基于Maxwell和Simplorer轮毂式SRD分析与研究

由于轮毂式开关磁阻电机的结构特性,使得其电磁关系十分复杂,单独的电机本体建模仿真不能较为准确地模拟其实际运行工况。在Maxwell环境下建立轮毂式开关磁阻电机的有限元模型,联合Simplorer软件,搭建功率变换器和控制电路,进行"场-路"的耦合计算,对电机的启动、稳定运行两工况进行仿真分析,得到其运行特性。联合仿真结果比较准确地反映了电机的实际运行情况,为轮毂式开关磁阻电机调速系统的控制和优化提供了参考。     

基于改进人工蜂群算法的轮毂电机多目标优化

为了提高轮毂电机功率密度、降低其材料成本,提出一种改进的人工蜂群算法对轮毂电机性能进行优化设计. 首先利用磁路法建立外转子永磁式轮毂电机各项性能的表达式;其次通过引入个体极值、群体极值以及一对异步缩放因子来克服传统人工蜂群算法收敛速度较慢、探索与开发能力不平衡等缺点;以磁极对数、气隙长度、永磁体厚度等电磁参数为设计变量,将电机的有效质量、功率损耗和材料成本线性加权组成单目标函数,并采用障碍函数法将有约束的非线性目标函数转化为非约束的形式;最后利用遗传算法、传统人工蜂群算法和改进的人工蜂群算法对轮毂电机进行优化设计,并通过有限元法和样机实验验证了计算结果的正确性. 研究结果表明:相较于传统人工蜂群算法,改进的人工蜂群算法使目标函数收敛速度更快;相较于遗传算法和传统人工蜂群算法,改进后的算法使目标函数值最小;相较于原设计方案,优化后轮毂电机有效质量降低13.4%,材料成本降低34.4%,功率损耗降低44.2%,电机效率提高12.0%.      

车辆轮对压装过程的仿真

通过对货车RD2型轮对压装过程进行接触问题有限元分析,对轮对压装过程进行了模拟仿真.仿真了过盈量、摩擦系数、压入速度和公差对压装压力曲线、最终压装压力以及轮毂孔、轮座之间的结合应力的影响.     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响,采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解,建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型,充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后,将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源,采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究,综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性,热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况,以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合,电磁场与温度场的顺序耦合. 最后,对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%,峰值工况下最大误差为10.55%.      

基于参数敏度分析的轮毂轴承寿命多目标优化

为提高某型第三代轮毂轴承受载疲劳寿命,以额定动载荷和额定静载荷作为响应指标,采用正交试验设计对轮毂轴承结构参数进行灵敏度分析,以轮毂轴承滚珠数量、滚珠直径、节圆直径及内外沟曲率半径等主要影响因素作为设计变量,建立轮毂轴承疲劳寿命多目标优化数学模型。分别采用非劣排序遗传算法(NSGA-II)、多岛遗传算法(MIGA)和最优化粒子群优化算法(MOPSO)进行优化求解,得到了轮毂轴承最优结构设计参数,采用有限元仿真分析方法对优化前后的旋压铆合装配成形轮毂轴承疲劳寿命进行对比验证。结果表明：上述优化策略实现了由2个目标函数主导的轮毂轴承整体性能提升,改善了轮毂轴承各组件的应力集中情况,提高了轮毂轴承的疲劳寿命,优化后结构最大应力较初始设计降低了约5.1%,寿命较初始设计结构增加了约3.8%,表明轮毂轴承的疲劳寿命多目标优化设计是有效的。     

钢桥面浇注式沥青混合料施工过程温度场分析

摊铺工艺和环境对钢桥面浇注式沥青混合料施工温度场影响较大。为优化摊铺工艺,减小温度变形对钢桥面系结构的损伤,以武汉沌口长江大桥为依托,采用Abaqus软件建立了三维有限元模型,基于生死单元控制技术模拟了浇注式沥青混合料在不同风速和摊铺速度下的温度场;并基于实桥监测数据进行了对比分析。研究结果表明：浇注式沥青混合料在摊铺完成后,铺装层表面温度呈“三阶段”变化趋势,即急剧下降阶段、快速下降阶段和缓慢下降阶段;在浇注式沥青混合料摊铺完成30 min后,钢桥面顶板实测最高温度为103℃(比摊铺温度低138.6℃),该温度持续时间较短,约为8 min;由于MMA防水黏结层的吸热及阻热效应,最高温度出现的时间比有限元模拟的时间滞后约13 min;为避免钢桥面系在摊铺过程中出现温度应力集中,浇注式沥青混合料摊铺速度宜控制在2.5～3.0 m/min之间;当风速大于3 m/s时,浇注式沥青混合料温度散失较为明显,为了降低温度散失对施工和易性的影响,混合料卸料点应尽可能地接近摊铺机,距离宜控制在0.5～1.5 m。     

浅谈免维护轮毂技术在公交的应用

轮毂轴承承担着降低车轮运转摩擦阻力,维持汽车正常行驶的重任.车辆行驶时,轮毂轴承既受轴向载荷又受径向载荷,如果出现噪音、发热碎裂等现象,必须进行保养和维修. 1 传统轮毂的保养维护 配置传统轮毂技术的车辆,在进行车辆轮毂维护保养时,维修人员按照保养工艺规范要求对轮毂总成进行拆解（图1为未拆的;图2为拆下制动鼓和轮毂）.由于轮毂轴承使用润滑脂润滑,拆解下来的轮毂轴承经清洗、检查,还需要手工涂抹润滑脂（图3）,轴承的“轴端余隙”由维修人员根据经验进行手工设定.     

车辆轮对压装过程的仿真

通过对货车RD2型轮对压装过程进行接触问题有限元分析，对轮对压装过程进行了模拟仿真，仿真了过盈量，摩擦系数，压入速度和公差对压装压力曲线，最终压装压力以及轮毂孔，轮座之间的结合应力的影响。     

钢-铝石墨半固态铸轧复合的数值模拟

铸轧区的温度分布直接影响着铸轧过程的稳定性和复合板材的质量.针对实验室复合板半固态铸轧试验的特点建立了数学模型,采用有限元法对钢-铝石墨半固态铸轧复合过程的热流耦合问题进行了数值模拟计算,分析了不同浇注温度和铸轧速度下熔池内温度场变化的情况.模拟结果表明,当浇注温度为620℃,铸轧速度在0.6～0.8 m/min的范围内可保证铸轧稳定进行,此结论与试验数据相吻合.该模型可以有效预测凝固前沿位置,为半固态铸轧复合工艺的进一步研究和钢-铝石墨复合板的数字化生产提供了依据.     

消失模液锻中气隙压力和气流速度的计算分析

通过计算分析了消失模液锻制备颗粒增强金属基复合材料中，附带的增强颗粒泡沫载体与金属液作用后产生的气隙压力和气流速度，然后在消失模液锻TiC／ZG270-500实验中测量气隙压力和气流速度值，并探讨液锻工艺参数对气隙压力和气流速度的影响规律．实验结果表明：气隙压力和气流速度随充型速度、浇注温度、内浇口与排气孔横截面积比呈递增趋势，但均不随成形压力变化．此外，气流速度还随排气孔与型腔横截面积比增大而增大，气流速度随工艺参数变化趋势较平缓．