基于ADAMS的新型VSP仪器推靠机构仿真与优化

新型VSP推靠机构采用机液复合式结构形式,避免了因机械装置卡死而造成的推靠臂折断等弊端,保证了仪器的安全回收。运用ADAMS软件对推靠机构进行动力学仿真分析,并选择较为敏感的部件尺寸作为设计变量建立数学模型,用惩罚函数算法对其进行优化设计。仿真模型还针对不同井径对推靠臂、支撑臂尺寸进行调整,可测井径100～420mm。经试验验证,在180℃高温,水、泥浆及油液等腐蚀性液体的模拟工况环境下保证连续工作2000次无故障,可靠度达98％以上。虚拟样机技术的应用缩短了产品的设计周期,理论分析的数据与经实际测量的物理样机数据较为接近。并且新型VSP推靠机构在原推靠器的基础上进行了改良,可极大程度上减少推靠臂拆装带来的不便,节省大量成本。     

基于有限元技术的推靠臂的静力与模态分析

推靠臂是VSP测井仪的主要零件之一,它可以使VSP测井仪稳固的推靠在井壁上,能够准确的测试地层的参数。依据有限元技术,采用ANSYS软件对推靠臂进行静力以及模态分析,经过静力学分析,得出推靠臂满足强度和刚度的条件;经过模态分析,计算得出推靠臂的前6阶固有频率和对应的振型,并计算出了各阶固有频率对应的特征参数的灵敏度。对预防其在工作中共振提供了有效的理论指导。     

GT601多臂提速改造

对ＧＴ６０１多臂机构进行了运动分析，得到因开口机构工作失效而出现规律性跳花的织机速度范围，同时提出改造措施，将速度从２００ｒ／ｍｉｎ提高到３００ｒ／ｍｉｎ，以适应中档剑杆织机的需要，达到优质高产的目的。为准确测试其失效速度，设计了一个测试电路，解决靠人工目测误差较大的问题。     

道路照明灯杆优化分析

当前道路照明灯杆设计主要依靠传统计算方法,灯杆高度、壁厚、挑臂长度统一,导致设计余量较大,钢材浪费严重,或安全储备不足,灯杆断裂。基于结构力学理论,设置道路照明灯杆设计变量及优化目标函数,建立优化设计数学模型。以马鞍山市主干道路照明使用的10 m钢质灯杆为对象,采用非线性规划求解法,对灯杆高度、壁厚、挑臂长度等设计变量进行优化计算。计算与分析结果表明:当前工况下,灯杆安全系数为2.43,有足够的安全储备,存在优化空间;随着路灯挑臂长度的增加,路灯壁厚的减小,路灯灯杆安全系数逐渐减小。综合考虑道路照明灯杆经济性与安全性,建议道路照明灯杆安全系数为2.0,挑臂臂长4.0 m,最优壁厚为3.66 mm。     

Ф75mm分离式霍普金森压杆试件长度效应的试验研究

在Ф75mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统上,对不同长径比的C30和C60混凝土试件,以不同的子弹速度对试件进行冲击加载,研究了大直径(Ф75mm)SHPB试验中混凝土试件的长度效应.实验结果表明:对于Ф75mm的大尺寸SHPB装置,当混凝土材料试件长度小于25mm时,摩擦效应对测试结果影响较大;当试件长度大于90mm时,反射拉伸作用明显,不能反映材料真实动态力学性能;当试件长度为(30～75mm),即长径比L/D≈(0.4～1.0),在此范围内实验结果是可信的,能够准确地反映材料的动态力学性能.     

某内能源转管机枪的曲柄滑块机构优化设计

目的　通过对某内能源转管机枪的曲柄滑块机构中的连杆与曲柄的长度比的优化, 使所设计的方案在一定的限制范围内能够最佳地实现活塞加速度较小的预定目标． 方法　用优化设计的黄金分割法, 并以活塞加速度最小为目标函数． 结果　确定了连杆与曲柄的长度比的最优值． 结论　通过本优化设计满足了： （１） 活塞加速度较小; （２） 运动较平稳的设计要求, 因此具有很好的现实意义     

试样尺寸对水蒸气扩散系数瞬态测试的影响

为了分析试样尺寸对水蒸气有效扩散系数瞬态测试结果的影响,利用瞬态法测试底面积为50 mm×50 mm,长度分别为120、150、200、250 mm的4种B04级加气混凝土试样沿长度方向的水蒸气有效扩散系数,比较实验结果与采用标准稳态法的测试结果.结果表明,随着试样尺寸的增长,水蒸气有效扩散系数的瞬态测试值逐渐降低.长度为120 mm试样的瞬态测试值略高于稳态测试值,相对湿度高于50%时的最大偏差不超过10%,耗时为24 h;长度为150 mm试样的瞬态测试值与稳态测试值在整体上最为接近,在整个相对湿度区间的最大偏差不超过13%,测试耗时为36 h;长度为200、250 mm试样的瞬态测试值比稳态测试值显著偏低,最大偏差超过25%,耗时均超过60 h.根据测试结果,建议采用长度约为150 mm的试样对该型加气混凝土的水蒸气扩散系数进行瞬态测试.     

仿生扑翼飞行器翅翼扭转机构设计

为了解决仿生扑翼飞行器翅翼的扭转机构难于实现悬停和后退动作等问题,建立了扑翼飞行器的空气动力学模型,采用曲柄摇杆机构和滑槽结构分别设计了机翼尾部可滑动调节拉杆机构和翅翼前端的转杆机构,得到了一种可实现悬停与后退复合运动的翅翼扭转机构.仿真结果表明:当扭转机构各杆件长度为5mm、12mm、86mm和90mm时,扭转机构摇杆角度调节范围为120°~200°,翅翼攻角变动范围为5°,线性度为8.36%;调节扭转机构摇杆角度实现翅翼扭转.     

重载长行程机械臂设计及力学性能分析

为实现机械臂的重载化和远距离运输,设计一种能够输送2～12 t棒料的送料机械臂,通过联合机构能够达到2700 mm长行程输送目的。为了验证机械臂结构合理性以及在运输过程中的稳定安全性,基于机械臂模型分别进行了静力学分析、模态分析和谐响应分析。分析结果表明：机械臂横梁的设计达到强度要求,前六阶模态振形最大位移偏大,需要在机械臂中设计加强筋,以提升横梁载荷能力。上部机械臂的谐响应分析表明,当上部机械臂频率在100 Hz处时,最大变形为0.11943 mm。为了验证有限元分析的可靠性,对机械横梁进行锤击法单点激励,拾取多点响应频谱。理论分析与试验测试结果的最大误差值为4.0%,发生在第二阶处,两者吻合度较为合理,表明这种机械臂满足重载和长行程的设计需求。     

曲柄滑块机构按工作行程传动角的优化设计

通过对曲柄滑块机构的运动分析，得出了最小工作行程传动角γgmin的求法。从最佳受力条件看，曲柄滑块机构的设计应使γgmin为最大，并据此提出了按工作行程传动角进行优化设计的新方法，对传递动力较大且要求设计精确的情况，尤其具有应用价值。     

石墨电极接头锥面切削机理研究分析

石墨电极接头作为一种新型高性能低成本冶炼金属的石墨材料,具有广泛的应用前景．然而,石墨电极接头在生产加工中却存在着很多问题,难以厘清．为了探明石墨电极接头锥面的加工性能,进行石墨电极接头锥面正交车削实验．实验选取不同刀具角度的硬质合金刀具进行不同车削参数实验,并进行分析．结果表明: 加工石墨电极接头锥面时,切削力呈现波动状态,并且切削力大小随走刀速度 f 和切削厚度 a_p的增大而增大,随切削速度 v_c、刀具前角 γ 和后角 α 增大而减小．此外,由于石墨电极接头是脆性材料,γ 增大时刀具并不会产生积削瘤．基于最小切削力和表面粗糙度目标,得到的最佳切削参数及刀具角度为 a_p= 0.5 mm、v_c= 160 mm·min^-1、f= 100 mm·min^-1、γ= 12°、α= 16°．得出的最优工艺参数及相关结论可为企业在生产实践中提供理论参考．     

Composite rock-breaking of high-pressure CO2 jet & polycrystalline-diamond-compact(PDC) cutter using a coupled SPH/FEM modelOA

CO₂ drilling is a promising underbalance drilling technology with great advantages, such as lower cutting force, intense cooling and excellent lubrication. However, in the underbalance drilling, the mechanism of the coupling CO₂ jet and polycrystalline-diamond-compact(PDC) cutter are still unclear. Whereby, we established a coupled smoothed particle hydrodynamics/finite element method(SPH/FEM) model to simulate the composite rock-breaking of high-pressure CO₂ jet...     

紫外全息凹面光栅离子束刻蚀技术

通过对引出的平行离子柬流外加可控磁场,可以实现离子束流偏转。该方法实现IV型凹面光栅沿曲面不同闪耀角离子束刻蚀,能够获得高衍射效率的IV型凹面光栅。经过理论设计计算出理想的IV型凹面光栅闪耀角,利用全息曝光一弯转离子束刻蚀工艺制作出尺寸45mm×40mm,波长250nm处衍射效率达67％,入臂200mm,出臂188mm,曲率半径224mm的IV型凹面光栅。同时,利用平行离子束流制作了相同参数的IV型凹面光栅,其250nm处的衍射效率为30％。实验结果表明,利用弯转离子束流制作IV型凹面光栅的方法简单易行,并能够精确控制离子束流实现高衍射效率的IV型凹面光栅制作。     

天车升沉补偿系统摇摆装置的设计

为了确定天车升沉补偿系统关键部件摇摆装置的结构参数,基于Simulink软件系统,建立摇摆装置的数学模型,对天车、补偿缸和摇臂装置进行了系统动力学数值模拟,分析了摇摆装置钢丝绳倾角、钢丝绳对天车作用力与天车位移之间的相互关系,以及摇臂装置2个摇臂夹角与补偿缸受力状态的关系.研究表明:摇摆装置的摇臂长度、摇臂下臂固定铰链点位置等结构参数对天车的运动规律、受力状态和补偿性能具有较大影响,天车从最低临界位置向最高临界位置运动的过程中,补偿缸受力随两摇臂夹角的增大先减小后增大.计算得到了摇摆装置各摇臂的长度,确定了摇臂下臂固定铰链点的位置参数和补偿缸固定铰链点的位置参数.     

起重机械用绳排索具力学与疲劳特性研究

绳排索具的力学及疲劳特性是影响起重机伸缩臂安全运行的重要因素.基于选用的6×7+IWS型钢丝绳设计出一款新型楔腔形索节,并建立绳排索具整体3D模型,导入Ansys-Workbench平台建立索具的有限元分析模型.对索具销轴处三方向自由度进行约束,另一端施加100 MPa竖直向下集中力,对索节应力与总体变形分布规律进行研究.研究发现,内锥角是影响索具力学性能的主要因素,当内锥角为16°时绳排绳索具承受的最大接触应力最小且仅为303.4 MPa;随着内锥角在一定范围内变化,索节总体变形量基本控制在0.025～0.03 mm范围内.对影响索具疲劳寿命的钢丝绳进行研究,结果表明交互捻钢丝绳索具疲劳寿命次数能满足工程起重的使用要求,可作为起重机械用索具优先选择对象.     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析.研究结果...     

投掷运动中手臂的数学建模

为寻找在投掷运动中手臂旋转到某个角度时达到的最大角速度，使铅球抛得更远，该文建立了手臂在投掷运动中的动态模型，运用牛顿运动定律给出运动学方程和转矩方程，再根据控制理论把问题转化成最优控制问题，即寻求一容许控制的力，使手臂从初始状态转移到目标状态，并使性能指标角速度取最大值。     

基于螺旋理论的钢带并联机器人力学特性数值分析

为了克服传统的并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,拓宽并联机器人的应用领域,提出一种新型的六自由度钢带并联机器人机构形式.阐述了钢带并联机器人结构组成、工作原理、钢带运动副关键技术,并对不同结构的钢带进行了有限元分析,得到结构参数改变时钢带能承受的失稳力.基于螺旋理论建立了钢带并联机器人力学模型,对刚带并联机器人受力进行数值计算,得到钢带并联机器人不同位姿与结构对各钢带受力的影响规律,为优化钢带并联机器人的结构与运动参数提供理论依据.研究结果表明：弯曲截面结构的钢带承压能力较好,钢带失稳力随钢带圆弧截面中心角、钢带厚度增大而增大,随钢带长度增大而减少.其他结构参数一定,载荷力为400 N时,动平台外接圆半径为210 mm,动平台沿Z轴运动范围受卷筒装置中钢带长度的限制,沿Y轴运动范围为-745~680 mm,沿X轴运动范围为-675~675 mm,动平台绕Z轴旋转角度范围为-87 °~87 °,绕Y轴旋转角度范围为-77 °~77 °,绕X轴旋转角度范围为-90 °~66 °.