深海采矿扬矿系统水下构形与动力学特性数值仿真

深海多金属结核开采系统的扬矿系统主要由扬矿硬管、扬矿泵、中间仓、扬矿软管等组成的长管线系统构成,其水下运动学和动力学行为,决定了深海采矿的成败.运用非线性有限元方法,建立了基于1000m深海采矿试验扬矿系统的有限元模型,进行了系统水下空间构形的静态和动态数值仿真,计算分析了海洋环境中的波流载荷,软管长度,软管集中吊挂浮力配置,以及采矿船和集矿机的运动状态等因素,对系统空间构形,尤其对软管形态的影响.水下管线的液动力载荷采用Morison公式计算.     

深海采矿扬矿多级分布式测控系统研究

为了深海资源研究开发的需要,进行深海采矿控制技术的研究;针对深海采矿扬矿系统测控要求,提出了多级分布式扬矿测控系统任务配置,明确各级的测量、控制、互锁参数、通信协议和接口,分析与对比测控系统不同方案特点;通过研究与实验给出了基于opto22的多级分布式测控系统结构,其中以主控制器SNAP-PAC-S1提供的两个独立的、自适应10/100Mbps的以太网进行组态形成冗余以太网链路;确定了系统主要调节对象及其控制策略,提供了一套面向深海采矿扬矿测控系统的一个基于以太网多级分布式信息管理流通与分散控制可靠的系统设计.     

深海采矿扬矿管非线性动力学特性分析与仿真

通过对深海采矿扬矿管非线性动力学特性进行分析,将扬矿管简化为非线性梁单元,建立有限元模型;采用有限元法进行动力学理论分析,在MATLAB软件中运用Wilson-θ直接积分法进行数值计算.研究结果表明,在六级风况下,扬矿管纵向位移振动和速度的响应均为简谐运动,振动幅值由上到下逐渐增加,每个周期内的最大振动幅值不相同,速度...     

基于ADAMS的深海采矿装置升沉补偿系统仿真研究

应用机械系统动力学分析软件ADAMS,建立了深海采矿装置升沉补偿系统的虚拟样机;并根据设计要求对样机进行了仿真检验,结合对仿真结果进行的进一步分析研究。为升沉补偿系统的设计、制造及开采(试验)作业提供了理论依据和主要参数。     

深海采矿被动升沉补偿系统建模及仿真研究

针对6000m中国大洋多金属结核采矿系统,提出了一种带蓄能器的被动升沉补偿系统。为补偿系统的交变应力和载荷,在被动系统的工作原理基础上,设计了系统的主要参数,建立了系统的数学模型。利用仿真软件MATLAB仿真分析了系统主要影响因素,进行参数选取,并研究了系统的控制性能。结果表明,所设计的被动系统对矿区四级海况下,海浪能量集中频段中,有较好的补偿效果;随机波作用下,系统补偿率大于80%。结果为实际被动升沉补偿系统的研制提供了理论依据和技术参考。     

ADAMS在深海采矿系统仿真中的应用

该文利用机械动力学分析软件ADAMS建立了深海采矿整体联动系统的计算机仿真分析的参数化模型,仿真分析了整体系统的动力学特性,并与相关的试验结果进行了对比。该课题所进行的深海采矿系统动力学仿真研究为下一步要进行的1000米海试提供了更全面、更精确的系统性能分析评价及优化方案。     

深海采矿大功率长距离动力输送系统

随着海底采矿深度的不断增加,深海采矿装备功率越来越大,电机功率可达数兆瓦级.与陆地电网相比,船舶电网容量非常小,大功率电机直接启动会对船舶电网造成严重冲击,需要采用软启动的方式减小启动电流,而目前已有项目采用晶闸管式的软启动装置来启动电机,存在电机无法启动、电压谐振、脐带缆绝缘击穿等问题.因此,基于电机启动无冲击和实时...     

基于ADAMS的深海采矿系统的布放回收模拟

根据中国大洋多金属结核中试采矿海试总体设计的要求,应用机械系统动力学分析软件ADAMS建立了深海采矿系统布放回收装置的虚拟样机,对深海采矿作业集矿机的布放过程进行了仿真,通过对仿真结果的进一步分析研究,为采矿船的设计与操纵、布放回收装置的设计、相关设备的选择以及布放回收作业的实施提供了理论参考。     

深海起重机系统的实时轨迹规划方法

近年来, 随着海洋资源的不断开发与海洋工程的全球化推进, 深海起重机得到了广泛应用, 其控制问题也引起研究人员的极大关注. 在深海作业环境中, 由于吊运过程受到水流作用力的影响, 负载摆动幅度增大, 系统状态量间非线性耦合关系增强, 使系统控制难度加大. 为此, 本文针对深海起重机系统提出了一种实时轨迹规划方法. 具体而言, 通过分析系统动力学特性和状态变量之间复杂的耦合关系, 提出了一种实时规划轨迹的方法, 并从理论上证明了该方法可在使台车准确快速到达指定位置的同时, 有效抑制负载摆动. 最后, 一系列仿真结果证明了所提方法的良好性能.     

4000 m深海科考重型ROV成套系统设计及应用

以深海生态无人科学考察4 000 m以上的作业水深、150马力@50 Hz作业功率、具备多样性科考工具搭载能力及远程操控等功能为设计目标,文章给出了一种科考级重型ROV成套系统的设计方案。其采用了ROV本体轻量化高功率密度、5级海况下自排缆双冗余驱动收放、便捷分布式紧凑型水面远距离供电控制及组合式作业工具等设计技术,可实现ROV本体4 000 m飞行、安全布放回收及无人深海科考作业等功能,且部分部件可推广应用于6 000 m平台。最后,基于油压补偿推进器、灯控箱、工具阀箱及水下电子舱等关键自制零部件,研制了ROV成套系统工程产品;并通过单体部件级、子系统级及整机系统级测试,以及首次海试和9天8个潜次的深海生态科考任务,取得了大量科考样本和数据,有效检验了该ROV系统的作业能力及可靠性。     

髋关节模拟手术中有限元分析方法的应用

介绍了小儿髋关节计算机模拟手术中有限元分析方法的具体应用，有限元分析方法有助于医生在手术前确定最佳方案，从而降低手术风险。     

一类非线性LC电路的分析与模拟

给出一类非线性LC电路的状态分析和数值模拟：将电容的电荷表示为相位角的简谐函数,电路的响应频率表示为相位角关于时间的变化率;以电路的响应频率为未知函数,对状态方程进行近似求解;算出时间随相位角变化的近似关系式;给出电路的相图、电容的电荷以及电感的磁通链随时间变化关系式及数值模拟,结果与数值积分法吻合良好。     

公路滑坡仿真系统GLHPS设计

将地质分析、力学计算、计算机仿真和虚拟现实等技术应用于公路滑坡研究,用C Bujlder开发了通用化、集成化公路滑坡计算机仿真系统,介绍了仿真系统的功能、体系结构、设计和实现方法,内容包括数据库设计、力学分析和仿真模块设计中的关键技术。     

基于MATLAB的电磁场数值分析

使用计算机进行电磁场数值分析已成为电磁场的工程开发、科研和教学的重要手段。编程实现从电磁场微分方程到有限元求解全过程需要很好的理论基础和编程技巧,难度较高。该文介绍了电磁场数值分析的基本理论并通过两个实例介绍了使用MATLABPDE工具箱实现电磁场偏微分方程的有限元解法。实验结果表明这一方法具有操作简单明了,运算速度快,计算误差可控制等优点。     

电磁钳盘式制动器驱动机构的磁路仿真研究

针对传统曳引式电梯制动器安装在顶层且尺寸和重量大的缺点,结合车用电磁盘式制动器的工作机理,提出一种适用于直驱电梯的新型电磁制动器结构,得出该结构的等效磁路图.利用基尔霍夫定律和能量虚位移法,推导出此结构的数学解析式,讨论了在不同电流和位移情况下水平方向的电磁力数学表达式.通过有限元分析软件建立三维模型,对电流、位移关系的仿真值和计算值进行对比,多角度验证了电磁力数学公式的正确性,同时证明了该结构的可行性.     

力、电作用下沿晶微裂纹系统演化的仿真分析

基于表面扩散的经典理论及其弱解描述,对应力迁移、电迁移诱发表面扩散下金属材料内部沿晶微裂纹的演化进行了有限元分析。详细讨论了沿晶微裂纹初始形态、电场和应力大小对沿晶微裂纹演化的影响。仿真结果表明:对于形态比为β的沿晶微裂纹,存在一临界电场值χc。当χ<χc时,微裂纹逐渐圆柱化;当χ>χc时,微裂纹分节为左右两个小裂纹。随β的增大,χc值逐渐减小。应力场的存在将导致微裂纹整体漂移速度减慢,减缓微裂纹的圆柱化;并加快裂腔分节,且使右端分节出的较小裂纹更加狭长。导体宽度越窄,γb/γs(晶界能/表面能)的值越大,微裂纹的分节时间越短。     

造桥机结构的有限元仿真分析

为了研究造桥机的静力学性能,利用ANSYS 有限元软件对造桥机进行有 限元分析,并对造桥机进行静力学试验。首先介绍了造桥机的整体结构和工作原理,然后 建立造桥机的有限元模型,接下来对造桥机的移机就位、制梁前、制梁和调移下导梁等具 有代表性的工况进行静力学性能仿真分析,并对分析结果进行详细的论述。最后,对造桥 机进行一系列静力学性能试验,结果表明：利用ANSYS 对造桥机进行的静力学性能分析结 果与试验结果较为吻合,对造桥机的设计和生产具有积极的指导意义。