结 合 面之 间非 线性 接触 力 的解 析表

23556291_端面磨削动态热力耦合效应及对表面去除过程影响

23556291_端面磨削动态热力耦合效应及对表面去除过程影响
distribution characteristics of movement trajectory and the height of effective abrasive grains.
Subsequentlyꎬ the dynamic thermal mechanical coupling process on the workpiece surface is
Abstract: A theoretical modeling method based on dynamic thermal mechanical coupling effect is
proposed for the thermodynamic distribution characteristics of contact surfaces in disc grinding.
grinding forceꎻ workpiece surface profile
端面磨削加工ꎬ砂轮与工件同时旋转ꎬ以面干
削裂纹等方面. Wang 等 [3] 用磨粒轨迹离散点的
动化程度较高ꎬ能够一次性对工件完成粗磨、半精
均匀性ꎬ并以实验测量的工件表面粗糙度( R a ) 、
涉形式实现工件表面材料去除ꎬ因其加工精度、自
东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
Journal of Northeastern University( Natural Science)
第42 卷 第3 期
2021 年 3 月
Vo l. 42ꎬNo. 3
Mar. 2 0 2 1
doi: 10. 12068 / j. issn. 1005 - 3026. 2021. 03. 013
中图分类号: TH 164 文献标志码: A 文章编号: 1005 - 3026(2021)03 - 0389 - 07

一类非线性热弹性耦合系统的解的局部存在性

一类非线性热弹性耦合系统的解的局部存在性

一类非线性热弹性耦合系统的解的局部存在性孟义平;蒋磊【摘要】Local existence of solutions to a nonlinear thermoelasticity system is studied. The system is described by thermoelasticity system with memory type in one part, and by wave equations in the other part. Moreover, the local existence of weak solutions is proved by Galerkin's method, energy methods and linear estimates.%文中讨论了一类非线性热弹性系统的解的局部存在性,该系统一部分由带记忆类型的热弹性方程描述,另一部分由波动方程描述.主要利用伽辽金方法、能量积分法和线性估计证明了弱解的局部存在性.【期刊名称】《江苏科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(025)006【总页数】4页(P616-619)【关键词】非线性耦合系统;热弹性;伽辽金方法;能量积分法【作者】孟义平;蒋磊【作者单位】江苏科技大学数理学院,江苏镇江212003;江苏科技大学能源与动力工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】O175.14热弹性力学方程组描述了热导媒体中弹性与热的行为,尤其是弹性应力与温度之间的相互关系.对于经典的热导理论,热导媒体中热量的传播主要由傅里叶定理给出.但是经典的傅里叶实验模型有两个缺点:①不能充分考虑某些物质的记忆特性,特别是在低温的条件下;② 系统的抛物部分暗含了在物体内某点的热分布立即传递到整个物体,这从物理角度来说是不现实的.而Gurkin-Pipkin模型很好地解决了这两个缺点,并且此时的热弹性系统完全是双曲型的[1].近年来,由于聚合物和复合材料的发展和广泛应用,许多作者对具有记忆功能的材质有极大的兴趣[2-4].在文献[5-8]中研究了带记忆类型的线性热弹性系统,另一方面,对于单纯的热弹性力学或弹性力学方程定解问题已有不少讨论,且已得到了一些很有意义的工作.但是此两个方程的耦合问题,由于问题的复杂性,至今只有若干初步结果.文献[9-10]讨论了两种不同材质耦合的一维热弹性系统,系统的一部分是弹性物质,另一部分是热弹性物质, 但是没有记忆影响.文献[6-8]研究了记忆影响,但是仅仅是线性的.文中是在文献[6]的基础上,考察下面的带记忆类型的非线性热弹性耦合系统×R+(1)θt-k*×R+(2)×R+(3)式中,u,v为弹性位移,θ为温度.边界和初始条件为∈R+(4)aux(L0,t)-mθ(L0,t)=bvx(L0,t) t∈R+∈[0,L0](6)∈[L0,L1](7)式中a,m,b为正常数,h3:[L0,L]→R, f(u),h(v):R→R为非线性函数,性质后面给出.符号“*”为卷积,k*g(·,t)=k(t-τ)g(·,τ)dτ.1 预备知识记V={(u,v)∈H1(0,L0)×H1(L0,L):u(0)=v(L)=0,u(L0)=v(L0)},W={w∈H1(0,L0):w(0)=0}假设1 令F(s)=f(σ)dσ,H(s)=h(σ)dσ,并且假设f,h满足sf(s)≥0,sh(s)≥0,∀s∈R.假设2 k是一个强正定核,满足k′(t)<0,k″(t)>0,∀t>0.引理1[1] 假设k∈L1(R+)是一个强正定核,满足k′∈L1(R+),则对∀y∈L1(R+),有|k*y(τ)|2dτ≤β0Kk*y(τ)y(τ)dτ式中,K=|k|12+4|k′|12,β0>0使得k(t)-β0-1e-t是一个正定核.定义双线性算子k□g(t)=k(t-τ)|g(x,t)-g(x,τ)|2dxdτ对上述双线性算子有引理2.引理2[2] 对任意的g∈C[0,T];H1(0,L),η∈C1(R),有下列等式成立η(t-τ)g(x,τ)dτgt(x,t)η(t)×η′□η□g-(ηdτ)×|g|2dx}定义1(弱解的定义) 如果(u,v,θ)满足(u,v)∈L∞(0,T;V)∩W1,∞(0,T;L2(0,L0)×L2(L0,L)),θ∈L∞(0,T;L2(0,L0)),k*θx∈L2(0 ,T;L2(0,L0)),且对任意的(Φ,Ψ)∈C2([0,T];V),Γ∈C1([0,T];W)使得Φ(T)=Φt(T)=Ψ(T)=Ψt(T)=Γ(T)=0成立且满足Φtt+auxΦx-mθΦx+f(u)Φ-h1ΦΨtt+bvxΨx+h(v)Ψ)dxdt=[u1Φ(0)-u0Φt(0)]dx+(v1ΨθΓt-k*θxΓx+muxΓt)dxdt=θ0Γ(0)dx+mux(0)Γ(0)dx则称(u,v,θ)是系统(1~3)的弱解.引入几个能量泛函E1(t;u,v,θ)E2(t;u,v,θ)F(t;u,v,θ)=E2(t;u,v,θ)′□θx2 主要结果定理1 假设初值(u0,v0)∈V,(u1,v1)∈L2(0,L0)×L2(L0,L),θ0∈L2(0,L0),函数k,f,h 满足假设1,2,且f,h 是C1函数,hi∈L2(0,L0),i=1,2,h3∈L2(L0,L),则问题(1~7)有唯一弱解(u,v,θ).进一步,如果(u0,v0)∈[H2(0,L0)×H2(L0,L)]∩V,(u1,v1)∈V,θ0∈H1(0,L0)且满足相容性条件au0,x(L0)-mθ0(L0)=bv0,x(L0)则解(u,v,θ)满足(u,v)∈,T;H2-k(0,L0)×H2-k(L0,L))(8)θ∈,T;H1-k(0,L0))k*θxx∈L∞(0,T;L2(0,L0))(9)证明第1步:伽辽金方法.设{φj,ψj}×{ωj}是V×W的一组标准正交基.令(un(t),φj,ψj)=ωj式中aj,n(t),bj,n(t)满足ψj,x+(h(vn)-h3)ψj]dx=0(10)ωj+k*ωj,x-h2ωj)dx=0(11)具有初值(un(0),vn(0))→(u0,v0)在V∩(H2(0,L0)×H2(L0,L))上(12)(utn(0),vtn(0))→(u1,v1)在V上(13)θn(0)→θ0 在V上(14)从而式(10~14)是关于aj,n(t),bj,n(t)的常微分方程组,由常微分方程理论知在[0,Tn)存在唯一解,且下面的先验估计说明Tn一致趋于T.第2步:先验估计.式(10)乘以aj,n′(t),式(11)乘以bj,n(t),分部积分并对j求和得;un,vn,θn)=-k*.利用Cauchy不等式和引理1有≤δE1(t)+Cδ在[0,t]上积分,运用Gronwall不等式,可以得到(15)其中C1是与n无关的正数.从而(un,vn)在L∞(0,T;V)中有界,(utn,vtn)在L∞(0,T;L2(0,L0)×L2(L0,L))中有界,θn在L∞(0,T;L2(0,L0))中有界,k*θxn在L2(0,T;L2(0,L0))中有界.故(un,vn,θn)在L∞(0,T;V×L2(0,L0))中弱*收敛于(u,v,θ),(utn,vtn)在L∞(0,T;L2(0,L0)×L2(L0,L))上弱*收敛于(ut,vt).由Sobolev嵌入定理,有(un,vn)在L2(0,T;L2(0,L0)×L2(L0,L))上强收敛于(u,v),从而有在[0,L]上(un,vn)几乎处处收敛于(u,v),且在[0,L0]上f(un)几乎处处收敛于f(u),在[L0,L]上h(vn)几乎处处收敛于h(v).因而得到f(um)在L2(0,T,L2(0,L0))上弱收敛于f(u), h(vm)在L2(0,T,L2(L0,L))上弱收敛于h(v).因此,在式(10,11)中对n取极限,得到{u,v,θ}满足方程(1~3).第3步:提高正则性.方程(10,11)对t微分,得[utttnφj+auxtnφj,x-mθtnφj,x+f′ψj,x+h′ψj]dx=0(16)ωj+k′*ωj,x+k(0)*ωj,x-ωj,x)dx=0(17)式(16)乘以aj,n″(t),式(17)乘以bj,n′(t),并对j求和,可以得到;un,vn,θn)=-k′*f′′利用引理2和假设(2),可以得到;un,vn,″□′′ ≤因为f′(un)在L2([0,T]×L2(0,L0))上有界,设为M1;h′(vn)在L2([0,T]×L2(L0,L))上有界,设为M2.由Cauchy不等式,可以得到;un,vn,θn)≤≤C(E1(t;un,vn,θn)+E2(t;un,vn,θn))≤C(E1(t;un,vn,θn)+F(t;un,vn,θn))对上述不等式运用式(15)和Gronwall不等式,有;un,vn,θn)≤在式(10,11)中令t→0+,并且用得到的极限分别乘以和,对所有的j求和,可以得到在上式中运用Young不等式,有,,在L2(0,L0)×L2(L0,L)×L2(0,L0)中有界,因而存在与n无关的正常数C2,使得F(t;un,vn,θn)≤C2(18)联合式(15,18),令n→∞,可以得到(u,v),(ut,vt)∈L∞(0,T;V)(utt,vtt)∈L∞(0,T;L2(0,L0)×L2(L0,L))(θ,θt)∈L∞(0,T;H1(0,L0)×L2(0,L0))k*θx∈L∞(0,T;L2(0,L0))并且从方程(1~3)可以得到auxx=utt+mθx+f(u)+h1(x)k*θxx=θt+muxt+h2(x)bvxx=vtt+h(v)+h3(x)从上面3个等式中可以推出(uxx,vxx)∈L∞(0,T;L2(0,L0)×L2(L0,L))k*θxx∈L∞(0,T;L2(0,L0))综合上面的讨论,(u,v,θ)满足式(8,9).第4步:解的唯一性和对初值的连续依赖性.设y1=(u1,v1,θ1),y2=(u2,v2,θ2)是式(1~3)的两个初值y10=(u10,v10,θ10)和y20=(u20,v20,θ20)的解.令,,,,,,将y1,y2代入式(1~3),有(19)*(20)(21)式(19)乘以,式(20)乘以,式(21)乘以,两边求和,并对x 在相应区间上积分,结合引理1,可得;,,*≤-C|k*≤-(f(u1)-(22)要证明唯一性,必须要用解的正则性.由前面3步的证明知式(1~3)的弱解满足(u,v)∈L∞(0,T;V),所以u∈L∞([0,L0]×[0,T]),v∈L∞([L0,L]×[0,T]), 因而存在两个正数N1,N2,使得|u(x,t)|≤N1,|v(x,t)|≤N2分别在[0,L0]×[0,T]和[L0,L]×[0,T]上几乎处处成立.又因为f,h 是C1函数,所以Mf′=sup{f′(x)|x≤N1}<+∞,Mh′=sup{h′(x)|x≤N2}<+∞因而可以得到≤≤(23)同理≤(24)由u(0,t)=v(L,t)=0,运用Poincare不等式,可得(25)结合式(25)代入式(2,24),再将式(23,24)代入式(22),可得;,,≤CE1(t;,,利用Gronwall不等式,E1(t;,,,解的唯一性和对初值的连续依赖性得证.综合以上4步,定理得证.证毕.参考文献(References)[1] Gurtin M E, Pipkin A C. A general theory of heat conduction with finite wave speeds [J]. Archive for Rational Mechanics and Analysis, 1968, 31(2): 113-126.[2] Muki R, Sternberg E. On transient thermal stresses in viscoelastic material with temperature dependent properties[J]. Journal of Applied Mechanics, 1961, 28(2): 193-207.[3] Nielsen L E, Landel R F. Mechanical properties of polymers and composites [M]. New York: Marcel Dekker, 1993: 320-351.[4] Tanner R I. Engineering rheology [M]. New York:Oxford University Press, 1988: 77-90.[5] Munoz R J E ,Qin Y. Global existence and exponential stability in one-dimensional nonlinear thermoelasticity with thermal memory[J]. Nonlinear Analysis,2002, 51(1): 11-32.[6] Fatori L H, Lueders E, Munoz Rivera J E. Transmission problem for hyperbolic thermoelastic systems[J]. Journal of Thermal Stresses, 2003,26(7): 739-763.[7] Munoz R J E , Naso M G. About asymptotic behavior for a transmission problem in hyperbolic thermoelasticity [J]. Acta Applied Mathematics, 2007, 99(1) : 1-27.[8] Vila B J C , Munoz R J E.The transmission problem to thermoelastic plate of hyperbolic type [J]. Journal of Applied Mathematics , 2009, 74(6): 950-962.[9] Marzocchi A, Munoz R J E, Naso M G. Asymptotic behaviour and exponential stability for a transmission problem in thermoelasticity [J]. Mathematical Methods in the Applied Sciences, 2002, 25 (11), 955-980. [10] Munoz R J E, Oquendo H P. The transmission problem for thermoelastic beams [J]. Journal of Thermal Stresses, 2001, 24(12), 1137-1158.。

CK1416数控车床整机结合面动力学特性建模与仿真

CK1416数控车床整机结合面动力学特性建模与仿真

CAD 园地C K1416数控车床整机结合面动力学特性建模与仿真Ξ东南大学 (210096) 纪海慧 卢 熹 张建润 孙庆鸿 陈 南南京数控机床有限公司 (210007) 孙序泉 汤本金 周永良 罗 狄 张志英 陈佩民摘要 影响机床动态设计和仿真精度的一个关键技术是在机床动力学建模过程中对结构结合面的处理。

本文提出了一种基于试验与参数优化组合的方法,解决了CK1416高速精密数控车床中界面的动力学建模问题。

该方法对于机床结构的动态设计和仿真建模具有普遍适用性。

关键词 结合面 动力学建模 优化 对于机床类大型复杂的机械结构有限元建模,由于离散化误差、材料物理参数的不确定性、边界条件的近似处理以及动力学结合面参数估计不准等因素,使得有限元模型产生一定的误差。

而在动态设计中对模型影响最大的因素之一是零件之间的结合面的建模。

如何准确的识别机床结合面的接触刚度和接触阻尼,并能通过系统建模实现机床结构动态优化设计,一直是国内外动力学建模领域研究的难点和热点之一[1]。

本文提出以模态试验测试结果优化为目标,界面中接触单元的法向刚度和切向刚度及摩擦系数为变量的优化方法。

对有限元模型进行修正,逐步逼近,从而提高建模精度。

图1 CK1416数控车床CAD 模型图1所示是C K1416数控车床的模型(床身、主轴箱和主轴、尾架系统、十字拖板),它是将要开发设计的高速精密数控车床的原型。

对它的动力学建模与分析是开发新一代车床的理论基础。

该车床结构中有许多结合面。

如何准确描述这些结合面的特性将是建模的关键。

本文将以C K1416数控车床主轴箱和垫板连接件为研究对象,研究在有限元模型中建立带有螺栓结合面的建模方法和动态特性。

进而推广整机建模中去。

一、结合面接触状态和接触刚度的设定在结合面的模型建模中,将接触表面中的间隙处理为虚拟的接触单元,这样两个物体之间的接触系统就可以看作一个整体。

当对这种虚拟的接触单元的参数进行适当赋值后,它就能较为精确的反映大面积接触区域的特点。

3D3S非线性手册

3D3S非线性手册
4
非线性分析系统手册
6.4 例题四 拉线塔..................................................................................................... 114 6.5 例题五 双层网壳施工过程分析......................................................................... 123 第七章 常见问题解答...................................................................................................... 132
第六章 工程实例例题......................................................................................................... 86 6.1 例题一 网壳结构的稳定性分析........................................................................... 86 6.2 例题二 复杂框架的稳定性分析........................................................................... 96 6.3 例题三 张弦桁架................................................................................................. 104
第四章 地震时程分析....................................................................................................... 62 4.1 地震波选择............................................................................................................. 62 4.2 计算内容................................................................................................................. 64 4.3 计算结果显示查询................................................................................................. 64

某大口径火炮身管坡膛结构优化设计

某大口径火炮身管坡膛结构优化设计

第42卷第4期2021年12月火炮发射与控制学报JOURNALOFGUNLAUNCH&CONTROLVol 42No 4Dec 2021DOI:10.19323/j.issn.1673 6524.2021.04.014某大口径火炮身管坡膛结构优化设计张鑫1,于存贵1,牛志鹏2,梁林2,邹利波1(1 南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;2 中国船舶重工集团公司第七一三研究所,河南郑州 450015)摘 要:以某大口径火炮为研究对象,应用有限元数值仿真技术建立挤进过程弹炮耦合模型,对挤进过程能量转化与耗散规律进行了研究。

通过Fortran二次开发结合ABAQUS/Explicit模块,计算得到摩擦耗散功率与塑性变形功率,通过对不同坡膛锥度的挤进模型进行数值仿真,获得耗散功率随坡膛锥度变化的规律,以摩擦耗散功率和塑性变形功率最大值为优化目标,以坡膛锥度为优化变量,采用线性加权法建立坡膛结构评价函数,利用多岛遗传算法求得最优值。

通过对比分析对优化结果进行验证,结果表明:优化后的坡膛结构使得挤进过程摩擦耗散功率最大值与塑性变形功率最大值分别减小了6 1%和19 0%。

关键词:坡膛;弹炮耦合;Fortran二次开发;耗散功率;加权优化中图分类号:TJ303 文献标志码:A 文章编号:16736524(2021)04007407收稿日期:20201126作者简介:张鑫(1995—),男,硕士研究生,主要从事火炮发射理论与技术研究。

通信作者:于存贵(1965—),男,博士,教授,主要从事火箭导弹发射系统总体及仿真技术研究。

OptimizationDesignofChamberStructureofaLarge CaliberGunBarrelZHANGXin1,YUCungui1,NIUZhipeng2,LIANGlin2,ZOULibo1(1 SchoolofMechanicalEngineering,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,Jiangsu,China;2 713thResearchInstituteofChinaShipbuildingIndustryCorporation,Zhengzhou450015,Henan,China)Abstract:Takingalarge calibergunastheresearchobject,thefiniteelementnumericalsimulationtechnologyisappliedtoestablishtheprojectile barrelcouplingmodelinthesqueezingprocess,withtheenergyconversionanddissipationlawofthesqueezingprocessstudied.ThefrictionaldissipationpowerandplasticdeformationpowerarecalculatedthroughtheFortransecondarydevelopmentcom binedwithABAQUS/Explicitmodule,andthedissipationpowerchangeswiththebevelboretaperbynumericalsimulationofthesqueezingmodelwithdifferentbevelboretapers,withmaximumpowerdis sipationpoweroffrictionandplasticdeformationastheoptimizationgoal,withslopetaperboreasoptimizationvariables,usingthelinearweightedmethodtoestablishthechamberslopestructureevaluationfunction.Finally,theoptimalvalueisobtainedbymulti islandgeneticalgorithm.Throughcompara tiveanalysis,theoptimizationresultsareverified,whichshowsthattheoptimizedbevelborestructurereducesthemaximumfrictionaldissipationpowerandthemaximumplasticdeformationpowerofthesqueezingprocessrespectivelyby6 1%and19 0%.Keywords:bevelbore;projectile barrelcoupling;Fortransecondarydevelopment;dissipationpower;weightedoptimization身管内膛烧蚀磨损主要集中在坡膛和膛线起始部[1],弹带挤进膛线时期,身管坡膛部分承受弹带巨大的挤压力与剪切力,弹带发生弹塑性变形,整个大变形过程持续到弹带挤进全深膛线后基本结束。

基于强化学习的大跨度桥梁风致振动主动控制研究

基于强化学习的大跨度桥梁风致振动主动控制研究

总第321期交 通 科 技SerialNo.321 2023第6期TransportationScience&TechnologyNo.6Dec.2023DOI10.3963/j.issn.1671 7570.2023.06.004收稿日期:2023 07 13第一作者:何佳琛(1998-),男,硕士,助理工程师。

基于强化学习的大跨度桥梁风致振动主动控制研究何佳琛(中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉 430063)摘 要 主动控制措施依靠外部能源供给,可有效抑制大跨度桥梁的风致振动。

为探究基于强化学习的大跨度桥梁风致振动主动控制,以苏通长江大桥为工程背景,建立风 桥 主动质量阻尼器的时域控制方程,利用深度确定性策略梯度强化学习算法(DDPG)为主动质量阻尼器设计控制律,并与利用LQR算法所设计出的主动控制系统在抑振效果层面进行对比,检验利用强化学习算法所设计的控制系统在面对随机风环境及结构参数不确定时的鲁棒性能,并以一个单自由度非线性涡振主动控制的工况说明了强化学习对非线性系统的适用性。

结果表明,利用DDPG算法设计出的主动控制律在实施时仅需要测量桥梁跨中节点的位移响应和加速度响应就能够达到与LQR算法相当的控制效果;当系统产生外部扰动或桥梁结构本身的刚度矩阵发生改变时,利用强化学习设计的ATMD仍具备令人满意的控制性能;强化学习是一个适用范围广泛的通用性框架,可用于线性或非线性系统,由于其本身的理念,其所设计出的主动控制系统,在均方值控制效果方面优于相应的峰值控制效果。

关键词 主动控制措施 强化学习 深度确定性策略梯度算法 鲁棒性 非线性系统中图分类号 U441+.3 主动控制措施依靠外部能源供给,可有效抑制大跨度桥梁的风致振动。

主动控制律是主动控制设施的设计核心,其在很大程度上决定了主动控制设施的性能及鲁棒性。

在结构振动控制领域中较常使用的主动控制律设计方法主要可分为传统控制算法和智能控制算法[1]。

学科代码查询

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110数学110.11数学史110.14数理逻辑与数学基础110.1410演绎逻辑学 亦称符号逻辑学110.1420证明论 亦称元数学110.1430递归论110.1440模型论110.1450公理集合论110.1460数学基础110.1499数理逻辑与数学基础其他学科110.17数论110.1710初等数论110.1720解析数论110.1730代数数论110.1740超越数论110.1750丢番图逼近110.1760数的几何110.1770概率数论110.1780计算数论110.1799数论其他学科110.21代数学110.2110线性代数110.2115群论110.2120域论110.2125李群110.2130李代数110.2135 Kac-Moody代数110.2140环论 包括交换环与交换代数,结合环与结合代数,非结合环与非结合代数等110.2145模论110.2150格论110.2155泛代数理论110.2160范畴论110.2165同调代数110.2170代数K理论110.2175微分代数110.2180代数编码理论110.2199代数学其他学科110.24代数几何学110.27几何学110.2710几何学基础110.2715欧氏几何学110.2720非欧几何学 包括黎曼几何学等110.2725球面几何学110.2730向量和张量分析110.2735仿射几何学110.2740射影几何学110.2745微分几何学代码 学科名称 说明110.2750分数维几何110.2755计算几何学110.2799几何学其他学科110.31拓扑学110.3110点集拓扑学110.3115代数拓扑学110.3120同伦论110.3125低维拓扑学110.3130同调论110.3135维数论110.3140格上拓扑学110.3145纤维丛论110.3150几何拓扑学110.3155奇点理论110.3160微分拓扑学110.3199拓扑学其他学科110.34数学分析110.3410微分学110.3420积分学110.3430级数论110.3499数学分析其他学科110.37非标准分析110.41函数论110.4110实变函数论110.4120单复变函数论110.4130多复变函数论110.4140函数逼近论110.4150调和分析110.4160复流形110.4170特殊函数论110.4199函数论其他学科110.44常微分方程110.4410定性理论110.4420稳定性理论110.4430解析理论110.4499常微分方程其他学科110.47偏微分方程110.4710椭圆型偏微分方程110.4720双曲型偏微分方程110.4730抛物型偏微分方程110.4740非线性偏微分方程110.4799偏微分方程其他学科110.51动力系统110.5110微分动力系统110.5120拓扑动力系统110.5130复动力系统110.5199动力系统其他学科110.54积分方程110.57泛函分析代码 学科名称 说明110.5710线性算子理论110.5715变分法110.5720拓扑线性空间110.5725希尔伯特空间110.5730函数空间110.5735巴拿赫空间110.5740算子代数110.5745测度与积分110.5750广义函数论110.5755非线性泛函分析110.5799泛函分析其他学科110.61计算数学110.6110插值法与逼近论110.6120常微分方程数值解110.6130偏微分方程数值解110.6140积分方程数值解110.6150数值代数110.6160连续问题离散化方法110.6170随机数值实验110.6180误差分析110.6199计算数学其他学科110.64概率论110.6410几何概率110.6420概率分布110.6430极限理论110.6440随机过程 包括正态过程与平稳过程、点过程等110.6450马尔可夫过程110.6460随机分析110.6470鞅论110.6480应用概率论 具体应用入有关学科110.6499概率论其他学科110.67数理统计学110.6710抽样理论 包括抽样分布、抽样调查等110.6715假设检验110.6720非参数统计110.6725方差分析110.6730相关回归分析110.6735统计推断110.6740贝叶斯统计 包括参数估计等110.6745试验设计110.6750多元分析110.6755统计判决理论110.6760时间序列分析110.6799数理统计学其他学科110.71应用统计数学110.7110统计质量控制110.7120可靠性数学110.7130保险数学110.7140统计模拟代码 学科名称 说明110.7199应用统计数学其他学科110.74运筹学110.7410线性规划110.7415非线性规划110.7420动态规划110.7425组合最优化110.7430参数规划110.7435整数规划110.7440随机规划110.7445排队论110.7450对策论 亦称博奕论110.7455库存论110.7460决策论110.7465搜索论110.7470图论110.7475统筹论110.7480最优化110.7499运筹学其他学科110.77组合数学110.81离散数学110.84模糊数学110.87应用数学 具体应用入有关学科110.99数学其他学科120信息科学与系统科学120.10信息科学与系统科学基础学科120.1010信息论120.1020控制论120.1030系统论120.1099信息科学与系统科学基础学科其他学科运筹学 见110·74120.20系统学微分动力系统 见110·5110120.2010混沌120.2020一般系统论120.2030耗散结构理论120.2040协同学120.2050突变论120.2060超循环论120.2099系统学其他学科120.30控制理论120.3010大系统理论120.3020系统辩识120.3030状态估计120.3040鲁棒控制120.3099控制理论其他学科120.40系统评估与可行性分析120.50系统工程方法论120.5010系统建模代码 学科名称 说明决策分析 见630·5035决策支持系统 见630·5040管理信息系统 见630·5045120.5099系统工程方法论其他学科120.60系统工程 各学科系统工程入有关学科120.99信息科学与系统科学其他学科130力学130.10基础力学130.1010理论力学130.1020理性力学130.1030非线性力学130.1040连续介质力学130.1050摩擦学130.1060柔性多体力学130.1070陀螺力学130.1080飞行力学130.1099基础力学其他学科130.15固体力学130.1510弹性力学130.1515塑性力学 包括弹塑性力学130.1520粘弹性、粘塑性力学130.1525蠕变130.1530界面力学与表面力学130.1535疲劳130.1540损伤力学130.1545断裂力学130.1550散体力学130.1555细观力学130.1560电磁固体力学材料力学 见430·1010130.1565结构力学130.1570计算固体力学130.1575实验固体力学130.1599固体力学其他学科130.20振动与波130.2010线性振动力学130.2020非线性振动力学130.2030弹性体振动力学130.2040随机振动力学130.2050振动控制理论130.2060固体中的波130.2070流体—固体耦合振动130.2099振动与波其他学科130.25流体力学130.2511理论流体力学130.2514水动力学130.2517气体动力学130.2521空气动力学代码 学科名称 说明130.2524悬浮体力学130.2527湍流理论130.2531粘性流体力学130.2534多相流体力学130.2537渗流力学130.2541物理—化学流体力学130.2544等离子体动力学130.2547电磁流体力学130.2551非牛顿流体力学130.2554流体机械流体力学130.2557旋转与分层流体力学130.2561辐射流体力学130.2564计算流体力学130.2567实验流体力学130.2571环境流体力学130.2599流体力学其他学科130.30流变学130.35爆炸力学130.3510爆轰与爆燃理论130.3520爆炸波、冲击波、应力波130.3530高速碰撞动力学130.3599爆炸力学其他学科130.40物理力学130.4010高压固体物理力学130.4020稠密流体物理力学130.4030高温气体物理力学130.4040多相介质物理力学130.4050临界现象与相变130.4060原子与分子动力学130.4099物理力学其他学科130.45统计力学130.50应用力学 具体应用入有关学科130.99力学其他学科140物理学140.10物理学史140.15理论物理学140.1510数学物理140.1520电磁场理论140.1530经典场论140.1540相对论与引力场140.1550量子力学140.1560统计物理学140.1599理论物理学其他学科140.20声学140.2010物理声学140.2020非线性声学140.2030量子声学140.2040超声学代码 学科名称 说明140.2050水声学140.2060应用声学 具体应用入有关学科140.2099声学其他学科140.25热学140.2510热力学140.2520热物性学140.2530传热学140.2599热学其他学科140.30光学140.3010几何光学140.3015物理光学140.3020非线性光学140.3025光谱学140.3030量子光学140.3035信息光学140.3040导波光学140.3045发光学140.3050红外物理140.3055激光物理140.3060应用光学 具体应用入有关学科140.3099光学其他学科140.35电磁学140.3510电学磁学 见140·5065140.3520静电学140.3530静磁学140.3540电动力学140.3599电磁学其他学科140.40无线电物理140.4010电磁波物理140.4020量子无线电物理140.4030微波物理学140.4040超高频无线电物理140.4099无线电物理其他学科140.45电子物理学140.4510量子电子学140.4520电子离子与真空物理140.4530带电粒子光学140.4599电子物理学其他学科140.50凝聚态物理学140.5010凝聚态理论140.5015金属物理学140.5020半导体物理学140.5025电介质物理学140.5030晶体学 包括晶体生长、晶体化学等140.5035非晶态物理学140.5040液晶物理学140.5045薄膜物理学代码 学科名称 说明140.5050低维物理140.5055表面与界面物理学140.5060固体发光140.5065磁学140.5070超导物理学140.5075低温物理学140.5080高压物理学摩托学 见130·1050140.5099凝聚态物理学其他学科140.55等离子体物理学140.5510热核聚变等离子体物理学140.5520低温等离子体物理学140.5530等离子体光谱学140.5540凝聚态等离子体物理学140.5550非中性等离子体物理学140.5599等离子体物理学其他学科140.60原子分子物理学140.6010原子与分子理论140.6020原子光谱学140.6030分子光谱学140.6040波谱学140.6050原子与分子碰撞过程140.6099原子分子物理学其他学科140.65原子核物理学140.6510核结构140.6515核能谱学140.6520低能核反应140.6525中子物理学140.6530裂变物理学140.6535聚变物理学140.6545重离子核物理学140.6550中高能核物理学140.6599原子核物理学其他学科140.70高能物理学140.7010基本粒子物理学140.7020宇宙线物理学140.7030粒子加速器物理学140.7040高能物理实验140.7099高能物理学其他学科140.75计算物理学140.80应用物理学 具体应用入有关学科140.99物理学其他学科150化学150.10化学史150.15无机化学150.1510元素化学150.1520配位化学代码 学科名称 说明150.1530同位素化学150.1540无机固体化学150.1550无机合成化学150.1560无机分离化学150.1570物理无机化学150.1580生物无机化学150.1599无机化学其他学科150.20有机化学150.2010元素有机化学 包括金属有机化学等150.2020天然产物有机化学150.2030有机固体化学150.2040有机合成化学150.2050有机光化学150.2060物理有机化学 包括理论有机化学、立体化学等150.2070生物有机化学150.2099有机化学其他学科150.25分析化学150.2510化学分析 包括定性分析、定量分析等150.2515电化学分析150.2520光谱分析150.2525波谱分析150.2530质谱分析150.2535热谱分析150.2540色谱分析150.2545光度分析150.2550放射分析150.2555状态分析与物相分析150.2560分析化学计量学150.2599分析化学其他学科150.30物理化学150.3010化学热力学150.3015化学动力学 包括分子反应动力学等150.3020结构化学 包括表面化学、结构分析等150.3025量子化学150.3030胶体化学与界面化学150.3035催化化学150.3040热化学150.3045光化学 包括超分子光化学、光电化学、激光化学、感光化学等150.3050电化学150.3055磁化学150.3060高能化学 包括辐射化学,等离体化学150.3065计算化学150.3099物理化学其他学科150.35化学物理学150.40高分子物理150.45高分子化学150.4510无机高分子化学150.4520天然高分子化学代码 学科名称 说明150.4530功能高分子 包括液晶高分子化学150.4540高分子合成化学150.4550高分子物理化学150.4560高分子光化学150.4599高分子化学其他学科150.50核化学150.5010放射化学150.5020核反应化学150.5030裂变化学150.5040聚变化学150.5050重离子核化学150.5060核转变化学150.5070环境放射化学150.5099核化学其他学科150.55应用化学 具体应用入有关学科150.99化学其他学科返回页首160天文学160.10天文学史160.15天体力学160.1510摄动理论160.1520天体力学定性理论160.1530天体形状与自转理论160.1540天体力学数值方法160.1550天文动力学 包括人造卫星、宇宙飞船动力学等160.1560历书天文学160.1599天体力学其他学科160.20天体物理学160.2010理论天体物理学160.2020相对论天体物理学160.2030等离子体天体物理学160.2040高能天体物理学 包括天体核物理学160.2050实测天体物理学160.2099天体物理学其他学科160.25天体化学160.30天体测量学160.3010天文地球动力学160.3020基本天体测量学160.3030照相天体测量学160.3040射电天体测量学160.3050空间天体测量学160.3060方位天文学160.3070实用天文学160.3099天体测量学其他学科160.35射电天文学160.3510射电天体物理学160.3520射电天文方法160.3599射电天文学其他学科160.40空间天文学160.4010红外天文学160.4020紫外天文学160.4030 X射线天文学160.4040 r射线天文学160.4050中微子天文学160.4099空间天文学其他学科160.45天体演化学 各层次天体形成与演化入各学科160.50星系与宇宙学160.5010星系动力学160.5020星系天文学160.5030运动宇宙学160.5040星系际物质160.5050大爆炸宇宙论160.5060星系形成与演化160.5070宇宙大尺度结构起源与演化160.5099星系与宇宙学其他学科160.55恒星与银河系160.5510恒星物理学160.5520恒星天文学160.5530恒星形成与演化160.5540星际物质物理学160.5550银河系结构与运动160.5599恒星与银河系其他学科160.60太阳与太阳系160.6010太阳物理学160.6020太阳系物理学160.6030太阳系形成与演化160.6040行星物理学160.6050行星际物理学160.6060陨星学160.6099太阳与太阳系其他学科160.65天体生物学160.99天文学其他学科170地球科学170.10地球科学史170.15大气科学170.1510大气物理学 包括大气光学、大气声学、大气电学、云雾物理学、边界层物理学、中层物理学等170.1515大气化学170.1520大气探测 包括大气遥感170.1525动力气象学 包括数值天气预报与数值模拟等170.1530天气学170.1535气候学170.1540云与降水物理学170.1545应用气象学 具体应用入有关学科170.1599大气科学其他学科170.20固体地球物理学170.2010地球动力学代码 学科名称 说明170.2015地球重力学170.2020地球流体力学170.2025地壳与地形变170.2030地球内部物理学170.2035地声学170.2040地热学170.2045地电学170.2050地磁学170.2055放射性地球物理学170.2060地震学170.2065勘探地球物理学170.2070计算地球物理学170.2075实验地球物理学170.2099固体地球物理学其他学科170.25空间物理学170.2510电离层物理学170.2520高层大气物理学170.2530磁层物理学170.2540空间物理探测170.2550空间环境学170.2599空间物理学其他学科170.30地球化学170.3010元素地球化学170.3015有机地球化学170.3020放射性地球化学170.3025同位素地球化学170.3030生物地球化学170.3035地球内部化学170.3040同位素地质年代学170.3045成矿地球化学170.3050勘探地球化学170.3055实验地球化学170.3099地球化学其他学科170.35大地测量学170.3510地球形状学170.3520几何大地测量学170.3530物理大地测量学170.3540动力大地测量学170.3550空间大地测量学170.3560行星大地测量学170.3599大地测量学其他学科170.40地图学170.45地理学170.4510自然地理学 包括化学地理学、生态地理学、地貌学、冰川学、冻土学、沙漠学、岩溶学等170.4520人文地理学 包括区域地理、旅游地理,其他入有关学科170.4599地理学其他学科170.50地质学代码 学科名称 说明170.5011数学地质学170.5014地质力学170.5017动力地质学170.5021矿物学 包括放射性矿物学170.5024矿床学与矿相学 包括放射性矿床学,不包括石油、天然气和煤170.5027岩石学170.5031岩土力学170.5034沉积学170.5037古地理学170.5041古生物学170.5044地层学与地史学170.5047前寒武纪地质学170.5051第四纪地质学170.5054构造地质学 包括显微构造学等170.5057大地构造学170.5061勘查地质学170.5064水文地质学 包括放射性水文地质学170.5067遥感地质学170.5071区域地质学170.5074火山学170.5077石油与天然气地质学170.5081煤田地质学170.5084实验地质学工程地质学 见410·30170.5099地质学其他学科170.55水文学170.5510水文物理学170.5515水文化学170.5520水文地理学170.5525水文气象学170.5530水文测量170.5535水文图学170.5540湖沼学170.5545河流学与河口水文学170.5599水文学其他学科170.60海洋科学170.6010海洋物理学170.6015海洋化学170.6020海洋地球物理学170.6025海洋气象学170.6030海洋地质学170.6035物理海洋学170.6040海洋生物学170.6045河口、海岸学170.6050海洋调查与监测海洋工程 见570·50170.6099海洋科学其他学科170.99地球科学其他学科代码 学科名称 说明180生物学180.11生物数学 包括生物统计学等180.14生物物理学180.1410生物信息论与生物控制论180.1415生物力学 包括生物流体力学与生物流变学等180.1420理论生物物理学180.1425生物声学与声生物物理学180.1430生物光学与光生物物理学180.1435生物电磁学180.1440生物能量学180.1445低温生物物理学180.1450分子生物物理学180.1455空间生物物理学180.1460仿生学180.1465系统生物物理学180.1499生物物理学其他学科180.17生物化学180.1710多肽与蛋白质生物化学180.1715核酸生物化学180.1720多糖生物化学180.1725脂类生物化学180.1730酶学180.1735膜生物化学180.1740激素生物化学180.1745生殖生物化学180.1750免疫生物化学180.1755毒理生物化学180.1760比较生物化学生物化学工程 见530·67180.1765应用生物化学 具体应用入有关学科180.1799生物化学其他学科180.21细胞生物学180.2110细胞生物物理学180.2120细胞结构与形态学180.2130细胞生理学180.2140细胞进化学180.2150细胞免疫学180.2160细胞病理学180.2199细胞生物学其他学科180.24生理学180.2411形态生理学180.2414新陈代谢与营养生理学180.2417心血管生理学180.2421呼吸生理学180.2424消化生理学180.2427血液生理学180.2431泌尿生理学180.2434内分泌生理学180.2437感官生理学代码 学科名称 说明180.2441生殖生理学180.2444骨骼生理学180.2447肌肉生理学180.2451皮肤生理学180.2454循环生理学180.2457比较生理学180.2461年龄生理学180.2464特殊环境生理学180.2467语言生理学180.2499生理学其他学科180.27发育生物学古生物学 见170·5041180.3110数量遗传学180.3115生化遗传学180.3120细胞遗传学180.3125体细胞遗传学180.3130发育遗传学 亦称发生遗传学180.3135分子遗传学180.3140辐射遗传学180.3145进化遗传学180.3150生态遗传学180.3155免疫遗传学180.3160毒理遗传学180.3165行为遗传学180.3170群体遗传学180.3199遗传学其他学科180.34放射生物学180.3410放射生物物理学180.3420细胞放射生物学180.3430放射生理学180.3440分子放射生物学180.3450放射免疫学180.3460放射毒理学180.3499放射生物学其他学科180.37分子生物学180.41生物进化论180.44生态学180.4410数学生态学180.4415化学生态学180.4420生理生态学180.4425生态毒理学180.4430区域生态学180.4435种群生态学180.4440群落生态学180.4445生态系统生态学180.4450生态工程学180.4499生态学其他学科180.47神经生物学180.4710神经生物物理学180.4715神经生物化学180.4720神经形态学180.4725细胞神经生物学180.4730神经生理学180.4735发育神经生物学180.4740分子神经生物学180.4745比较神经生物学180.4750系统神经生物学180.4799神经生物学其他学科180.5110植物化学180.5115植物生物物理学180.5120植物生物化学180.5125植物形态学180.5130植物解剖学180.5135植物细胞学180.5140植物生理学180.5145植物胚胎学180.5150植物发育学180.5155植物遗传学180.5160植物生态学植物病理学 见210·6020 180.5165植物地理学180.5170植物群落学180.5175植物分类学180.5180实验植物学180.5185植物寄生虫学180.5199植物学其他学科180.54昆虫学180.5410昆虫生物化学180.5415昆虫形态学180.5420昆虫组织学180.5425昆虫生理学180.5430昆虫生态学180.5435昆虫病理学180.5440昆虫毒理学180.5445昆虫行为学180.5450昆虫分类学180.5455实验昆虫学180.5460昆虫病毒学180.5499昆虫学其他学科180.57动物学180.5711动物生物物理学180.5714动物生物化学180.5717动物形态学180.5721动物解剖学180.5724动物组织学180.5727动物细胞学180.5731动物生理学180.5734动物生殖生物学180.5737动物生长发育学180.5741动物遗传学180.5744动物生态学180.5747动物病理学180.5751动物行为学180.5754动物地理学180.5757动物分类学180.5761实验动物学180.5764动物寄生虫学180.5767动物病毒学180.5799动物学其他学科180.61微生物学180.6110微生物生物化学180.6115微生物生理学180.6120微生物遗传学180.6125微生物生态学180.6130微生物免疫学180.6135微生物分类学180.6140真菌学180.6145细菌学180.6150应用微生物学 具体应用入有关学科180.6199微生物学其他学科180.64病毒学180.6410病毒生物化学180.6420分子病毒学180.6430病毒生态学180.6440病毒分类学180.6499病毒学其他学科180.67人类学180.6710人类起源与演化学180.6715人类形态学180.6720人类遗传学180.6725分子人类学180.6730人类生态学180.6735心理人类学180.6740古人类学180.6745人种学180.6750人体测量学180.6799人类学其他学科180.71生物工程 亦称生物技术180.7110基因工程 亦称遗传工程180.7120细胞工程180.7130蛋白质工程180.7140酶工程180.7150发酵工程 亦称微生物工程180.7199生物工程其他学科180.74心理学180.7410心理学史180.7415普通心理学180.7420生理心理学180.7425认知心理学180.7430发展心理学180.7435个性心理学180.7440缺陷心理学180.7445比较心理学180.7450实验心理学180.7455应用心理学 具体应用入有关学科180.7499心理学其他学科180.99生物学其他学科210农学210.10农业史210.20农业基础学科210.2010农业数学210.2020农业气象学与农业气候学210.2030农业生物物理学210.2040农业生物化学210.2050农业生态学210.2060农业植物学210.2070农业微生物学210.2080植物营养学210.2099农业基础学科其他学科210.30农艺学210.3010作物形态学210.3015作物生理学210.3020作物遗传学210.3025作物生态学210.3030种子学210.3035作物育种学与良种繁育学210.3040作物栽培学210.3045作物耕作学210.3050作物种质资源学210.3055农产品贮藏与加工210.3099农艺学其他学科210.40园艺学210.4010果树学210.4020瓜果学210.4030蔬菜学210.4040果蔬贮藏与加工210.4050茶学 包括茶加工等210.4060观赏园艺学210.4099园艺学其他学科210.50土壤学210.5010土壤物理学210.5015土壤化学210.5020土壤地理学代码 学科名称 说明210.5025土壤生物学210.5030土壤生态学210.5035土壤耕作学210.5040土壤改良学210.5045土壤肥料学210.5050土壤分类学210.5055土壤调查与评价210.5099土壤学其他学科210.60植物保护学210.6010植物检疫学210.6015植物免疫学210.6020植物病理学210.6025植物药理学210.6030农业昆虫学210.6035植物病毒学210.6040农药学210.6045植物病虫害测报学210.6050抗病虫害育种210.6055有害生物化学防治210.6060有害生物生物防治210.6065有害生物综合防治210.6070杂草防治210.6075鸟兽、鼠害防治210.6099植物保护学其他学科210.70农业工程210.7010农业机械学 包括农业机械制造等210.7015农业机械化210.7020农业电气化与自动化210.7025农田水利 包括灌溉工程、排水工程等210.7030水土保持学210.7035农田测量210.7040农业环保工程210.7045农业区划210.7050农业系统工程210.7099农业工程其他学科农业经济学 见790·59210.99农学其他学科220林学220.10林业基础学科220.1010森林气象学220.1020森林地理学220.1030森林水文学220.1040森林土壤学220.1050树木生理学220.1060森林生态学220.1070森林植物学220.1099林业基础学科其他学科220.15林木遗传育种学代码 学科名称 说明220.1510林木育种学220.1520林木遗传学220.1599林木遗传育种学其他学科220.20森林培育学 亦称造林学220.25森林经理学220.2510森林测计学220.2520森林测量学220.2530林业遥感220.2540林业信息管理220.2550林业系统工程220.2599森林经理学其他学科220.30森林保护学220.3010森林病理学220.3020森林昆虫学220.3030森林防火学220.3099森林保护学其他学科220.35野生动物保护与管理220.40防护林学220.45经济林学220.50园林学220.5010园林植物学220.5020风景园林工程220.5030风景园林经营与管理220.5099园林学其他学科220.55林业工程220.5510森林采运学220.5520林业机械220.5530林业机械化与电气化220.5540木材学220.5550木材加工与人造板工艺学 包括家具设计与制造等220.5560木材防腐学220.5570林产化学加工学220.5599林业工程其他学科220.60森林统计学220.65林业经济学220.99林学其他学科230畜牧、兽医科学230.10畜牧、兽医科学基础学科230.1010家畜生物化学230.1020家畜生理学230.1030家畜遗传学230.1040家畜生态学230.1050家畜微生物学230.1099畜牧、兽医科学基础学科其他学科230.20畜牧学230.2010家畜育种学230.2015家畜繁殖学230.2020动物营养学代码 学科名称 说明230.2025饲料学230.2030家畜饲养管理学230.2035特种经济动物饲养学230.2040家畜行为学230.2045家畜卫生学230.2050草原学 包括牧草学、牧草育种学、牧草栽培学、草地生态学、草地保护学等230.2055畜产品贮藏与加工230.2060畜牧机械化230.2065养禽学230.2070养蜂学230.2075养蚕学230.2080畜牧经济学230.2099畜牧学其他学科230.30兽医学230.3010家畜解剖学家畜生理学 见230·1020230.3015家畜组织胚胎学230.3020兽医免疫学230.3025家畜病理学 亦称兽医病理学230.3030兽医药理学230.3035兽医临床学230.3040兽医卫生检疫学230.3045家畜寄生虫学230.3050家畜传染病学230.3055家畜病毒学230.3060中兽医学230.3065兽医器械学230.3099兽医学其他学科230.99畜牧、兽医科学其他学科240水产学240.10水产学基础学科240.1010水产化学240.1020水产地理学240.1030水产生物学240.1040水域生态学240.1099水产学基础学科其他学科240.15水产增殖学240.20水产养殖学240.25水产饲料学240.30水产保护学240.35捕捞学240.40水产品贮藏与加工240.45水产工程学240.50水产资源学240.55水产经济学240.99水产学其他学科代码 学科名称 说明310基础医学310.11医学生物化学310.14人体解剖学310.1410系统解剖学310.1420局部解剖学310.1499人体解剖学其他学科310.17医学细胞生物学310.21人体生理学310.24人体组织胚胎学310.27医学遗传学310.31放射医学310.34人体免疫学310.37医学寄生虫学310.3710医学寄生虫免疫学310.3720医学昆虫学310.3730医学蠕虫学310.3740医学原虫学310.3799医学寄生虫学其他学科310.41医学微生物学 包括医学病毒学等310.44病理学310.4410病理生物学310.4420病理解剖学310.4430病理生理学310.4440免疫病理学310.4450实验病理学310.4460比较病理学310.4470系统病理学310.4480环境病理学310.4499病理学其他学科310.47药理学310.4710基础药理学310.4720临床药理学310.4730生化药理学310.4740分子药理学310.4750免疫药理学310.4799药理学其他学科310.51医学实验动物学310.54医学心理学310.57医学统计学310.61生物医学工程学310.6110生物医学电子学310.6120临床工程学310.6130康复工程学310.6140生物医学测量学310.6150人工器官与生物医学材料学310.6199生物医学工程学其他学科310.99基础医学其他学科320临床医学代码 学科名称 说明320.11临床诊断学320.1110症状诊断学320.1120物理诊断学320.1130机能诊断学320.1140医学影象学 包括放射诊断学、同位素诊断学、超声诊断学等320.1150临床放射学320.1160实验诊断学320.1199临床诊断学其他学科320.14保健医学320.1410康复医学320.1420运动医学 包括力学运动医学等320.1430老年医学320.1499保健医学其他学科320.17理疗学320.21麻醉学320.2110麻醉生理学320.2120麻醉药理学320.2130麻醉应用解剖学320.2199麻醉学其他学科320.24内科学320.2410心血管病学320.2415呼吸病学320.2420结核病学320.2425胃肠病学320.2430血液病学320.2435肾脏病学320.2440内分泌学320.2445风湿病学与自体免疫病学320.2450变态反应学320.2455感染性疾病学320.2499内科学其他学科320.27外科学320.2710普通外科学320.2715显微外科学320.2720神经外科学320.2725颅脑外科学320.2730胸外科学320.2735心血管外科学320.2740泌尿外科学320.2745骨外科学320.2750烧伤外科学320.2755整形外科学320.2760器官移植外科学320.2765实验外科学320.2799外科学其他学科320.31妇产科学320.3110妇科学320.3120产科学代码 学科名称 说明320.3130围产医学 亦称围生医学320.3140助产学320.3150胎儿学320.3160妇科产科手术学320.3199妇产科学其他学科320.34儿科学320.37眼科学320.41耳鼻咽喉科学320.44口腔医学320.4410口腔解剖生理学320.4415口腔组织学与口腔病理学320.4420口腔材料学320.4425口腔影象诊断学320.4430口腔内科学320.4435口腔颌面外科学320.4440口腔矫形学320.4445口腔正畸学320.4450口腔病预防学320.4499口腔医学其他学科320.47皮肤病学320.51性医学320.54神经病学320.57精神病学 包括精神卫生及行为医学等320.61急诊医学320.64核医学320.67肿瘤学320.6710肿瘤免疫学320.6720肿瘤病因学320.6730肿瘤病理学320.6740肿瘤诊断学320.6750肿瘤治疗学320.6760肿瘤预防学320.6770实验肿瘤学320.6799肿瘤学其他学科320.71护理学320.7110基础护理学320.7120专科护理学320.7130特殊护理学320.7140护理心理学320.7150护理伦理学320.7160护理管理学。

CimatronE11 NC策略

CimatronE11 NC策略

CimatronE11 新增功能详解

添加组件允许使用任意坐标系 ..........................................................................................................37 改进添加组件功能 .............................................................................................................................38 控制装配中实体的可见性及显示属性 ...............................................................................................39 装配切除——切除时转移孔属性 .......................................................................................................40 关联重定位的组件 .............................................................................................................................41 激活父装配 ........................................................................................................................................42 装配树中重新排序组件 .....................................................................................................................43 特征树中显示增加零件的名称 ..........................................................................................................44 放置在面上时曲面透明显示 ..............................................................................................................45

基于特征的典型CAD_CAPP_CAM集成系统

基于特征的典型CAD_CAPP_CAM集成系统
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图.
工艺系统信息模型
毛坯模型由毛坯 #/0 系统提供。系统建立了典型毛坯三 维参数化图形库, 通过选择相应的毛坯模型, 输入参数值后系统 自动生成毛坯模型。 夹具模型由夹具设计子系统提供, 该系统通过调用夹具元 件库中的夹具三维参数化模型, 组装成所需的夹具, 并作为组件 装配到工艺系统信息模型中。 机床模型在 234$#56 系统中建立, 通过预先定义好的机床 基础件和运动部件组装成机床模型, 并建立其相应的控制系统, 形成机床模型存入机床库, 供以后调用。

基于神经网络的数控机床结合面动态特性参数建模与仿真

基于神经网络的数控机床结合面动态特性参数建模与仿真
ZHOU  ̄n Xi g,W ANG ie Huf n,LI Tig i g U n tn
( c o l fMe h nc lE gn eig S h o c a ia n ie r ,Na n nv ri f o n ig U iest o y
Si c c ne& T c nlg ,N ni 10 4 C N) e eh o y aj g2 0 9 , H o n A src : h Pnua ntokm dl a s bi e r rd t g y a i c aat ii f xji yui bta t T eB e r e r o e w set l hdf e i i n mc h r e s c o n b s g l w a s o p cn d c rts f o t i n L lo tm i ti p pr h f ci cos f y a i caat sc f xjit e o s ee M a rh s a e.T ee et ef t nm c h r e t so f o r cni rd gi nh f v a rod cr i i i nw e d
中图 分 类 号 : P 7 T 24
神经 网络
仿真
预测
文献标识 码 B
Si ua in a d mo eig o y a c c a a t r t so m lt n d l fd n mi h rc e i i f o n sc CNC
ma hn o li ji a e nn ua n tok c ieto f n b s do e rl ew r x o t
iis f xji xcl sc n eat . t of o t i y
Ke wo d :T e D n mi h r ce i is o i on ;B u a e w r ;Smua e P e it y r s h y a c C a a tr t fF x J it P Ne r lN t o k i lt ; r d c sc

轻量化技术在数控机床设计中的应用阐述

轻量化技术在数控机床设计中的应用阐述

178研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2021.03 (上)数控机床集成了多种先进技术,为人们的操作提供了便捷,满足企业的连续生产需求,为企业创造良好的经济效益。

在传统设计工作中,材料应用、计算与设计方法等都存在一定的局限性,导致数控机床的运行可靠性无法得到保障,不仅对日常生产活动造成影响,而且存在一定的安全风险隐患。

在设计中侧重于数控机床应力、刚度和强度等性能的关注,传统设计方案会使得成本加大,同时,只有通过应用更多的材料才能提高精度值。

轻量化技术的出现,则能够有效解决上述问题,使数控机床的结构得到优化和改进,数控机床的重量得到控制,同时,确保良好的抵抗弹性形变的性能特点。

在设计工作当中应该明确轻量化技术的原理及特点,以制定可行性的技术应用及设计方案。

1 轻量化技术的特点1.1 结构优化设计技术在设计数控机床的结构时,应该以静态性能和动态性能的优化为基础,降低其自身重量,从而控制生产制造的成本投入,使其整机性能得到改善。

对结构件的分布特征和筋板类型加以调整,发挥结构优化设计技术的特点。

在设计支撑构件时,应该满足刚度约束及强度约束条件,包括数控机床的立柱和床身等。

在设计运动部件时,则应该明确动态性能的相关约束条件,对数控机床重量和刚度、强度的关系进行分析。

明确能量传递特点及路径,实现对运动部件的优化,达到轻量化设计要求。

1.2 新材料设计技术新材料设计技术的应用,也是轻量化技术在数控机床设计中的体现,主要是运用蜂窝材料和泡沫金属等降低数控机床的重量。

其具有多孔的特点,因此,在控制噪音和均衡应力分布、减震等方面的效果较好,在滑块、移动工作台和移动导轨等部件中的应用较多。

在减速箱和立柱中也可以运用新型轻质材料,以改善支撑结构的整体性能。

混凝土和花岗岩可以分别应用于钢板焊接框架和大尺寸支撑件当中,能够降低成本投入,使数控机床的稳定性得到增强。

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发明点 二
(3)发明了机床整机性能试验测试装置。

主要技术发明
国际ISO标准:采用弓形架,单向、固定位置加载,无法检 测整机刚度分布! 考核整机性能解析模型和预测软件系统,解决了国际ISO标准中没有关于模 拟加工的多载荷作用下、多轴联动运动中整机直接刚度检测标准问题 。
发明点 三

主要技术发明
发明点三: 发明了基于结合部误差传递理论的机床空间综合误差补偿控制技术。 综合误差传递解析: •几何误差 •载荷产生的变形误
2 0 1 6 年 度 国 家 技 术 发明奖申报资格会评人:黄玉美
西安理工大学 秦川机床工具集团股份有限公司
2015年12月4日
汇报提纲
一 研究背景及总体思路 二 主要技术发明 三 客观评价 四 应用情况、经济和社会效益 五 曾获奖励及知识产权情况 六 主要完成人情况
机床结合面跨尺度非线性耦合技术及应用
一、背景与意义
机床的重要性

研究背景
高端数控机床是航空、航天、军工、国民经济等高端装备制造领域精密复杂零件的核 心加工设备。
高端数控机床
飞机叶片
飞机机匣
涡轮机叶片
大型水轮机叶片
高端数控机床设计制造技术依然受西方发达国家制约。
结合面的重要性

研究背景
关节结合面
机床拓扑结构
综合误差结果
揭示了误差通过结合部在机床结构中的传递规律, 实现整机加工精度的有效预测 。
发明点 三
(2)发明了数控机床整机综合误差解析方法验证装置。
磨齿机综合误差验证

主要技术发明
磨齿机综合误差验证
模拟切削载荷
恒值 变位置
加工点处刀具和 工件相对位移
整机综合误差
• 各测点位移值
模拟实际各向切削载荷比例进行加载,考核验证整机综合误差解析方法的正确 性,为机床整机工作性能提升提供了科学依据 。
法向静态试验 切向静态试验 法向动态试验 切向动态试验
法向刚度、阻尼
切向刚度、阻尼
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C ac pnbc wcc
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减少了实验工作量,解决了结合面特性数据海量获取的难题。 实现了结合面特性数据通用化。
发明点 二

主要技术发明
发明点二: 提出了考虑结合面非线性耦合特性的机床整机特性预测及结构修改技术。
考虑结合面非线性 特性机床整机性能 解析模型
机床整机性能 计算软件系统
机床整机性能 考核试验装置
机床整机结构 设计修改
解决了方案设计阶段无法准确预估机床性能难题,提高设计质量与效率
发明点 二

主要技术发明
发明点 一

主要技术发明
(3)建立了基于结合面基础特性数据的规格化单元结合部特性解析模型, 揭示了包含规格化结构因素和固有因素对结合部特性的影响规律 。
单位面积结合面 基础特性数据
解析
单元结合部 特性模型
规格化单元结合 部特性数据库
实验
kn an pnbn
k a pnb
knd and pnbnd wcnd x 尼 n
发明点 一
难1:结合面为两零件接触面,看不见、摸不着! 从实验系统分离结合面特性很难! 难2:装置保证避免边界效应和结构件影响

主要技术发明
(1)发明了结合面基础特性数据实验获取方法与实验装置。
解决了真实结合面特性数据的获取问题。
发明点 一

主要技术发明
(2)提出了单位面积结合面动刚度和阻尼特性数据的三参量表征公式。
填补了国际ISO标准中共面度、滚摆角检测的空白。
发明点 四

主要技术发明
发明点四: 将结合面的接触特性、连接部位的机构特性及机电技术相结合,提出了考虑结合部 非线性耦合特性的机床产品部件创新开发方法。
结合面的接触特性 考虑结合部非线性耦 合特性的新型机床产 品部件开发
构件连接部位的机构特性
机电结合技术
三 技术鉴定
(3)1990年由原机电部机床工具司组织对国家“ 七五”科技攻关项目“结合面特性参数及计算公式 ”鉴定会认为:“该课题难度很高,工作量很大。

客观评价
…在国内外处领先地位,…为发展机床CAD进行整
机静动态性能定量预测和评价,解决了一项关键的 技术难题”
(4)1989年由原机电部机床工具司组织对机械工 业技术发展基金项目“考虑结合部的机床结构设计 解析方法”鉴定会认为:“结合部理论解析与处理 方法的研究方面在国内处于领先地位,达到国际先 进水平”
研究历程

研究背景
1982
1985
1991
1999
2009
2015
2009-2015 1985-1990 1991-1998 1999-2008 1982-1984 • 国家 国家七五攻关 国家八五攻关 973课题 国家技术创新 第一发明人在日本从事导轨结合部研究 • 数控机床国家科技重大专项 国家自然科学基金 国家九五推广 国家自然科学基金 • 国家自然科学基金 机械工业发展基金 总装备部预研委托 • 建立结合面数据库 ► 国家 建立结合面数据库 863(在研) 200 800 种 种 中信机电国家技术创新委托 ► 建立结合面数据库 95 年机电部二等奖“导轨结合部静态特性解析方法及其在 年陕西省二等奖“结合面基础特性参数” 5963种 CAD中的应用” • 88 国际合作项目 ► 89 12 98 年机电部二等奖“考虑结合部的机床结构设计解析方法在机床上应用” 年陕西省一等奖“结合技术及其机电一体化产品原始创新开发” 年教育部二等奖“机械结合技术与整机性能预测控制技术” 建立结合面数据库 1200种 ♦ 99 应用:济南第一机床厂 应用:长征机床厂,中信机电公司 应用:宝鸡机床厂、秦川机床厂 ► 年陕西省一等奖“加工中心整机结构特性预测和补偿技术” ♦ 美国机床学会“创新贡献奖” 结合面基础理论研究,导轨结合部 结合面基础理论研究,三参量公式 新原理装置开发、机床创新开发 ► ♦ 应用:宝鸡机床厂、秦川机床厂、长征机床厂、星火机床厂 ♦ 新原理装置开发、机床创新开发
发明点 三

主要技术发明
(4)发明了交点外露和交点内置的空间轴线共面度、滚摆角检测方法与装置。
主轴由卧式转换到立式的测值曲线
传感器位移值/ μm
380 360 340 320 300 1 27 53 79 105 131 157 183 209 235 261 287 313 339 365 391 417 数据点 U05SN39471
(1)提出了考虑结合部非线性耦合特性的机床整机特性解析方法
结合部特性 数据库
非线性结合面特性 耦合技术
非线性结合面特性 耦合技术
有限元整机计算模型
边界元整机解析 模型
解决了机床方案设计阶段整机性能解析建模难题。
发明点 二
(2)开发了机床整机性能预测软件系统。

主要技术发明
解决了机床方案设计阶段整机性能解析建模难题。
结合面难度大
总体研究方案
结合面难题按“结合面-结合部-整机”三层处理。

研究背景
特征分层表征
结合面基础数据
因素分层处理
固有影响因素
结合面的表面形貌、材 质、加工方法,介质、 载荷、激振频率等。
特征分层表征
♦ 多变量表征数学模型 ♦ 基础数据实验获取
解决通用性问题
♦ 单元结合部耦合解析 ♦ 实验验证装置

主要技术发明
(2)发明了直线微驱动机构、回转微动机构、宏微驱动机构,解决了在精密、 超精密机床中难以定量考虑结合部特性影响问题。
为高端数控机床精度提升到纳米量级奠定了基础
发明点 四

主要技术发明
(4)发明了可重构机床模块群结构,为机床整机功能灵活配置提供了新方法, 创新了机床集成制造途径
从提升机床模块结合部性能出发,创新了机床结构配置的灵活性 。
二、主要技术发明
发明点 一

主要技术发明
发明点一: 发明了单位面积结合面及单元结合部的数据获取方法,建立了结合面特性数据库。
单位面积 结合面特性
结合面基础特性 数据的通用化 结合面 特性数据
单元结合部特性
结合部特性 数据通用化
解决了结合部特性多因素非线性与创新设计对数据通用性要求的矛盾, 开辟了结合部特性研究的新理论体系。
构 件
差 •误差耦合处理
直线运动结合部 :
回转运动结合部 :
固定结合部:
突破了基于实测数据的传统补偿理念,解决了变工况下机器特性补偿控制的 技术难题,显著提高了机器工作性能。
发明点 三

主要技术发明
(1)提出了加工时变化载荷作用下的结合部误差和构件误差的耦合方法,开发 了整机综合误差解析软件 。
解析软件逻辑框图 整机综合误差解析软件
花岗石与金属热态特性
发明了新原理结合部,创新了高档数控机床开发途径。
发明点 四

主要技术发明
(1)发明了过约束滚滑复合回转关节,解决了并联机床中关节刚度与阻尼的合 理匹配问题; 发明了热位移约束复合滑座,解决了花岗岩和金属结构件间的热变形协调问 题。
解决了机床中的机构约束和热特性匹配难题
发明点 四
• 机器人含有大量关节结合面
• 在机床中也存在大量结合面
结合面的重要性
机床由零部件通过固定和运动结合面装配而成。
导轨结合面

研究背景
螺栓结合面
滚珠丝杠结合面 圆柱结合面
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