双边圆筒型永磁直线电机磁热网络耦合建模方法研究

双边圆筒型永磁直线电机具有较高的空间利用率，在波浪能发电等场合具有良好的应用前景。但其内定子散热困难、内外定子不对称的特点使其磁热特性存在多参数、非线性和强耦合的特征。为实现其磁热特性的准确和快速求解，课题组提出一种磁热网络双向耦合迭代建模方法。首先，建立了电机磁场的自适应磁路，节点间增设半弧形漏磁磁路以精确模拟齿边漏磁，实现了等效磁网络模型的建模求解；其次，依据气体努塞尔数和热阻公式建立了集总参数热网络模型；最后，依据损耗模型的磁热相关性，利用迭代修正方法实现了磁热网络模型的双向耦合求解，改善了内定子温升。有限元及实验结果表明该方法具有快速性和准确性。     

井筒中钻柱系统非线性螺旋屈曲稳定性分析

针对钻井过程中钻柱工作载荷或钻压超过某一临界值导致钻柱失稳现象,建立了钻柱非线性稳定性问题的分析模型,用数值分析的方法对整个钻柱系统的非线性屈曲过程进行了有限元仿真分析,解释了钻柱的失稳机理以及钻柱自重、钻压、转速、扭矩和井斜角等因素对钻柱屈曲的影响规律,研究了钻柱在井筒中发生屈曲时的位移、受力状况和各种工况下的失稳临界载荷。结果表明，在相同条件下钻柱螺旋屈曲临界载荷随井斜角增大而增大,呈非线性变化;临界载荷随扭矩的增大而减小,井斜角较大时临界载荷减小的幅度较小。对钻柱在井筒中的非线性屈曲行为研究和钻具组合设计的优化具有一定的参考价值。     

基于PLC的布敦岩沥青粉碎生产线控制系统设计

针对目前沥青粉碎生产线采用的继电器控制系统监控能力低、稳定性差和人工操作复杂等缺点，课题组提出了一种基于PLC的沥青粉碎生产线控制系统。系统采用电流互感器和温度传感器采集了粉碎机电机温度和电流信息，实现了电机过热保护和过载保护。根据PLC的工作特点，设计了整套控制线路和PLC程序，实现一键启动和关闭整条生产线；设计了基于触摸屏的友好的人机操作界面，实现了设备状态监控、内部参数设定和历史数据查询等功能。应用结果表明：该系统自动化程度高，使用方便，提高了粉碎生产线的生产效率。该控制系统能有效降低粉碎系统的操作难度，提高粉碎系统的稳定性。     

基于PV图的氦工质有阀线性压缩机实际循环

为了探究氦工质有阀线性压缩机实际循环的吸气量，课题组对液氦温区JT制冷用线性压缩机PV图开展研究。采用理论与实验相结合的方法，分析了余隙容积、进排气阀处压力脉动对线性压缩机吸气量的影响；基于实验室现有18 mm氦工质有阀线性压缩机，搭建有阀线性压缩机性能测试平台，通过进排气阀前的压力传感器获得压缩腔内动态压力变化，结合课题组LVDT活塞位移测试技术，得到实际工作状态下压缩腔内的PV图。与理论分析进行对比，结果表明理论循环与实际循环吸气量差异显著。该研究为氦工质有阀线性压缩机性能的提升提供设计思路。     

基于ANSYS Workbench的角接触球轴承摩擦热仿真研究

为探究角接触球轴承的生热和机械性能对其工作精度和使用寿命的影响，课题组基于Palmgren摩擦生热理论，建立了轴承热 结构耦合模型；利用ANSYS Workbench有限元仿真软件分析了不同转速和载荷对轴承温升的影响，求解出轴承零件的温度分布；将仿真结果与实验结果的变化趋势进行比较，验证理论模型的正确性，最后得到轴承的热特性规律。结果表明：随着内圈转速的加快和轴向载荷的增大，各部件的温度都会升高，其中滚珠的温度升高幅度最大；且转速对生热量和温升的影响更显著。该研究结果可为轴承结构的热优化设计提供参考。     

升降装置多连杆机构设计

为实现升降装置升起时使其中的顶架杆达到期望位置，课题组提出了一种针对升降装置的多连杆机构。基于解析几何法对多连杆机构进行运动学描述；利用四连杆解析法对多连杆机构进行优化设计，建立了其顶架杆运动方程；在此基础上，依据MATLAB与SolidWorks，进行了运动学方程求解与建模仿真，将运动学方程求解与建模仿真进行对照。结果表明：该装置升起后，其顶架杆达到期望位置，验证了运动方程的正确性。多连杆机构解决了升降装置实现期望位置的问题。     

基于改进遗传算法的附加约束重调度策略

针对某柔性生产线上遇到机器故障、加工延时、插单、撤单等不能提前预知的意外情况而对生产线的初始调度方案产生干扰的问题，课题组研究了该柔性生产线的重调度问题，设计了一种改进的遗传算法，提高了算法的收敛速度。课题组采用矩阵编码方式使算法便于添加约束条件；设计了一种附加约束重调度方案，采用统一的决策方式，有效应对处理多种意外干扰；最后在MATLAB软件中进行了仿真模拟运算。实验和仿真结果表明：改进遗传算法收敛时间相比经典遗传算法减少了38%，且避免了输出局部极值。课题组提出的重调度方案可有效处理生产线的各种意外情况。     

基于响应面法的螺纹接头快速连接器分瓣内螺纹片优化设计

螺纹接头快速连接器在工作过程中，分瓣内螺纹片结构的变形会使O形圈密封端面间隙增大，降低连接器的密封性能。课题组提出了以减小分瓣内螺纹片的最大变形量和等效应力的同时最小化结构质量为优化目标的结构优化设计方法，通过拉丁超立方试验设计方法选取试验设计点，建立分瓣内螺纹片设计变量与质量、最大变形量和最大应力的二阶响应面模型；采用多目标遗传算法优化求解出Pareto最优解集，并通过设计变量灵敏度分析对最优解进行修约。结果表明：当结构质量仅增加6.16%时，结构最大变形量减小了35.75%，最大应力减小了29.7%。该设计方法以结构质量的微幅增大实现了最大变形量与应力的大幅减小，优化效果显著。     

基于有限体积应变能密度法的钎焊接头疲劳寿命研究

为了评估钎焊接头的疲劳寿命，课题组构建了不锈钢钎焊接头的疲劳寿命模型。首先通过拉伸实验和低周疲劳实验获得不锈钢钎焊接头的基本性能和疲劳数据，再运用基于缺口应力强度因子（notch stress intensity factor，NSIF）的有限体积应变能密度法，结合有限元和理论计算结果，并综合考虑钎焊后的残余应力来评估钎焊接头的疲劳寿命。有限元计算结果表明NSIF能够准确描述焊缝附近的残余应力，并且应变能密度对网格精度敏感性较低。最后将疲劳实验结果与计算得到的应变能密度相结合，搭建出总应变能密度和疲劳寿命关系模型，为不锈钢钎焊接头寿命评估提供了一种简单高效的方法。