环保型管道自动喷砂除锈装置的研制

针对当前管道铺设现场除锈存在的除锈效率低、原料消耗量大、环境污染严重等问题，开展了环保型管道自动喷砂除锈装置的研制。介绍了喷砂除锈的工作原理以及常规喷砂除锈作业中存在的问题；叙述了喷砂除锈装置的主要组成结构。     

喷砂回收实验系统设计及试验研究

针对在喷砂除锈或进行清理工作时造成的环境污染情况，设计了一种气吸式喷砂回收系统。设计了两种不同形状和不同尺寸的回收罩进行试验研究，得到了两种不同的实验结果，经过对实验结果的分析，找出了保证有效回收的方法，给出了回收罩尺寸的设计范围，为喷砂真空回收系统的设计提供了依据。     

输电拉线除锈机器人的设计与实现

为解决输电拉线的自动除锈防护难题,提出了一种新型拉线除锈机器人的总体方案,完成了行走、压紧、调节、除锈等主要机构的设计及控制系统的设计,构建了拉线除锈机器人的总体系统。基于SolidWorks创建了机器人三维实体模型,并应用ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机,对其运动学和动力学特性进行了仿真分析,进而制作了实物样机,完成了现场试验,仿真和试验结果均证明了设计方案的可行性和有效性,实现了拉线表面的自动除锈和防护。     

轻量化桥式起重机小车动力学分析

由于轻量化桥式起重机起升机构与传统布置形式不同,因此其零部件受力状态、设计要求也与传统计算方法不同.本文构建了小车刚柔耦合动力学仿真模型,研究了吊重起升过程中系统的动力学特性,分析了机构的受力状况,提出了轻量化起升机构设计的重要环节及薄弱点.基于轻量化桥式起重机小车试验平台,根据小车结构特点,对小车部分零部件进行动态试验研究,分析在典型工况下动力学特性,通过与仿真模型进行对比,验证了仿真模型合理性.本文对轻量化小车的设计进行了动力学研究,对掌握轻量化桥式起重机小车设计方法具有重要意义.     

倒立摆系统基于能量控制的起摆控制策略研究

针对直线一级小车倒立摆系统起摆阶段的特点,设计基于能量控制的起摆控制器。通过引入"小车位移极限"、"小车速度极限"和"系统能量保持"的概念,对纯能量控制策略进行了优化。在起摆过程中,既能保证摆杆的快速起稳摆,又能确保小车位移在有限长的范围内。利用MATLAB对系统进行仿真分析,并运用英国Feedback公司生产的倒立摆机械实物系统进行实验验证。结果证明,该控制器能够实现小车倒立摆系统的快速平稳起摆。     

基于精细有限元法的车致大跨度斜拉桥整体及局部振动研究

为研究列车-大跨度板桁结构斜拉桥耦合振动引起的整体与局部振动响应问题,提出了基于车-桥耦合动力学的数值分析方法.首先建立桥梁结构精细化三维有限元模型,并由直接刚度法建立桥梁子系统动力方程;列车采用31自由度刚体动力学模型,轮轨之间分别采用赫兹非线性接触模型和非线性蠕滑力模型计算法向力和蠕滑力;利用自主开发软件TRBF-DYNA开展车-桥耦合系统加速度、动位移以及动应力分析.以主跨406m的三塔斜拉桥荆岳铁路洞庭湖大桥为研究对象,开展了不同行车线路、不同车速以及不同轨道不平顺条件下的耦合系统动力响应分析,研究了桥梁整体和局部动力响应,以及列车运行安全性指标和乘坐舒适性指标的变化规律.结果表明:正交异性钢桥面板的局部动力响应远大于钢桁架主梁;大跨度斜拉桥的动力系数较小,受车速和轨道不平顺谱的影响较小;钢桁架主梁下弦杆和腹杆处于高周疲劳应力工作状态,在疲劳性能研究中需要特别关注;设计速度条件下,桥梁动力响应指标以及列车运行安全性和舒适性指标均满足规范要求.     

永磁轮式爬壁除锈机器人控制系统*

油罐除锈作业中,存在粉尘弥漫、气源噪音巨大、罐内照明不足等问题,在该环境操作人员进行除锈作业时,对其生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出对油罐内外壁进行除锈作业的爬壁除锈机器人。首先,针对该类型机器人的技术难点,对机器人爬壁吸附方式进行选型分析。在此基础上,对爬壁除锈机器人的实时控制系统软件概述;并对爬壁除锈机器人主控模块功能进行概述。最后,通过现场实验的方式验证机器人的除锈作业方式。经过多项测试,实验结果表明爬壁除锈机器人能够代替操作人员完成油罐内外表面的除锈作业,极大提高作业效率并有效降低操作风险。     

永磁轮式爬壁除锈机器人控制系统设计

油罐除锈作业中,存在粉尘弥漫、气源噪音巨大、罐内照明不足等问题,在该环境操作人员进行除锈作业时,对其生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出对油罐内外壁进行除锈作业的爬壁除锈机器人。首先,针对该类型机器人的技术难点,对机器人爬壁吸附方式进行选型分析。在此基础上,对爬壁除锈机器人的实时控制系统软件概述;并对爬壁除锈机器人主控模块功能进行概述。最后,通过现场实验的方式验证机器人的除锈作业方式。经过多项测试,实验结果表明爬壁除锈机器人能够代替操作人员完成油罐内外表面的除锈作业,极大提高作业效率并有效降低操作风险。     

直线电机轨道交通系统路基上板式轨道的动力学特性

针对广州直线电机轨道交通系统的特点,建立了路基上直线电机轨道交通系统板式轨道空间耦合动力学模型及动力学微分方程.通过仿真试验,从动力学的角度研究了直线电机与感应板之间的气隙控制技术以及路基上板式轨道的动力特性,为板式轨道的设计、竖错不平顺控制提供理论基础和参考建议.     

基于车轨耦合动力学分析的地铁e型弹条扣件疲劳寿命预测

地铁是城市交通的重要组成部分,而扣件系统是地铁轨道结构的关键部件,起到固定钢轨、减振降噪的作用。为分析地铁e型弹条扣件的疲劳性能,基于车辆轨道动力学理论,通过多体动力学软件UM建立了车轨耦合模型,研究了车辆速度、轨道不平顺类型以及曲线半径与钢轨动力学响应的关系;并通过有限元软件ABAQUS对扣件系统进行了仿真计算,将车轨耦合动力分析得到的钢轨位移作为疲劳荷载,采用应力疲劳计算的方法对弹条的疲劳寿命进行了预测和分析。结果表明：钢轨位移响应受不平顺类型和车辆速度的影响较小,而加速度响应对两者则比较敏感;轨道曲线半径的改变,对内轨位移的影响相对明显,随着半径的减小,内轨的位移时程曲线出现明显的上移,同时对加速度的影响也增大,内轨加速度峰值呈增大趋势;基于此模型计算的弹条疲劳寿命为2.14×10⁷次,寿命最低处位于弹条后拱小圆弧段,与实际断裂位置相吻合;弹条初始安装扣压力对弹条疲劳寿命的影响很大,随着初始安装扣压力的增大,弹条的疲劳寿命不断减小,且减小的速度趋于增大,为确保弹条扣件处于良好的工作状态,初始扣压力应当控制在11～15 kN范围内。     

沉船舱内重油加热数值分析

采用专业的流体力学软件开展数值模拟工作,研究给定尺度油舱的重油在加热棒加热及热油注入的两种情况下,油舱重油的热扩散问题。采用加热棒加热重油和注入热油的方式进行数值模拟,分析油舱内重油的温度的平均热扩散和空间分布规律。从数值分析结果可以看出：采用加热棒加热油舱内的重油,油舱内温度随时间的变化是显著升高后达到稳定温度,分别经历了重油温度线性增加、升温速度随温度升高而略有减小和稳定段三个阶段,且温度达到稳定时在空间范围内变化不明显;注入热油情况时,油舱内重油温度随时间升高速度大于加热棒加热的温度升高速度,也呈现出明显的三个阶段：线性段温度升高较快、弯曲段升温速度明显变慢和稳定阶段,且注入的热油温度越高,油舱内的重油温度越高,重油温度沿油舱的展向变化也非常小。与加热棒加热重油相对比,注入热油后油舱内重油的温度状况得到明显的改善,采用注入热油的方式对增加油温和油的运动速度具有显著的优势。数值分析结果可为沉船重油回收加热棒布置提供参考,热油注入模拟可以解决油舱内重油流动缓慢、在抽油口难以抽出重油的难题。     

船舱油液泄漏入水模拟方法

为了准确计算船舶溢油事故发生时,油舱油液泄漏入水行为过程,比较了3种不同的油舱油液泄漏入水行为模拟方法,即极简化模型模拟方法、小孔射流模型模拟方法和计算流体动力学模型模拟方法。结合事故性船舶溢油实际情景,分析这些模拟方法的适用范围和局限性,并进行实验验证。实验结果表明:耦合复杂船体结构建模的计算流体动力学模型计算方法能更准确地模拟油舱泄漏入水行为。     

履带车辆行驶速度对负重轮动位移的影响

针对地面-履带-负重轮耦合系统激励特性的复杂问题,在不考虑履带影响的基础上,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,利用动力学方程实现了负重轮动位移的理论计算.建立了履带车辆的多体动力学仿真模型,对多种工况下的负重轮动位移进行模拟,并与理论计算结果作对比,分析负重轮动位移随车辆行驶速度的变化规律.研究成果为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行位移激励加载控制提供了技术支持.     

视景仿真中履带车辆模拟

驾驶模拟训练系统采用经典的Bekker车辆地面力学理论和Wong J Y提出的履带动力学模型,推导了视景仿真中土壤的接地压力与沉陷深度关系、剪切应力与剪切位移关系、行驶阻力等,建立了视景仿真中的履带与地形的动态交互模型。采用ROAM算法和多点匹配法,实现了地形三角形网格分辨率的动态改变。在优秀的多体动力学实时仿真软件Vortex中实现了高速履带和低速履带与地形的动态交互效果,满足了实时仿真的要求,真实感强,具有极佳的交互性。     

储油罐变位识别与罐容表标定的研究

石油是当今社会中最重要的化工能源,石油化工行业不计其数的加油站中都有一定范围的地下储油罐区。储油罐在使用一段时间后,由于地基变形等原因往往会出现纵向或横向的变位,因此需要定期对储油罐进行变位识别、对罐容表进行重新标定。本文运用相关数学理论与统计方法建立了储油罐的储油量与油位高度及变位参数之间的数学模型,从而可以方便的进行储油罐的变位识别与罐容表的重新标定。分析试验结果表明本文建立的模型符合采集数据,具有较高的精确度和实用价值。     

储油罐的变位识别与罐容表标定模型

研究了椭圆型储油罐的变位识别与罐容表标定问题。利用数学积分原理分别对储油罐无变位与变位两种情况,建立油量体积与油位高度的数学模型,并用MATLAB软件进行求解及残差分析,修正得到较准确的罐容表标定值。     

储油罐的变位识别与罐容表标定

为研究储油罐罐体变位(罐体的位置发生纵向倾斜和横向偏转,纵向倾斜角度横向偏转角度分别为α和β)后对罐容表的影响,即储油罐罐内储油量与罐内油位高度及变位参数之间的一般关系,我们运用微积分以及几何学的知识,通过数学计算分别计算出了在无变位进出油及倾斜进出油的情况下罐内储油量与罐内油位高度之间的函数关系式,分析研究了储油罐的变位识别与罐容表标定问题。并用matlab编程,求其结果和绘画图形,讨论小储油罐变位后对罐容表的影响,并建立模型求解,最后解出最佳模型。     

基于超级电容的有轨电车无线供电可行性

传统的超级电容有轨电车一般采用接触轨或第三轨的方式进行供电,这两种方法普遍存在电刷磨损、断轨产生电弧、摩擦发热量大等问题。为此,本文研究了一种针对超级电容有轨电车的无线电能传输装置。首先,通过对该装置的系统构成和电路拓扑结构的分析;其次,根据超级电容有轨电车功能、输出输入特性要求,采用仿真分析的方法获取了该装置的系统传输效率与空间磁场矢量;最后,通过试验验证了该装置的系统效率和传输最优距离。结果表明：本文提出的无线传能装置的系统效率达到80%左右,可用于超级电容有轨电车的实际供电,为超级电容有轨电车采用无线传能技术替代接触轨供电提供依据。     

大跨度结构的整体协同性分析

滨州明珠影剧院属于典型的剧场类建筑,具有内部空旷,大跨度,长悬挑等特点,在设计中根据概念设计的原理合理设置水平支撑连接外环框架与内环剪力墙,保证内外环协同工作,避免结构发生扭转;结合幕墙布置设置摇摆柱,有效减小悬挑长度,控制了长悬挑位置的位移以及网架结构的位移比;通过施工手段,合理设置后浇带,有效解决了外环墙体内出现的拉力。