基于有限元和虚拟样机技术的螺纹与球铰连接扬矿管整体水平运动

为了研究螺纹与球铰连接两种情况下的扬矿管系统的整体水平运动,建立了螺纹连接和球铰连接扬矿管系统的几何模型,分析了系统的受力和约束情况,并分别用有限元和虚拟样机技术进行了4级海况时瞬时动态分析和动力学分析. 结果表明:螺纹连接扬矿管系统的最大横向偏移量较小,但是管体承受很大的弯矩;在球铰连接的系统中偏移量为6m左右,管体不受弯矩,相当于柔性管,接头应选用耐磨性较好的材料.     

大位移井下套管受力分析和计算

通过分析套管柱在下入过程中的受力 ,导出了套管柱在大位移井中的三维力学模型 .该模型综合考虑了井斜角和方位角的变化、套管柱内外密度的不同、内外泥浆的压力以及套管自身的几何参数、物理参数等因素的影响 .通过对模型的求解 ,可以得到不同井眼类型、泥浆密度、悬浮长度以及不同下套管方案下的套管受力 ,为大位移井下套管作业提供了力学参考 .该模型所开发的软件可用于大位移井下套管摩阻预测和下套管方式的选择 .用该软件对两实例加以验证 ,预测结果与实测结果吻合较好 .     

固体火箭发动机柔性喷管有限元建模及摆动分析

研究了固态火箭发动机柔性喷管有限元建模及摆动分析方法。利用基于自定义三向弹簧单元的柔性接头线性等效模型,建立了发动机柔性喷管有限元模型。根据试验数据对柔性接头模型进行修正,并对发动机柔性喷管进行了摆动分析。     

V型推力杆的极限载荷分析与球铰结构优化

为了提高重型商用车V型推力杆球铰的强度,建立了V型推力杆的三维模型和有限元模型.采用ADAMS软件建立了某重型商用车的虚拟样机模型,通过多体动力学仿真来获取V型推力杆的极限载荷.采用Abaqus软件对V型推力杆在极限载荷下的工作过程进行有限元动态模拟,利用Abaqus软件后处理模块提取V型推力杆球铰内橡胶层的应力云图.模拟结果表明,为了提高球铰的强度,需要适当增大外套、端盖、垫片的直径,或在塑料结构表面设置适当数量的凹槽,但去掉塑料层会影响球铰的强度.模拟结果对V型推力杆球铰的结构优化具有指导意义.     

典型柔性铰链精度性能的研究

柔性铰链是一种被广泛用于微动机器人的主要构件 ,其运动变形精度直接影响微动机器人的终端定位和操作的控制。由于传统理论方法无法准确分析特殊几何结构柔性铰链的精度性能 ,因此采用有限元技术对 3种典型柔性铰运动变形进行了系统的研究 ,并将模拟结果与传统理论的分析结果进行了比较 ,分析了在加载条件下不同几何参数对 3种柔性铰功能方向和非功能方向精度性能的影响 ,给出特殊情况下柔性铰优化设计的准则     

管壁接头对圆柱壳波传播的影响

研究了振动波在弹性圆柱壳内的传播特性，分析了不同波的相互作用特点及随频率变化的波型转化规律；还从减振降噪的角度分析了管道中插入柔性接头对管道入射传播波和通过该接头的透射波的作用；分析了不同性质的入射波在经过柔性接头后，其反射系数和透射系数随频率、接头几何尺寸及材料性质的变化规律．     

自平衡T构桥转体施工的有关计算

本文系统阐述了自平衡结构转体施工由平衡测试到转体实施各阶段的计算,对球铰转动摩阻力矩的计算公式进行了推导论证,提出了球铰和部分撑脚共同支承情况时转体摩阻力矩的理论计算方法。     

三种柔性虎克铰的比较与分析

提出了使用簧片柔性单元构成的3种大行程柔性虎克铰,详细介绍了它们各自的结构特点;利用伪刚体模型分别分析了3种柔性虎克铰在纯扭矩驱动下铰链的变形特性;在设定的参数条件下对各虎克铰进行了理论计算,并与有限元分析结果相比较.研究表明:3种柔性虎克铰基本符合虎克铰的转动特性,能够提供较大的二维转动行程;伪刚体模型的计算结果与非...     

大位移井下套管受力分析和计算

通过分析套管柱在下入过程中的受力,导出了套管柱在大位移井中三维力学模型,该模型综合考虑了井斜角和方位角的变化、套管柱内外密度的不同、内外泥浆的压力以及套管自身的几何参数、物理参数等因素的影响,通过对模型的求解,可以得到不同井眼类型、泥浆密度、悬浮长度以及不同下套管方案下的套管受力,为大位移进下套管作业提供了力学参考,该模型所开发的软件可用于大位移井下套管摩阻预测和下套管方式的选择,用该软件在两实例加以验证,预测结果与实测结果吻合料好。     

井下钻柱受力实测接头研究

为了进一步了解钻进过程中钻柱在井下的实际受力状况 ,研制了井下钻柱受力实测接头。介绍了该接头的数据采集与处理方法、测量的参数、总体结构和基本工作特性。用所研制的测力接头在胜利油田进行了井下实际测量 ,得到了各参数的实测曲线。对实测结果的初步分析表明 ,下钻过程中钻柱轴向加速度的最大值可达到 98m/s2 ,由动载荷引起的钻柱轴向力的附加值最大可达到悬重的 5 %。     

造船门式起重机上支承铰裂纹扩展分析

为了研究造船门式起重机柔性支腿上支承铰的裂纹扩展规律,以300 t×43 m A型双梁造船门式起重机为研究对象,对其进行了带裂纹试验分析。根据上支承铰的工作情况,研究了不同裂纹长度与不同载荷下上支承铰的承力情况,并通过断裂力学理论与扩展有限元的方法计算出了3种裂纹形式下的应力强度因子,分析得出了上支承铰的应力强度因子为Ⅰ-Ⅱ复合型。通过对上支承铰的定量分析,从而得出柔性支腿上支承铰疲劳裂纹扩展的规律,为研究其疲劳寿命提供了理论基础。     

预制管廊横向接头抗弯力学模型及取值方法

接头导致预制预应力综合管廊结构刚度分布不均匀,内力以及变形发生变化,而抗弯刚度是衡量管廊接头性能的重要指标以及评价管廊结构整体力学性能的重要参数.在考虑横向接头截面实际构造形式以及受力变形特点的基础上,通过内力平衡和变形协调条件,建立了可以表征接头截面从受力到破坏各阶段的力学模型以及相应的理论解析表达式.通过数值模拟的方法对接头抗弯刚度影响因素进行了敏感性分析,并在此基础上将理论计算结果与数值模拟结果进行对比,最后根据得出的抗弯刚度变化规律提出了管廊横向接头抗弯刚度两阶段取值方法,研究结果可为预制管廊的设计和理论分析提供参考.     

井下钻柱受力实测接头研究

为了进一步了解钻进过程中钻柱在井下的实际受力状况,研制了井下钻柱受力实测接头。介绍了该接头的数据采集与处理方法、测量的参数、总体结构和基本工作特性。用所研制的测力接头在胜利油田进行了井下实际测量,得到了各参数的实测曲线。对实测结果的初步分析表明,下外事过程中钻柱轴向加速度的最大值可达到98m/s^2,由动载荷引起的钻柱轴向力的附加值最大可达到悬垂的5％。     

垃圾炉渣力学性质的颗粒流模拟

基于离散单元法理论和PFC3D软件,采用平行胶结模型来模拟炉渣中的胶结作用,建立了城市垃圾炉渣的细观颗粒模型。将模型细观参数和材料宏观力学性质联系起来,标定了模型的细观力学参数,将数值模拟结果和室内试验数据进行了对比。结果表明:离散元方法可以较好的模拟炉渣的应力-应变变形关系;细部结构调整的变化速率是影响模型受力变形机制的主要因素;改变边界刚度,分析了边界刚度对剪切强度参数和压缩模量的影响。从细观角度揭示影响炉渣强度的因素,对离散单元法的应用有一定的价值。     

系留气球缆索连接结构分析与工艺研究

球体连接缆索是系留气球的重要组成部分,根据系留气球的工作状态以及整体布局的要求,选择芳纶纤维作为系留缆索的主材,介绍了球上缆索连接的结构特点,为解决缆索接头强度损失问题,设计了一种新的金属接头结构,对缆索受力情况进行了理论计算,并采用有限元分析了胶结处的应力状态和整体连接强度,开发了芳纶缆绳与金属接头的胶结工艺,经不同环境拉力实验验证表明,采用该工艺合成的缆索合理可靠,能够满足系留气球低空和高空驻留要求。     

基于浸入边界法的双层柔性蒙皮减阻性能研究

为了降低水下航行器受到的阻力,本文根据柔性表面减阻技术以及双层隔振技术提出了一种双层柔性蒙皮结构.利用基于浸入边界法的开源软件包IB2d对所提出的双层柔性蒙皮结构进行了数值模拟,分析了各参数对减阻性能的影响.分析结果表明:双层柔性蒙皮在特定间距范围内具有减阻效果,并且在一定的范围内增大刚度比会减小双层柔性蒙皮近壁面流速...     

新型地面遥控角度可调弯接头控制系统稳定性研究

为了提高井下底部钻具组合的适应性和调控能力,研制出了一种新型的地面遥控角度可调弯接头。运用稳定性理论和传递函数法,重点分析了新型可调弯接头控制系统的稳定性采用定点长四阶龙格－库塔方法对其动态响应数字仿真,讨论了各主要参数对控制系统瞬态响应的影响以及系统正常工作的范围。结果表明,为保证本文所分析的可调接头在井下正常工作,钻井时钻井液排量波 一应为２．２Ｌ｜     

冲击破岩掘进机工作机构支臂与油缸铰点力仿真

为研究冲击破岩掘进机凿岩过程支臂与各油缸铰点的受力情况,根据多体动力学理论建立该机工作机构运动方程,运用ADAMS建立其虚拟样机模型.由波动力学理论确定了破碎头凿岩过程的随机载荷,通过对最大破碎深度、最大破碎高度各支臂与油缸铰点力仿真,得到各铰点受力变化规律.结果表明:各铰点力随凿岩阻力变化,波动明显,且与工作机构位姿有关;最大破碎高度时掘进油缸与支臂Ⅲ所受平均载荷最大,易使工作机构支臂产生疲劳裂纹,影响其使用寿命.与Matlab计算结果对比,两者最大误差为0.29%,证明所建模型及研究方法可行.     

冲击破岩掘进机工作机构支臂与油缸铰点力仿真

为研究冲击破岩掘进机凿岩过程支臂与各油缸铰点的受力情况,根据多体动力学理论建立该机工作机构运动方程,运用ADAMS建立其虚拟样机模型.由波动力学理论确定了破碎头凿岩过程的随机载荷,通过对最大破碎深度、最大破碎高度各支臂与油缸铰点力仿真,得到各铰点受力变化规律.结果表明:各铰点力随凿岩阻力变化,波动明显,且与工作机构位姿有关;最大破碎高度时掘进油缸与支臂Ⅲ所受平均载荷最大,易使工作机构支臂产生疲劳裂纹,影响其使用寿命.与Matlab计算结果对比,两者最大误差为0.29%,证明所建模型及研究方法可行.     

线驱动仿海豹尾部推进机构设计与运动学分析

仿生推进由于具有速度快、效率高、机动性好、噪声污染低等优势,在水下机器人领域备受青睐.基于对海豹尾部生物结构及运动特征的研究,提出并设计了一种基于线驱动原理并结合柔性铰链机构的仿海豹尾部摆动推进机构.该机构包括脊椎框架单元、骨盆单元、胫骨单元以及柔性尾鳍单元,其关节采用柔性铰链,并通过两侧弹性元件的对称布置,可实现由单一舵机驱动仿生推进机构实现周期性摆动动作.采用D-H参数法对推进机构进行运动学分析,确定了推进机构尾鳍末端点在世界坐标系中的坐标,研究了仿生推进机构等效连杆摆角参数(摆动角、摆动幅值、初始角)对推进机构摆动幅值的影响规律.根据运动学分析结果,采用序列二次规划法对设计的仿生推进机构等效连杆摆角参数进行了优化,获得了与海豹尾部摆动幅值一致的最佳运动参数;在与海豹相同的游动速度下,推进机构尾鳍末端点的摆动轨迹与生物海豹的摆动轨迹基本吻合,验证了优化分析的正确性.在空气中进行原理样机摆动实验,通过摄像机连续拍摄的运动序列图,获得了实验样机尾鳍的摆动轨迹拟合曲线,与优化后的理论曲线对比,进一步验证了仿海豹尾部推进机构设计与分析的正确性.