张磊
- 作品数：12 被引量：19H指数：3
- 供职机构：武汉科技大学材料与冶金学院冶金装备及其控制教育部重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金湖北省自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程一般工业技术金属学及工艺自动化与计算机技术更多>>
- 考虑宏观结构性能的多材料微结构拓扑优化设计
- 2024年
- 多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于差集的多材料水平集描述模型和交替活动相算法,提出了基于参数化水平集的多材料微结构拓扑优化设计方法。首先,构建了基于差集的多材料水平集描述模型,利用N个水平集函数实现N+1相材料拓扑的精确描述。然后,引入交替活动相算法,将原始N+1相多材料优化问题分解为N(N+1)/2个双相材料优化子问题,以减少设计变量与约束条件,提高计算效率。最后,采用均匀化方法计算多材料微结构的等效弹性张量,以宏观结构柔度最小化为优化目标,各相材料用量为约束条件,构建多材料微结构拓扑优化模型,并利用优化准则法实现上述优化模型的高效求解。数值算例结果表明,所提方法可有效实现多材料微结构的拓扑优化设计,所设计微结构均具有光滑的结构边界和清晰的材料界面。
- 张磊倪绍豪蒋国璋张严蒋国璋
- 关键词：拓扑优化水平集方法均匀化方法
- 矿用装载机工作装置有限元分析及结构优化被引量：8
- 2015年
- 工作装置是装载机的核心部位,同时大臂和小臂又是工作装置中的主要受力部分,但大臂和小臂受力复杂,边界条件难以确定,单独进行分析比较困难。故以某款小型装载机的整个工作装置为研究对象,利用Hyper Works软件建立有限元模型,并对工作装置的两种典型危险工况进行静力学强度分析。依据计算结果,对工作装置中的大臂进行了基于变密度法的的拓扑优化设计。优化后的大臂减重了34%,同时最大Von misises应力下降了36%。这表明该优化方案满足强度要求,具有可行性,对其他工程机械的设计具有一定的指导意义。
- 饶刚张磊董逸君盛旭录胡仲林
- 关键词：装载机有限元拓扑优化
- 轮带式连铸机应用于铸铅带的数值模拟
- 2015年
- 利用ANSYS软件建立了轮带式连铸机连铸区的三维瞬态分析有限元模型,并对连铸区进行了热-结构耦合仿真,分别得到了连铸区的总体温度场分布、铅-带坯的温度场分布、结晶轮外圈和钢带的应力场分布规律。研究结果对"铅带连铸装备"的选择具有重要参考价值。
- 饶刚杨萍周家林冯栋兵张磊董逸君
- 关键词：温度场应力场
- 高能球磨制备Al-5%Pb纳米复合结构中第二相Pb的长大行为被引量：1
- 2017年
- 采用高能球磨法制备Pb质量分数为5%的纳米Al-5%Pb复合粉末,经过单轴向冷压成形后,于573~723K温度范围内在氩气保护下进行不同时间的等温退火处理,利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等分析与观察复合粉末的物相组成与显微形貌,研究弥散分布在纳米晶Al基体上的纳米相Pb的长大行为。结果表明,尽管组成相Al和Pb的尺寸均在纳米级,Al-5%Pb复合结构中第二相Pb的长大仍遵循传统两相体系中第二相的长大规律,即纳米相Pb尺寸的三次方与退火时间呈线性关系。但纳米相Pb的长大激活能接近基体相Al的晶界自扩散激活能,其长大是通过Pb原子沿Al基体的晶界扩散实现的。
- 吴志方张磊吴江刘超
- 关键词：高能球磨AL-PB合金纳米复合结构
- 添加第三组元对机械合金化纳米复合二元互不溶体系合金的影响研究进展被引量：1
- 2018年
- 机械合金化制备的具有纳米复合结构的二元互不溶体系合金表现出与其微米尺度结构合金所不同的独特性能。为了进一步提高其综合性能,通常在二元互不溶体系合金中添加第三组元。综述了添加第三组元对机械合金化制备的具有纳米复合结构的二元互不溶体系合金的影响,着重介绍了添加第三组元对二元互不溶体系合金组织结构和性能的影响。
- 吴江吴志方张磊
- 关键词：机械合金化纳米复合结构
- 轧辊分布质量动态效应对板材质量影响的探讨
- 2010年
- 为研究轧机辊系分布质量动态效应对板材质量的影响,将辊系看成弹性连续体,根据Bernoulli—Euler Beam理论建立辊系横向振动的动力学模型。运用Ritz级数法推导出振动控制方程的质量矩阵和刚度矩阵,并用模态分析法对振动方程的系数矩阵进行解耦,以获得辊系主振型、固有频率及动力响应曲线。通过分析动力学模型得到的辊系横向振动三维图可知,辊身中部的振动比边部明显强烈,并且挠度随着时间的推移在不断变化,挠度变化导致辊缝也在变化,这说明辊系变形不光与静力学有关,它还与动力学因素有关,其中轧辊分布质量动态效应就是一个不可忽略的因素。因此深入对辊系分布质量动态效应研究,更能反映出辊系的微观变化,并将为板形和板厚的实时控制提供重要的参考数据。
- 王钦金晓宏张勇勇张磊
- 关键词：模态分析法
- 射流管三级电液伺服阀建模与动态特性仿真研究被引量：3
- 2018年
- 叙述了射流管式三级电液伺服阀的结构及其工作原理,针对其结构建立了数学模型,并加入PD校正环节,导入MATLAB软件进行仿真,获得其阶跃响应曲线和开环伯德图。通过时域和频域分析表明,加入PD校正环节,使得系统局部相位超前,增加了系统的幅值裕度和相位裕度,因此其可大幅缩短三级阀的调整时间并增强其稳定性,同时反馈杆刚度和功率级滑阀阀芯面积对三级阀的动态响应有很大影响。通过有限元分析了圆形截面和矩形截面的反馈杆刚度,结果表明,在等面积时,由于矩形截面惯性矩大于圆形截面惯性矩,在相同的力作用下,矩形截面的反馈杆的位移较小,因此其反馈杆刚度较大,可提高先导级阀的动态反馈性能,从而更有利于三级阀的动态响应。
- 张磊陈奎生吴凛湛从昌
- 关键词：建模仿真动态响应分析
- 平稳随机激励下非黏滞阻尼系统功率谱密度函数的灵敏度分析
- 2023年
- 功率谱密度(power spectral density,PSD)函数的灵敏度分析是实现结构系统在随机激励下梯度优化算法的基础。区别于黏性阻尼模型假设阻尼力正比于瞬时速度,非黏滞阻尼模型的阻尼力与质点的时间历程相关,因而能够更准确地描述黏弹性材料的耗能特性。针对卷积型非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解问题,利用虚拟激励法(pseudo-excitation method,PEM)将平稳随机激励下非黏滞阻尼系统的随机响应问题等效转化为确定性的简谐响应问题;利用直接微分法推导出PSD函数的灵敏度表达式;分别引入基于复模态的一阶、二阶近似法和基于实模态的迭代法构建PSD函数的灵敏度算法;通过数值算例比较三种方法的计算精度和效率。结果表明,迭代法更适合大规模非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解。
- 史俊磊丁喆张磊张严
- 非黏滞阻尼系统频响函数灵敏度分析的改进计算方法被引量：1
- 2021年
- 频响函数灵敏度分析是实现频域梯度优化算法的基础。随着各类高阻尼复合材料的广泛应用,黏性阻尼模型假设已不能准确描述其耗能特性。卷积型非黏滞阻尼模型的阻尼力与质点速度的时间历程相关,能够更准确地描述黏弹性材料的阻尼特性。利用复模态叠加法和直接微分法推导出不考虑高阶模态影响的频响函数灵敏度表达式;基于非黏滞阻尼系统矩阵与模态间的关系,提出适用于非黏滞阻尼系统频响函数灵敏度求解的一阶近似法和二阶近似法;通过数值算例验证了提出方法的有效性和准确性。结果表明,与传统方法相比,该改进的计算方法兼顾了计算精度和效率,为实现具有高阻尼性能复合材料结构的动力分析奠定了基础。
- 史俊磊张磊丁喆
- 偏转板伺服阀前置级结构参数优化研究被引量：3
- 2019年
- 通过改变偏转板伺服阀劈尖高度和V形槽下端喷口的导流长度等结构参数,建立新的偏转板前置级模型,利用ICEM和FLUENT软件对前置级流场进行静态特性分析;对前置级流量曲线进行二次拟合,建立伺服阀系统数学模型,利用SIMULINK仿真模型进行动态仿真,分析偏转板伺服阀系统的动态特性,从而优化偏转板伺服阀前置级结构参数。结果表明,适当降低偏转板伺服阀劈尖高度,保持劈尖宽度不变,可增大偏转板伺服阀前置级的流量增益和提升伺服阀的响应频率;增加V形槽喷口的导流长度,会减小偏转板伺服阀前置级流量增益和降低伺服阀的响应频率。
- 刘文可陈奎生湛从昌张磊吴凛
- 关键词：结构参数优化静态特性SIMULINK动态仿真
