一、Matlab语言及其在有限元编程中的应用（论文文献综述）
石飞宇[1]（2021）在《在役受损网壳结构抗倒塌可靠度分析》文中认为结构可靠度理论研究表明结构的材料属性、几何属性以及外部作用具有一定的变异性,且这种变异性会影响结构的性能。结构抗倒塌分析一般采用确定性分析方法,这种方法只能做出结构是否破坏的判断。在确定性分析的基础上,引入可靠度相关理论探讨结构的抗倒塌能力有助于更加细化描述结构的失效行为,即倒塌失效概率。本论文中以某一在役双层空间柱面网壳结构为研究对象,采用可靠度理论分析其抗倒塌失效概率。具体完成四项工作:（1）追溯结构倒塌分析方法以及结构失效概率计算方法,探讨结构倒塌分析的备选路径法与蒙特卡罗法结合实现SAP2000抗倒塌可靠度分析扩展程序开发算法的可行性。（2）利用具有强大数值计算与程序开发功能并存的Matlab语言对商用有限元分析软件SAP2000进行二次开发,编制基于Monte Carlo法的SAP2000结构失效概率计算扩展程序。（3）考虑材料与几何双重非线性,对某一在役空间柱面网壳结构进行倒塌分析,确定结构关键构件,寻找这一实际工程结构的倒塌破坏荷载以及破坏形态,为进一步结构抗倒塌可靠度分析奠定基础。（4）考虑结构所承受荷载的随机性与材料属性的变异性,利用自行开发的SAP2000可靠度分析程序计算该结构在随机荷载作用下的失效概率。研究得出以下结论:（1）在众多结构可靠度分析理论中,蒙特卡罗法具有强大的解决隐式功能函数的结构可靠度分析问题,且其可以较好兼容结构抗倒塌分析的备选路径法,本文研究表明蒙特卡罗-备选路径法可用于大跨度空间结构的抗倒塌可靠度分析。（2）本文以蒙特卡罗法为理论基础,采用Matlab编制的SAP2000可靠度分析程序准确可靠,可用于计算复杂结构的抗倒塌失效概率。（3）初始网壳结构具有较好的抗倒塌能力,但是能量因子较大的构件发生破坏有可能会导致结构出现连续性倒塌,由此说明双层空间柱面网壳尽管构件较多,冗余度较大,但是某一关键构件的破坏还是可能会引起结构的倒塌。除此之外,对结构进行多重构件受损后的抗倒塌能力进行评估,发现空间分布特殊的次要关键构件出现成团损伤时对结构抗倒塌性能的影响可能大于能量因子较大的构件成团损伤。（4）可靠度分析过程表明,初始无损的双层柱面网壳结构具备良好的抗倒塌能力,即便出现部分构件成团损伤后仍然具备较强的鲁棒性,随机性分析与确定性分析相互佐证,证明结构具备良好的服役性能与传递荷载能力。此外,本文自编的结构抗倒塌可靠度分析程序可以应用到大型结构的随机性分析当中,但由于程序是借助解释性编程语言Matlab来编写的,分析过程中也是计算机逐条读取代码进行运算,这当中也不可避免的出现一些缺点,比如计算机时与计算精度的矛盾问题,随着分析者对计算精度的要求提高,计算耗时将成倍增长。本文的研究工作进一步丰富空间网格结构抗倒塌可靠度分析内容,为双层空间柱面网壳抗倒塌可靠度分析与相关的SAP2000可靠度扩展分析程序开发提供理论依据与编程参考。
梁宇通[2]（2020）在《汽车少片变截面钢板弹簧参数设计CAD及特性仿真软件开发》文中进行了进一步梳理钢板弹簧是汽车悬架重要部件之一,对汽车的平顺性、舒适性和安全性有重要影响。随着计算机辅助设计技术的不断发展,现有的少片变截面钢板弹簧设计方法将不能满足其数字化设计的要求,钢板弹簧生产厂商迫切需要一款准确、高效的少片变截面钢板弹簧数字化设计软件,来提高产品设计质量与设计效率。然而,由于受少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法及其特性仿真数学模型的制约,至今未开发出一款准确、可靠且在功能设计上满足少片变截面钢板弹簧关键参数设计及特性仿真分析功能集成化要求的数字化设计软件。因此,难以满足厂商对少片变截面钢板弹簧数字化、智能化的设计要求。本文针对少片变截面钢板弹簧的特性仿真数学模型、关键参数正向设计方法及其数字化设计软件开发等问题进行了一系列研究,研究工作及创新性研究成果如下:（1）考虑到钢板弹簧截面两端实际形状,基于钢板弹簧刚度及其与截面惯性矩之间关系,建立了截面圆弧型变截面钢板弹簧等效宽度计算式;基于单片变截面钢板弹簧力学模型,利用莫尔积分,建立了单片变截面钢板弹簧刚度、应力计算式;在此基础上,建立了端部非等构式少片变截面钢板弹簧的刚度、应力计算式。（2）基于车辆参数及对钢板弹簧的刚度、应力设计要求,建立了单片变截面钢板弹簧的设计方法及等效拆分方法;基于端部非等构式少片变截面钢板弹簧的刚度计算式,建立了其关键结构参数的设计方法;基于少片变截面钢板弹簧的刚度以及在额定载荷下对剩余弧高的要求,建立了各片钢板弹簧自由弧高的设计方法。（3）选用Qt作为汽车少片变截面钢板弹簧参数设计CAD及特性仿真软件的GUI界面开发框架。根据少片变截面钢板弹簧的实际设计及仿真流程,确定了软件设计路线。通过Qt开发框架独有的事件产生处理机制和信号槽机制将各个界面进行串联,完成了软件各模块的界面设计与数据通信。（4）根据少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法及其刚度、应力计算式,利用C++（计算机编程语言）、DLL（动态链接库）、SCR（Auto CAD脚本语言）、APDL（ANSYS参数化语言）混合编程的方法,实现了少片变截面钢板弹簧参数设计及CAD图纸标注功能、特性仿真功能、参数化有限元仿真功能。通过本软件,对少片变截面钢板弹簧进行实例设计,同时利用试验平台对样件进行特性试验。结果显示,软件设计及仿真结果与试验数据的相对偏差均符合工程设计精度要求,表明所建立的少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法及其刚度、应力计算式是准确的,所开发的汽车少片变截面钢板弹簧参数设计CAD及特性仿真软件是可靠的。此软件的成功开发,在一定程度上推动了少片变截面钢板弹簧数字化设计的发展进程。
谢悦[3]（2020）在《浓度对流扩散方程高精度并行算法及其应用》文中研究说明在处理突发水污染环境事件中,污染物在河流中的分布情况可以用对流扩散方程来描述。同样很多其他环境相关的问题也都可以转化为对流扩散方程的问题进行分析和解决。因此,对流扩散方程在环境监测以及对污染物的预测和处理领域有着十分重要的意义。但是,很多对流扩散方程问题难以找到解析解,需要对其进行数值求解,而对于突发性水污染事件而言,精确的通过数值计算得到污染物精确扩散位置以及浓度的同时,时效性也是不可或缺的。针对浓度对流扩散方程的数值求解问题,本文主要研究内容如下:文章的第一部分首先针对浓度对流扩散方程进行高精度离散,对内点构造两层八点隐格式,进而,构造与内点格式精度相匹配的边界层差分格式,对浓度对流扩散方程的时间和空间项分别进行相应阶数的泰勒展开,使用待定系数法求出差分格式的差分系数,得到浓度对流扩散方程内点以及边界的时间三阶,空间六阶精度隐式差分格式。进而,对一般情况下的一维高精度差分格式进行Von Neumann稳定性分析,随后对相应算例进行数值验证。最终证明了本文构造的所有格式均满足时间三阶,空间六阶的精度要求,且在一定条件下稳定,稳定性范围宽广,同时一定范围内可以高精度计算对流系数较大的对流占优扩散方程问题。文章的第二部分首先基于第一章构造的高精度差分格式对所得到的三对角方程组提出了一种新的并行计算方法。在p个计算机处理核心分组并行处理的基础上可以并行计算,使得整体并行计算的效率更高,数值算例表明:该并行方法简单易行,解决了隐格式的不易并行计算的问题,并且加速效果随着空间节点总数以及分组数的增加变得更加明显,加速比和方程分块数基本满足线性关系,在保持高精度求解的基础上实现了优良的并行效果。值得注意的是在求解过程中,组与组交叉的未知量可以形成块三对角方程,同样可以使用该方法进行并行计算,可以更大程度上的提高并行求解的效率。因此,本文提出的并行方法适用于二维乃至更高维度的对流扩散方程的并行计算,本文以二维对流扩散方程数值求解为例,给出了本方法和串行方法的计算时间对比分析。加速效果随着空间节点总数以及分组数的增加变得更加明显,且能够很好的保持求解过程的精度需求。文章第三部分对并行计算过程中使用的并行语句进行深入分析,揭示了其循环中的系统周转时间、循环控制和计算规模对于计算效果的影响,通过采用内存映射的方法,高效访问磁盘上由于太大而无法保留在内存中或需要花太长时间而无法加载的大数据集,解决了大型矩阵的数据通讯时间影响整提计算速度的问题。利用MEX混合编译和MATLAB的扩展特性,同时结合C语言进行编码,将计算中的大型循环计算使用C/C++和MATLAB混合编译来完成。高效提升求解大型三对角方程时的并行效果。文章第四部分给出了本文所构造的高精度差分格式在实际环境问题中的应用。分别以上游围油栏作为第一类固定边界,下游收油装置作为第一类移动边界,模拟对河道溢油事故的处理过程。通过采用本文构建的一维浓度对流扩散方程高精度差分格式,数值模拟了溢油发生时,围油栏和收油装置作处理装置时溢油浓度的变化。
王泽怡[4]（2020）在《基于粘弹性杆模型的柔性电缆装配验证》文中提出随着科技进步与智能制造技术的发展,现代机电产品不断追求高品质、高效率、高精度,以船舶、汽车、飞机以及航天器为代表的复杂机电产品受电气性能和机械性能的约束,其内部电缆的质量分数不断增大,柔性电缆的装配质量成为影响整个产品装配效率和装配质量的关键。但是,由于机电产品内部所需电缆种类较多、形态复杂、可装配空间小,导致在实际的装配过程中极易造成错装、漏装、布局不合理或者干涉等现象。针对这一问题,本文基于电缆动力学建模的思想,探索在虚拟环境下进行电缆装配工艺仿真,以获取电缆合理的装配顺序和装配路径,本文研究的主要内容如下:（1）本文通过总结分析国内外在一维柔性体力学建模方面的理论成果,采用粘弹性杆的非线性力学模型完成电缆的动力学建模。将电缆的空间形态分解为中心线的位姿和截面的扭转,利用有限元离散思想分析电缆各离散质点在边界条件变化的情况下产生的相互作用力和力矩,同时考虑摩擦耗散对电缆形态的影响,将电缆力学建模问题转为动力学微分方程组的求解问题。（2）综合比较多种常微分方程求解算法的计算效率和精度,本文采用半隐式欧拉法进行方程的求解,仿真得到不同材料电缆的运动形态,以及电缆在不同运动参数下的形态变化,仿真形态符合电缆运动规律,初步验证模型合理性。（3）基于电缆中心线投影的双目视觉测量方法搭建动力学运动实验台,利用该实验台可得到电缆在给定运动参数下的形态变化空间坐标。给定电缆物理模型的运动参数,通过对电缆每一时刻实际运动形态和仿真形态的对比,得到模型仿真的平均误差为5%,从而进一步验证该模型的有效性和准确性。（4）开发了电缆虚拟装配仿真模块,集成与优化动力学模型快速求解算法,使电缆在任意离散质点数模型下所需求解时间均小于其显示时间间隔,实现在虚拟环境中对电缆形态变化的实时动态显示。最后以卫星内部模拟台为例,在虚拟装配仿真模块中完成了电缆模型建立、装配路径规划和多根电缆装配顺序确定的相关验证。电缆模型验证和虚拟装配仿真表明,本文提出的基于粘弹性杆模型的电缆动力学建模能够准确模拟电缆形态,利用该理论所得的装配工艺规划结果能对实际生产起到有效的指导作用,具有较强的理论研究意义和实际应用价值。
祝相泉[5]（2020）在《基于模糊PID的矫平机控制系统的设计与研究》文中认为钢铁行业发展的两大主题是绿色发展和智能制造。矫平机是钢铁行业产业链的常见设备,同时也是保证钢板质量的重要设备,主要应用于矫正各种规格的板材及剪切成块的板材。辊式矫平机是利用材料的“包辛格效应”,对板材进行多次正反弯曲,最终将其矫平。本文主要对辽宁省沈阳市某钢材物流配送中心的矫平剪板机组进行改造和升级。原有矫平剪板机组存在以下问题:受钢板厚度、走板速度、环境温度和操作工人熟练程度等制约,矫平精度和矫平质量不稳定;定尺剪切的精度不高,勉强能满足千分之二的误差;开卷、预矫、精矫、剪切、码垛等各部分独立控制,自动化程度低,影响工作效率和产能;在矫平过程中存在振动和噪声,特别是钢板厚度大于12mm时,振动和噪声更加严重。针对以上问题,本文主要完成了两方面工作,一方面对矫平机最主要部件——矫平辊进行设计计算和仿真分析,解决了矫平精度不稳定和存在振动、噪声的问题。另一方面基于触摸屏和PLC设计实现了矫平机控制系统,由原来的分散独立控制改为集中一体控制,提高了自动化程度,缩短了工作周期,改善了生产效率。因为矫平机控制系统具有时变性、大滞后和非线性的因素,本文设计的控制系统引入了模糊PID控制算法,定尺剪切的精度明显提高,误差可以控制在千分之一。本文具体研究内容如下:第一,提出了课题的研究意义;介绍了矫平机的国内外现状以及发展趋势;介绍了PID算法和模糊控制算法的国内外现状以及发展趋势。第二,分析了矫平机的生产工艺流程,对关键部件的结构和参数进行了说明;针对矫平机存在振动和噪声问题,以钢板材料、矫平曲率、接入强度和咬入条件为已知条件,对矫平辊进行了优化计算和仿真分析,完成了矫平辊的优化设计。第三,基于矫平机的生产工艺流程,完成了硬件的选型,设计了硬件结构图和电气接线图,设计了触摸屏界面和PLC程序流程图,绘制了I/O地址分配表,利用西门子STEP7软件编译了PLC控制程序。第四,对PID控制器的结构以及常用的离散化方法进行了说明,分析了PID参数整定的三种方法和不同的应用场合;研究了模糊控制算法,对其设计步骤进行了详细说明,完成了模糊控制器的设计。第五,引入了模糊PID算法来解决钢卷输送速度不稳定的问题,分析了模糊PID控制器的结构和工作原理;根据被控对象进行数学建模,得到了矫平机控制系统的传递函数;设计了一款新的模糊PID控制器,离线计算得出模糊控制规则表,能够完成离线计算在线查表的功能;使用MATLAB软件对常规PID控制器和模糊PID控制器进行了仿真分析,仿真结果表明本文设计的模糊PID控制器动态调节时间短,超调量小,鲁棒性好,性能优。
陶源[6]（2019）在《浅埋城市公路隧道交互式设计应用系统的开发与研究》文中研究说明近年来,很多城市都在大规模修建地铁和下穿隧道,同时随着我国城镇化建设地不断推进和城市建设地不断完善,浅埋隧道在实际工程中使用的越来越多,相关的计算和设计需求也较大,同时在传统的手写计算中,隧道结构的计算和设计往往存在计算繁琐,效率低而且容易出错的问题。为了提高浅埋隧道结构的计算和设计的效率和精确性,本文通过采用查阅文献和计算咨询的办法,使用有限元计算方法和MATLAB设计方法,研究基于MATLAB语言和有限元法将浅埋城市公路隧道的数值计算和配筋设计整体编辑成为交互式应用系统。用户可以在系统中输入相关参数,建立截面模型,点击运行按钮开始计算,完成隧道受力的数值计算和配筋计算,最后生成隧道截面的应变图,应力图,位移图和配筋图等数据图,同时将配筋图输出成为CAD文件。本文研究设计的系统可以在保证计算正确性的前提下,明显提高计算速度和精确性度,具有较好的经济实用价值。本文的具体工作和成果主要体现在以下方面。（1）通过阅读文献,作者围绕研究内容在本文中综述了国内外专家学者关于隧道在计算和设计方面的研究情况,介绍了隧道结构计算理论的发展历史,对比了MATLAB语言和C语言各自的应用优势。从论文相关论述中可以看出,越来越多的国家把有限元理论用于隧道结构的计算和设计中,同时也可以看出MATLAB在矩阵运算和程序编辑中的优势,进而围绕着研究内容论述了本文选题的工程背景、研究目的及意义,总结形成出了本文的技术路线。（2）隧道结构计算设计理论作为编辑隧道程序的依据来源和理论基础,在这部分本文作者详细分析了帮助完成隧道结构设计计算的两个计算理论和规范构造要求。两个计算理论包括:有限元计算理论和配筋计算理论理论;其中有限元计算理论主要分析了:单元刚度矩阵计算,单元面积矩阵计算,集成整体刚度矩阵,荷载分析和移置,集成整体荷载矩阵,处理边界条件,建立基本方程求解各节点位移矩阵,求解出各单元的应力应变,计算出各单元的内力和位移;其中配筋计算理论主要分析了:大偏心配筋计算和小偏心配筋计算。规范要求主要来自于《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）,规范中包括的构造要求主要有:截面形式及尺寸的构造要求,材料强度的构造要求,纵筋的构造要求,箍筋的构造要求,裂缝控制验算要求。（3）MATLAB程序设计理论是将计算理论编辑成为应用程序的核心过程,在这部分本文作者将详细分析浅埋隧道应用系统的各个编辑过程,包括系统会使用到的MATLAB主要设计命令,数值计算和配筋计算中各部分的MATLAB设计,GUI界面设计三个步骤。其中MATLAB主要设计命令包括:for循环语句,if条件语句,函数定义和调用,矩阵相关运算;数值计算和配筋计算中各部分的MATLAB设计包括:单元刚度矩阵计算子程序,单元面积矩阵计算子程序,集成整体刚度矩阵子程序,荷载分析移置集成矩阵子程序,处理边界条件子程序,建立基本方程求解各节点位移矩阵,求解应力应变子程序,计算内力子程序,计算位移子程序,大偏心配筋计算子程序,小偏心配筋计算子程序,绘图子程序;GUI界面设计子程序包括:静态文本框设计,动态文本框设计,图形显示设计,运行按钮设计。（4）将总体内容集成为整体应用系统,同时使用abuaqus进行对比分析。整体设计过程包括:输入参数设计,建模划分网格,荷载分析和移置,建立基本方程,处理边界条件,完成数值计算,绘制应变图、应力图、配筋计算绘制配筋图。然后分别对浅埋隧道的矩形截面、直墙拱形截面、圆形截面、双曲墙拱截面、双直墙拱截面和双圆截面等进行演示分析。最后使用abuaqus模拟对比分析,两者的计算数据和图像显示一致,验证应用程序计算的正确性。
刘佳慧[7]（2019）在《计及附着柔性的塔式起重机塔身结构分析方法研究》文中研究说明高层建筑施工中,塔式起重机为增加施工高度常需增设塔身附着结构,附着后的塔式起重机上部塔身是典型的超静定压弯结构,二阶效应显着,柔性附着结构的刚度对塔式起重机塔身结构非线性变形、结构稳定性和附着结构支撑反力影响甚大。本文基于二阶理论,对柔性附着塔式起重机塔身结构进行非线性建模,通过精确微分方程法,推导塔身在基本外载荷组合作用下端部的非线性位移、附着支撑反力以及塔身结构整体稳定性计算表达式,完善塔式起重机柔性附着结构的杆件内力及等效刚度的解析表达。此外,基于塔式起重机设计规范以及本文研究成果,构建一塔机柔性附着系统参数化分析计算平台,以便用户快速准确地得到规范标准计算长度系数参考值,节省工程人员的计算时间并有效提高计算结果的准确性。针对塔式起重机塔身附着结构支撑反力,从二阶理论出发,列写计及轴力效应的变形微分方程,代入边界条件以及变形协调条件,推导得出塔机塔身附着结构支撑反力的计算表达式,同时可以得到塔身结构端部非线性位移表达式,利用位移公式可以进一步得出塔身结构整体屈曲临界力的解析表达,并引入计算实例,通过ANSYS Workbench对上述表达式进行验证,以保证其正确性。针对塔式起重机柔性附着结构,利用力矩平衡法和单位载荷法对柔性附着结构的杆件内力及等效刚度进行全面分析推导,并提出两种特殊工况附着结构形式,给出其杆件内力及等效刚度解析式的计算方法,以便应用于塔机塔身稳定性分析的过程中。基于塔式起重机设计规范以及本文理论研究成果,利用C#与MATLAB语言混合编程的方法,构建一塔机柔性附着系统参数化分析计算平台,本文介绍了平台构建的思路方法以及平台界面的操作流程,通过平台,工程人员可以快捷准确地求解塔机柔性附着塔身的稳定性问题,为工程实际应用提供便利。
孙蕊[8]（2019）在《多微波源反应器内温度场调控规律研究》文中进行了进一步梳理传热是工业生产过程中最常见的单元操作之一,传热设备的投资在化工工厂投资中占很大的比例。化工生产过程中,部分化学反应过程要求在较高温度下进行,这就涉及在热量传递过程中将反应体系升温到一定温度,来满足反应体系的要求。但是传统反应器由外到内的加热方式存在传热效率低、体系温度梯度大、能量损失高等问题。微波加热由于通过极性分子之间的相互碰撞进行加热,具有加热速率快、效率高、穿透深、热量损失小、可控制性强、实现均匀加热等特点,已经在食品、化学材料、医疗以及环境等领域应用,然而,目前关于微波加热的研究多集中在单微波源反应器的温度场研究。因此,本文提出开展多微波源反应器内温度场的温度分布规律研究。主要研究内容和结论为:（1）采用多微波源反应器进行加热溶液,研究了微波源数量、微波源位置、加热时间、加热功率、反应器体积大小等操作条件下溶液表面的温度场分布规律,结果表明了:微波源数量不同时,溶液表面温度场分布不同。单微波源进行加热时,离微波源位置越近,温度相对较高,离微波源越远,温度相对较低;微波源位置不同时,反应器表面温度分布不同。当微波源多点均向布置时,反应器表面温度分布均匀;当加热时间越长时,温度越高,反应器表面温度分布越均匀;反应器体积越小时,溶液表面的温度在较短的时间内达到均匀;当微波功率越大时,微波利用率越高,从而表面温度分布更为均匀。（2）采用多微波源反应器进行加热溶液,热电偶进行单点接触式测量,研究了在不同操作反应条件下,反应器体相的温度分布规律。结果表明了:加热时间越长时,体相温度分布越均匀,但仍存在一定的温度梯度。反应器径向分布上温度整体呈现“内低外高”的温度场分布;纵向上,温度呈现先增大后减小的温度场分布;最高温度出现在距离上表面0.5 cm,最高温度点出现在距反应器底部8 cm、上表面0.5 cm处;微波功率越大时,微波利用率越高,反应器体相的温度场分布越为均匀。（3）依据传热方程和能量守恒定律对微波反应器加热过程建立传热模型,以该数学模型为基础,采用有限元法求解出了反应器内节点的温度温度方程式。利用MATLAB软件,对不同位置、不同加热时间、不同加热功率下的温度场进行了数值模拟。将模拟结果与实测结果进行对比,验证了传热模型的正确性和合理性。
关鹏[9]（2018）在《超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究》文中认为随着计算机技术和网络技术的发展,机械制造业呈现出以计算机为基础,以数字化信息为描述手段,以产品数字化开发为方法的新特征。相对于物理样机,数字化样机是在计算机上表达的产品数字化模型。数字化设计技术是数字化样机建立的手段与方法,被广泛应用于制造装备产品设计与开发领域。超高速磨削加工技术是一种高效而经济地生产出高质量零件的现代加工技术。超高速磨削加工的实现载体是超高速磨削机床。东北大学先进制造与自动化研究所于1996年研制了我国第一台大功率超高速磨削试验台。试验台砂轮线速度可达250m/s,填补了当时国内空白,推动了我国高速/超高速磨削研究的发展。由于当时设计和制造条件有限,在试验台实际使用过程中出现了诸多问题,例如液体动静压轴承胶合,液体动静压主轴系统振动以及加工精度降低等。如何使用数字化技术手段对上述问题进行分析,进而对超高速磨削机床数字化设计关键问题进行研究并提出相应的解决方法,为超高速磨削试验台的改造提供设计基础和依据是本文所要研究的核心问题。为此,本文以东北大学超高速磨削试验台为研究对象,以数字化设计与仿真分析为技术支撑。通过理论,仿真与实验相结合的方式,研究和探讨磨削加工仿真方法,液体动静压主轴系统及超高速磨削试验台整机动力学特性,液体动静压主轴系统热结构耦合变形,超高速磨削试验台虚拟加工仿真系统构建等问题。本文的研究主要内容如下:（1）使用有限元方法对超高速磨削加工进行仿真研究。从理论上阐述了使用有限元方法进行磨削加工仿真的可行性。提出基于有限元分析的超高速磨削加工宏观仿真方法,并对该方法进行了详述。在不同磨削参数条件下,对磨削力和磨削温度进行仿真计算,并对仿真结果予以分析。使用三向测力仪与热电偶对磨削力与磨削温度进行测量实验,将仿真分析结果与实验结果进行对比分析,验证仿真方法的正确性。（2）对超高速磨削试验台关键部件液体动静压主轴系统进行动态特性仿真分析与实验研究。使用流体动力学方法对液体动静压轴承油膜进行压力场与温度场仿真分析,描述不同参数影响下油膜承载特性变化。以小扰动理论为基础建立了油膜支撑刚度与阻尼计算模型。在融入油膜支撑刚度和阻尼参数情况下,使用有限元方法对液体动静压主轴系统进行有限元建模与动态特性分析。对主轴系统进行固有频率测量实验,验证仿真分析方法正确性,并指出所分析对象存在的问题与改进方向。（3）对超高速磨削试验台整机动态特性进行仿真分析。建立数学模型对机械结构中结合部对其动力学特性影响进行分析。对超高速磨削试验台中存在的不同结合部进行等效替代分析与数值计算。建立超高速磨削试验台整机有限元模型,并进行整机动静态特性分析。对机床整机进行固有频率测量实验,验证仿真分析方法正确性,并指出所分析对象存在的不足与改进方向。（4）结合前文所进行的磨削加工仿真分析和液体动静压主轴系统轴承油膜温度场仿真分析,对主轴系统进行热结构耦合变形求解。在不同磨削参数条件下根据主轴系统热源差异,使用有限元方法对主轴系统进行三维温度场求解,进而对主轴系统进行热结构耦合变形求解,分析其在多场条件影响下的位移变化。（5）构建基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工仿真系统,提出仿真系统的层次构架及开发流程。对虚拟加工几何仿真关键技术进行研究,并提出了一种基于网络建模语言的解决方法。使用Matlab网络接口功能,对虚拟加工物理参数仿真模块进行开发和编程,实现磨削加工物理参数仿真功能。
熊泉祥[10]（2018）在《空间结构健康监测系统研究与可视化实现》文中认为随着经济的发展和科学技术的进步,大跨度空间结构的建造日渐增多,结构形式日渐复杂,规模日渐庞大。大跨度空间结构的建造是一个国家建筑科技水平的重要衡量标准,也是现代文明的需要,被广泛应用于体育场馆、机场候机楼、会展中心等重要标志性建筑中。另一方面由于材料老化、地基不均匀沉降以及在强震和台风等极端外荷载作用下,这些结构不可避免会产生一定的损伤累计破坏,极端情况造成严重的财产损失和人员伤亡。因此对大跨空间结构进行健康监测,不仅具有学术价值,更具有重要的现实意义。结构健康监测系统主要通过传感器系统进行数据采集,并对采集到的数据进行诊断,判断损伤发生与否、损伤位置、损伤程度,并对结构进行健康状况评估。本文基于AutoCAD平台,利用VBA二次开发工具和MATLAB与VBA混合编程以及Wndows API等技术,集成开发了一个健康监测系统,并以四角锥网架、凯威特型单层球面网壳以及某体育馆实际健康监测项目模型为例,验证了健康监测系统的实用性、稳定性、可操作性。介绍了传感器优化布置方法及传感器优化布置准则。研究利用粒子群算法,对传感器位置进行优化布置,具有收敛速度快、搜索效率高的优点,以期得到一种更加适合于空间结构的传感器优化布置方法。介绍了粒子群算法的基本原理、适应度函数的选取以及可视化实现的关键技术。其中可视化关键技术介绍了三部分内容:基于AutoCAD平台的VBA二次开发工具、VBA与MATLAB混合编程技术、Windows API在VBA编程中的应用。介绍了空间健康监测系统主体设计,包括:系统界面设计与开发、结构模型显示模块、传感器优化布置模块、健康监测信息模块。对健康监测系统菜单设计、界面开发的主要步骤、系统帮助文件进行了详细的介绍。对健康监测系统的每个模块的实现及功能进行了详细的介绍,以期得到界面友好、使用方便、运行稳定、扩展性好的健康监测系统软件。分别以四角锥网架、凯威特型单层球面网壳以及某体育馆实际健康监测项目模型为例,验证健康监测系统的有效性。结果表明:1)健康监测系统界面友好、使用方便、运行稳定、扩展性好,具有工程实用价值。用户可以通过鼠标完成大部分流程,直接使用健康监测系统学习和应用。2)基于AutoCAD平台的VBA工具开发的工具箱,将计算的结果可视化,更加直观、形象的在AutoCAD模型中呈现出来,可以让用户交互和动态的观察结构模型、传感器优化布置、健康监测信息。一方面保持AutoCAD强大的绘图的功能、良好的用户界面;另一方面又保持了它的可操作性。3)基于智能粒子群算法的传感器优化布置结果稳定可靠、收敛迅速。4)采用VBA与MATLAB混合编程技术,大大提高应用程序的内存管理及运行速度,为快速高效地对程序计算开辟了道路。5)最优应变传感器及加速度传感器的布置位置具有对称性和明显的继承性。6)从体育馆健康监测信息模块中可以看出,屋面板安装完毕后,钢结构杆件的最大应力在合理设计范围之内,达到预期设计目标。7)体育馆最大沉降量发生在中心节点处,也即整体主桁架的挠度值为52mm,实际发生的挠度值远小于容许挠度值,结构刚度储备丰富,达到了设计的预期值。8)在健康监测信息模块中,对模型中传感器类型、传感器位置、传感器个数等进行设置,能将传感器位置在模型中显示。读取体院馆结构传感器实际监测的数据,将其在CAD中用Excel显示监测数据,并将读取的监测数据用图像的形式展现给用户,使用户能够直观形象的观察、分析数据结果。实现了大型结构监测系统可视化,改善了目前监测信息不够直观,表现贫乏、单一,交互性功能差,缺乏智能自动化处理等问题,具有实用价值。
二、Matlab语言及其在有限元编程中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Matlab语言及其在有限元编程中的应用（论文提纲范文）
（1）在役受损网壳结构抗倒塌可靠度分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 抗倒塌可靠度分析研究现状 |
| 1.2.1 结构抗倒塌分析 |
| 1.2.2 结构抗倒塌可靠度分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 空间结构抗倒塌可靠度分析基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间结构抗倒塌分析方法 |
| 2.2.1 结构倒塌定义 |
| 2.2.2 备选路径法 |
| 2.2.3 关键构件搜索 |
| 2.2.4 结构倒塌判别准则 |
| 2.2.5 结构抗倒塌设计 |
| 2.3 结构可靠度分析基础理论 |
| 2.3.1 结构可靠度定义 |
| 2.3.2 一次二阶矩法 |
| 2.3.3 响应面法 |
| 2.3.4 蒙特卡罗法 |
| 2.3.5 智能算法与非概率可靠度 |
| 2.4 结构抗倒塌可靠度分析 |
| 2.4.1 结构倒塌失效概率 |
| 2.4.2 蒙特卡罗-备选路径法 |
| 2.4.3 随机数生成理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于蒙特卡罗法的SAP2000 可靠度分析程序开发 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 开发平台简介 |
| 3.2.1 Matlab程序设计语言 |
| 3.2.2 SAP2000 有限元软件 |
| 3.2.3 SAP2000 应用程序接口 |
| 3.3 可靠度分析算法与程序 |
| 3.3.1 可靠度分析算法 |
| 3.3.2 可靠度分析程序 |
| 3.4 程序校核算例 |
| 3.4.1 计算模型 |
| 3.4.2 理论分析 |
| 3.4.3 结果与讨论 |
| 3.5 网壳结构算例 |
| 3.5.1 计算模型 |
| 3.5.2 分析结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于直接分析法的结构抗倒塌分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 某工程网壳抗倒塌分析 |
| 4.2.1 网壳结构模型 |
| 4.2.2 直接分析法 |
| 4.2.3 关键构件搜索 |
| 4.2.4 结构抗倒塌分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 柱面网壳结构抗倒塌可靠度分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结构抗倒塌可靠度分析 |
| 5.2.1 结构随机变量 |
| 5.2.2 初始无损结构抗倒塌可靠度分析 |
| 5.2.3 受损结构抗倒塌可靠度分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（2）汽车少片变截面钢板弹簧参数设计CAD及特性仿真软件开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、目的及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 少片变截面钢板弹簧设计方法研究现状 |
| 1.2.1 少片变截面钢板弹簧刚度、应力计算方法的研究现状 |
| 1.2.2 少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法的研究现状 |
| 1.3 少片变截面钢板弹簧关键参数设计CAD及特性仿真软件开发概况 |
| 1.3.1 少片变截面钢板弹簧参数设计CAD软件开发概况 |
| 1.3.2 少片变截面钢板弹簧特性仿真软件开发概况 |
| 1.4 论文研究内容 |
| 第二章 少片变截面钢板弹簧刚度及应力解析计算 |
| 2.1 单片变截面钢板弹簧任意位置处厚度计算 |
| 2.2 截面圆弧型变截面钢板弹簧等效宽度计算 |
| 2.3 单片变截面钢板弹簧刚度及任意位置处应力计算 |
| 2.4 单片变截面钢板弹簧刚度及应力计算方法的验证分析 |
| 2.5 端部非等构结构对少片变截面钢板弹簧力学特性的影响分析 |
| 2.6 端部非等构式少片变截面钢板弹簧刚度及应力计算 |
| 2.7 端部非等构式少片变截面钢板弹簧刚度及应力计算方法的验证分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 少片变截面钢板弹簧关键参数的正向设计方法 |
| 3.1 少片变截面钢板弹簧关键参数正向设计方法 |
| 3.1.1 少片变截面钢板弹簧关键参数设计路线 |
| 3.1.2 少片变截面钢板弹簧夹紧刚度的设计 |
| 3.1.3 等效单片变截面钢板弹簧根部厚度的设计 |
| 3.1.4 各片钢板弹簧根部厚度及片数的设计 |
| 3.1.5 少片变截面钢板弹簧根部加强段端部厚度的设计 |
| 3.1.6 各片钢板弹簧端部平直段长度及厚度的设计 |
| 3.1.7 各片钢板弹簧任意位置处厚度的设计 |
| 3.1.8 各片钢板弹簧自由弧高的设计 |
| 3.2 少片变截面钢板弹簧实例设计及其ANSYS仿真验证 |
| 3.2.1 基于车辆参数的少片变截面钢板弹簧实例设计 |
| 3.2.2 ANSYS仿真验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 软件各模块界面设计 |
| 4.1 软件开发平台研究 |
| 4.1.1 Qt框架简介 |
| 4.1.2 Qt优势及特点 |
| 4.1.3 Qt的事件处理机制 |
| 4.1.4 Qt的信号、槽机制 |
| 4.2 软件设计路线 |
| 4.3 软件界面设计 |
| 4.3.1 主界面设计 |
| 4.3.2 参数设计CAD模块界面设计 |
| 4.3.3 参数化有限元仿真模块界面设计 |
| 4.3.4 特性仿真分析模块界面设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 软件各模块功能开发 |
| 5.1 参数设计CAD模块功能开发 |
| 5.1.1 少片变截面钢板弹簧关键参数设计功能开发 |
| 5.1.2 少片变截面钢板弹簧参数CAD标注功能开发 |
| 5.2 参数化有限元分析模块功能开发 |
| 5.2.1 Qt与 ANSYS间通信设计 |
| 5.2.2 ANSYS参数化语言APDL |
| 5.2.3 APDL命令流参数修改 |
| 5.3 特性仿真分析模块功能开发 |
| 5.3.1 图形库插件的选择 |
| 5.3.2 曲线绘制功能开发 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 汽车少片变截面钢板弹簧实例设计及试验验证 |
| 6.1 端部非等构式少片变截面钢板弹簧的实例设计 |
| 6.1.1 参数设计CAD模块设计结果 |
| 6.1.2 特性仿真分析模块运行结果 |
| 6.1.3 参数化有限元仿真分析模块结果 |
| 6.2 钢板弹簧试验验证 |
| 6.2.1 钢板弹簧性能试验样件 |
| 6.2.2 试验设备简介及试验步骤 |
| 6.2.3 试验结果及分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 研究结论与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间参与课题、发表论文和获奖 |
| 致谢 |
（3）浓度对流扩散方程高精度并行算法及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1 背景研究 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 数值计算精度的研究进展 |
| 1.2.2 数值算法并行化的研究进展 |
| 1.2.3 三对角矩阵并行化的研究进展 |
| 1.2.4 MATLAB并行求解应用研究进展 |
| 1.3 发展趋势 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 2. 一维Dirchlet边界条件下浓度对流扩散方程高精度格式构造 |
| 2.1 一般内点差分格式 |
| 2.1.1 内点格式构造 |
| 2.1.2 内点格式稳定性分析 |
| 2.2 边界差分格式 |
| 2.2.1 始边界格式构造 |
| 2.2.2 始边界格式稳定性分析 |
| 2.2.3 末边界格式构造 |
| 2.2.4 末边界格式稳定性分析 |
| 2.3 数值算例 |
| 2.4 本章小结 |
| 3. 浓度对流扩散方程高精度格式并行计算方法 |
| 3.1 并行计算方法推导 |
| 3.2 数值算例及并行效率分析 |
| 3.2.1 一维浓度对流扩散方程并行效率分析 |
| 3.2.2 二维浓度对流扩散方程并行效率分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4. 基于对流扩散方程并行计算中的MATLAB高效实现方法 |
| 4.1 影响并行计算效率的因素 |
| 4.2 提高并行计算效率的方法 |
| 4.2.1 减少数据通讯时间 |
| 4.2.2 混合编译优化 |
| 4.3 本章小结 |
| 5. 环境中的应用 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 数值模拟 |
| 6. 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 一维浓度对流扩散方程高精度格式的内点差分系数 |
| 附录B 一维浓度对流扩散方程高精度格式的始边界差分系数 |
| 附录C 一维浓度对流扩散方程高精度格式的末边界差分系数 |
| 附录D 二维浓度对流扩散方程高精度格式的解 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（4）基于粘弹性杆模型的柔性电缆装配验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及进展 |
| 1.2.1 力学模型建立 |
| 1.2.2 动力学微分方程的转换与求解 |
| 1.2.3 研究现状总结与分析 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 2 柔性电缆动力学建模 |
| 2.1 柔性电缆中心线的几何学基础 |
| 2.1.1 空间曲线的Frenet标架 |
| 2.1.2 电缆中心线的曲率、挠率及Darboux矢量表达 |
| 2.2 柔性电缆空间位姿确定 |
| 2.2.1 空间坐标系建立 |
| 2.2.2 弯扭度矢量表达 |
| 2.3 电缆动力学模型 |
| 2.3.1 有限元离散 |
| 2.3.2 拉伸变形表达 |
| 2.3.3 弯曲变形表达 |
| 2.3.4 几何扭转变形表达 |
| 2.3.5 材料扭转变形表达 |
| 2.3.6 耗散及重力表达 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 数值解算及仿真分析 |
| 3.1 微分方程数值解法 |
| 3.1.1 半隐式欧拉法 |
| 3.1.2 分子布局矩阵求导 |
| 3.2 MATLAB求解与优化 |
| 3.2.1 传统循环编程思想 |
| 3.2.2 MATLAB向量化编程 |
| 3.3 不同参数下电缆动力学仿真分析 |
| 3.3.1 柔性电缆物理建模参数 |
| 3.3.2 电缆密度对其空间形态变化的影响 |
| 3.3.3 电缆弹性模量对其空间形态变化的影响 |
| 3.3.4 耗散能对电缆空间形态变化的影响 |
| 3.4 不同边界条件下电缆动力学仿真分析 |
| 3.4.1 电缆中心线形态变化 |
| 3.4.2 电缆截面纯扭转变形 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 柔性电缆动力学模型实验验证 |
| 4.1 实验原理及方案设计 |
| 4.2 实验系统搭建 |
| 4.2.1 三轴电动导轨的选型 |
| 4.2.2 电缆连接件设计 |
| 4.2.3 实验模型介绍 |
| 4.2.4 相机选择及参数设置 |
| 4.2.5 DemoCam软件系统介绍 |
| 4.3 建模仿真与实验对比验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 柔性电缆虚拟装配模块的设计与实现 |
| 5.1 电缆装配仿真模块设计 |
| 5.1.1 电缆装配工艺规划的任务 |
| 5.1.2 电缆装配仿真模块功能组成 |
| 5.2 动力学模型快速求解算法 |
| 5.3 虚拟装配系统概况 |
| 5.3.1 系统开发与运行环境 |
| 5.3.2 系统业务流程分析 |
| 5.4 系统功能实现及实例 |
| 5.4.1 系统基本界面 |
| 5.4.2 柔性电缆的创建与操纵 |
| 5.4.3 应用实例 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（5）基于模糊PID的矫平机控制系统的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的来源和研究的意义 |
| 1.2 矫平机的国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.3 模糊PID的国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.3.1 PID算法的国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.3.2 模糊控制算法的国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 2 矫平机工作辊优化设计 |
| 2.1 矫平机的主要结构与技术参数 |
| 2.2 钢卷矫平过程的受力与变形分析 |
| 2.2.1 矫平机中钢卷的弯曲变形分析 |
| 2.2.2 矫平力学性能参数分析 |
| 2.3 矫平机工作辊的计算分析 |
| 2.3.1 以矫平曲率为基础分析工作辊 |
| 2.3.2 以接触强度为基础分析工作辊 |
| 2.3.3 以咬入条件为基础分析工作辊 |
| 2.3.4 矫平工作辊径的选择 |
| 2.4 矫平机工作辊的仿真分析 |
| 2.4.1 矫平工作辊系模型建立 |
| 2.4.2 材料属性定义 |
| 2.4.3 分析步的设置 |
| 2.4.4 相互关系确定与加载 |
| 2.4.5 结果及后处理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 矫平机控制系统的硬件设计和程序设计 |
| 3.1 矫平机控制系统的硬件结构图 |
| 3.2 触摸屏的选型和主要技术参数 |
| 3.2.1 触摸屏的选型 |
| 3.2.2 Mcgs Tpc7062kx型号触摸屏的主要技术参数 |
| 3.3 PLC的选型和主要技术参数 |
| 3.3.1 PLC的基本结构 |
| 3.3.2 PLC的工作原理 |
| 3.3.3 PLC的主要特点 |
| 3.3.4 PLC的选型 |
| 3.3.5 CPU314-2PN/DP型号PLC的主要技术参数 |
| 3.4 位移传感器的选型和主要技术参数 |
| 3.4.1 位移传感器的选型 |
| 3.4.2 TR25型号位移传感器的主要技术参数 |
| 3.5 旋转编码器的选型和主要技术参数 |
| 3.5.1 旋转编码器的选型 |
| 3.5.2 旋转编码器的主要技术参数 |
| 3.6 直流调速器的选型和主要技术参数 |
| 3.6.1 直流调速器的选型 |
| 3.6.2 Eurotherm590C型号直流调速器的主要技术参数 |
| 3.6.3 Eurotherm590C型号直流调速器的接线 |
| 3.7 触摸屏的设计 |
| 3.8 PLC程序的设计 |
| 3.8.1 程序流程图 |
| 3.8.2 I/O地址分配表 |
| 3.8.3 测试结果分析 |
| 3.9 本章小节 |
| 4 钢卷输送问题分析和模糊控制器的设计 |
| 4.1 钢卷输送问题分析 |
| 4.1.1 影响钢卷恒速的因素 |
| 4.1.2 解决钢卷恒速供送的策略 |
| 4.2 PID控制器 |
| 4.2.1 PID控制器原理 |
| 4.2.2 PID控制的离散化 |
| 4.2.3 PID参数的整定 |
| 4.3 模糊控制器 |
| 4.3.1 模糊控制器系统简介 |
| 4.3.2 模糊控制系统的特性 |
| 4.3.3 模糊控制器的原理 |
| 4.3.4 模糊控制器的结构选择 |
| 4.4 模糊控制器设计 |
| 4.4.1 控制量的确定 |
| 4.4.2 模糊控制规则的设计 |
| 4.4.3 模糊化与反模糊化的方法 |
| 4.4.4 论域选择与尺度变换比例因子的确定 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 矫平机控制系统模糊PID控制策略研究 |
| 5.1 模糊PID控制器及其工作原理 |
| 5.2 控制系统的结构图与数学模型 |
| 5.2.1 控制系统的结构图 |
| 5.2.2 控制系统的数学模型 |
| 5.3 模糊PID控制器的设计 |
| 5.3.1 模糊控制器结构的确定 |
| 5.3.2 模糊语言变量以及隶属度函数的确定 |
| 5.3.3 模糊控制规则的建立 |
| 5.3.4 模糊推理算法的确定 |
| 5.3.5 反模糊化求解模糊控制查询表 |
| 5.4 系统仿真工具 |
| 5.4.1 MATLAB仿真工具简介 |
| 5.4.2 SIMULINK模糊逻辑工具箱 |
| 5.5 在MATLAB中对模糊PID控制的实现 |
| 5.5.1 基于MATLAB的模糊PID控制器模块的建立 |
| 5.5.2 基于SIMULINK直流电机模糊PID仿真 |
| 5.6 仿真分析 |
| 5.6.1 不同控制方式下的仿真分析 |
| 5.6.2 鲁棒性能分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）浅埋城市公路隧道交互式设计应用系统的开发与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题工程背景与研究意义 |
| 1.1.1 选题工程背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 隧道计算分析研究现状 |
| 1.2.1 国内外隧道计算分析研究现状 |
| 1.2.2 隧道计算分析研究动态 |
| 1.3 论文主要研究的内容 |
| 1.4 论文主要研究技术路线 |
| 2 隧道有限元计算分析 |
| 2.1 网格单元和计算边界 |
| 2.2 计算荷载矩阵和刚度矩阵 |
| 2.2.1 计算单元荷载矩阵 |
| 2.2.2 计算单元刚度矩阵 |
| 2.2.3 整体荷载矩阵和整体刚度矩阵的集成原则 |
| 2.3 计算单元的应变矩阵和应力矩阵 |
| 2.3.1 计算单元的应变矩阵 |
| 2.3.2 计算单元的应力矩阵 |
| 2.4 建立有限元基本方程 |
| 2.5 求解有限元基本方程 |
| 2.6 处理边界条件 |
| 2.7 配筋计算 |
| 2.7.1 对称结构配筋计算 |
| 2.7.2 非对称结构配筋计算 |
| 2.8 受压构件的一般构造要求 |
| 2.8.1 截面形式及尺寸的构造要求 |
| 2.8.2 材料强度的构造要求 |
| 2.8.3 纵筋的构造要求 |
| 2.8.4 箍筋的构造要求 |
| 2.8.5 裂缝控制验算 |
| 2.9 公路荷载 |
| 2.9.1 车道荷载 |
| 2.9.2 车辆荷载 |
| 2.10 本章小结 |
| 3 隧道MATLAB设计分析 |
| 3.1 C语言和MATLAB语言的对比选用 |
| 3.1.1 C语言概述和优缺点 |
| 3.1.2 MATLAB语言概述和特点 |
| 3.1.3 本论文编程语言的对比选用 |
| 3.2 MATLAB基础设计指令 |
| 3.2.1 矩阵的表示及其主要运算 |
| 3.2.2 几种重要的数学运算 |
| 3.2.3 数据的导入、导出和读写 |
| 3.2.4 函数的定义和调用 |
| 3.2.5 绘图及绘图的保存和显示 |
| 3.2.6 if条件语句和for循环语句 |
| 3.3 网格划分程序设计 |
| 3.4 GUI界面程序设计 |
| 3.4.1 GUI主要参数说明 |
| 3.4.2 可编辑文本框程序设计 |
| 3.5 配筋程序设计 |
| 3.5.1 配筋计算程序 |
| 3.5.2 配筋数据处理 |
| 3.6 程序运行结果数据显示程序设计 |
| 3.7 交互式功能设计 |
| 3.8 程序安装包设计 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 隧道数值计算及设计程序 |
| 4.1 程序设计总体说明 |
| 4.1.1 程序设计的总体思路 |
| 4.1.2 程序设计指令总结 |
| 4.2 各截面程序总体设计及结果 |
| 4.3 程序运行结果处理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 应用程序计算对比 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文总结 |
| 6.2 本论文展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
（7）计及附着柔性的塔式起重机塔身结构分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复杂梁杆系统计算分析方法研究概况 |
| 1.2.2 柔性附着结构计算分析方法研究概况 |
| 1.2.3 塔身稳定性分析方法研究概况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 塔机格构式塔身及柔性附着结构计算分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 具有多点柔性附着结构的塔式起重机等效模型的建立 |
| 2.3 塔身柔性附着结构的支撑反力 |
| 2.3.1 柔性附着侧向反力 |
| 2.3.2 柔性附着扭转反力 |
| 2.4 格构式塔身的等效抗弯与抗扭刚度 |
| 2.4.1 塔身等效抗弯惯性矩 |
| 2.4.2 塔身等效扭转刚度 |
| 2.5 计算实例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 塔机柔性附着结构等效刚度及杆件内力计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三杆式柔性附着结构的等效刚度及杆件内力 |
| 3.3 超静定附着结构的等效刚度及杆件内力 |
| 3.3.1 四杆单侧式柔性附着结构的计算 |
| 3.3.2 四杆双侧式柔性附着结构的计算 |
| 3.4 特殊形式附着结构的等效刚度及杆件内力 |
| 3.4.1 A型特殊附着结构的计算 |
| 3.4.2 B型特殊附着结构的计算 |
| 3.5 计算实例 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于设计规范的塔机柔性附着系统参数化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多点柔性附着的塔身稳定性分析 |
| 4.2.1 具有单点柔性附着的塔身稳定性分析 |
| 4.2.2 多点柔性附着的塔身稳定性分析 |
| 4.3 多点柔性附着的塔身非线性位移分析 |
| 4.4 塔式起重机柔性附着系统参数化分析平台的构建 |
| 4.4.1 系统整体参数化建模思路及流程说明 |
| 4.4.2 塔机柔性附着系统参数化分析平台设计说明 |
| 4.5 塔式起重机柔性附着系统参数化分析平台的实现 |
| 4.5.1 参数化分析平台界面功能的实现 |
| 4.5.2 参数化分析平台用户说明 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）多微波源反应器内温度场调控规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 论文的研究背景 |
| 1.1.1 反应器加热方式简介 |
| 1.2 微波反应器简介 |
| 1.2.1 微波加热原理 |
| 1.2.2 微波加热的特点 |
| 1.2.3 微波加热的研究现状 |
| 1.3 温度场模拟研究 |
| 1.4 论文研究目的与意义 |
| 1.5 论文主要内容与创新点 |
| 1.5.1 论文的主要内容 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 第二章 多源微波反应器加热水的表面温度场分布 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验试剂及仪器 |
| 2.3 实验装置及实验流程 |
| 2.3.1 实验装置 |
| 2.3.2 实验方法 |
| 2.3.3 实验步骤 |
| 2.4 多源微波反应器表面温度场分布研究 |
| 2.4.1 微波源数量对温度场分布规律的影响 |
| 2.4.2 单微波源加热溶液的表面温度场分布规律 |
| 2.4.3 双微波源加热溶液的表面温度场分布规律 |
| 2.4.4 三微波源加热溶液的表面温度场分布规律 |
| 2.4.5 四微波源加热溶液的表面温度场分布规律 |
| 2.4.6 微波源的位置对反应器表面温度场分布规律的影响 |
| 2.4.7 反应器大小对反应器表面温度场分布规律的影响 |
| 2.4.8 微波功率对反应器表面温度场分布规律的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多源微波反应器加热水体相温度场的分布 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.4 实验结果分析与讨论 |
| 3.4.1 不同加热时间的体相温度场分布 |
| 3.4.2 不同加热功率下的体相温度场分布 |
| 3.4.3 不同反应器尺寸的体相温度场分布 |
| 3.4.4 水的介电常数 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多源微波反应器加热水的温度场模拟 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 基于MATLAB的温度场模拟 |
| 4.3 微波反应器传热模型的建立 |
| 4.4 传热模型的边界性条件 |
| 4.5 微波功率的计算 |
| 4.6 微波反应器加热水的的模拟计算 |
| 4.7 微波反应器加热水的温度场模拟结果与实际测量结果对比 |
| 4.7.1 不同加热时间下的温度场分布 |
| 4.7.2 不同加热功率下的温度场分布 |
| 4.7.3 不同反应器尺寸的温度场分布 |
| 4.7.4 不同加热时间下的模拟结果与实测结果对比 |
| 4.7.5 不同加热功率下的模拟结果与实测结果对比 |
| 4.7.6 不同反应器尺寸下的模拟结果与实测结果对比 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
| 附件 |
（9）超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超高速磨削加工研究概述 |
| 1.2.1 超高速磨削加工技术特点 |
| 1.2.2 超高速磨削加工关键技术 |
| 1.2.3 超高速磨削加工技术国内外研究现状 |
| 1.3 数字化样机技术在机床设计领域应用 |
| 1.3.1 国外数字化样机技术在机床设计领域应用研究现状 |
| 1.3.2 国内数字化样机技术在机床设计领域应用研究现状 |
| 1.4 虚拟加工仿真技术研究方法 |
| 1.4.1 虚拟加工几何仿真研究方法 |
| 1.4.2 虚拟加工几何仿真国内外研究现状 |
| 1.4.3 虚拟加工物理仿真研究方法 |
| 1.4.4 虚拟加工物理仿真国内外研究现状 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 基于有限元技术的磨削加工宏观仿真研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 磨削加工过程及机理 |
| 2.2.1 磨削加工过程要素 |
| 2.2.2 磨削力与磨削温度 |
| 2.2.3 超高速磨削机理 |
| 2.3 有限元方法求解高速碰撞问题 |
| 2.3.1 砂轮与工件高速碰撞现象解释 |
| 2.3.2 空间域离散方法 |
| 2.3.3 时间域离散方法 |
| 2.4 磨削加工过程宏观仿真分析 |
| 2.4.1 有限元分析几何模型建立与网格划分 |
| 2.4.2 仿真材料参数与边界条件确定 |
| 2.4.3 仿真结果分析 |
| 2.5 磨削力与磨削温度测量实验研究 |
| 2.5.1 实验设备及方法 |
| 2.5.2 实验过程及结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 超高速磨削主轴系统动态特性分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 液体动静压主轴系统结构分析 |
| 3.3 液体动静压轴承油膜流体动力学仿真分析 |
| 3.3.1 计算流体动力学分析方法原理 |
| 3.3.2 轴承油膜有限元模型建立 |
| 3.3.3 轴承油膜压力场与温度场求解 |
| 3.3.4 仿真参数对油膜支承特性影响 |
| 3.3.5 轴承-转子结合部动力学参数计算 |
| 3.4 液体动静压主轴系统动态特性仿真分析 |
| 3.4.1 液体动静压主轴系统有限元模型建立及模态分析 |
| 3.4.2 仿真结果分析 |
| 3.5 液体动静压主轴系统动态特性测试 |
| 3.5.1 动态特性测试系统组成 |
| 3.5.2 动态特性测试参数及条件设置 |
| 3.5.3 试验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 超高速磨削主轴系统热结构耦合分析 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 液体动静压主轴系统热结构耦合求解方程 |
| 4.2.1 导热微分方程 |
| 4.2.2 定解条件 |
| 4.2.3 热弹性变形基本方程 |
| 4.3 液体动静压轴承油膜温度场仿真分析 |
| 4.3.1 换热系数计算 |
| 4.3.2 不同参数下油膜温度场仿真结果 |
| 4.4 液体动静压主轴系统热结构耦合分析 |
| 4.4.1 液体动静压主轴系统热结构分析有限元模型建立 |
| 4.4.2 材料属性与边界条件设定 |
| 4.4.3 热结构耦合变形仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超高速磨削试验台整机动态特性分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 超高速磨削试验台整机建模与结合部分析 |
| 5.2.1 超高速磨削试验台整体结构与模型建立 |
| 5.2.2 结合部等效动力学模型 |
| 5.2.3 超高速试验台结合部动力学参数计算 |
| 5.3 超高速磨削试验台动态特性仿真分析 |
| 5.3.1 超高速磨削试验台整机有限元模型建立 |
| 5.3.2 结合部等效动力学模型有限元处理 |
| 5.3.3 仿真结果分析 |
| 5.4 超高速磨削试验台整机动态特性测试 |
| 5.4.1 实验过程及结果 |
| 5.4.2 仿真与实验结果对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工仿真研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 仿真系统层次结构 |
| 6.2.1 主要功能工作流程 |
| 6.2.2 仿真系统开发方法及流程 |
| 6.3 超高速磨削试验台网络化建模 |
| 6.3.1 超高速磨削试验台三维实体建模 |
| 6.3.2 模型转换处理 |
| 6.3.3 工件和砂轮线框建模 |
| 6.4 超高速磨削试验台加工几何仿真关键技术 |
| 6.4.1 基于正则表达式数控代码编译 |
| 6.4.2 机床主要运动部件碰撞检测 |
| 6.4.3 工件材料去除 |
| 6.4.4 仿真系统界面与功能 |
| 6.5 基于网络的虚拟加工系统物理参数仿真功能开发 |
| 6.5.1 Matlab的Web原理与开发流程 |
| 6.5.2 基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工物理参数仿真系统结构 |
| 6.5.3 磨削参数计算脚本文件建立 |
| 6.5.4 仿真系统界面开发 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文和参与科研项目 |
| 作者简介 |
（10）空间结构健康监测系统研究与可视化实现（论文提纲范文）
| 摘要 ABSTRACT 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 空间结构健康监测系统的研究意义及现状 |
| 1.2.1 空间结构健康监测系统的研究意义 |
| 1.2.2 空间结构健康监测系统的研究现状 |
| 1.3 课题的提出 |
| 1.4 本文研究的主要内容 第2章 基本理论与关键技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间结构健康监测系统简介 |
| 2.3 基于粒子群智能算法的传感器优化布置 |
| 2.3.1 粒子群算法的基本原理 |
| 2.3.2 适应度函数的选取 |
| 2.4 可视化实现关键技术分析 |
| 2.4.1 VBA二次开发工具 |
| 2.4.2 VBA与MATLAB混合编程技术 |
| 2.4.3 Windows API在VBA编程中的应用 |
| 2.5 本章小结 第3章 空间结构健康监测系统主体设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统界面设计与开发 |
| 3.2.1 菜单设计 |
| 3.2.2 界面开发的主要步骤 |
| 3.2.3 系统帮助文件 |
| 3.3 结构模型显示模块 |
| 3.4 传感器优化布置模块 |
| 3.4.1 传感器优化布置界面 |
| 3.4.2 智能算法界面 |
| 3.4.3 结果输出界面 |
| 3.5 健康监测信息模块 |
| 3.6 本章小结 第4章 传感器优化布置子系统可视化算例 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空间网壳结构模型 |
| 4.2.1 工程概况 |
| 4.2.2 应变传感器优化布置及其可视化 |
| 4.2.3 加速度传感器优化布置及其可视化 |
| 4.3 空间网架结构模型 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 应变传感器优化布置及其可视化 |
| 4.3.3 加速度传感器优化布置及其可视化 |
| 4.4 结果分析 第5章 体育馆健康监测系统可视化实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 体育馆健康监测系统中模型可视化 |
| 5.2.1 体育馆工程概况 |
| 5.2.2 体育馆有限元模型 |
| 5.2.3 体育馆结构模型显示 |
| 5.3 体育馆健康监测系统中传感器优化布置研究 |
| 5.3.1 体育馆结构健康监测系统中应变传感器的布置 |
| 5.3.2 体育馆结构健康监测系统中加速度传感器布置 |
| 5.4 体育馆健康监测信息可视化 |
| 5.4.1 体育馆结构健康监测信息模块传感器设置 |
| 5.4.2 体育馆结构健康监测信息模块监测数据 |
| 5.4.3 体育馆结构健康监测信息模块图形可视化 |
| 5.4.4 结果分析 |
| 5.5 结论 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 参考文献 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作 致谢 |
四、Matlab语言及其在有限元编程中的应用（论文参考文献）
- [1]在役受损网壳结构抗倒塌可靠度分析[D]. 石飞宇. 北京建筑大学, 2021(01)
- [2]汽车少片变截面钢板弹簧参数设计CAD及特性仿真软件开发[D]. 梁宇通. 山东理工大学, 2020(02)
- [3]浓度对流扩散方程高精度并行算法及其应用[D]. 谢悦. 大连海事大学, 2020(01)
- [4]基于粘弹性杆模型的柔性电缆装配验证[D]. 王泽怡. 大连海事大学, 2020(01)
- [5]基于模糊PID的矫平机控制系统的设计与研究[D]. 祝相泉. 辽宁工业大学, 2020(03)
- [6]浅埋城市公路隧道交互式设计应用系统的开发与研究[D]. 陶源. 西华大学, 2019(02)
- [7]计及附着柔性的塔式起重机塔身结构分析方法研究[D]. 刘佳慧. 哈尔滨工业大学, 2019
- [8]多微波源反应器内温度场调控规律研究[D]. 孙蕊. 北京化工大学, 2019(06)
- [9]超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究[D]. 关鹏. 东北大学, 2018(12)
- [10]空间结构健康监测系统研究与可视化实现[D]. 熊泉祥. 青岛理工大学, 2018(05)