基于AMESim的深海采矿车液压执行系统建模与仿真

以深海采矿车液压执行系统为研究对象,利用AMESim软件建立仿真模型,模拟深海环境下采矿车越障的典型工况,通过设置主要系统参数,实现深海采矿车液压执行系统的动力学仿真。仿真结果表明,液压执行系统及各液压元件在深海采矿各种越障工况下安全可靠,系统稳定性好。模拟结果可以为深海采矿车液压系统的优化设计及控制提供理论依据。     

深海采矿被动式升沉补偿系统设计及仿真分析

介绍了一种被动式液压升沉补偿装置，并对其进行了动力学仿真分析，得出的结论可以为深海采矿作业提供理论基础。     

深海采矿系统波浪中耦合运动的模型试验研究

深海采矿船与扬矿管系统的耦合动力分析对采矿系统的研发应用具有重要意义。为了研究波浪引起的扬矿管和采矿船之间的耦合动力响应,采用等效截断设计原则,对扬矿管截断模型的弹性模量、轴向刚度以及单位长度质量等特征参数进行优选,得到了合理的截断模型参数。基于相似理论建立了深海采矿5000 m扬矿管耦合动力学试验模型,解决了深海采矿系统在有限水深试验条件下进行模型试验的问题。同时开展了不同波高、不同波向角和不同矿仓质量下采矿系统模型的耦合运动试验,结果表明,波高、波向角和矿仓质量对耦合响应的幅值、耦合作用时间均有较大影响。该试验模型的建立,为后续管道稳定性和升沉补偿特性的研究提供了技术基础。     

深海采矿综合控制系统设计与研究

深海采矿综合控制系统是深海采矿船的顶层控制系统,涉及采矿作业多系统的集成监测与智能化协同控制。从系统功能架构、采矿作业基本流程、协同作业规则与策略以及调度指挥模型等方面对深海采矿综合控制系统进行了分析与研究,提出了综合控制系统总体方案及协同控制调度指挥策略,并基于粒子群-遗传(PSOGA)算法实现采矿资源的合理调度与分配,为深海采矿综合控制系统的研制提供了理论基础。     

深海采矿输送软管几何非线性静力分析

根据深海采矿矿石输送软管挠度变化很大的特点，采用了几何非线性有限元理论对输送系统进行力学分析；根据输送管道在采矿船和采矿车的牵引下运动，同时受到管道和管内流体重力及海水浮力作用的情况，采用有限元分别对3种参数值的输送系统进行了计算分析。从计算结果的比较分析可知：简单输送系统不能满足深海采矿要求；在输送管道下端安装浮体，得到了一种十分理想的深海采矿系统；输送管道的密度对采矿系统的性能影响很大，应尽可能地采用密度小的输送管道。     

现代MEMS与深海采矿系统压力检测技术

建立６０００ｍ深海采矿系统压力检测仪表的选型前无借鉴。本文分析了传统和现代压力检测技术,认为建立在ＭＥＭＳ技术基础上的压力检测仪表为解决这一难题提供了良好的技术前景。综合国外同类产品的材料、性能和制作工艺等特点,为组成体积小、质量轻、集成化、智能化和远距离传输的现代化全智能测控系统创造了条件。生产厂家应结合深海采矿,进一步提高量程、防海水腐蚀和高压密水等性能,研制出适合深海采矿的新型仪表。     

深海钴结壳螺旋采集式实验采矿头虚拟样机分析

利用虚拟样机技术 ,建立了一个三维实体造型、动力学建模、控制与可视化仿真于一体的深海钴结壳螺旋采集式采矿头的仿真模型 ,并通过试验验证了该模型的正确性 ,从而为采矿火的结构参数和运动学、动力学参数的优化提供了设计依据和验证场所     

深海粗颗粒矿石垂直管道水力提升技术

全面论述了近30年来国内外深海采矿垂直管道水力提升技术的发展和研究现状, 对十几个国家深海采矿垂直管道水力提升系统进行了描述和分析, 重点介绍了我国深海采矿垂直管道水力提升技术的研究成果。从管道输送安全角度考虑, 论述了垂直管道堵塞的关键问题和解决措施, 可为我国深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等金属矿产资源垂直管道水力提升技术的研究提供参考。     

深海流体提升式采矿系统监控技术

介绍了深海流体提升采矿系统的采矿船动力定位，光纤遥测和集矿机控制三项技术以及目前国际海洋采矿财团为这种采矿系统所配置的监控设备，指出了今后研究工作的方向。     

深海采矿输送管道内流体对管道的作用力分析

根据深海采矿系统工作时其输送管道的运动规律和管道内流体的流动情况，采用牛顿第二定理和冲量定理对管中流体流动时对管道的作用力进行了分析。通过理论分析．得出了采矿系统在一般工作情况下管内流体流动对管道作用力的表达式，并分析了表达式中各项的物理意义及计算方法。所推导出的表达式可直接应用于深海采矿系统的受力分析，当系统在特殊的工作条件下，也可以根据具体情况对表达方式进行合理简化而应用于输送系统受力的分析计算。     

深海浮游式采矿车性能的影响因素研究

游式采矿车（ROV采矿车）是切削头和集矿头作业的载体,是采矿系统的行走平台,该平台的性能直接关系到切削头和集矿头作业。因此根据钴结壳矿床赋存区矿岩的物理力学特性和微地形地貌特点,研究浮游式采矿车在钴结壳富存地面上的行驶特性,分析牵引性、稳定性。分析其部件受力情况,找出对浮游式采矿车作业性能有重要影响的因素,并进行尺寸预测,对于论证浮游式缆控水下机器人用于钴结壳开采的可行性具有重要的参考价值,对于钻结壳开采具有指导意义。     

基于Unity3D的采矿方法动态仿真系统研发

采矿工程教学交互仿真系统研究受到国内外采矿学者的广泛重视。针对采矿方法的动态仿真需求,研究采矿方法动态交互仿真的框架及功能需求,提出二维曲线挤出实体建模技术,为采矿方法动态仿真提供模型支撑;基于渲染器重写等可视化算法,将巷道掘进、炮孔钻进以及爆破过程动态可视化;利用坐标转换算法,实现了旋转、拖拽、平移及固定视角转化等用户交互操作。依托3d Max和Unity3D软件,针对VCR采矿方法进行动态仿真系统实现,通过碰撞体组件选择、控制代码优化等仿真系统性能优化方法,减轻计算机运行负担,提升了仿真效果和运行速度,为采矿行业交互仿真系统搭建提供可靠借鉴。     

基于单片机的煤矿挖掘钻机变幅机构动态仿真研究

为了有效地提高煤矿挖掘钻机的动力学性能,提高煤矿工作效率,研究了一种基于单片机的煤矿挖掘钻机变幅机构的动态仿真模型,对其多变幅机构的变幅过程进行了多种状态的虚拟仿真,然后通过仿真分析得出了煤矿挖掘钻机变幅机构工作的关键点,以及在不同工况下的最大受力状况,从而对煤矿挖掘钻机的PLC控制提供了依据。     

深埋矿床大规模回采过程的动态模拟研究

采矿作为一个开放的复杂巨系统,受到各种随机因素的影响。冬瓜山矿是拟用大规模采矿方法开采的深埋硬岩矿山,其回采过程模拟主要应从生产能力、安全性方面展开研究。基于上述分析,分别应用排队论及多重网格方法编制回采过程动态模拟及有限元数值分析软件,对两年的回采过程进行了模拟分析,根据分析结果,针对不同阶段、不同部位提出了相应的参数调整方案及应对措施。     

液压支架及综采工作面配套三维动态设计平台

针对目前液压支架设计缺乏专业化、集成化设计软件的问题,利用三维设计软件Pro/E进行二次开发,将已有的液压支架设计知识和经验固化到程序中,并结合Pro/E系统的Top-down流程、有限元分析模块和3DM ax动态模拟系统,开发了液压支架及综采工作面配套三维动态设计平台,集设计、运动仿真、力学分析和工作面配套模拟为一体。该平台的应用可大大提高支架的设计效率,充分保证支架的设计质量和适应性。     

深海铰接式扬矿系统的动力学建模与试验验证

为研究铰接式扬矿系统的动态影响,分析了波浪液动力、流体阻力和流体附加质量对多段铰接式连接扬矿系统的影响,采用拉格朗日方程建立系统的运动数学模型,并对系统的运动响应进行数值模拟;计算结果和实验基本相符.当海浪周期较小时,中间舱在平衡位置作微幅运动,系统若处于这种海况时,有利于采矿作业.这一结果为我国采用铰接式连接扬矿系统进行1 000 m海上开采(试验)提供了理论依据.     

基于精细建模技术的深部采动过程综合集成系统

深部地下开采中采动应力是导致采场冲击地压,造成片帮、冒顶乃至岩爆地质灾害的显著因素。针对深部开采过程中基本生产单元--采场回采过程中采动应力场的时空演化规律进行研究,提出深部采场精细建模技术,构建采动岩体层次细节模型、采动行为动态仿真模型、多元异质采动岩体场元模型和采动过程动态调控设计参数化自适应优化模型;整合静态场景建模技术、生产工艺动态仿真技术、采动过程应力场信息动态可视化技术、动态调控设计方案预演技术,形成深部采场回采过程综合集成系统;进而探求回采过程中采动行为变化与采动岩体场元变化间的动态解译规律,揭示回采过程应力场的时空演化过程,最终为采场开采方法选择、支护时机与位置预测、回采参数优化提供指导,为采场安全生产提供科学依据和技术支撑。     

基于PHASE数值模拟矿山开采过程的地压监测系统构建及应用研究

毛坪矿在向深部延伸开采过程中,深部高应力、岩爆等地压问题日益突出。通过PHASE软件对矿山典型地质剖面进行数值模拟与分析,得到了不同矿体之间的天然隔离矿柱是应力集中最为明显的区域,且岩层移动以上盘上向45°方向的移动变形最大等地压活动规律,为矿山地压监测系统建设提供了参考。基于PHASE模拟分析结果及矿山开采技术条件,开展了地压监测方案设计并建立了地压监测系统,通过地压监测与分析,得到了矿山动态开采过程中围岩的微震时空演化规律及变形破坏特征,为后续的地压灾害防控提供了技术依据。     

开采沉陷预计与控制仿真试验教学系统

仿真教学是计算机辅助教学的高级阶段。从传统教学的不足与仿真教学的优点入手,针对传统矿山开采沉陷课程教学,以提高教学效果为目的,开发了基于VB的开采沉陷预计与控制仿真试验教学系统,将仿真教学引入到矿山开采沉陷学教学过程中。在论述系统开发原理及功能设计的基础上,详细介绍了系统3大模块——地表移动变形分析模块、动态演示模块及开采沉陷控制技术模块的功能与特点。基于本系统,通过人机交互界面与系统进行交流,可以让学生充分理解并掌握地表及岩层破坏机理,开采沉陷预计、开采沉陷防治等重点内容,从而有效提高教学质量和效果。教学实践表明,将计算机仿真教学纳入到矿山开采沉陷学教学过程中,可以极大地提高学生理解能力,培养学生的学习兴趣。