某电动车玻纤复合材料尾门开发研究
这是一篇关于尾门开发,复合材料,结构优化,模块化设计,模块化制造的论文, 主要内容为汽车的出现改变人们的出行方式,并且融入了人们生活当中,有些已经成为不可或缺的“家庭成员”之一。各行各业也在直接或间接地缺少不了汽车的身影。政府出台的补贴政策也促进了人们购车热情。这些因素成就了汽车工业的蓬勃发展。但这与全世界范围内日趋严格的环保要求之间的矛盾日益突出。目前,各个汽车企业都在为实现如何降低汽车自身重量而努力奋斗着,复合材料在开闭件系统上应用是汽车轻量化设计的最有效手段之一。本文主要是通过研究玻纤复合材料材料特性,完成复合材料尾门的结构设计、关键工艺与制造技术研究,实现在汽车尾门上的应用,主要研究内容包括:(1)通过对比分析国内、外尾门材料的发展趋势,掌握复合材料零件的生产工艺和加工流程,研究和总结影响材料性能的关键因素,并综合考虑尾门的使用工况、制造工艺、性能指标以及成本等因素,最终确定尾门模块内板的材料为40%的PP长玻纤增强塑料和外板的材料为PP-T30作为本研究课题的尾门模块材料,并且均采用粒料注塑工艺进行生产加工。(2)对传统钣金尾门和复合材料尾门在结构设计、连接方式、制造工艺等方面系统地进行对比和分析,以复合材料尾门的设计开发流程为主线,通过尾门造型A面的确定、关键附件的布置以及关键断面的设计,从而实现了复合材料尾门模块化设计、集成化装配,并对设计结果进行运动仿真校核。总结影响尾门系统使用性能、用户感官品质和使用寿命的关键要素,最终成功完成复合材料尾门模块替换原钣金结构尾门总成,并且实现了本体减重2.46kg,减重比例达到32.4%的轻量化目标。(3)对复合材料尾门进行CAE性能指标分析与结构优化。根据整车性能要求分解,获得尾门系统的性能分析指标,再利用有限元分析对设计结果进行性能仿真分析,最后针对分析结果较差区域进行结构优化和设计。重点针对牌照中部较弱区域进行结构优化,找出根本原因,指出优化方向和改进措施,以及更换性能更加优异的复合尾门内、外板材料,根据拓扑优化分析即使因更换材料导致密度变化,也保持质量不变、性能满足要求的复合材料尾门模块。(4)造车、试验验证阶段是对数据设计阶段成果考核。通过造车验证零件设计在生产工艺和装配上的可行性,通过试验验证,分析指标的合理性和设计的可靠性,并为后续项目开发总结经验、教训。这样才能保证合格、安全、可靠的车辆上路。
多层异质热障涂层双管系统结构优化设计
这是一篇关于涂层双管系统,双陶瓷层,界面应力,结构优化的论文, 主要内容为目前,热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)结构被广泛应用于保护先进燃气轮机、航空发动机叶片等热端部件。然而,由于涂层结构中陶瓷和金属多层异质的结构设计特点,在运行过程中会产生热梯度和热失配应力。同时受到材料、结构和服役环境等多重因素的耦合影响,系统内材料分布和多尺度结构特征对结构性能的耦合影响规律复杂,特别是陶瓷层厚度比会对热障涂层系统的构筑设计与多界面协同调控产生重要影响,这导致系统内材料与结构匹配的性能设计困难,存在结构和性能多场精确调控的挑战。鉴于此,本文在考虑理想余弦TGO形貌的基础上,以含双陶瓷层结构的新型涂层双管系统为研究对象,分析陶瓷层厚度比、外陶瓷层热膨胀系数、导热系数、冷却蒸汽温度和压力等关键特征参量对系统传热和应力分布的影响。在此基础上,基于MATLAB与ABAQUS平台,开发了一种优化算法与有限元相结合的多层异质涂层系统结构优化设计方法,用以确定涂层双管系统的最优几何结构尺寸与材料物理性能参数。以期为先进热障涂层技术在700℃超超临界机组中的设计和应用奠定理论基础。研究的主要内容和结论如下:(1)基于ABAQUS软件创建了新型涂层双管系统有限元模型,研究了关键特征参数对系统传热与应力分布的影响。研究结果表明:陶瓷层厚度比、外陶瓷层导热系数、热膨胀系数、冷却蒸汽温度和压力均会对涂层双管系统的温度和应力分布产生重要影响;系统在热机械载荷共同作用下,环向应力远大于径向应力;系统最大Mises应力出现在TGO/BC界面靠近TGO侧的波峰处,这一位置可能是造成涂层失效的主要因素。(2)基于多层圆筒模型的稳态热传导方程和厚壁圆筒弹性应力以及弹性热应力方程,构建了含五层结构的涂层双管系统传热和热应力解析模型,并通过ABAQUS建立了含双陶瓷结构直界面涂层双管系统有限元模型。在此基础上,分别采用解析法和MATLAB-ABAQUS联合优化方法,对含TGO直界面涂层双管系统开展结构优化设计研究。优化结果表明:解析法与联合优化法优化结果保持一致,验证了MATLABABAQUS联合优化方法的可行性;两种方法均可在耐热钢管的内表面温度低于580℃约束的条件下自动获取系统最佳结构参数。(3)基于MATLAB和ABAQUS平台,开发了一种优化算法与有限元相结合的多层异质涂层系统结构优化方法。该方法可以通过计算热机载荷作用下系统在TGO/BC界面产生的环向失配应力,自动确定结构的最优关键特征参数,如结构几何尺寸、陶瓷层物理性能参数等。优化结果表明:P91管的内表面温度下降约27℃,系统TGO/BC界面处的最大Mises应力下降约134 MPa。
固定床加氢反应器溢流型分配器的数值模拟与优化
这是一篇关于溢流型分配器,数值模拟,计算流体力学,结构优化的论文, 主要内容为随着世界原油重质化、劣质化趋势越来越明显以及环保法规越来越严格,对劣质重油进行高效加工已经成为世界炼油工业面临的机遇和挑战。在全球重油加氢装置中,固定床加氢装置占据80%左右,其中固定床反应器内构件的开发和优化一直是优化加氢工艺的重点和难点,在固定床反应器中气液分配器是最重要的内构件之一。本文对一种典型的喷射型分配器-雪弗龙分配器进行了CFD模拟分析,针对雪弗龙分配器结构复杂、耗材、压降高等缺点,提出更加先进的、适应于高粘度重油和大直径反应器的新溢流型分配器,基于CFD模拟数据开发了分配盘设计软件。采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型对雪弗龙分配器进行了CFD模拟。研究表明雪弗龙分配器在气相入口面积不变的前提下,气相入口结构不会对分配效果产生明显影响;喉管部分对液位影响较大,去除喉管会降低分配器的操作弹性;喷嘴部分结构最为复杂,对整体压降的影响占比最大,为72.1%,对分配效果的影响也最大;对雪弗龙分配器组成的分配盘进行了CFD模拟,模拟结果显示雪弗龙分配盘在渣油加氢、柴油加氢和航煤加氢这三种不同的工况下液相均能在分配盘与催化剂床层间距为200 mm时实现较为均匀的分布,但其压降过大,均在1500 Pa以上。针对雪弗龙分配器结构复杂、耗材、压降高等缺点,设计出了管式分配器基本构型,对管式分配器进行CFD模拟和优化,优化后的新溢流型分配器压降较雪弗龙分配器降低了15倍,分配不均匀度较雪弗龙分配器降低了16.83%,抗液位波动能力和操作弹性也优于雪弗龙分配器;对新溢流型分配器组成的分配盘进行了CFD模拟,模拟结果显示此新溢流型分配盘在渣油加氢、柴油加氢和航煤加氢这三种不同的工况下液相均能在分配盘与催化剂床层间距为150 mm时实现较为均匀的分布,且压降均在700 Pa以下。基于不同气液相流量下的模拟数据,使用MATLAB开发了具有图形用户界面的分配盘设计软件。输入工艺参数和分配盘结构参数,软件可计算出分配盘液相分布不均匀度和所需分配器个数。可根据输出的分配盘不均匀度结果对分配盘结构参数(分配器间距)进行调整,从而确定出能够满足一定工艺条件的最优分配盘结构参数。
基于深度学习的血橙分拣机的设计与研究
这是一篇关于血橙分拣机,结构优化,控制系统,图像分类,整机试验的论文, 主要内容为我国作为柑橘重要的原产地之一,近年来柑橘产业种植规模持续增长,2021年我国柑橘总产量已经达到5595.61万吨。柑橘分级不仅可以提升其商品价值,更有利于打造品牌提高优质产品知名度,增加其市场竞争力。目前国内外设计研究的柑橘分拣机存在体积大、价格高或分类标准单一等缺陷。中小农户很难购置大型智能分拣机,而小型柑橘分拣机的分类标准单一、智能化程度不足,为此本文设计研发了一种智能小型柑橘分拣机,具有重要意义。本文以塔罗科血橙为研究对象,结合柑橘分级标准以及水果分级机设计要求,运用试验优化、传感器、自动控制和机器视觉技术针对上述问题设计研制一种智能化血橙分拣机,主要研究内容如下:(1)整机总体方案及其关键结构的设计与试验通过分析血橙分级要求确定整机的设计方案,设计了挡板送料模块、黑箱识别模块和圆盘分拣模块等关键结构,结合血橙的果形特征、果径尺寸等因素,以电机转速、提升倾角、毛刷转角和挡板高度为试验因素,以合格率(Q)为试验指标,对整机的送料模块做单因素试验和正交试验,根据试验结果分析确定各因素值变化范围和最优组合,并对上述4个因素进行CCD试验,并利用Design-expert13软件对试验结果进行响应曲面分析和参数优化,试验结果表明影响合格率(Q)的因子主次顺序为:电机转速>提升倾角>挡板高度>毛刷转角;最优参数组合为电机转速为55r/min、提升倾角35°、挡板高度26.9255mm和毛刷转角37.0254°时,合格率达到最大值95.7071%,此时输送性能最佳。(2)控制系统设计根据分拣机需要实现的各项功能,本文以PC和STM32为控制器搭建整机硬件控制系统,该系统主要包含了STM32控制模块和计算机视觉控制模块;送料模块、位置检测模块以及图像采集模块、分拣模块。研发的控制系统能够实时获取光电传感器信号、控制摄像机获取血橙图像并分类、驱动舵机旋转完成目标动作,达到血橙分级目的。本文软件系统分别采用C语言和Python语言为系统开发语言,在分析了控制系统的硬件基础之上,根据实际需求对整机的控制系统软件程序进行了设计。主要针对直流电机驱动、位置检测、图像获取分类子程序以及分拣执行子程序进行软件设计与开发,通过整个系统软件的设计,使得分拣机控制系统的软硬件相互配合,共同完成血橙分级系统的决策并执行对应动作.(3)图像分类系统设计本文是以Paddlepaddle框架为基础搭建的图像分类系统,根据建立的血橙分类规则,利用自制的图像采集台架,按照paddle中图像分类数据集格式要求制作血橙数据集,并对数据集按照训练集、验证集和测试集划分,各自占比为70%、15%、15%。利用建立的数据集对Res Net、Dense Net、Mobile Net和PP-LCNet分别进行训练,根据训练结果最终得出Dense Net、Mobile Net模型Loss值收敛后高于Res Net和PP-LCNet,虽然Res Net和PP-LCNet的Loss收敛值非常接近,但是PP-LCNet在测试集的准确率最高,在验证集上PP-LCNet最终预测的准确率和调和均值均为98.79%,表现最佳,因此确定其为血橙分类最终网络。本文利用paddlex将训练模型转换为inference格式导出,通过pycharm编写视觉控制代码程序,利用paddlex对应的API将其部署至PC端。(4)整机分级性能试验研究在完成血橙分拣机样机试制的基础上,参考NY/T 2617-2014《水果分级机质量评价技术规范》,对分拣机的单类果和混合果分别进行试验研究,实验结果表明:该血橙分拣机对三类血橙的分拣准确率顺序为C1>A1>B1,对应概率为99.00%、96.00%和94.33%,3类血橙的平均合格率为96.44%>95.00%,达到分级机标准;混合果的5组试验结果准确率均值为95.47%,虽然低于单类果分类准确率均值96.44%,但任然仍然大于95.00%,满足《水果分级机质量评价技术规范》中的相关标准。本研究为血橙分级劳动强度大,分级机械智能化程度低、设备使用成本高和分级标准单一等问题提供了有效的解决办法,为小型智能化血橙分拣机械的研究提供了理论技术依据。
桂林市旅游产业结构分析与转型升级研究
这是一篇关于旅游转型升级,旅游产业结构,结构优化,桂林的论文, 主要内容为产业结构优化是旅游产业转型升级的基础。文章是以桂林旅游产业为研究对象,以旅游产业结构分析为主线展开的。第一章为绪论,概述了本文的研究背景、研究目的、研究意义和技术路线。第二章为理论基础和研究综述,在明确产业转型升级、产业关联、产业融合、产业集群、旅游产业结构等理论或学说的前提下,文献梳理了前人在旅游产业转型升级、旅游市场转型升级、旅游产品转型升级、旅游企业转型升级和桂林旅游产业转型升级五个方面的研究成果。第三章为桂林市旅游产业发展情况概述。研究将桂林市旅游产业发展历程分为5个阶段,分别是探索起步期、发展期、停滞巩固期、复兴期和全新发展时期。之后,分析了景区、住宿业、旅行社业、餐饮业、旅游交通这5大旅游产业部门的发展情况。第四章为桂林市旅游产业内部结构分析。主要运用比较研究法定量分析了桂林与广西、杭州、广州、昆明在旅游产业各个发展指标和产业结构上的差异,并运用产业结构区位熵、产业结构相似系数、产业结构系统熵值3个指标进行了桂林旅游产业结构专业化分析、差异分析以及稳定性分析。第五章为桂林市国际旅游产业的结构效益分析。主要运用偏离—份额分析法(SSM)分析了住宿、游览、娱乐、商品销售、市内交通、邮电通讯、其他服务、餐饮、长途交通这9大部门在桂林旅游产业结构中的相对优势情况。另外,与全国的对比分析发现,桂林市旅游产业的相对增长率、结构效果指数、竞争力效果指数均大于1,说明桂林旅游产业的总体发展势头和速度要高于全国,区域经济系统中潜力较大的、增长较快的部门占该区域的比重要高于全国。第六章为桂林市旅游产业的关联度分析。即运用灰色关联度分析法得出以下结论:桂林国际旅游收入构成中各部门的关联度不高,且高低差异较大。反映出桂林国际旅游产业的发展不均衡,对于住宿、长途交通、餐饮三大刚性需求部门的依赖程度很大,使桂林国际旅游产业结构整体较为脆弱。第七章为桂林市旅游产业结构优化与转型升级对策研究。研究总结了桂林旅游产业在规模、产业部门经营情况、产业结构、产业结构的效益贡献率、关联度等方面存在的问题,并提出了产业结构优化与转型升级的战略目标、方向与路径。
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