摘要：为了提高中空型超声电机的输出效率,对电机定子的有效机电耦合系数进行了研究分析。首先,利用等效电路法分析了电机定子的压电阻抗特性,确定了有效机电耦合系数的计算方法;其次,通过ANSYS软件对电机定子的压电阻抗特性进行了有限元仿真,分析了定子的振动模态、金属弹性体和压电陶瓷的结构尺寸对有效机电耦合系数的影响;然后,根据仿真结果设计制作了4个不同的定子,并利用阻抗分析仪对4个定子进行了测试,实测值与仿真值进行对比,相对误差均小于10%,获得的阻抗特性曲线和仿真结果相吻合;最后,将4个定子装配成样机,并搭建了电机性能测试平台进行实验测试,4个样机均获得了较好的输出性能。实验结果表明,提高定子的有效机电耦合系数能获得较低的功耗,进而提高电机的输出效率,具有较高的工程应用价值。

摘要：为实现预制装配式电缆排管安装过程中软弱地基的快速化处理,提出了一种在排管连接节点区局部地基加固的方式.根据文克尔模型和复合地基理论,建立了地基局部加固设计方法,利用数值分析对设计方法的合理性进行了验证,并探索了地基加固率和地基模量比对地基性状的影响.研究发现:地基加固率和地基模量比的变化对加固效果均有明显的影响,加固率宜控制在50%以内;荷载分担比可以准确反映加固区与非加固区荷载分担情况;地基局部加固方法可以有效降低排管沉降量,消除因不均匀沉降造成的管体破坏.提出的地基处理方法既能满足工程设计要求,又能实现地基的快速加固,可为软弱土地区装配式排管的推广提供技术支撑和工程参考.

摘要：通过熔融沉积3D打印机制作丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)成型件,配制不同浓度的丙酮溶液对ABS成型件进行浸泡处理,使用表面粗糙度测试仪、表面光泽度测试仪对不同浸泡浓度和浸泡时间条件下,ABS成型件的表面质量和光泽度进行分析。结果表明,中低浓度(浓度<60%)的丙酮溶液与ABS成型件的浸泡表面几乎无反应,不适用于对ABS成型件进行表面处理;中高浓度(60%≤浓度<90%)的丙酮溶液对ABS成型件进行表面处理时,整体反应过程可控,表面处理效果随时间的增加而明显,是适宜的浸泡处理浓度范围;高浓度(浓度≥90%)的丙酮溶液对ABS成型件进行表面处理时,表面处理效果明显,但整体反应过程不可控,需要控制浸泡时间,通常浸泡5~20s。高浓度丙酮溶液更适合采用涂刷的方式对ABS成型件进行表面处理。

摘要：防冲钻孔机器人是冲击地压矿井卸压的关键设备,其准确定位和定姿是实现卸压作业无人化的基础和前提。通过分析国内外移动机器人及煤矿井下移动设备定位技术的特点,提出了一种基于空间阵列式惯性单元的防冲钻孔机器人位姿解算方法。在分析常规惯性传感单元定位误差类型及来源的基础上,建立了空间阵列式惯性单元数据融合模型,推导出角速度和比例加速度的融合方程,设计了空间阵列式惯性单元位姿解算流程。通过分析防冲钻孔机器人的实际运行工况,模拟了防冲钻孔机器人的曲线运动轨迹,并对钻孔机器人的位姿解算方法进行了仿真分析,仿真结果表明,在曲线运动时,空间阵列式位姿解算方法的位移和姿态角解算精度均优于原始位姿解算方法和差分式位姿解算方法。为了验证所提方法的可行性,根据现场实际情况搭建了移动载体运动工况模拟实验台,根据设定的真实轨迹曲线进行轨迹跟随及监测实验,结果表明:空间阵列式惯性单元的位姿解算精度较高,在x,y,z三轴方向的位移平均误差分别为5.83,8.76和0.84 cm,俯仰角、航偏角和横滚角的平均误差分别为0.07°,0.15°和0.06°。为了进一步验证所提方法的实用性,搭建了防冲钻孔机器人惯性单元位姿监测实验平台,进行了防冲钻孔机器人的直线行走实验,实验结果表明:基于空间阵列式惯性单元解算的钻孔机器人俯仰角、航偏角和横滚角平均误差均小于0.5°,在x,y,z三轴方向的位移平均误差均小于2.00 cm,位姿解算误差均满足实际要求,验证了所提防冲钻孔机器人位姿解算方法的可行性和有效性。

摘要：为了研究虹吸式出水流道水力特性,基于某立式轴流泵装置,采用数值模拟与模型试验相结合的方法,首先根据泵装置布置形式和初步设计尺寸,开发了虹吸式出水流道参数化设计软件,极大地缩短了设计周期.然后对4种虹吸式出水流道方案进行了全流道数值计算,并根据计算结果对虹吸式出水流道进行定量分析.最后将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比.数值模拟结果表明,受叶轮旋转影响,虹吸出水流道上升段存在偏流现象;改变驼峰段断面尺寸对上、下游流态影响显著;下降段极易产生脱流和漩涡,改善下降段的不良流态可以显著降低出水流道的水力损失.对3种虹吸出水流道评价指标进行比较,指出了用轴向流速分布均匀度来评判虹吸出水流道的不足.模型试验结果表明,数值模拟与模型试验的外特性结果吻合较好,验证了数值模拟的可靠性;设计的带有虹吸式出水流道的立式泵装置最高效率为78.85%.研究结果可以为同类泵装置设计提供参考.

摘要：钢支撑轴力实测数据离散、变化规律性不清是钢支撑设计的重要问题,严重影响着深基坑工程安全和工程经济合理性。以南京地铁某车站软土基坑工程为例,通过建立三维有限元模型,研究了钢支撑轴力变化规律。结合基坑开挖过程中的监测数据,提出了钢支撑轴力与围护墙体位移双元组合的方法,验证了模型合理性,同时揭示了深基坑开挖过程中围护墙位移和支撑轴力变化的相关性规律。然后研究了单道、双道预加轴力对钢支撑轴力、墙体位移和弯矩的影响,提出了采用预加轴力技术控制变形的基本要求,研究了支撑架设条件的影响,阐明了支撑轴力实测值离散的原因和超挖对基坑安全的重要影响,进而明确了悬挂架设钢支撑的研究意义。研究成果对厚层软土深基坑的变形控制技术发展提供了新方向。

摘要：针对传统异步电机驱动和液压绞车张紧带式输送机存在的传动效率低、运行维护困难、张紧响应慢等问题,设计了一种集永磁电机直驱与永磁张紧于一体的全永磁驱动带式输送机,制定了全永磁驱动系统矢量控制策略与机-电耦合动力学模型;利用Matlab/Simulink建模仿真与煤矿井下现场试验相结合的方法,研究了全永磁驱动带式输送机在空载启动、满载启动、变载运行等工况下的矢量控制策略与机-电耦合动力学行为。结果表明:全永磁驱动带式输送机在多种工况下均能实现转矩与转速的快速响应和动态调节,具有良好的动态特性;多台电机间可维持功率平衡与同步传动,具有较强的抗干扰能力;永磁张紧装置可以实现张紧力动态调节,有利于提高带式输送机驱动效率、张紧响应速度以及整机协调可控性;全永磁驱动系统可实现对带式输送机的智能驱动与动态张紧,在机-电耦合动力学行为仿真试验与现场试验中得到的电机动态特性规律基本一致,表明其可满足煤矿井下带式输送机实际工况需求,具有较高的推广应用价值。

摘要：为准确模拟高速旋翼机桨叶剖面气动特性,发展了基于CFD/CAMRADⅡ耦合算法的直升机旋翼翼型工作环境分析方法,并对方法进行了验证。在此基础上针对直升机旋翼桨叶变迎角、变马赫数的工作特点,构建了基于“α-Ma平面升阻比等高线”的全方位/全剖面旋翼翼型指标设计方法。从研究前行桨叶概念旋翼大反流、强径向流、强压缩性流场特点和升力偏置、变转速工作方式入手,针对X2TD直升机高速飞行状态下上/下旋翼、前/后行侧桨叶翼型剖面的气动特征,有针对性地提出旋翼翼型选择标准或设计、改进方向,并与国外设计结果进行了对比分析,得到了一些有意义的结论。所建立的翼型指标设计方法和计算分析结果可为高速直升机旋翼气动设计的深入研究提供参考。

摘要：本文中研究了手指触摸粗糙表面的摩擦振动特性、脑电生理反应和主观评价,为产品触感舒适性和抓握可靠性设计以及产品触感量化表征提供理论依据.研究结果显示:随着表面轮廓算术平均偏差和轮廓单元平均宽度的降低,摩擦系数和功率谱重心逐渐增大,垂直偏差逐渐降低;垂直偏差、功率谱重心和摩擦系数特征参数能够反应粗糙表面的形貌特征变化,并且与人的主观感知评价一致,可以用来定量表征人对材料表面粗糙度、细致度和黏着度的感知.ERP曲线的P200成分峰值与接触表面的粗糙特征相关,粗糙度大的表面诱发的P200峰值高;P300成分与人的主观认知判断有关,粗糙感强、细致感差及黏着感低的表面诱发的P300峰值高且潜伏期短.研究表明,材料表面的粗糙特性通过影响皮肤的接触摩擦行为,进而影响人脑的触觉感知和主观评价.表面摩擦振动特性、人脑电生理反应和触感主观评价具有相关性,三者结合是系统研究粗糙表面摩擦触觉感知的有效手段.

摘要：气垫船优越的两栖性和快速性使其在军事和民用领域均有不可替代的优势,但是气垫船严酷的振动问题一直没有得到很好的解决,振动故障频发。本文以某型气垫船空气导管后支撑为研究对象,首先基于频域功率谱密度法计算某工况下导管后支撑外接头振动疲劳寿命;然后从降低振动响应和提高疲劳性能2个方向,分别研究激励、模态阻尼比、固有频率、材料的疲劳性能对振动疲劳寿命的影响。结果表明:低阶模态对振动疲劳寿命影响显著,降低振动激励、提高阻尼比和提升疲劳性能均可以有效提升振动疲劳寿命,而调整固有频率不适用于平直功率谱加载方式;最后提出薄壁结构可通过局部加强来提高振动疲劳寿命的方法,并以一种加强手段验证其可行性。