关键词： 圆柱蜗杆斜齿轮传动   不等模数   不等压力角   有限元分析   灰色预测  

摘要： 为解决传统渐开线蜗杆斜齿轮副在开式传动或传动比过大时斜齿轮容易发生齿根断裂的情况,提出一种新型的基于不等模数不等压力角设计的渐开线蜗杆副,使斜齿轮的模数与压力角同时提高,大幅提高斜齿轮的齿根强度。通过对此种蜗杆副的传动特性的分析,得到特殊的啮合角与中心距计算方式。另外,通过对同传动比、同蜗杆情况下基于不等模数设计的ZI蜗杆斜齿轮副和传统ZI蜗杆斜齿轮副的建模与有限元分析,得出在较大模数比情况下的斜齿轮齿根强度约为传统斜齿轮齿根强度的2.956倍,增大了渐开线蜗杆的应用范围。后续使用灰色预测,对比出误差平方和(Sum of Squared Errors,SSE)最小模型,予以验证预测的准确性,另外进行蜗杆施加不同转矩下的斜齿轮啮合齿受拉力处最大应力σ_(1max)的数据预测,为相应的工程分析与必要的校核设计给出了依据。

关键词： 燃烧系统   自抗扰控制   大时滞大惯性   前馈补偿器   蒙特卡洛试验  

摘要： 针对火电机组燃烧系统耦合性强、工况复杂、强扰动和参数调节困难的问题,在现有线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种改进线性自抗扰控制(ILADRC)。首先,根据热工系统大时滞、大惯性的特点,在LADRC线性扩张状态观测器(LESO)控制输入端串联惯性时滞前馈补偿器,实现LESO前馈和反馈信号同步,提升信号跟随和扰动抑制性能;然后,通过开环频域稳定性分析得出系统稳定性指标和控制器参数关系,进而推导出基于系统稳定性指标的定量化参数整定规则,简化参数调节过程。将所设计的ILADRC应用于火电机组床温和主蒸汽压力耦合控制仿真系统,并与比例积分微分(PID)控制、LADRC、模型辅助线性自抗扰控制(MLADRC)进行对比。结果表明:提出的ILADRC在定值跟随、扰动抑制方面具有明显优势,蒙特卡洛试验进一步证明了所提出ILADRC的鲁棒性优势。

关键词： 防冲钻孔机器人   同步定位与地图构建   惯性-雷达融合   定位导航   路径规划  

摘要： 防冲钻孔机器人是冲击地压矿井卸压的关键设备,其在复杂卸压巷道的精确地图构建和的稳定导航是实现钻孔作业智能化的基础和前提。在分析激光雷达点云畸变成因和同步定位与地图构建(SLAM)算法缺陷的基础上,设计了基于惯性测量单元(IMU)连续时间轨迹的点云畸变矫正方法,建立了激光雷达和IMU的数据融合模型,提出了基于IMU-LiDAR紧耦合的防冲钻孔机器人定位建图方法。根据煤矿卸压巷道特点建立了密闭坡道模型,开展了建图效果仿真分析,结果表明,所提算法在定位精度、轨迹误差方面均优于现有常用算法。在此基础上,设计了基于改进人工势场法和快速扩展随机树的动态路径规划方法,建立了适用于防冲钻孔机器人的路径规划与导航融合方案,并设计了2种仿真运动场景,结果表明,所提路径规划方法在全局路径规划和动态路径规划的平均路径长度、平均运行时间、平均生成节点数等方面均具有较好的综合性能。为了进一步验证防冲钻孔机器人定位导航方法的实用性,在校内模拟巷道、地面实验基地和井下卸压巷道等场景下开展了多组对比实验,结果表明:将IMU数据与LiDAR数据紧耦合后,所提方法的定位建图精度明显提高,在特征退化场景中具有优越的定位建图性能,且规划路径的运算效率和路径代价方面均具有良好的表现,验证了所提定位导航方法在多种场景中的可行性和优越性。

关键词： 贝雷梁   钢管支架   有限元   节段梁拼装  

摘要： 为解决澳门一轻轨工程机场跨线桥段上部结构施工空间狭小,常规悬臂拼装、架桥机和支架拼装均无法满足节段梁拼装工程环境要求的问题,通过midas civil有限元分析软件设计大型跨径贝雷梁钢管支架系统,进行支架体系受力验算。在保证下方道路交通正常通行的情况下,预制梁体的节段拼装和张拉施工按期完成,为类似节段梁拼装施工提供相关思路。

关键词： 桥梁承台   加固用钢吊箱围堰   结构设计   有限元分析   监测  

摘要： 加固用围堰设计面临着"限高度、大流速、高潮差"的复杂作业困境以及钢吊箱围堰基础加固施工所存在的封底困难、混凝土和钢材浪费严重、钢板周转率低、拼装慢且拆除难等普遍问题。本文以某大桥桥墩基础加固工程为背景,通过对钢吊箱的侧壁模数化合理划分与设计,并以凹槽与凸榫快速承插式的连接,实现任意钢吊箱结构尺寸的模数化快速拼装,极大地降低了起吊拼装技术要求,提高了拼装效率和钢吊箱重复周转利用率。同时,通过数值分析和现场监测,验证了该结构的有效性。

关键词： 超高性能混凝土(UHPC)梁   FRP筋   混合配筋   受弯分析   有限元模拟  

摘要： 研究配筋率、混合配筋等效配筋率、FRP筋面积比、UHPC抗拉强度、钢筋配置形式对UHPC梁受弯性能的影响。分析各参数对UHPC梁屈服荷载、峰值荷载、挠度及破坏形式的影响。结果表明:随着配筋率的增加,纯钢筋UHPC梁刚度、屈服荷载、峰值荷载及对应的挠度均得到不同程度提高;UHPC混合配筋梁随FRP筋面积比的增大,峰值荷载及峰值荷载挠度增大,UHPC混合配筋梁的抗变形能力变差;随UHPC抗拉强度的提升,UHPC梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载增大,对应的挠度减小;采用双层布置的UHPC混合配筋梁比单层布置梁屈服荷载、峰值荷载小。本文为FRP-钢筋混合配筋UHPC结构的工程应用提供参考。

关键词： 双金属复合管   海水海砂混凝土   组合作用   轴压性能   有限元分析  

摘要： 基于有限元程序ABAQUS,建立双金属复合管海水海砂混凝土(SSCFBT)短柱构件的精细化有限元模型,对轴压状态下模型的破坏形态、荷载-变形关系、内力分配和钢-混凝土界面接触作用进行研究,并开展参数分析。结果表明:双金属复合管与内填混凝土之间的共同工作性能良好,其荷载-变形曲线可分为3种类型,由双金属复合管对混凝土的约束效应系数决定。通过参数分析,得到了不同参数对SSCFBT短柱轴压承载力的影响规律,并验证了已有相关计算公式用于预测SSCFBT短柱轴压承载力的可行性。

关键词： 电子插件   随机振动   冲击振动   动力学   有限元  

摘要： 电子插件是航天电子设备的重要组成部分,结构需要满足在强随机振动、高冲击等载荷环境下的刚强度设计要求。本文针对典型航天电子插件进行了随机振动和冲击的动力学分析,提取了应力应变结果,阐述了分析的理论基础和仿真流程,结果表明电子插件满足设计要求。

关键词： 盾构机主轴承   热流固耦合   有限元   温升  

摘要： 盾构机主轴承作为一种大型重载机械,其工作环境恶劣,轴承损坏会造成极大的经济损失,为了保证较高的可靠性,其润滑性能极为关键。采用Fluent对轴承进行流固耦合模型的建模仿真,研究轴承转速、负载、润滑油黏度、润滑油流量和润滑方式对轴承温升影响。结果表明:润滑油分布少的区域温度较高;盾构机主轴承的转速是影响温升最关键的因素,温升随着转速的增大而急剧增大;轴承温升随着负载的增加而增加;润滑油在黏度等级为320附近的温度最低;不同转速下流量对轴承温升的影响不同,转速低时,温升随着流量增大先减小后增大,转速高时反之;通过仿真将类似于油气原理的润滑方法应用在盾构机主轴承的润滑上改善了润滑状态。

关键词： 胆囊   胆结石   体积计算   胆汁流速   有限元分析  

摘要： 目的评价基于CT影像三维重建胆囊体积计算方法的准确性,并研究胆囊运动中的生物力学变化,探索胆囊动力学变化与胆结石形成的关系。方法提出一种基于CT影像三维重建胆囊模型来计算胆囊体积的方法,并与椭球体法进行比较;构建胆囊有限元模型并进行流体力学分析,模拟胆囊出口胆囊管与胆总管汇合不同角度下及伴有结石状态下的胆囊运动功能变化。结果比较50位患者的特异性胆囊模型体积和椭球体法体积,对应平均误差分别为7.26%和25.35%。梨形胆囊再充盈期最大压力、最大变形和最大流速都明显大于葫芦形胆囊。胆囊管与胆总管之间的夹角对胆汁流型影响不大,夹角为120°时胆汁流速最大。伴有结石胆囊的胆汁流速小于无结石胆囊,且在结石附近产生漩涡。结论基于CT影像三维重建计算胆囊体积较传统椭球体法更准确。相对于梨形胆囊,葫芦形胆囊的胆囊壁收缩和胆汁流速较小,运动功能差。伴结石胆囊的胆汁流速较慢,更易导致结石增大或新结石形成。