水平井钻磨组合管柱载荷计算方法与应用

随着水平井水平段长度的增加,水垂比变大,管柱下入困难。油田现场钻磨作业采用两种线重油管的组合管柱方式提高下入能力,但是针对组合管柱载荷计算问题尚无基础研究。根据水平井的井眼轨迹、管柱自重以及管柱在各井段受力特点等因素,考虑流体对管柱相互作用力,建立了钻磨组合管柱载荷计算模型;通过C#语言环境采用迭代法、插值法及分段判别计算法编程求解模型,开发了组合管柱载荷计算软件,通过导入井眼轨迹参数、输入作业参数、设计管柱结构,实现载荷计算。应用编制的软件可实现对井眼轨迹的绘制和水平井钻磨作业组合管柱的多种载荷计算,为水平井钻磨安全作业提供了一定的指导作用。     

定向井井眼轨迹的样条插值计算

将样条插值方法应用于定向井井眼轨迹的计算,推导出了建立井眼轨迹插值函数的速推公式,为定向井井眼轨迹的计算提供了一个新的方法。利用插值函数可以计算井眼轴线上任一点的坐标、一阶及二阶导数,对井眼轨迹曲线给出一个完整的数学描述。     

机载捷联惯导的导航计算模型与精度分析

探讨了当地水平坐标系中捷联惯导的导航计算模型和详细计算步骤.通过实测数据解算,分析捷联惯导系统的误差特性.采用卡尔曼滤波进行全球定位系统/捷联惯导(GPS/SINS)松散组合,并对组合导航计算结果作卡尔曼平滑.实验表明,捷联惯导的坐标误差呈抛物线形式增长,短时间内能提供高精度的导航参数,其1 min以内的坐标误差小于2m.将SINS与GPS构成组合导航系统,可以集两者之所长,使整个系统的可靠性和完整性优于其中任何一个子系统.     

基于足底压力测试系统对压力中心轨迹线稳定性分析

为了分析压力中心轨迹线的特征变化,探究压力中心轨迹线的二维坐标特征和压力特征,利用Footscan足底压力测试系统采集24位受试者10次赤足行走数据,运用SPSS 19.0统计分析软件分析随时间连续变化的二维坐标和各接触区域压力之间的关系,结果表明压力中心轨迹线具有较强稳定性。     

终端区4D飞行轨迹预测与冲突预警

为提升终端区飞行轨迹预测精度,实现航空器短时冲突预警,建立一种基于孪生支持向量回归的终端区4D飞行轨迹预测模型。对历史飞行轨迹应用重采样算法,降低轨迹数据规模;利用墨卡托投影将轨迹点经度、纬度与高度化为x-y-z坐标,采用孪生支持向量回归算法学习预测模型,实现短时航空器飞行轨迹动态预测;计算两架航空器水平、垂直距离,建立航空器冲突预警指示函数;对孪生支持向量回归算法进行超参数灵敏度分析,分析各超参数对模型预测效果的影响。根据机场真实数据进行仿真实验,证明：基于孪生支持向量回归的4D飞行轨迹预测模型能够准确捕捉航空器运动趋势,且泛化能力强;所提模型x-y-z坐标预测均方根误差是BP神经网络预测结果的32%,35%和61%,单次预测计算用时减少约0.13 s。     

车灯模具侧花纹无干涉刀具路径规划算法

在分析了车灯模具侧花纹的设计与加工特点后，基于平面与自由曲面求交理论，提出了一种车灯模具侧花纹无干涉刀位路径规划算法．该算法以脱模方向的法平面为参考，求出花纹约束线的投影线段，然后根据加工参数计算出投影线上的离散点．所有离散点处的法平面与组合自由曲面的交线即为刀位轨迹线．最后对刀具路径作了无干涉工艺优化．实例表明，本算法满足由直线和圆弧组成的花纹约束线所定义的车灯模具侧花纹的设计与加工要求．     

三维定向井轨迹设计及计算

本文对三维定向井轨迹设计及计算进行了详细的理论分析和推导,建立了求解三维定定向井轨迹坐标的数学方程。利用这些方程可以精确地计算三维定向井轨迹上任一点的空间位置。可用于三维定向井轨迹的设计及计算。     

单面圆纬机纱线断面轨迹分析

在添纱双面效应针织物的编织过程中,旧线圈握持线为圆弧线,与传统理论中所描述的握持线为直线不同,因此对纱线的实际垫纱横角与垫纱纵角进行了设定.根据织针在成圈过程中沿弯纱三角下降的同时沿针筒圆弧进行回转的运动规律,推出针钩内点与纱线断点相对于针筒中心的运动参数方程,通过坐标转换得到纱线进入针钩内点的断面轨迹理论方程.进一步作出纱线断面轨迹曲线,分析了不同垫纱角度配置时形成织物的添纱效应.     

推靠式旋转导向井眼轨迹预测与控制方法

旋转导向钻井系统是现代导向钻井技术的发展方向。通过导向机构调节导向参数来预测和控制井眼轨迹,是旋转导向钻井系统的关键技术之一。为解决推靠式旋转导向钻具的导向力和工具面角对井眼轨道的控制问题,对导向力分别在井斜平面和方位平面进行解耦;并应用了纵横弯曲理论建立了底部钻具组合三维力学分析模型,得出了导向参数与钻头侧向力和转角的定量关系。在考虑钻头和地层的各向异性因素的影响下,利用在UPC模型基础上提出的有效钻力的概念,通过计算钻头有效钻力来预测实钻过程中的钻进趋势。在此理论基础上,计算了按设计的井眼轨道钻进所需要的导向参数,并讨论了井眼轨迹参数、钻压、钻头各向异性参数和地层参数对钻具导向性能的影响;分析了其中的规律,并得出只有综合考虑上述各项因素,才能准确计算出导向参数,确保钻头沿设计轨迹钻进,也为旋转导向井眼轨迹控制提供了理论依据。     

二自由度悬索并联机器人计算力矩控制

该文针对二自由度悬索并联机器人的轨迹跟踪控制进行计算力矩控制器设计。在处理悬索张力问题时,采用区间分析方法对由控制器参数与末端执行器初始状态构成的参数空间进行分析,确定满足悬索张力约束的解析充分条件以及可靠空间。该方法可以跟踪水平轨迹、竖直轨迹和圆周轨迹等典型周期轨迹,以及动态工作空间内的点对点轨迹。当初始状态位于期望轨迹之外时,该方法可以实现运动轨迹的自动过渡。仿真结果表明:可靠空间内的参数组合可以确保末端执行器以指数速率收敛于期望轨迹,并始终保持悬索张力为正。     

路线平面线形设计计算的两点线元法原理

提出通过两点确定平面线形线元的设计计算方法。将平面线形线元分为切直线、圆曲线、正\反向完整型回旋线、正\反向非完整型回旋线共6种基本类型,均可由最多4个独立参数唯一确定。采用线元法顺次设计平面线形时,与起点相关的坐标、切向角、半径3个独立参数已知,故只需再拟定终点坐标即可唯一确定各基本型线元,均类似于两点确定一条直线。偏转角是线元其余参数计算的关键,圆曲线线元采用解析法,回旋线线元采用迭代法,亦可通过多项式拟合公式进行预估,误差不超过1.0%。两点线元法凸显坐标位置对线形的控制作用,适宜于立交、山岭区等复杂曲线线形设计及既有道路线形重构等。     

基于蚁群算法的既有铁路整正优化设计

为了提高既有线路整正维修效率以及满足铁路快速发展对线路高平顺性的要求,结合蚁群算法在空间组合优化的优良性能,研究了基于蚁群算法的既有线平面多曲线整体整正优化设计方法.首先利用空间曲线拟合算法,结合平面线形的曲率变化特征,采用概略分段与迭代精确分段相结合的方式,确定初始交点坐标及曲线参数信息.以既有线所有初始交点坐标为基准,进行交点坐标网格划分,运用蚁群算法全局寻优的方式得到最优的交点组合.逐步缩小网格进行蚁群寻优,最终得到满足各类约束的线形参数组合及最优拨道量值,实现线路平面整正的整体优化算法设计.并结合实测数据进行相关计算分析,计算结果显示蚁群优化算法较传统的优化设计方法在获取最优线路参数,实现整体拨道量最小方面可以获取满意效果.     

组合机床主轴箱轴孔坐标及修正轮齿参数的电子计算机计算

本文介绍一个用电子计算机计算组合机床主轴箱轴孔坐标及修正齿轮参数源程序的工作原理和使用方法。文中还导出了三轴不等距的坐标计算公式,有利于主轴箱传动系统的设计,使结构节省了传动齿轮。     

应用样条表达式计算卵型曲线和反曲线

应用样条表达式进行曲线和反曲线的设计和计算,不但统一了各线元的数学表达式,且由于在各表达式中引入了方位角,使计算方法简便,确定参数的同时进行参数合理性的检验,避免参数选择的错误,可大大提高程序运行的效率,利用积分计算缓和曲线（螺旋线）上各点的坐标,计算结果比近似计算精确.此外,根据样条表达式衔接点处的位置关系,可核实同时位于不同线无上衔接点处参数计算的准确性,利用程序调试。     

二维定向井轨道优化设计及实例研究

通过对二维定向井轨迹影响因素(井轨迹曲线参数)的分析,建立了考虑下部钻具组合特性、轨迹曲线参数、地质要求等因素,以最短井轨迹曲线长为目标的二维井轨道非线性规划模型.根据目标函数及可行域的性质,采用均匀设计法选择初始点,构建了模型求解算法.根据算法研制的软件对二维定向井的十余种常见剖面类型均能很快给出最优设计,提高了剖面设计的灵活性及计算速度和精度,较大程度地满足了工程上的需要.     

二维定向井轨道优化设计及实例研究

通过对二维定向井轨迹影响因素(井轨迹曲线参数)的分析,建立了考虑下部钻具组合特性、轨迹曲线参数、地质要求等因素,以最短井轨迹曲线长为目标的二维井轨道非线性规划模型．根据目标函数及可行域的性质,采用均匀设计法选择初始点,构建了模型求解算法．根据算法研制的软件对二维定向井的十余种常见剖面类型均能很快给出最优设计,提高了剖面设计的灵活性及计算速度和精度,较大程度地满足了工程上的需要．     

有限元法在钻柱力学中的应用

下部钻具组合的受力分析是水平井井眼轨迹控制技术的基础。有限元法是下部钻具组合受力分析高效的数值计算方法。本文全面系统地论述了有限元法在钻柱力学中的应用，建立了井下钻柱的有限元基本方程，研究了下部钻具组合的三维静力分析，非线性大变形分析，三维稳态动力分析，三维动力分析，全井钻柱摩阻力分析，钻柱与地层整体三维静力分析，并将有限元法计算的井眼轨迹与实测结果进行对比，两者取得良好的吻合。     

3D打印机运动学仿真分析

介绍了某并联臂3D打印机的组成机构以及工作原理,计算出其空间自由度。建立了打印机的空间坐标系,推导出该打印机滑块位置和打印喷嘴位置相对关系的正反解运动方程。根据推导得到的正反解方程以及打印机结构尺寸参数得到了打印喷嘴的位姿参数,使用PRO/E软件对其进行运动学仿真分析,得到该打印机喷嘴的位置轨迹和速度轨迹。同时,使用ANSYS Workbench Rigid Dynamic分析模块进行了动态分析,计算了虎克铰副在运行过程中的受载并计算了虎克铰副的线磨损率。     

复杂结构刚体惯性参数识别方法与试验

为了高效精确地识别复杂结构刚体的惯性参数,基于频响函数质量线法,设计了惯性参数识别试验装置。采用多体动力学仿真分析了系统刚度与阻尼、噪声、激励点坐标误差、响应点坐标误差、激励角度误差以及传感器安装角度误差对惯性参数识别精度的影响规律。借助搭建试验装置,对已知惯性参数的样件进行识别,惯性参数误差都在5%以内。表明基于频响函数质量线法的试验装置可以高效精确地识别复杂结构刚体的惯性参数。     

等基圆锥齿轮加工仿真

提出用立式数控成形铣齿机加工等基圆曲齿锥齿轮的方法。使用Mathematica在二维平面内绘制加工轨迹以及相应的理论齿线,为了直观验证,经过相应变换在三维空间中绘制了刀具轨迹线。给出了在立式数控成形铣齿机上加工等基圆锥齿轮的坐标公式,在Mathematica中提取坐标点生成数控加工代码,导入自定义指形铣刀的截面在VERICUT里完成切齿加工仿真。