钛合金表面自润滑耐磨复合材料涂层研究进展

自润滑耐磨复合材料涂层有良好的减磨耐磨性能,在材料的表面改性研究领域中发挥着巨大作用。为了使钛合金在使用寿命上能够获得较大程度的提升,利用激光熔覆技术向钛合金基材表面加入一定固体润滑剂和增强相颗粒,制备出的钛合金自润滑耐磨涂层可以显著提高涂层的耐磨性能以及减摩性能。基于国内外研究钛合金复合材料涂层的研究现状,阐述了钛合金表面耐磨复合材料涂层和自润滑涂层的耐磨损强化机理,讨论了自润滑涂层和耐磨涂层的材料选取方式。结果表明,新型固体润滑剂不仅可以降低材料表面的摩擦系数,而且因自身的化学惰性、适应能力强以及对环境污染小等特点,避免了传统润滑剂(润滑油、润滑脂)存在的缺陷;金属基陶瓷复合材料的综合性能更加显著,弥补了单一硬质相颗粒的不足,可作为耐磨涂层的重要组分。最后展望了该涂层未来的发展前景。     

利用LabVIEW的海底采矿车行走控制系统研究

针对海底采矿车在海底难以实现自动行走控制的难题,以海底采矿车模型机为控制对象,基于CAN总线通信方式,设计适用于海底采矿的行走控制系统方案.以M公司的CompactRIO控制器为核心,开发行走控制系统的硬件系统.借助LabVIEW图形化编程环境,开发行走控制系统程序,实现海底采矿车在行走过程中数据采集、控制、监测、显示和分析等功能.模型机行走实验表明,所开发的行走控制系统能有效地实现采矿车行走、越障、越沟和爬坡等动作,达到了海底采矿车远程控制的要求.     

基于MDP的移动机器人室内导航对话管理实现

针对自然语言指令对远程移动机器人导航控制中自然语言理解达不到要求这一问题,提出通过人机对话提高机器人对自然语言指令理解的程度。设计了一个面向救灾机器人室内导航的对话管理系统,建立了对话管理系统的马尔科夫决策过程（MDP）模型。该模型将自然语言指令中导航要素及其属性的组合定义为状态集合,把机器人作出的对话回应定义为动作集合。模型训练的结果是从导航指令中识别出具体的状态,机器人能作出合理的回应,以使对话能够自然流畅地进行,达到最终正确理解导航指令。机器人的自然语言生成基于人工智能标记语言（AIML）设计。实验测试表明,对话过程流畅自然,用户体验较好,准确率达到85.16%。     

一种新型磁悬浮直线运动平台的热分析

为实现定位平台的大运动行程和高运动精度,建立了一种新型磁悬浮直线运动平台,该平台由磁悬浮运动装置和电磁直线驱动装置组成,具有无摩擦、高刚度等优点.针对磁悬浮直线运动平台长时间运行过程中电磁铁的发热问题,运用有限元软件对电磁铁的发热机理、发热量以及热量的时空分布进行了分析,并和实验数据进行了对比.结果表明,在常温常压下,电磁铁温度上升到一定程度后即达到平衡,不需要加装冷却装置.而在真空环境下,电磁铁温度会不断增加,必须加装冷却装置来降低温度.最后,通过仿真对真空环境下的冷却装置设计进行了简单地讨论.     

基于ANFIS的海底采矿车行走控制

针对海底钴结壳采矿车在采矿过程中越过复杂地形时会产生偏离预定路径的问题,提出一种基于ANFIS的海底采矿车直线路径跟踪控制方法,根据训练数据,设计模糊神经网络路径控制器,从而避免专家系统知识库难以获取和精确数学模型难以建立的困难.在此基础上,建立内环采用PID速度控制和外环采用ANFIS控制的机电直线路径行走控制模型,...     

一种新型液压管道抗振支承研究

根据管道减振原理,设计一种新型管道液压抗振支承。该液压管道支承通过弹簧、弹簧片对振动能量进行吸收,并具有结构简单、安装方便的优点。建立振动环境下液压管道振动的数学模型,通过仿真分析安装抗振支承前后管道应力的波动响应,并进行实验验证。结果表明:该抗振支承能有效减小管道应力和流体波动,减振后管道应力最大值和流体压力平均波动幅值分别减小了14.80%、40.49%,有关结论能为在基础振动环境下的管道抗振提供一定的依据和参考。     

强振动环境下液压管道主动减振建模

针对在强振动环境下工作的液压管道,建立振动液压管道梁模型,并结合管道流固耦合横向振动模型建立管道的主动减振模型。运用特征线和差分计算方法求解该数学模型,并且研究主动振动相位差、频率、作用位置和幅值对管道振动的影响规律,得到各减振参数对管道最大幅值和最大应力的影响曲线。发现当振动相位差为π时能使管道的最大幅值和最大应力分别降低44.55%和39.69%,并且适当调整其他三个参数有更佳的减振效果。研究结果表明,使用主动减振方法能够有效减小管道的振动,为管道主动减振提供一定的理论参考。     

轴向基础振动对缠绕式液压胶管沿程压力衰减特性影响

液液压胶管在硬岩掘进机（TBM）液压系统中大量使用,管内流体动力学行为影响系统的安全可靠性。为了得到振动环境下管内流体压力沿管长方向的衰减特性,基于复合材料经典层合板理论和流固耦合理论,建立了缠绕式胶管轴向振动的流固耦合模型,得到沿胶管管长方向压力损失的数值计算公式,仿真与实验研究了振动参数、结构参数和流体参数对压力衰减特性的影响,研究结果表明：沿程压力损失的幅值随着基础振动振幅的增加呈线性增长,随振动频率的增加而增加;随胶管管长和管径的增加,沿程损失波动的程度减弱;随流速的增加,沿程压力损失的波动比减小,流体粘度对沿程压力损失波动的影响较小。研究结果为TBM管系设计和抗振设计提供理论依据。     

球齿滚刀作用下岩石裂纹的数值模拟与试验观测

 在对实际掘进条件做出合理简化的基础上,主要从仿真与试验2个方面对齿刀破岩机制进行研究。首先将Hertz弹性接触理论引入仿真,从而考虑刀具的初始应力分布对裂纹扩展的影响;然后利用基于2D离散法的UDEC软件建立TBM双刃球齿滚刀侵入砂岩的模型,并进行仿真分析;最后在原有线切割试验台的基础上设计观测试验。首次利用高速摄像仪捕捉到岩石崩裂及破碎的现象,并巧妙地使用普通数码相机不连续记录球齿下密实核的产生过程。该模型成功地模拟裂纹的生成与扩展,由仿真结果可知：随着侵深的增加,球齿底部承受压应力过大逐步出现密实核;球齿之间的侧向裂纹由于拉应力失效迅速扩展并趋于交汇,最终裂纹贯穿导致岩体破碎;破碎前刃侧出现的小块岩石崩裂现象是由拉应力失效引起的。仿真结果与实验室观测结果表明,研究成果和施工现场数据存有良好的一致性,可适用于浅地层TBM掘进机破岩机制的研究。     

TBM液压直管道的非线性动力学特性研究

针对TBM掘进过程中产生的振动对液压管道的影响,以液压直管为研究对象,在考虑管道变形的几何非线性及流体脉动的情况下,建立系统的非线性运动微分方程,运用Galerkin方法对其进行离散化,采用数值仿真方法分析基础振动振幅及频率对系统非线性动力学特性的影响规律。结果表明随着基础振动频率和幅值的变化,管道系统交替呈现周期和混沌运动两种形态。系统通过系列倍周期分岔或阵发性混沌进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌;当传递到管道上的基础振动频率低于42 Hz时,或者当传递到管道上的基础振动幅值D在(0,2.5)和(6.5,8.4) mm区间时,可以有效避免系统混沌运动的产生,增加管道运动的稳定性。