曲面斜楔驱动的钻杆夹持机械手设计及机液联合仿真分析

为解决钻杆旋转时易偏斜的问题,设计了一种具有滚轮结构和曲面斜楔结构的机械手。该机械手保留了钻杆旋转自由度,避免拧卸时钻杆偏斜导致的螺纹破损,保障了施工安全性。为提高机械手工作稳定性,利用蓄能器和负载敏感变量泵提高液压系统的保压性能、减少了能耗。为验证机械手在实际工况中夹紧功能的可靠性,利用Recurdyn和AMEsim进行机液联合仿真分析和刚柔耦合分析,模拟在改变钻杆直径和回路额定压力的情况下钻杆受力、回路压力和机械手关键零部件所受应力的变化情况。结果表明：当钻杆直径为?127 mm、?108 mm、?89 mm和?73 mm时,回路许用压力范围分别为8～12 MPa、8～12 MPa、6～8 MPa和3～5 MPa。在许用压力范围内,机械手既满足可靠夹紧的需求,其结构强度也满足设计要求。     

不同海况下浮式石油平台支墩动态力学分析与结构优化

浮式石油平台作为一种海上石油生产基地,在海上服役过程中,受到各种恶劣多变的海况影响,易导致模块支墩结构发生失效破坏,使上部模块存在整体倾覆的风险。因此,本文以我国浮式石油平台作业较多的南海海域为例,开展在不同海况下浮式石油平台模块支墩动态力学分析与试验研究。通过有限元仿真软件建立上部模块三维模型,开展支墩结构动态力学分析,根据仿真云图找到了支墩危险部位,并用六自由度平台模拟多种海况进行模型试验,验证仿真的正确性。在此基础上对模块支墩进行安全校核和结构优化。试验与仿真结果表明：支墩危险部位为筋板、肘板处,通过加厚、倒角可有效减小危险部位的应力集中及最大应力值,文中提出的六自由度平台模拟海况的试验方法可用于单模块模型的动态力学分析,研究结果为浮式石油平台上部模块支墩的力学分析和设计建造提供参考。     

海上浮式风机气动性能数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对OC3-Hywind Spar浮式平台支撑的NREL5 MW风机进行气动性能模拟。对固定式风机的数值模型做网格无关性验证,同时考虑垂直风切变的影响,并将数值结果与NREL设计数据进行对比以验证模型的有效性。在FLUENT软件中,设定嵌入式滑移网格和用户定义程序(UDF)来模拟风机叶轮随平台的周期运动,分别研究浮式平台的纵荡、纵摇和首摇运动对风机气动荷载的影响。数值结果表明平台的纵荡和纵摇运动对输出功率影响较大,且平台运动幅值越大周期越低,其气动荷载变化越剧烈。合理控制平台的运动幅值对提高浮式风机的发电性能和疲劳强度有很大作用。     

海流干扰下网衣清洗机器人控制方法研究

在中国海洋渔业中,网衣清洗机器人对网箱养殖有害物附着的清洗具有重要作用。为了提高网衣清洗机器人在海流干扰下工作的稳定性,本文根据网衣清洗机器人的工作特点,提出了采用串级-前馈比例积分微分(PID)控制方法对海流干扰下的网衣清洗机器人进行控制,通过仿真实验证明该方法是可行的。为进一步提高控制效果,在串级-前馈PID控制的基础上加入模糊控制,仿真结果表明,改进后的控制器一定程度上减少了网衣清洗机器人运动稳定时间和超调量。     

不同运动自由度组合串列双圆柱涡激振动数值模拟

基于自主研发的紧致插值曲线CIP (Constrained Interpolation Profile)方法数学模型,对均匀来流条件时不同运动自由度组合下的串列双圆柱涡激振动问题开展二维数值模拟。模型针对雷诺数Re=100,质量比m*=2的串列双圆柱涡激振动问题,选取上、下游圆柱不同运动自由度组合工况进行模拟。重点分析圆柱的升阻力系数、运动位移随折合速度Ur变化的响应。研究表明:当上游圆柱双自由度运动时,随着下游圆柱运动自由度的增加,下游圆柱对上游圆柱涡激振动响应的影响减弱;当下游圆柱双自由度运动时,随着上游圆柱运动自由度的增加,上游圆柱对下游圆柱涡激振动响应的影响变强。研究结果表明圆柱运动自由度组合形式对串列双圆柱涡激振动的影响不可忽略。     

90°螺旋型和方形截面高层建筑气弹效应对比研究

设计并制作了动力特性基本一致的90°螺旋型和方形截面高层建筑的多自由度气弹模型,对气弹模型进行了风洞试验。运用随机减量法识别了顺、横风向以及多风向角下的气动阻尼;对出现了"拍"现象的工况采用小波方法解耦模态后再进行气动阻尼识别。风洞试验结果表明,方形截面高层建筑顺、横风向气动阻尼比随折算风速的变化规律与相关研究结果类似;螺旋型高层建筑顺风向气动阻尼比随折算风速的变化规律与方形截面高层建筑较为接近,在高折算风速段的阻尼比值相比方形截面高层建筑偏小,横风向气动阻尼比在低折算风速段微弱上升,随后下降,在0值附近波动。对多个风向角的加速度响应进行研究,螺旋型高层建筑均表现出良好的气动性能,尤其在横风向折算风速为12.43时,其加速度均方根为方形截面高层建筑的25.48%。     

动态海面上方船舶六自由度运动仿真

在Fudide-Krylov假设条件下,依据船舶分离建模理论在固定和运动坐标系中计算海面船只六自由度运动数学模型。主要包括:对风、浪、流的单独建模并进行矢量叠加,并在风浪流联合作用下对船舶六自由度运动构建简化的数学建模,完成实时仿真。基于Simulink和V-Realm Builder虚拟现实技术创建船舶运动模型、海洋表面环境及船只的几何模型,对船舶六自由度运动进行视景仿真,给出了有风无浪、有浪无风和风浪兼有三种情况下船只旋回路径和船舶运动轨迹。在VR视景浏览器中创建动态海面上船舶六自由度运动模型,不仅易于实现且结果逼真。得到的结果为进一步研究动态船只目标声散射特性的精确预报提供基础。     

加载频率对铅合金减震器动力特性的影响

铅合金减震器是一种适用于电瓷型电气设备的新型减震器,其动力特性对减震效果有重要影响.根据断路器等电气设备的特点,定制了相应的铅合金减震器.通过铅合金减震器滞回特性试验,研究了加载频率对其动力特性的影响.同时以不同加载频率下得到的骨架曲线作为材料的本构关系,研究了加载频率对单自由度体系弹塑性地震反应的影响.研究表明:在相同输入下,采用不同本构关系的单自由度体系,其相对位移峰值、永久位移及塑性耗能均有较大差异,应重视加载频率对铅合金减震器动力特性的影响.     

基于Voronoi图的点状要素注记自动配置

对点状要素候选注记位置质量进行了量化评定,提出了基于Voronoi图的点状要素注记自动配置的思想,并对其进行了实验性验证,理论及实验分析结果表明此种方法逻辑严密,简单易行,注记配置速度快、回溯次数少,超常规注记配置出现个数少,对GIS平台点状要素注记自动配置具有指导意义。     

海冰的动力作用和冰力谱

频谱特性和自激特性是海冰动力作用的两个最主要的特性。海冰的频谱特性集中反映在冰力谱上,它是海冰的固有属性,所以在由冰振时结构的动力响应反求冰力谱时,一定要消除用于测冰的结构动力特性的影响。本文分别由单自由度体系结构和多自由度体系结构上的位移响应和应变响应反求了渤海湾和辽东湾的冰力谱,求出的冰力谱可在分析冰振机理的各种理论中用来确定海冰的频谱特性。