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相似文献
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1.
深海采矿扬矿管横向运动特性   总被引:5,自引:0,他引:5  
冯雅丽  张文明  俞洁 《有色金属》2002,54(3):120-123
将扬矿管考虑成弹性梁,通过分析梁单元在垂直平面所受的各种横向载荷的影响,建立梁单元横向振动的数学模型,同时根据扬矿管的边界条件,利用伽疗金法,对运动方程进行求解。求出扬矿管相对于船的偏移、扬矿管的弯曲应力以及在不同拖航速度及不同时刻扬矿管的偏移和弯曲应力的变化规律,给扬矿管的整体设计提供依据。  相似文献   

2.
5000m扬矿管纵向振动研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析,将5000m扬矿管等分成20个两节点梁单元,应用等效线性化方法及结构对地震的反应原理建立了扬矿管纵向运动模型.采用ADINA有限元分析软件.通过研究在海水中不同海浪周期下扬矿管的振动特性可知:扬矿管的一阶纵向共振周期处于海洋中海浪通常出现的周期范围内;共振时扬矿管顶端与末端的纵向振动的相位差接近180°,产生轴向应力很大,给管子的设计和操作带来极大的影响.  相似文献   

3.
深海采矿系统中,扬矿管纵向振动是影响扬矿管寿命的主要因素。本文对带有泵组及中间仓的阶梯式扬矿管的纵向振动进行了建模,并用解析方法对方程进行求解,通过计算机的模拟计算,分析了扬矿管纵向振动稳态响应的特性。  相似文献   

4.
深海采矿扬矿管非线性动态特性研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
肖林京  张文明  方湄 《煤炭学报》2002,27(4):417-421
深海采矿扬矿管受海浪、海流及采矿船的拖航作用产生大偏移。将扬矿管简化为梁单元,建立了几何非线性有限元模型,分析了液动力的计算方法,给出了增量平衡方程以及Newmark迭代方法。分析了采矿船在变速条件下扬矿管的偏移构型、运动速度、加速度及弯曲应力。扬矿管底端(即缓冲矿仓处)偏移位移达319.02m,扬矿管在顶部弯曲应力达13.1034MN/m^2。  相似文献   

5.
建立了深海采矿扬矿管的纵向振动微分方程,应用矩阵迭代法求取扬矿管的固有频率和固有振型,使用MAT-LAB得到了扬矿管固有频率,并绘制扬矿管的固有振型曲线。采用直接积分法中的Newmark法求解扬矿管的动力学响应,利用abaqus对扬矿管的纵向振动进行了仿真计算,绘制了扬矿管上4个位置的振动随时间的变化曲线,以及在10个采样时间点扬矿管振动随位置的变化曲线。  相似文献   

6.
基于Galerkin法的阶梯式扬矿管偏移分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
深海采矿系统中,连接在采矿船上的扬矿管受多种因素的影响。呈现出相当的复杂动力学特性,将扬矿管考虑成弹性梁,通过分析梁单元在垂直平面所受的各种横向载荷的影响,建立起了梁单元横向振动的数学模型,同时根据扬矿管的边界条件,利用Galerkin法,对此数学模型进行了求解,得到扬矿管相对于船的偏移,以及扬矿管的弯曲应力等。  相似文献   

7.
5000m扬矿管的纵向振动   总被引:7,自引:3,他引:4  
运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析。采用ANDIA有限元分析软件,通过研究在海水中不同海浪周期下扬矿管的振动特性可知,扬矿管的一阶纵向共振周期处于海洋中海浪通常出现的周期范围内;共振时扬矿管顶端与末端的纵向振动的相位差接近π/2,产生轴向应力很大,给管子的设计和操作带来极大的影响。  相似文献   

8.
针对1 000 m海试采矿系统中扬矿管的纵向振动问题,采用基于线性二次型最优控制理论的主动控制方法来抑制振动。首先,建立了海洋环境下的扬矿管纵向运动方程,再推导得到LQG最优控制状态方程,然后运用Matlab编制模拟分析程序,仿真计算了泵和中间舱的纵向振动时间历程和主动控制所需控制力的最大值,结果表明该主动控制方法能有效地实现纵向振动抑制,减少幅度高达75%,所需控制力也符合1 000 m海试系统方案的设计要求。  相似文献   

9.
1000 m深海采矿系统三维整体联动动态分析   总被引:3,自引:2,他引:1  
王刚  刘少军  李力 《金属矿山》2005,(2):19-21,32
1000m深海多金属结核开采试验系统的主体结构由采矿船、扬矿硬管、扬矿泵、中间仓、软管和集矿机等构成,系统各部分相互运动耦合。运用非线性有限元方法,将扬矿系统各部分等效为不同属性的管单元,建立了1000m海洋采矿试验系统整体联动分析的有限元模型,进行了系统整体联动的动力学数值模拟,得到不同联动模式下系统的运动特性与扬矿管的各种动态响应。研究结果表明:系统在设定的联动模式下以0.5m/s的速度联动时,中间仓的拖曳轨迹与船的运动轨迹基本一致;扬矿硬管上端水平作用力在转弯运动过程中变化较大,而垂直方向上的动态拉伸力呈稳定的交变力;扬矿硬管的弯曲应力较小,轴向应力较大。  相似文献   

10.
深海采矿扬矿管的静态特性分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
为研究深海采矿系统的扬矿管的静力学特性,建立了扬矿管的力学模型,采用ABAQUS进行仿真,得到了等直径扬矿管和阶梯型扬矿管的横向偏移以及弯矩。以扬矿管偏移后的平衡位置建立坐标系,采用有限元法对扬矿管的节点力和单元刚度矩阵进行理论推导,用MATLAB分别求得扬矿管在静止和匀速拖航时的净伸长量、轴向应力以及轴向力。研究结果表明:两种管道在海流力的作用下会发生横向偏移,拖航速度越大,横向偏移量越大;等速拖航条件下,阶梯管的横向偏移量比等直径管的偏移量大,随着速度的增大,两者偏移量的差值越大;相同条件下,两种类型管道净伸长量基本相同,但阶梯型管所受到的轴向应力和轴向力要比等直径管的小。另外,在静止和匀速拖航两种状态下两种类型管道的净伸长量、轴向力与轴向应力基本相同。  相似文献   

11.
深海采矿系统扬矿管道不仅承担了运输矿石的功能,而且承受了整个系统大部分的重力,并且还受到海水绕流阻力、管道内外的压力、以及波浪引起的动载荷的综合作用,其变形及应力情况都很复杂,给系统的正常工作带来隐患。综合运用力学知识,运用有限元的思想,将整个管道离散化,使用迭代法编程求解出了每一部分的变形,并绘制出多种情况下的变形曲线。通过对扬矿管的非线性变形分析,得出了采矿船相对洋流的速度将是影响扬矿管变形的决定性因素的结论,对扬矿管的设计及强度校核具有较高的参考价值。  相似文献   

12.
深海采矿水力提升管路系统紧急泄料过程参数分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
韩凝  夏建新 《金属矿山》2008,38(10):35-38
在现有的深海采矿工艺中,以水力提升最具有前景,但水力提升系统投资巨大,存在诸多风险,其中紧急情况下为避险可能需要快速将管道中物料泄空,确保管道不被堵塞。分析提升管路中浆体的受力情况,建立了深海采矿水力提升管路中浆体的运动方程,探讨了提升管路中的浆体的下泄速度与提升浓度和管路直径之间的相互关系。在此基础上,提出了4种快速泄料的方案,并进行了比较。结果可为深海采矿中试系统设计提供依据。  相似文献   

13.
徐旭  唐川林  胡东  徐浩 《煤炭学报》2017,42(11):2998-3005
钻孔水力开采中利用气力提升系统对地下矿浆进行提升时,气体状态(气相值的大小及其运动特性)对矿浆中矿石的运动及其提升效率将会产生重要影响。基于三相流理论和气泡动力学理论建立了提升管中固相运动速度模型,以陶瓷球形颗粒模拟矿石,利用自行设计的小型气力提升系统实验研究不同运行参数(气量值、淹没率)对颗粒提升量的影响,采用高速摄像技术获取不同气量值下管内气-液-固三相流运动图像序列,通过图像处理技术分析气相对固相运动的影响机理并与实验结果相佐证。结果表明:不同气量值下,气泡对颗粒的作用程度及作用形式并不相同;当气量值较小时,液体对颗粒运动影响较大,此时颗粒数量少、速度低且多随气-液混合相沿管壁位置提升;随气量值的增加,气泡对颗粒及液体提升作用明显,固-液混合相浓度及提升速度均趋于最大值并整体向管芯运动,相对于管壁,管芯处颗粒提升速度较大,此时管内整体呈不规则螺旋上升;持续增加进气量,气体流速过高,管内紊动加强,颗粒非连续提升且固-液混合相浓度显著降低。与淹没率相比,气量值的变化对管内固相运动的影响更为显著。实验结果与理论分析吻合较好,对钻孔水力开采工程应用具有指导意义。  相似文献   

14.
根据深海采矿软管输送系统的主要参数,建立了采用实验对输送管道进行力学分析的相似理论。根据相似理论,选取了一根模型输送管道,对其进行了力学实验,同时采用有限元方法对相应情况进行了力学分析。两种分析方法所得结果基本一致,从而证明了采用有限元方法可以对深海采矿输送软管进行力学分析。  相似文献   

15.
高瑞杰  唐军 《金属矿山》2016,45(1):123-127
针对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流提升大洋锰结核颗粒的当地浓度受多种因素影响的问题,基于欧拉-欧拉理论模型,选用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型,以含有锰结核颗粒的海水为流动介质,对扬矿硬管内液固两相流进行数值模拟,分析了管道、物料和浆体的特性等因素对颗粒当地浓度的影响规律。结果表明:不同工况条件下,管道内径、锰结核颗粒粒径、颗粒密度、提升角速度、提升浓度的增大均有助于提高颗粒的当地浓度,进而有利于提高颗粒的输送效率;过大的提升速度将会抑制断面上颗粒当地浓度的提高,从而降低颗粒的输送效率和提升能力;但管壁粗糙度及浆体黏度对当地浓度影响很小。研究结果对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流的输送参数优化和工程应用具有一定的指导意义。  相似文献   

16.
为研究粗颗粒矿石在提升硬管底部管道内的流动状态,在实验室建立了2套试验系统,对提升硬管底部Y型结构和U型结构开展了粗颗粒提升输送性能试验研究,分析了粗颗粒提升速度和输送浓度对流动状态的影响,观察了2种管道结构下粗颗粒的堵塞状态。结果表明,Y型结构的输送状态优于U型结构。该研究结果可为深海采矿系统中提升硬管底部管道结构设计提供试验验证基础。  相似文献   

17.
基于OPTO22 SNAP控制器,运用位置反解方法,构建了深海采矿海上平台模拟六自由度系统。实验结果表明,该系统可以模拟海上平台的运动姿态,有助于采矿船与船上工作平台的隔离,降低工作平台的大幅运动、减少对扬矿管的损伤。  相似文献   

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