摘要：[目的]为优化摇臂式波浪能装置的能量俘获(俘能)效果,针对平台支柱分流方案与浮子形状对装置俘能效果影响进行研究。[方法]首先,建立浮子运动的水动力学模型;然后,利用AQWA仿真软件,对平台支柱不同分流方案的多种鳍形浮子的水动力特性进行计算分析,得到鳍形浮子的波浪合力、幅值响应算子、附加质量及辐射阻尼等频域参数,以及位移、速度、加速度及激振力等时域参数;最后,研究平台支柱不同分流方案的各鳍形浮子的俘能宽度比。[结果]结果表明:不同平台支柱分流方案对鳍形浮子的频域参数影响较小,对时域参数的浮子运动位移影响较小,但对运动周期影响较大;双柱分流方案的100°时鳍形浮子的俘能效果最优。[结论]基于所建立的仿真数值模型能够准确模拟多自由度鳍形浮子在波浪运动中的水动力学响应,可为振荡浮子式波浪能发电平台浮子形状的优化设计提供参考。

摘要：半球谐振子作为半球谐振陀螺仪的核心器件,其加工质量直接影响谐振子的性能参数,进而影响半球谐振陀螺仪的工作精度和使用寿命,因此非常有必要对半球谐振子的性能与其几何参量的映射关系进行研究。本研究以直径为30 mm的熔石英半球谐振子为研究对象,分析其能量损耗的形式、机理,针对谐振子几何参量对其热弹性阻尼的影响进行研究,建立半球谐振子热弹性阻尼能量损耗模型,分析谐振子结构参数、加工误差、表面质量对其能量损耗的影响规律,探究不同几何参量变化对能量损耗的敏感性,结果表明谐振子壳体结构和过渡圆角参数对其热弹性阻尼影响较大,加工误差导致的壁厚不均匀高于半径不均匀对其热弹性阻尼的影响;壳体半径由10mm增至15mm,QTED减小幅度为61%,亚表面损伤层厚度从0增至100μm,QTED减小至其原值的7.5%,研究结果可为半球谐振子专用机床误差分配设计及其高性能制造研究提供参考。

摘要：在矿井提升机的制动控制中,制动瞬态冲击是影响矿井提升机安全可靠运行的关键问题。由于受到技术和经济成本的制约,目前包含贴闸/压紧的制动过程全程采用力闭环控制,这不可避免地导致闸瓦与闸盘刚性接触时的制动力瞬态冲击问题。针对矿井提升机制动瞬态冲击问题,文中提出了一种基于滞回切换原理的混合贴闸/压紧制动控制策略。首先,分别利用非奇异快速终端滑模控制和反步控制设计了贴闸和压紧控制器;其次,为达到快速贴闸的目的,设计了一种基于离散积分器的在线贴闸轨迹再规划方法,有效地减小了制动器贴闸时间;然后,为实现由贴闸控制到压紧控制的安全切换,利用滞回切换原理,制定了混合贴闸/压紧控制稳态切换策略,大大减小了制动力瞬态冲击;最后,为验证提出方法的有效性,选择传统全程力闭环控制策略C1与混合贴闸/压紧直接切换策略C2作为对比方法,在单绳缠绕式提升试验台进行了对比实验,从贴闸时间、制动力最大跟踪误差和提升钢丝绳最大张力3个方面对实验结果进行了分析。实验结果表明:相较于C1控制策略,提出制动控制策略的贴闸时间缩短了64.5%,钢丝绳张力峰值减小了41 N;相较于C2控制策略,提出制动控制策略的制动力冲击减小了90.3%,钢丝绳张力峰值减小了88 N。上述结果表明本文提出的方法能有效改善制动瞬态冲击,减小制动空动时间,提高制动系统安全性,同时本研究也为一类需要混合力/位置控制的电液伺服系统提供了一种有效的解决方法。

摘要：时刻存在的海洋波浪侵扰严重影响海洋工程装备的安全运行和服役性能,而海洋波浪能又是具有诸多优点的绿色可再生能源。如何通过混合消波-俘能结构减小波浪载荷的同时利用海洋能源是海洋工程领域的基础科学问题。传统消波-俘能结构尤其是深远海浮式结构存在低频消波俘能难的技术瓶颈。基于减小系统等效动刚度思想,提出非线性混合消波-俘能结构,并开展消波俘能特性研究。设计了一种连杆拉簧负刚度机构并应用于混合消波-俘能结构。为了求解非线性混合消波-俘能结构的波浪-结构物流固耦合问题,提出了混合特征值匹配法和谐波平衡法的半解析非线性频域求解方法。研究了机构关键参数对消波俘能性能的影响,揭示了负刚度机构提高低频消波俘能性能的“相位控制”机理。

摘要：针对电解放电加工过程中放电击穿的不确定性导致的加工工件形貌不一致及质量变差等问题,提出采用射流掩膜电解放电技术加工工件。通过对射流结构的分析,研究圆形紊动射流流速沿轴线的衰减规律并计算初始段长度,设计并制作了喷嘴及夹具。搭建射流电解加工装置,在不锈钢工件上制备了蓝油掩膜,对加工间距对凹坑形貌的影响进行实验研究。实验结果表明:圆锥收敛结构喷嘴喷射的射流有良好的力学特性,能利用射流的初始段对工件进行加工;具有镂空图案的厚度为50μm蓝油掩膜覆盖在工件上,能有效提高材料去除的定域性;当加工间距为2 mm时,材料去除率达到最大值。

摘要：针对弹体高速入水过程中的降载问题,设计一种硬质聚氨酯泡沫缓冲器。基于霍普金森压杆实验技术,获取冲击载荷下硬质聚氨酯泡沫密度和应变率效应,构建其宏观本构模型。采用拉格朗日-欧拉流固耦合方法(ALE),建立弹体入水冲击数值仿真模型,验证所建本构关系及ALE方法的合理性,对加装缓冲器的弹体高速入水问题进行数值仿真计算,获得入水过程中硬质聚氨酯泡沫的动态破坏过程及弹体运动参数,从而分析硬质聚氨酯泡沫密度、厚度对降载特性影响规律,讨论不同入水速度下硬质聚氨酯泡沫参数的设计方法。研究结果表明:硬质聚氨酯泡沫动态力学性能应变率效应不明显,但密度效应明显,缓冲降载性能随硬质聚氨酯泡沫密度和厚度的增大而升高。

摘要：研究一类具有多种不确定性的非线性系统的全局输出反馈调节问题.所研究系统的一个显著特点是非线性项被未知增长率和多项式形式的输出函数的乘积界定,难点是在输出受不确定参数摄动的情况下如何抑制非线性项.提出一种改进的双增益方法来设计输出反馈控制器,可以确保闭环系统所有信号全局一致有界并且原系统状态收敛到零.最后,采用质量弹簧机械系统的输出反馈镇定问题来说明控制策略的有效性.

摘要：为了满足车辆制动可靠性要求,在对制动功能进行分析的基础上,设计了一种新型电子机械制动夹钳。介绍了电子机械制动夹钳的结构和工作原理,对电子机械制动夹钳进行了数值模拟分析。结果表明,电子机械制动夹钳的动作响应时间短于250ms,系统稳态误差为-0.3~0.3kN,最大输出力为29.4kN,具备磨损间隙自动补偿、输出力自动补偿等功能。

摘要：[目的]旨在充分研究多种毁伤元对目标毁伤的模式,分析双爆源水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤效应。[方法]首先,建立圆柱壳有限元模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法对单/双爆源水下爆炸下圆柱壳的毁伤特性展开研究;然后,从破口面积、最大垂向位移和塑性应变区域面积等特征参数方面评价结构的毁伤效果,并以500 kg TNT装药为例进行计算分析。[结果]结果显示,对于间距为1 m的双爆源水下爆炸,同等当量的双爆源相比单爆源的爆炸会对圆柱壳外板造成更严重的毁伤,但对圆柱壳内板的毁伤不如单爆源;对于间距大于3 m的双爆源水下爆炸,随着间距的增加,爆炸对圆柱壳结构的毁伤效果逐渐减弱。[结论]通过计算不同初始参数下水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤,所获取的单/双爆源水下爆炸对圆柱壳结构的毁伤规律结果可为增强水下作战武器威力提供参考。

摘要：风机作为采棉机气力输送系统的核心部件,其性能优劣将影响采棉机的作业效率。为提高采棉机气力输送系统的最大风量,针对采棉机用多翼离心风机叶片进行优化设计。为了获得代理模型所需的基本数据,建立了CFD数值模型并采用拉丁超立方实验在设计空间内生成20组样本。基于样本数据,建立了出口风量与设计变量的近似模型,采用智能优化算法获得最优设计方案。优化后的设计方案相较于原型机,出口风速明显增大。CFD数值计算分析风机的动态特性,结果表明,在多转速工况下风量均有明显提升,其在额定转速工况下,风量提升17.27%。