摘要：刀盘是全断面硬岩掘进机(TBM)的核心部件,其结构的地质适应性是决定TBM掘进效率的关键因素。根据TBM刀盘制造企业设计的实际需要,制定了刀盘设计基本流程,结合掘进地质条件、刀盘结构参数和掘进参数,建立了刀具布置、开口、盘体设计等关键参数计算模型,提出相应的TBM刀盘地质适应性设计方法。将TBM刀盘设计方法应用于某供水工程,对该工程所用TBM的刀具布置参数、刀盘驱动性能与掘进参数以及刀盘结构参数进行地质适应性设计,并对设计方案进行了力学性能和出渣性能仿真分析。研究结果表明,刀盘设计方法能有效实现刀盘结构、刀具布置以及相关掘进参数地质适应性设计,所设计的刀盘力学性能满足施工要求。目前该刀盘在引水工程中累计已掘进12 km,工作状态良好。

摘要：以实际风力机翼型族的优化设计为研究对象,通过在iSIGHT软件上集成计算流体力学(CFD)软件Fluent、数值求解软件Matlab以及自编变形网格生成软件,建立了针对风力机专用翼型的优化设计平台;该平台使用反设计优化方法,可以通过改变初始翼型的几何形状,进行流体力学分析,求解气动性能敏感导数的迭代过程,得到符合特定性能要求的翼型;通过RAE2822和S825翼型性能为目标的优化过程验证了该平台的有效性和准确性。该平台可用于实际风力机翼型族的优化设计。

摘要：针对吊篮式钵苗移栽机膜上移栽易撕膜的问题,设计了一种鸭嘴式钵苗移栽机。建立了该机栽植机构的运动数学模型,并以此为依据在ADAMS中对栽植机构进行了参数化建模。利用参数化模型,分析了主要参数对机构运动特性的影响。在保证钵苗直立度较高的同时,以产生的穴口尽量小为优化目标,获得了一组最佳参数组合。此组合下,形成的穴口大小约为1.8 mm,鸭嘴栽苗后的运动轨迹垂直度较高,满足膜上移栽钵苗直立度高、不撕膜的农艺要求。

摘要：基于严格的矢量耦合波理论,优化设计了用于13.4 nm软X射线干涉光刻的透射型双光栅掩模版.采用电子束光刻技术,在国内首次成功制作了周期为100 nm的大面积金属型透射光栅.光栅面积为1.5 mm×1.5 mm,Cr浮雕厚度为50 nm,Gap/period为0.6,衬底Si3N4厚度为100 nm.此光栅将用于上海光源软X射线干涉光刻实验站.利用其1级衍射光和2级衍射光将可以经济高效地制作周期为50和25 nm的大面积周期结构.最后,测量了该光栅对波长为13.4 nm同步辐射光的衍射光强度,并且推算得出该光栅的1级和2级衍射效率分别为4.41%和0.49%,与理论设计值比较符合.实验结果与理论模拟结果的对比表明该光栅侧壁陡直,Gap/period的控制也与设计值符合.

摘要：针对全断面岩石隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)在施工作业过程中掘进轨迹经常偏离预设轨迹、严重影响掘进精度及效率的问题,研究其支撑-推进-换步机构刚度半解析建模方法。从分析机构的变形协调条件入手,构造出计及所有支链构件及末端自身弹性贡献的半解析静刚度模型,该模型综合考虑了复杂物理边条(围岩)、机械系统刚度及液压系统刚度。通过算例揭示整机静刚度在掘进全域随位姿的变化规律,并借助有限元分析软件验证了所建模型的正确性。

摘要：刀盘是盾构机的关键部件,研究掘进过程中刀盘与界面耦合作用下动态载荷分布是刀盘设计的基础.应用有限元法建立了模拟刀盘掘进的三维分析模型,采用扩展的Drucker-Prager非线性弹塑性模型作为土体的本构模型,应用包含单元删除功能的损伤失效准则模拟切屑的形成及分离,实现了盾构刀盘掘进过程的直接数值模拟,得到了刀盘系统切削载荷随掘进时间的变化曲线以及沿刀盘径向的分布曲线.研究发现,掘进初始阶段刀盘上刀具切削载荷沿径向增大且变化较大,稳定后则沿径向变化较小;刀盘扭矩自初始阶段逐渐增加到1,800,kN.m后保持稳定不变,总体变化趋势与实际相符.

摘要：在交叉耦合控制中,轮廓误差估计公式不仅用于估计轮廓误差大小,而且用于确定交叉耦合系数。估计公式的准确性直接影响轮廓控制精度,传统公式在大曲率位置存在明显估计误差。针对平面自由曲线的轮廓误差估计,研究点-曲线距离函数的微分特性,利用距离函数的Taylor展开提出高精度二阶估计方法,并指出基于密切圆近似的传统二阶方法在象限切换时存在的计算问题,同时对传统公式进行修正。在此基础上设计综合位置闭环反馈和交叉耦合控制器的轮廓跟踪控制器,并结合NURBS曲线进行两轴控制试验。试验结果表明:所提出的二阶方法相比于传统公式轮廓误差估计精度更高;基于所提出的二阶方法和传统公式设计的交叉耦合控制器,前者相比于后者可以显著提高轮廓控制精度。

摘要：工作面采高大幅提升、深部开采围岩活动加剧都要求准确获取和描述液压支架的支护状态,从而为煤矿顺利开采及综采工作面人员与设备安全提供重要数据支持。当前支架支护状态监测数据较为单一,数据获取与评价理论亟待完善。开展液压支架支护状态快速获取与模糊综合评价方法研究,研究确定支架支护状态评价关键参数;分析支架结构,确定传感系统布置方式,给出各工况下特征参数的获取及计算方法;建立支架模糊综合评价模型,计算各关键参数隶属度函数,基于变权理论确定权重系数得出支架支护状态的最终综合评价结果。该方法及数据获取系统在唐口煤矿6305工作面进行工业性试验,对液压支架保持良好支护状态起到重要作用。同时,支架支护状态实时检测与综合评价方法研究也为后续液压支架状态健康管理及自适应调控奠定技术基础。

摘要：为实现微米级别位移控制,采用伺服驱动器、交流永磁同步电动机和位移放大液压缸代替传统伺服阀和泵源,利用位移放大液压缸与执行液压缸的有效面积比,对执行液压缸进行精确定位。针对其液压系统进行数学建模,讨论液压油弹性模量、油液黏度、蓄能器压力与体积等变量对系统动态性能的影响。建立微位移控制系统AMEsim仿真模型,仿真结果表明:液压油弹性模量越大,系统响应越快;油液黏度越大,系统响应越慢;蓄能器压力与体积对系统响应影响微小,仿真结果与数学模型预测相符。设计试验台并在试验台进行液压系统开环扫频特性试验,使用Matlab辨识工具箱对系统试验数据进行模型辨识,辨识结果表明:二阶系统与试验数据的吻合度较高,与数学模型预测相符。基于辨识模型设计的PD控制器在微位移控制综合平台上得到了应用,位置控制偏差范围为-2~1.7μm。

摘要：刀盘主参数设计是全断面岩石隧道掘进机的关键问题,是影响其掘进性能的决定性因素。刀盘破岩机理复杂,刀盘须针对围岩属性进行适应性设计,充分利用先前刀盘设计实例中积累的成功经验和数据至关重要。提出基于实例推理的刀盘主参数设计方法。给出刀盘设计实例的表示方法;根据实例属性特点,给出各种属性的局部相似度计算方法;针对取值为区间数的实例属性,提出一种基于属性值概率分布的区间相似度计算方法;运用组合修改实例的方法获得新刀盘的主参数设计方案。经工程应用实例设计表明,该方法设计结果较好。