轻量级电驱水下机械臂设计与运动学分析

设计了一款四功能水下机械臂，并对驱动关节进行了模块化设计和密封测试。为了保证水下机械臂的可靠性，在水下机械臂水下测试前，进行了强度校核和模态分析。为了验证水下机械臂的性能，通过 Ｄ- Ｈ法建立了其运动学模型，在此基础上分别进行了正、逆运动学分析。此外还采用蒙特卡洛法，在正运动学分析的基础上研究了工作空间特点。研究结果将为进一步的运动控制提供有益的帮助。     

多次动压影响巷道的围岩控制方法

针对厚煤层大采高工作面多次动压影响巷道围岩变形大的问题,结合成庄矿53082巷情况,分析了多次动压巷道围岩变形特征,提出锚杆索补强加固及浅部裂隙封堵和深部围岩加固的巷道加固方案,并进行井下试验。试验表明:巷道两帮最大移近量为376mm,顶底板最大移近量为502mm,巷道围岩变形控制效果较好,能够满足工作面安全生产使用要求。     

复杂地形下风力机尾流数值模拟研究和激光雷达实验对比

以CFD数值计算和实验相结合的方法,对处于中国西南某多山地区陆上风电场的尾流特性进行研究,验证不同数值方法在复杂地形的适用性。首先采用2台激光雷达,测量目标风力机一个月内的自由来流风速和尾流廓线,在地形上坡加速效应下,不同大气稳定度下目标风力机的自由来流风速廓线均呈负梯度。然后分别采用经典致动盘和改进致动盘法,模拟目标风力机在主风向下的尾流发展。不同于只有风速与压降关系的经典致动盘法,改进致动盘法更考虑了叶片几何和气动参数(尺寸信息、攻角、桨距角、升阻力系数等)。通过与后置激光雷达尾流测试结果对比,这2种基于CFD技术的数值模拟方法,计算网格相同,计算时间相当,且均能较好地模拟因为复杂地形而引起的尾流偏转;其中改进致动盘的尾流形状与激光雷达相似,速度亏损也更接近激光雷达结果。因此,改进致动盘法更适合于复杂地形条件下风场模拟,较好平衡了计算的效率与精度。     

银川平原粉细砂的强度特性

粉细砂在银川平原分布广,是建筑物的主要持力层。考虑干密度和饱和度两个重要因素,设计L_9(3~4)正交试验方案,应用应变控制式电动直剪仪进行快剪试验,研究了银川平原粉细砂的强度特性,探索各因素的作用规律和作用机理,分析显著性,建立强度指标的回归模型。研究表明:银川平原砂土的强度指标随干密度的增大呈非线性增加,且增加的幅度逐渐提高;随饱和度的增大呈非线性减小,且减小的幅度亦逐渐降低。对于黏聚力,干密度和饱和度的影响均很显著。对于摩擦角而言,干密度的影响很显著,饱和度的影响显著。显著性由高到低顺序为干密度和饱和度,对于采用夯击、碾压或挤密处理的砂土地基,施工时应严格控制干密度,尤其当设计要求的干密度较大时,更应严格控制干密度。干密度和饱和度对黏聚力的影响程度均大于对摩擦角的影响程度。建立的回归模型相关性好,显著性高,可用于银川平原砂土强度指标的预测。     

不排水条件下抗剪强度空间变化边坡稳定性分析

在正常固结黏土或弱超固结黏土边坡稳定性分析中,常常假设不排水抗剪强度cu随深度线性增加,而在水平方向上保持不变。然而,由于应力环境、沉积条件和风化作用等因素的影响,不排水抗剪强度可能同时沿着水平向变化。研究了不排水强度随深度线性增加,且沿水平向变化的边坡稳定性。引入强度变化倾角i来描述水平向强度变化特征。基于极限分析上限定理,给出了破坏机构内外功率计算公式,并求得稳定系数表达式。利用编程优化求得稳定系数的最优解答。探讨了抗剪强度空间变化特性对边坡稳定性和临界滑动面的影响。研究表明,当边坡坡度较缓,倾角i对于边坡稳定性影响较为显著;随着倾角i的增大,滑面深度逐渐增加。本文解答对于开挖边坡设计及施工具有一定的指导价值。     

基于近场动力学方法的含缺陷板Ⅰ型应力强度因子计算

针对含多缺陷板脆性断裂问题,引入非局部近场动力学理论,结合J积分计算含缺陷板Ⅰ型应力强度因子。通过含Ⅰ型单裂纹脆性板以及系列含等长双裂纹板的应力强度因子计算,验证该方法的可行性和计算精度。进一步应用于含不等长双裂纹、含孔及孔边裂纹脆性板的应力强度因子计算,验证了该方法对于计算含复杂缺陷板Ⅰ型应力强度因子的适用性,并分析了裂纹位置和长度及孔径等多缺陷板裂尖应力强度因子的影响。     

新型钢丝圈撑圈装置的设计

介绍一套新型钢丝圈撑圈装置（撑圈器），从实际功能出发改造撑圈器的机械结构并设计调试工装。新型撑圈器能够实现不同规格钢丝圈的自由切换，不需要更换任何零件，缩短了设备换型的时间，从而可以提高成型设备的生产效率。自动化版本撑圈器可以完全实现自动操作，提高了设备精度和产品稳定性。     

水泥改性加筋土的筋-土界面剪切特性试验研究

为了研究水泥改性加筋土的筋-土界面抗剪强度特性,基于大型直剪试验获取了土工织物与水泥土界面的应力-应变曲线,并分析了水泥掺量对土工织物-水泥土界面强度的影响特点,同时结合SEM照片对加筋土的抗剪强度改性机理进行了初步探讨.结果 表明,水泥改性加筋土的筋-土界面应力-应变曲线都经过了线弹性、弹塑性和应力软化3个不同变形阶段,界面的剪应力与应变为应变软化关系;水泥掺量对加筋土强度有明显影响,筋-土界面的摩擦角、黏聚力均与水泥掺量成线性上升关系,且黏聚力受影响的程度明显更大;根据土工织物的破坏形式与SEM微观形态,发现土工织物内部纤维在剪切过程中受拉应力作用,在土工织物-水泥土界面起到阻止或减少水平位移的效果.     

煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术

针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。     

弧齿锥齿轮参数设计软件开发

弧齿锥齿轮相比直齿锥齿轮具有承载能力大、传动平稳和噪声小的优点,但其设计过程繁琐复杂,设计参数置信度较低。通过对某型弧齿锥齿轮设计过程进行分析,制定了弧齿锥齿轮参数设计的技术路线,运用Unity3D软件开发引擎,开发了弧齿锥齿轮的参数设计软件。该软件包含强度校验、几何参数计算和公差值选取等必要模块,可以生成弧齿锥齿轮制造加工技术要求,为弧齿锥齿轮的参数设计提供了借鉴与参考。