The machines driven by pneumatic are widely used in manufacturing industry, especially in press machines, because of their high efficiency, low cost and no pollution to environment. However, pneumatic press machines generally only work in lower pressure due to the leak of air. It is this critical disadvantage that makes their application limited. Therefore, the primary problem confronting designers is how to increase output force and output performance of pneumatic press machine. The creative design idea presented enables designer to follow some thinking procedure and reconstruct pneumatic press machines with different structure and different function by merely changing connection forms, amount and configuration between cylinder with rodless piston and force amplifier toggle to satisfy the requirements of configurable layout of press machines, mult-positioned, large output force and varying output force in producing process. Some innovative design illustrations are presented as well as their simplified calculating formula and performance analysis.

随着火车速度的不断提高,对火车走行部件的疲劳可靠性要求也越来越高．根据疲劳寿命预测理论,建立了某机车车轮受力危险点在不同路况下的疲劳寿命曲线．以实测数据和有限元分析所得数据为基本参数,采用线性累积损伤法则和Monte-Carlo模拟，对车轮在等幅载荷和随机载荷谱共同作用下进行疲劳寿命预测,得到了车轮在不同路况下可靠度随路程变化的关系曲线．为火车的安全性维护提供了理论依据,对火车的安全运行有重大的实际应用价值．

为适应复杂装备全寿命周期内的测试性分析与评估,测试性建模中多采用层次化的建模方式．针对建模过程中信号(功能)概率和故障模式概率的冲突问题,提出了两种故障模式概率更新算法,并通过某装备模块的故障模式概率的更新验证了算法的有效性．提高了测试性分析与评估的精度,为模型的修正和故障诊断策略的生成提供了更加可靠的依据．

介绍了二维断裂分析有限元软件FRANC2D/L在疲劳裂纹扩展模拟方面的基本步骤．利用该软件对有限板中心孔边对称裂纹的疲劳裂纹扩展进行模拟计算,对比模拟结果和试验数据,发现两者吻合良好,证明了利用该方法模拟疲劳裂纹扩展的可靠性．将FRANC2D/L应用到有限板共线多孔MSD疲劳裂纹扩展的有限元模拟上,得到了各孔边裂纹的长度和疲劳扩展寿命之间的关系曲线．模拟计算结果表明,在相同条件下,有限板中心孔边对称裂纹的裂纹扩展寿命要远远高于MSD结构中中心孔边裂纹的疲劳扩展寿命；由于MSD结构中影响各孔边裂纹的因素有所差异,各条裂纹的疲劳扩展寿命也会有所不同．另外,还给出了不含主裂纹的MSD和含主裂纹的MSD两种情况下的疲劳裂纹扩展历程,通过比较得知,含主裂纹的MSD结构更容易发生裂纹的合并和贯穿致使结构发生破坏．

基于Bingham塑性模型,导出了圆筒式磁流变制动器的制动力矩公式,分析了结构与磁路的耦合关系．在此基础上,提出一种结构与磁路集成优化设计的方法；以最大化制动器制动力矩和最小化制动器质量为目标,建立磁流变制动器集成优化数学模型,采用ANSYS基于参数化有限元分析的优化技术进行优化求解,得到磁流变制动器的最佳设计方案．仿真结果表明该设计方案既能满足制动力矩要求,又能满足磁路设计要求．最后分析了励磁电流与制动力矩的输入-输出关系．

代理模型是复杂工程优化设计问题的关键技术之一．基于Kriging代理模型的EGO算法作为一种贝叶斯全局优化算法引入了EI函数来确定校正点,保证了算法的全局收敛性．首先针对原始EGO算法的不足之处,提出改进EGO算法．然后采用改进EGO算法对4个经典函数和1个工程算例进行测试,最后从算法的收敛速度和精度两方面将不同的算法进行比较．结果表明改进后的EGO算法达到原始EGO算法精度时所需迭代步数更少,与基于响应面的优化算法相比在收敛速度和精度方面更具有优势．说明该方法适应性强,具有很高的工程实用价值．

提出一种利用人工神经网络求解不规则件排样问题的混合优化方法.该方法首先把排样和制造工艺联系起来,将多边形各边向外扩充,为零件预留加工余量；然后采用自组织特征映射模型（SOM）和Hopfield人工神经网络相结合的方法,运用SOM神经网络对初始在板材内随机排布的不规则零件进行平移,逐步减小不规则零件之间的重叠面积,求得各零件的最优位置,再运用Hopfield神经网络对平移后的零件旋转,进行迭代运算,当能量函数达到稳定状态时,得到各排样零件的最优旋转角度组合,实现自动排样.算法可以解决不规则件和矩形件在规则板材以及不规则板材上的排样问题,实例证明了该算法的有效性和实用性.

提出了一种新型柔性铰链——单边直圆导角复合柔性铰链,以卡氏第二定理为理论基础,推导了单边直圆导角复合型柔性铰链的柔度计算式．利用所得结果对实例进行柔度的理论计算，同时对其作限元分析,通过结果对比,验证了柔度计算式的正确性．同时对单边直圆导角复合柔性铰链的性能进行分析,分析了结构参数对其柔度性能的影响,通过与双边直圆导角复合柔性铰链比较,得出了单边直圆导角复合柔性铰链的转动能力、对载荷的敏感性均优于双边直圆导角复合柔性铰链,为柔性铰链在结构紧凑、大位移场合的工程应用提供了新的思路．

针对工程中最优单故障序贯测试难以隔离的多故障问题,利用Grunberg等人提出的多故障模糊组的概念,以最优单故障测试策略为基础,构造了一种多故障假设下的序贯测试算法．该算法以多故障状态集的最小碰集作为生成最优单故障策略的故障状态,生成最优单故障策略；以诊断决策树中各叶节点的多故障状态集为评判标准,确定系统的状态,完成多故障假设下的系统故障诊断；与连续使用单故障策略的方法相比,该方法提高了测试效率．以某型机载电子设备为例给出算例分析,验证了该算法隔离多故障的有效性．

蜗轮蜗杆传动在各类机械设备的传动系统中应用广泛.蜗轮的齿面是一种复杂的空间曲面,所以在采用有限元方法进行接触分析时,建立准确的蜗轮实体模型是获得正确结果的前题.提出一种基于双三次B样条插值曲面在SolidWorks 中建立蜗轮实体模型的方法：先根据蜗轮齿面理论方程用VC++编程计算一组插值点阵,再反求双三次B样条插值曲面的控制顶点,最后通过ACIS中间文件将所得曲面转入SolidWorks中,完成后续实体建模工作.与已有方法不同,所提方法中插值曲面的精度可以根据需要自由控制,因此不存在系统误差.以一个ZA蜗轮为例给出了计算结果并与已有方法进行了对比.

以ANSYS作为分析平台,对考虑应力刚化效应的旋转轮盘模态特性进行深入研究,揭示不同工作转速下旋转轮盘模态频率和振型变化规律．研究结果表明：当轮盘转速在一定范围内变化时,模态频率随着转速增加而增大,增加值与转速的平方成正比．在此基础上,引入频率影响系数的概念,提出了计算动模态频率的简化公式,并给出了适用范围．研究表明,在一定条件下,随着转速的提高,旋转轮盘的第1阶振型就可能发生变化．

为了使有限元计算模型给出的分析结果与相应的实测结果有良好的相关性,确保计算结果能切实有效地预测结构实测结果,并指导实际结构建造的顺利进行,对一弦支穹顶结构的试验模型实测结果与有限元模型计算结果进行对比分析,发现了理论模型与实际结构之间的差异,识别出导致差异的主要原因,并提出了基于测试结果对计算模型进行修正的算法与理论．通过对一实际试验模型进行的修正计算表明,修正算法能够基于实测数据便捷地对模型进行修正．最后对修正计算模型和原始模型的计算结果与实际模型结构的测试结果进行了对比分析,结果表明,修正后的计算模型较原始模型计算结果与实际模型的实测结果更加吻合,修正模型能够更加准确地描述实际结构．

柔性铰链是目前被广泛用于微动机器人的主要部件之一.为了深入分析精密传动用柔性平行四杆机构的位移性能,利用材料力学弯曲变形理论的挠曲线近似微分方程,建立了计算直角切口柔性平行四杆机构输出位移的数学模型.设计了一个简单的柔性平行四杆机构模型,采用MATLAB 7.0软件对其进行理论计算,并利用商用软件ANSYS 10.0进行有限元分析.采用线切割的方法加工了一个样件,并进行了相关实验.最终结果表明：数学模型的理论值与有限元仿真值很接近,但与实际样件的实验值有一定的误差.通过误差分析,证实了存在这种误差的合理性,从而验证了所建数学模型具有较高的参考价值,可以作为柔性铰链平行四杆机构行程优化设计的指导理论.

提出了一种新颖的展宽三角形微带贴片天线工作频带的设计方法．通过在三角形微带贴片侧边附近加载与之平行的缝隙来实现双频工作,并添加一对平行于底边的缝隙使两个频点靠近,利用仿真软件进行优化,有效地展宽了贴片天线的频带．制作了实际的贴片天线,结果表明所设计天线的工作带宽(VSWR<2)是普通三角形微带天线的4.46倍,且天线尺寸与同频率的常规贴片天线相比缩小了9.3%．测量结果与仿真结果吻合,证明了所提方法的有效性．

随着社会经济的快速发展,各行各业对电力的依赖越来越强,同时,地面建构筑物高度不断上升,低洼地势被不断填埋,给部分超高压输电线路的正常运转带来了安全隐患,带电整体提升这些输电线路成为必然．介绍了超高压输电线路提升技术的设计思路,阐述了提升架的组成和作用,并对提升架的稳定性进行了校核．