盾构机推进液压系统的闭环控制仿真分析

结合某型盾构机特点,提出盾构机推进系统的闭环控制容积调速技术.其工作原理是通过液压缸的反馈信号,调节比例变量泵的输出流量和比例减压阀的出口压力,满足系统的推进速度和压力要求,实现连续控制.在AMESim环境下对系统的比例变量泵、比例减压阀和液压缸进行模型构建,并对推进系统进行动态特性仿真分析.通过仿真结果验证仿真模型的正确性,同时说明该系统适应特性和响应特性良好,为实际工程需要提供依据.     

振动系统随机传递路径响应分析

基于一般概率摄动法,解决了具有随机路径的振动传递路径系统的响应分析问题。应用Kronecker代数、矩阵微分理论、向量值和矩阵值函数的二阶矩技术、矩阵摄动理论和概率统计方法,提出了振动传递路径系统的随机响应分析方法,在考虑工程中的不确定因素以后,在时域内清晰地描述了振动传递路径的随机响应。     

架空电线在悬链状态下的非线性振动响应分析

本文推导了考虑初始弛度的输电线的非线性振动偏微分方程 ,并采用伽辽金过程而得到常微分方程。应用多尺度法和L -P(Lindstedt_poincare)法求得了受谐扰力和脉冲激励的输电线非线性振动响应的近似解。分析了初始弛度对响应的影响 ,得到了一些有益的结果。这些结果对于架设电线或维护输电线安全 ,都将是有益的参考。     

主推进轴系振动特性和冲击响应预估

１　前　言近代舰船由于各种原因,产生严重艉部振动的现象时有发生,导致该种现象的因素很复杂,其中不乏由主推进轴系引起的振动,因此,在轴系设计阶段精确预估轴系的振动特性和动态响应显得越来越必要了。从７０年代后期起,很多研究包括转子数学模型和方程的求解已经做了大量工作。如最常用的传递矩阵法［１］、运用有限元技术,写出转子振动微分方程,并由子结构或模态方法缩减自由度数目［２］［３］。在舰船设计和评估中,冲击响应是一个重要的参数,最常用是冲击试验来模拟各种冲击条件,如可用跌落式冲击机进行冲击激励,但由于…     

单自由度随机滞回系统的振动响应分析

在Bouc—Wen滞回模型的基础上，根据求解随机非线性结构动力学的二阶矩法，推导出求解由滞回环本身的随机性而引起的、单自由度随机滞回系统的响应的有效数值方法，得到了系统响应的均值和标准差。并采用Monte—Carlo数值模拟法对系统的响应进行模拟分析，其计算结果与数值模拟结果相基本吻合。从而解决了由滞回环本身的随机性引起的非线性振动系统的随机响应问题。     

基础振动下TBM推进液压系统工作特性研究

硬岩掘进机(tunnel boring machine,TBM)在工作过程中会受到外界强振动的影响.为了研究强振动对其推进液压系统的影响规律,首先总结了TBM推进液压系统的工作原理,然后建立了推进液压系统在振动环境下的AMESim仿真模型,并用实验验证了仿真模型的正确性,最后分析了外界振动频率、振动幅值对推进液压系统推进速度波动的影响规律以及振动幅值、振动频率对液压系统频响特性影响规律.仿真结果表明:液压缸推进速度受外界振动影响较大,当外界振动频率为40~60Hz时影响最为剧烈;外界振动幅值的改变对液压系统的影响比振动频率产生的影响小;推进液压系统的截止响应频率约为13Hz,当外部振动频率大于系统截止频率时,系统的频响特性会迅速变差,液压缸难以对输入电信号作出相应的响应.     

外滚道剥落的高速轴承转子非线性系统及其振动响应分析

为了建立符合工程实际的外滚道剥落高速轴承转子系统动力学模型,将滚道剥落引起的时变位移和时变冲击激励、油膜时变刚度和时变阻尼、钢球与滚道时变接触刚度和时变接触角、时变接触力等非线性因素综合考虑,结合JONES的高速球轴承动力学模型建立了外滚道剥落的高速轴承转子系统非线性动力学模型.基于该模型研究了剥落尺寸和转速变化时轴承...     

多点分布载荷下TBM刀盘系统振动响应分析

刀盘系统是全断面隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)装备的核心部件,其工作环境极端恶劣,系统振动剧烈,导致关键构件发生异常失效,影响整机掘进效率。为此,有必要研究TBM刀盘系统的动态特性,分析不同参数对结构振动响应的影响,为系统设计及参数匹配提供理论基础。基于已有的TBM刀盘系统动力学模型,以某供水工程TBM刀盘系统为研究对象,对空间多点分布载荷下刀盘振动响应的参数影响规律进行了分析。研究结果表明,刀盘的分体质量比例控制在13%~14%时,刀盘轴向振动最小;刀盘转速高于2r/min时,其径向及扭转振动波动较明显,且得到了一系列峰值突变的转速点;驱动小齿轮均匀布置时,刀盘径向振动最小,振动幅度比非均匀布置时小近30%。分析结果可为刀盘的结构设计及系统参数匹配提供指导。     

基于船舶推进系统特性船体艉部结构垂向振动试验

船舶推进系统与船体结构的耦合技术是目前船舶研究的重要方向,需要在基本理论、试验方法和研究手段等各个方面进行跨学科的创新性深入研究。根据船舶推进系统的主要激励形式,确定船体艉部结构垂向振动分析的关键频率,通过关键频率对船体艉部结构垂向振动与船舶推进系统特性进行关联性分析,同时也分析油膜涡动对船体艉部结构垂向振动的影响程度,为船舶推进系统振动传递规律和油膜涡动理论方面研究提供一些有意义的结论和参考。     

立体交叉隧道爆破振动响应分析

为了研究两隧道立体交叉时上方新建隧道爆破对下方隧道的影响,通过数值仿真分析上方隧道采用两种不同方法爆破施工对下方隧道衬砌的影响。结果表明:上方隧道采用两台阶法下台阶爆破时,下方隧道衬砌振速最大值超过了振速阈值;采用三台阶爆破时,下方隧道衬砌振速明显减小,且振速均在安全阈值之内;上方隧道爆破后,下方隧道衬砌拱顶振速和振动加速度圈从内到外衰减。爆破振动使下方隧道衬砌在拱顶处出现应力最大值。两台阶与三台阶爆破振速相比,三台阶法预留下台阶可以使振速衰减的更明显。     

盾构推进系统液压缸的同步协调控制

提出推进液压系统的同步控制策略,对区间的液压缸采用PID控制,仿真结果表明,PID控制能够满足区间控制的精度要求.针对现有的盾构推进系统分区控制区内液压缸压力同步的情况进行了仿真分析,提出流量同步的协调控制方法,仿真结果表明,流量同步控制可以把同步误差控制在3 mm内.最后对压力同步和流量同步的优劣性进行了比较,结果表明：压力同步在缓变负载下能保持优良特性,但对突变负载而言,其同步性受到很大的影响;流量同步对突变负载能够保持优良的特性,但有一定的能量损耗.     

参数振动系统频响特性研究

采用矩阵谱分解中常用的Sylvester理论和Fourier级数展开法,推导了单自由度参数振动系统的频响函数,并得到了系统外激励共振条件。在此基础上,以直齿轮副参数振动系统为例仿真了系统的频响特性,并讨论了系统参数稳定性、时变参数以及阻尼的影响。结果表明,参数振动系统的频响特性主要有以下一些特点:(1)系统具有多个频响函数,分别对应于多频响应中的各个频率成分;(2)系统存在多个外激励共振区。除了外激励频率等于系统固有频率的共振区外,当激励频率等于系统固有频率与参数激励频率的组合值时,同样存在共振现象;(3)参数振动系统共振响应时,主导频率成分为系统固有频率;(4)阻尼使得频响函数峰值有明显下降,而对非共振区的频响曲线影响不大。     

基于BP神经网络的盾构推进速度自适应PID控制

盾构掘进过程中地质多变,推进速度要求实现非线性控制,因此对控制方法提出较高的要求.在分析了盾构推进液压系统原理的基础上,建立了盾构推进速度仿真模型,设计了基于BP神经网络的盾构推进速度自适应PID控制器,运用MATLAB软件对常规PID推进速度控制和基于BP神经网络的自适应PID推进速度控制进行了阶跃响应仿真对比,并对基于BP神经网络的自适应PID推进速度控制的正弦跟踪特性进行了仿真.仿真结果表明基于BP神经网络整定的PID控制具有良好的跟踪能力和鲁棒性,相比于传统PID控制系统响应迅速,超调量小,具有很高的响应精度和良好的在线整定能力,对于盾构推进速度这种非线性过程,控制效果比较理想.     

基于机器视觉的推力轴承垫圈缺陷检测系统研究

为实现推力轴承垫圈表面缺陷自动检测,解决检测过程人工效率低、准确性波动大的问题,设计一套推力轴承垫圈表面缺陷检测及分类系统.针对垫圈表面图像背景复杂,干扰较多难以提取缺陷等问题,用最小二乘法圆拟合提取圆环形感兴趣区域,通过傅里叶变换、低通滤波器和傅里叶逆变换对图像卷积滤波从而抑制干扰;然后基于多个形状指标和多个阈值提出...     

下穿原油管线隧道爆破振动响应研究

为了研究不同掏槽方式下的爆破振动能量分布及变化规律,以中俄原油管道二线工程呼玛河隧道穿越中俄原油管道一线隧道的爆破施工为依托,通过监测爆破振动数据,采用小波包等分析技术,分析典型爆破振动信号的频谱特性、能量分布和衰减规律,研究下穿斜交隧道开挖过程爆破振动作用下运营原油管线隧道的动力响应特性。结果表明:中俄原油管道一线隧道受地震波叠加的影响较小,主要受z方向的振动影响;采用直掏比斜掏对中俄原油管道一线隧道的影响更小;z方向的总能量和3个方向的能量之和随距离的衰减规律均可采用指数函数表示。     

固冲推力测量进气管路振动特征研究

针对冲压发动机地面直连式试验推力测量数据振动现象,利用LabWindows/CVI编程对实际推力测量试验数据进行了频谱分析;探讨了进气管路失稳条件,给出了横向振动固有频率,采用有限元方法对波纹管进行了模态计算。分析表明所述振动问题主要诱因为垂向波纹管的横向振动与轴向波纹管轴向振动,提出了改进方案,多次发动机热试验验证了分析结果的正确性。     

双发动机工作时倾转旋翼机传动系统扭转振动的计算

为了获得双发动机工作时倾转旋翼机传动系统扭转振动的特性,进行了倾转旋翼机传动系统扭转振动的计算和分析。在简化传动系统结构的基础上,将倾转旋翼机传动系统划分为若干个轴段和圆盘的子系统,根据动量矩定理和振型叠加原理,分别列出扭转运动方程,再利用边界关系,合成子系统的扭转运动方程,得到传动系统的扭转运动方程,通过求解传动系统的扭转运动方程,并根据振型叠加原理,得到双发动机工作时倾转旋翼机传动系统扭转振动的角位移,在此基础上,给出算例,分析了传动系统的扭转频响函数。     

中小尺度嵌套下考虑停机位置的大型风力机体系风振响应分析

国内外风工程界采用的风力机体系风效应分析方法通常基于良态气候模式,而台风边界层风特性不同于良态气候模式,台风作用过程中会表现出明显的时空变异性和多尺度涡结构。针对现存土木工程台风模型理论体系过度简化的问题,引入考虑真实台风场强变异性和衰减效应的中尺度天气预报模式(WRF)对“鹦鹉”台风进行高时空分辨率模拟,重点对比台风登陆前、登陆时和登陆后台风风向和风强特征,并结合模拟台风中心路径与实测路径的对比结果验证了中尺度台风“鹦鹉”模拟的有效性。以中国东南沿海地区某风电厂5 MW水平轴风力机为对象,基于WRF模拟获得近地面三维风场数据,并结合小尺度CFD大涡模拟技术分别对叶片单个旋转周期不同停机位置工况进行三维非定常数值模拟。在此基础上,结合有限元完全瞬态法对不同停机工况进行了风振响应动力时程分析,提炼出停机位置对体系风振响应和风振系数的影响规律,最终归纳总结了台风作用下大型风力机体系最不利停机位置。结果表明:采用WRF模式可以有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.076;台风下塔架内力和风振系数显著增大,尤其是与塔架相对位置最近的叶片风振响应最为不利,内力最大增幅达35%。分析发现:当台风作用下大型风力机处于停机状态,下叶片与塔架完全重合(工况1)时为最不利,旋转至上叶片完全重合(工况5)时安全余度最大。