基于ANSYS的机械臂吹扫装置

为了解决机械臂对表壳外表面完成抛光后机械臂易与表壳发生粘连的问题，笔者设计了机械臂吹扫装置，并讨论了该装置2种不同进气口位置的设计方案。利用SolidWorks建立2种方案的三维模型，将其导入到ANSYS软件中，利用FLUENT模块进行流体动力学仿真分析。根据迭代计算曲线和压力分布云图，得出2种方案均可使表壳顺利脱离。通过2种方案的流迹线云图和速度矢量图进行对比分析，结果表明进气口在喷嘴正上方的装置吹气质量更优。研究结果有助于工作人员选择合理的方案。     

非织造布表层形貌观测与拉伸同步测试装置研制

非织造布中纤维细观结构影响其力学性能，为了在非织造布试样拉伸的同时观测纤维细观结构，课题组研制了具备纤维表层形貌观测和非织造布拉伸力学性能测试的一体化装置。基于非织造布国家测试标准及测试要求，设计的装置包括固定夹持模块、运动控制模块、测量模块和数据与图像采集模块；对用到的仪器根据要求进行选型。最后以某水刺非织造布为例进行验证。结果表明：在一定的拉伸伸长率范围内，随着试样拉伸伸长率的增大，拉力呈现非线性增大，名义孔隙率近似线性减小；建立了非织造布细观结构与宏观力学性能间的联系。研制的测试装置具有可行性和有效性。     

基于FIR滤波的拐角精确插补算法

刀具轨迹一般是由一系列直线（G01）或圆弧(G02)组成，为了实现路径之间的平滑转接和精确过渡，课题组提出了基于有限脉冲响应（FIR）的连续拐角精确插补算法。该算法利用FIR滤波器对速度脉冲进行滤波，生成刀具的拐角轨迹，通过调节滤波器重叠时间，精确控制拐角轮廓误差，利用过滤后脉冲生成加速度曲线的频谱，加速度曲线可以避免不必要的残余振动。通过实验与传统点对点（p2p）插补算法进行对比，课题组提出的算法加工时间减少了14.6%，加工效率明显提高。     

基于2UU UPU并联机构的4足机器人设计

针对串联4足机器人负载能力低及由误差累积导致的控制精度低的问题，课题组采用2UU UPU并联机构作为4足机器人大腿基本构型，并在动平台上添加一长杆作为小腿结构设计了新型4足机器人。首先基于修正的Kutabach Grübler公式计算单腿机构的自由度并进行验证；其次利用几何关系求解该结构的逆解表达式；然后基于结构的约束条件，借助MATLAB软件求得该并联机构的工作空间；接着在SolidWorks中建立4足机器人的三维模型；最后进行4足机器人的步态规划和仿真分析。结果表明：该机构工作空间大，运动平稳，控制方便，适合作为4足机器人腿部结构。该研究在工程上有一定的实用性。     

磁流变液屈服应力测试装置磁路仿真研究

为了满足磁流变液屈服应力测试所需的磁场要求，针对不同的磁源，提出了永磁式、电流励磁式和复合式3种磁路方案。确定了磁路各部分的材料和尺寸参数，并利用有限元软件建模进行仿真计算，分析3种磁路模型的磁感线分布和磁通密度。研究结果表明：复合式磁路更加高效节能，为最优的磁路设计方案。所设计的装置能够满足测试的磁场要求，为后续实验平台的搭建及实验的展开奠定了基础。     

磁流变液剪切屈服应力计算模型

为了提升磁流变液剪切屈服应力计算的准确性，课题组以麦克斯韦应力张量理论为基础，从微观角度考虑非线性磁化过程从而建立磁流变液链状模型。以MRF 122EG和MRF 132LD磁流变液2种液体样本为研究对象，通过ANSOFT软件进行磁场仿真并得出2种样品的屈服应力。结果显示：MRF 122EG、MRF 132DG样品的屈服应力与Lord公司提供的对应技术参数的最大相对误差分别约为6%和9%，属于实验允许的范围，说明该理论模型具有合理性。该研究也为磁流变液剪切屈服应力计算提供一种实用的方法。     

带U型切口的非线性压电能量采集器的动力学仿真研究

针对目前压电采集器采集频带较窄、采集效率较低的问题，笔者在压电采集器中引入磁场构建了非线性振动系统，拓宽了采集器的采集频带。设计了一种带U型切口的非线性压电振动能量采集器；通过建立采集器的理论模型，分析了该采集器的势能系统，并仿真研究了不同激振频率下内梁磁铁与外梁磁铁的水平间距D的改变对采集器输出均方根电压的影响。数值分析发现：减小间距D，可以使该采集器的内、外梁的势能系统从单稳态系统过渡到双稳态系统；并随着间距D的减小，该能量采集器在其谐振频率处输出的均方根电压逐渐增大，但对该能量采集器的有效采集频带影响并不大。该研究表明引入磁场的带U型切口的双悬臂压电梁能有效提高压电能量采集器采集效率。     

石蜡相变储能装置的熔化传热数值模拟

为了探究石蜡在管壳式相变储能装置传热过程的影响因素，笔者对水平放置的管壳式储能装置中石蜡的熔化过程进行了数值模拟。研究了加热源表面温度和截面偏心率变化对熔化过程产生的影响。设置不同的加热源温度和截面偏心率进行模拟，对熔化过程的液相率曲线、液相率云图和温度云图的变化进行分析。结果表明：提高加热源表面的温度会使熔化时间缩短，但在达到一定温度后，熔化时间的变化不大；增大模型偏心率会缩短熔化时间，在研究模型中，偏心率为1.0时熔化时间最短。文中数值模拟方法可为管壳式相变储能装置的设计提供参考。     

电旋风分离器内电晕放电流场的数值模拟

为了探究电旋风除尘器内流场在电晕放电条件下的分布，课题组借助FLUENT软件对其进行数值模拟。建立了静电旋风分离器的单相三维湍流的RSM模型，采用控制体积法对其离散，用SIMPLE算法求解流场分布，得到了一定条件下静电旋风分离器内流场的切向速度和轴向速度分布。结果表明：施加高压电压不会改变切向速度和轴向速度的分布情况，仅改变切向速度和轴向速度的大小，且切向速度的变化大于轴向速度的变化；同时发现，在高压电压条件下能够减小颗粒的回带和提高颗粒的分离效率。     

考虑产品型号的作业车间调度

为降低生产成本、缩短产品生产周期和均衡设备的利用率，课题组提出考虑产品型号的作业车间调度方案。基于产品型号构建单件产品最大加工时间最少、所有产品总加工时间最短的多目标数学规划模型，设计了2层遗传算法求解各种型号产品每道工序加工设备的选择方案。在遗传算法设计过程中，为简化染色体的编码，采用以工序数和产品型号数为基础的编码方式，避免染色体的基因个数随着产品数量成倍增长；另外，交叉操作考虑了染色体基因数量较多的因素而采用分段多点交叉，确保算法的收敛速度。最后通过具体案例对模型的可行性和算法的有效性进行了验证，并结合企业实际的生产计划设计出加班次数最少的调度方案。结果表明提出的方法能够缩短产品的生产周期，从而降低企业的生产成本。