香蕉采摘与吊运作业机器人运动与动力性能分析

由于香蕉果串的结果高度和果形尺寸较大,且采摘过程极易发生损伤,给其采摘带来极高难度,目前仍停留在比较落后的人工采摘方式上,劳动强度大。为此,提出了一种香蕉采摘与吊运作业机器人,可将香蕉果柄的切割、夹持和香蕉果串的吊放作业整体性完成,其机械系统主要由伺服连杆机械臂、夹持与切割末端执行器和液压履带行走动力单元等部分组成。工作时,末端执行器夹持与切割香蕉果柄的直径范围为40~150mm,液压履带车行走的最大行走速度为1.07m/s。通过基于ADAMS的机械系统运动和动力学仿真分析获得了伺服连杆机械臂的作业范围,以香蕉按照宽窄行宜机化种植模式为基础,对接近实际情况的伺服驱动作业流程进行了仿真研究,验证了各伺服电机的驱动能力。

立式双曲面网板水动力性能优化研究

为研究结构型式及尺寸对立式双曲面网板水动力性能的影响机理,基于计算流体力学方法,建立立式双曲面网板三维数值模型,计算分析其水动力性能,并通过设计制作缩比模型开展动水槽试验,验证数值结果的有效性。开展曲面板弯曲度、弯曲度位置、支撑板间距等不同结构参数对立式双曲面网板水动力性能的影响规律研究,以探究最优化的结构设计方案。研究结果表明:曲面板弯曲度的同步改变和单一改变均会对立式双曲面网板的水动力性能产生不同程度的影响。如果只考虑扩张效果,曲面板A、B的弯曲度均设置为20%左右,或曲面板A弯曲度设置为15%、曲面板B弯曲度设置为25%左右,均可在一定范围内将立式双曲面网板的最大升力系数提高到最大值;但从网板综合性能考虑,后一方案可获得更高的最大升阻比。当曲面板弯曲度位置同步设置为50%时,网板升力系数可达到最大值,此时扩张效果最佳,而当曲面板弯曲度位置同步设置为20%时,最大升阻比达到峰值,网板综合性能相对更好。支撑板间距对立式双曲面网板水动力性能的影响不明显,将支撑板间距设置为420 mm左右,可在小冲角范围内提升其最大升阻比。

全装配式钢结构楼板动力性能及舒适度有限元分析

针对全装配式楼板刚度偏低、舒适度不足的问题,优化设计一种已有的新型全装配式钢结构楼板;基于承载力和自振频率对该楼板的承重结构进行选型,并建立考虑构造体的全装配式钢结构楼板精细化有限元模型,采用有限元方法分析该楼板的动力性能,研究全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度、高度和楼板跨度对楼板自振频率及加速度响应的影响。结果表明:优选的全装配式钢结构楼板特型波纹板具有较大承载力并可以满足楼板自振频率要求;增大全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度、高度,减小楼板跨度,可以增大楼板的自振频率,减小峰值加速度,有效改善楼板的舒适度;全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度宜选为1.5 mm,并得到常用全装配式钢结构楼板特型波纹板高度的适用楼板跨度范围。

不同偏心角摆线推进器水动力性能数值模拟

通过数值模拟对摆线推进器水动力性能进行研究.分析摆线推进器流场特性、瞬时荷载变化规律及转向性能.采用重叠网格与滑移网格方法相结合进行网格划分,选择合适的湍流模型计算摆线推进器水动力性能,并与试验值进行对比,验证数值模拟的有效性与准确性.通过数值模拟得到了进速系数与偏心率对摆线推进器水动力性能的影响规律和摆线推进器瞬时荷载变化规律.在此基础上,对偏心角不为0°的摆线推进器进行研究,获得了偏心角对摆线推进器推力的影响规律.结果表明,摆线推进器可以通过改变偏心率改变推力大小,在不改变旋转方向的情况下通过改变偏心角改变推力方向.进速系数为零时,摆线推进器产生合力方向与前进方向夹角等于偏心角;进速系数对摆线推进器合力大小和方向均会产生影响,进速系数越大,前进方向推力越小,合力角度与偏心角差值越大.

滑道不平顺对大跨度桥梁转体动力性能影响研究

滑道是转体桥梁的关键部件,滑道不平顺将直接影响转体过程中桥梁的安全与稳定。为研究滑道不平顺对大跨度转体桥梁的动力性能影响规律及其合理取值问题,基于某大跨度跨线桥梁转体施工现场实时监测并结合数值模拟分析方法,开展不同程度条件下滑道不平顺对转体桥梁关键部位受力、变形、振动等动力响应影响研究。研究结果表明:实测转体桥梁滑道不平顺差异性较大,其数值介于0~15 mm之间,滑道不平顺的存在会导致转体桥梁单侧发生较小程度的倾斜;转体过程中,滑道不平顺差异变化速率与转体箱梁梁端振动响应成正比关系,其变化速率越大,梁端振动越剧烈,且环形滑道不平顺的数值差异也引起转体桥梁端振动响应不一致;0,5,10,15,20 mm和22 mm六种滑道不平顺条件下,转体桥梁主梁线形、撑脚应力、梁端竖向加速度和梁端动挠度整体表现为随着滑道不平顺数值增加而逐渐增大的趋势;滑道不平顺数值超过15 mm后,撑脚应力和桥梁振动响应明显增大,桥梁安全与稳定性降低,建议将转体桥梁滑道不平顺安全控制值确定为≤15 mm,以供类似转体桥梁结构参考使用。

仿生叶剖面厚度分布对螺旋桨水动力性能影响的数值分析

为进一步分析船舶螺旋桨几何特征的变化对水动力性能的影响,通过参数化的仿生设计方法改变叶剖面的厚度分布并采用SST k-ω湍流模型及Schnerr-Sauer空化模型对具有不同叶剖面形状的仿生船舶螺旋桨进行敞水特性和空化形貌的数值模拟。计算结果表明,合理设计仿生叶剖面的厚度分布可以在一定程度上提高不同进速下的效率和减少桨叶表面的空化面积,但随着仿生叶剖面的最厚点逐渐靠近导边,桨叶表面的空化发展也会提前发生。

基础加固施工对重载铁路桥梁静动力性能影响研究

铁路桥梁墩台基础加固施工会改变桥墩约束状态,影响结构稳定和列车运营安全。以某重载铁路轻型桥墩基础加固工程为背景,采用数值模拟和试验测试手段,研究各关键施工环节对桥墩和桥跨结构稳定性、刚度和振动响应的影响规律。研究结果表明,基础加固施工分为钻孔桩施工、基础侧土体开挖、基础混凝土浇筑、墩身连接等4个关键施工步骤,其中土体开挖会导致桥墩稳定性和横向刚度降低,随开挖深度增加,两者均逐渐降低,而混凝土浇筑则引起桥墩刚度和稳定性逐渐增加,桥墩横向连接加固则引起墩身刚度显著增大,增幅达到32%;整个施工阶段中,土体开挖引起桥梁结构振动响应显著增大,其他加固环节对桥梁振动响应不明显;施工过程中,列车轴重、速度、桥墩高度是影响桥梁动力响应的最敏感因素,随列车轴重和速度以及桥墩高度增加,桥梁动力响应增大明显。

截面损伤对双曲拱桥动力性能的影响分析

在役双曲拱桥在自然环境等因素的影响下均存在不同程度的损伤,损伤会引起旧桥振动模式改变,加速结构损伤。为了精准评估截面损伤对桥梁动力性能的影响,制订合理的维修加固方案,文章以某双曲拱桥为研究案例,在全面评估病害的基础上确定截面损伤折减系数,运用Midas软件建立有限元模型,分析不同位置损伤对自振频率的影响,同时分析相同位置不同损伤程度下自振频率的变化规律。分析结果表明,靠近拱顶区域的截面损伤对自振频率及冲击系数影响显著;自振频率与截面损伤程度呈正比增大趋势,截面损伤对高阶频率的影响大于低阶频率;在动力加载情况下,截面损伤可导致桥梁结构所受的冲击力增大。文章最后通过桥梁动载试验验证了研究成果与实际状况相吻合,该研究结论可为同类型双曲拱桥截面损伤动力性能的评估提供参考。

转速对航空动力装置动力性能和经济性能的影响

为探究发动机转速对某中空长航时无人机动力装置的动力性能和经济性能的影响,结合发动机速度特性曲线、耗油率特性曲线、高空特性曲线及螺旋桨效率曲线,在某无人机飞行速度范围内,选取典型发动机油门匹配不同发动机转速,通过理论计算与试验相结合的方法,评估动力性能和经济性能的变化情况。研究表明:对于所研究的航空动力装置,在所研究的发动机转速范围内,推力随着发动机转速的增加而增大,单位推力耗油率则随着发动机转速的增加先减小后增大,即存在最经济转速,且发动机油门位置越大,对应的最经济转速也越高。为保证动力性能和经济性能,各油门设定的转速应避免设置在最经济转速之下。对于所研究的航空动力装置,在最大连续工况条件下,当飞行速度一定时,动力装置的推力、螺旋桨效率随着飞行高度的增加而降低,单位推力耗油率则随着飞行高度的增加先增加后降低。在飞行高度一定时,动力装置的推力随着飞行速度的增加而降低,而螺旋桨效率、单位推力耗油率则随着飞行速度的增加而上升。

D形柱对摆动水翼水动力性能影响分析

为了研究D形柱对摆动水翼的水动力性能影响机制,基于计算流体力学(CFD)方法,利用Fluent的动网格技术,计算均匀流场和D形柱尾流场中摆动水翼的水动力性能。通过改变摆动水翼的摆动频率和升沉振幅,计算摆动水翼在均匀流场下以及D形柱尾流场中的推进性能,并结合流场的压力分布云图和涡结构进行分析。结果表明:摆动频率和升沉振幅的增加均可以提升摆动水翼的平均推力;D形柱尾流场中摆动水翼的平均推力始终大于均匀流场中摆动水翼的平均推力;D形柱脱落的涡与摆动水翼前缘涡发生挤压作用,使摆动水翼的尾涡区域增大,脱落的涡耗散得更快,涡对之间诱导作用更强,产生更大的推力。

自激非平稳振动数据驱动的拉索动力性能表征

跨海斜拉桥的拉索在非极端风环境下会产生自激振动,基于现代监测与数据分析技术可即时把握拉索自激振动的数字特征,并以此反映拉索的实时动力性能。根据某跨海大桥主航道斜拉桥拉索振动加速度长期监测数据中的共性特征,提出基于振动加速度时间序列信号上包络线高斯混合模型和频域功率谱的拉索风致自激振动非平稳段自动提取方法。提出基于各自激振动非平稳时间序列进行主导频率识别,并采用带通滤波后的最后1个下降段数据进行阻尼比识别的策略,排除了振动幅值上升段环境风自然激励带入能量对阻尼比识别的干扰。基于各自激振动非平稳段主导频率-阻尼比的识别结果,通过对频率值进行聚类,得到各阶模态对应的模态频率-阻尼比数据簇。根据阻尼比数据的离散、偏态特征提出采用对数正态分布模型的e^(μ)和其累积分布函数的分位值来描述拉索阻尼比统计规律。采用各数据簇的频率质心以及阻尼比概率特征参数作为表征拉索动力性能当前状态的指标。针对背景工程的主要结论包括:桥梁拉索振动加速度信号噪声强、干扰大,在动力特征分析时须排除类似干扰;桥梁拉索的自激振动加速度幅值最高已超过3000 mm/s^(2),振动幅度较大;桥梁拉索的阻尼比平均水平约为0.03%,与设计规范推荐值相比偏低。

风与地震作用下平面索网幕墙系统的动力性能研究

平面索网幕墙被广泛应用于大型公共建筑中,因具有阻尼小、刚度低、非线性强等特点,其在强风与地震作用下易出现索力突变、变形过大、面板损伤等不利现象。建立了索网幕墙系统的精细化数值模型,量化了风、地震作用下相邻主结构对幕墙动力性能的影响,分析了两种灾害共同作用下的索网动力响应及面板、密封胶安全状态,计算了幕墙的风振系数并与规范参考值进行对比。研究结果表明:考虑主结构影响的索网幕墙的频率平均减小了12%,地震作用下中部拉索的峰值位移比为6.5,远大于风致响应,计算索网幕墙的地震响应时不可忽略主结构的影响。两种灾害共同作用时,索网位移的增幅大于索力的增幅,位移响应对外部激励变化更加敏感,且位于幕墙顶部的玻璃面板与密封胶的应力均超过设计强度,应在运维过程中予以重点关注。此外,对索网幕墙风致响应结果进行数理统计,得到了可供工程设计参考的风振系数。

斜航工况下吊舱推进器水动力性能数值及试验研究

为了探讨吊舱推进器在斜航工况下的水动力性能变化,以某豪华邮轮吊舱推进器为研究对象,采用STAR CCM+软件基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法并结合标准速系数和偏转角的水动力性能进行数值模拟。同时,利用拖曳水池和吊舱动力仪进行试验研究,并与仿真数据进行比较分析,进一步讨论螺旋桨与吊舱之间的相互作用对水动力性能的影响。结果表明,本文采用的数值模拟方法可较准确预测斜航工况下的水动力性能。螺旋桨推力系数、扭矩系数关于直航工况点对称,其数值随着偏转角的增大而增大;吊舱单元推力系数随着偏转角的增大而减小,吊舱侧向力随着偏转角的增大而增大;螺旋桨单元流场压力和流速在叶梢处达到最大值,吊舱左侧比右侧承担更多的表面压力幅值。

船舶水动力性能评价方法

水动力性能是影响水面船舶航行特性的重要因素之一,其与船的主要要素、船体型线、总布置等有密切关系,并对水面船舶的安全性与适用性有重要影响。基于模糊数学中的层次分析法,结合模糊评价隶属度函数,提出一个船舶水动力综合评价方法,详细总结船舶水动力评价指标体系,分析影响目标水动力性能的因素,并使用该评价方法对一典型船舶进行评估,验证方法的可行性,并且根据评估结果对水动力设计提出建议。研究表明,采用所提方法可以获得理想的船舶水动力性能评价结果,该结果可为船舶设计提供参考,具有实际应用价值。

波浪中的螺旋桨水动力性能数值分析

传统的螺旋桨水动力性能研究主要针对静水条件,但船后工作的螺旋桨经常会受到波浪的影响.从文献情况来看,目前与波浪中螺旋桨水动力性能相关的研究工作相对较少.有鉴于此,采用基于OpenFOAM的雷诺平均NS(RANS)求解器,计算、分析波浪对螺旋桨推力及转矩的影响.研究结果表明:在波浪的作用下,螺旋桨推力及转矩的时间历程曲线发生振荡,且随着浸深与进速系数减小,水面扰动变大,时历曲线的振荡幅度增大;与静水条件相比,在浸深与进速系数相同的情况下,波浪中螺旋桨推力及转矩的平均值减小;计算结果与现有的试验数据吻合良好.

轨下压电叠堆俘能器安装对车轨系统动力性能的影响

压电俘能技术已经在轨道交通领域受到广泛关注,但目前主要侧重于压电俘能器的结构设计。俘能器的安装会在轨道结构中附加新的装置,可能会对车轨系统动力性能产生一定影响,甚至会威胁行车安全。然而,俘能器的安装对车轨系统动力性能的影响鲜有报道。以轨下压电叠堆俘能器为研究对象,建立了车辆-轨道-俘能器耦合系统的动力分析模型,构建了安装单个或多个俘能器下钢轨和道床的垂向振动方程,采用MATLAB软件编写了新型预测-校正积分法程序,给出了理论解答。通过与已有文献的结果对比,验证了程序的正确性。进一步,探究了采用单个和多个安装方式时俘能器的等效刚度对车轨系统动力性能(钢轨位移、钢轨加速度、扣件力和车体加速度)的影响,并评估了等效刚度与列车舒适度的关系。结果表明:当俘能器等效刚度在0~60×10^(6)N/m变化时,随着俘能器等效刚度的增加,两种安装方式的最大钢轨位移减小,钢轨加速度减少,车体加速度几乎保持不变,扣件力减小,列车行驶的舒适度呈现微小变化;当俘能器的等效刚度在0~2×10^(6)N/m选取时,俘能器的安装对车轨系统动力性能影响很小。研究成果为轨下压电叠堆俘能器的设计与安装提供了理论指导。

表面粗糙度对潮流能涡轮机水动力性能的影响

为探究由生物附着所引起的表面粗糙度效应对涡轮机水动力性能的影响,采用计算流体动力学方法对不同粗糙度和不同局部粗糙度分布条件下的水平轴涡轮机进行了数值模拟.研究结果表明:在相同尖速比(TSR)下,随着粗糙度的增大,涡轮机的功率和推力损失逐渐增大.而在相同粗糙度下,涡轮机的功率和推力损失也随着TSR的增大而增大,其中涡轮机在TSR=6.00的功率损失是TSR=3.00的2.3倍左右.局部粗糙度分布越靠近叶尖对涡轮机功率和推力损失的影响就越明显,其中分布在叶片半径(R)为0.75R~1.00R的局部粗糙度所造成的功率损失超过整体的一半以上.叶片背流面局部粗糙度分布相比迎流面局部粗糙度分布对涡轮机功率和推力的影响更明显.同时,涡轮机的粗糙度效应并不是各局部粗糙度的简单叠加,而是综合影响的结果.涡轮机一旦被生物附着,其设计条件下的最佳TSR范围将不再适用.

轮缘推进器外形对水动力性能影响分析

轮缘推进器将电机与螺旋桨一体化设计,具有较高的应用前景。本文以NO.19A+Ka4-70导管螺旋桨为基础,将仿真值与试验值进行比较,各项参数的最大偏差均在5%以内,吻合较好,并构造反厚度规律的桨叶。基于STAR-CCM+仿真软件对轮缘推进器进行水动力性能的数值计算,采用SST k-ω湍流模型进行计算,对比分析轮缘推进器的外形、导管种类、桨毂、轮缘宽度对于推进器水动力性能的影响。

中国市场乘用车质量和动力性能参数特征

为掌握我国乘用车质量和动力性能参数的分布特征,对3 791辆乘用车的5种细分车型和能源形式进行了质量和动力性能差异性分析,确定了小客车专用公路设计车辆的质量和性能参数建议值。结果表明:我国乘用车的整备质量、满载质量、功率、扭矩的第85%分位值分别为2 040 kg、2 600 kg、180 kW、370 N·m。纯电动车整备质量和满载质量的平均值均大于燃油汽车的平均值。纯电动车中SUV比功率最大、面包车比功率最小,燃油汽车中SUV比功率最大、轻客比功率最小。小客车专用公路中,用于公路结构设计的设计车辆可确定为整备质量为2 700 kg、满载质量为4 200 kg的纯电动轻客和整备质量为2 200 kg、满载质量为3 300 kg的燃油轻客;用于公路几何设计的设计车辆为比功率为20 W/kg的纯电动面包车和比功率为30 W/kg的燃油轻客。

双壳体混合驱动水下滑翔机结构原理及水动力性能研究

混合驱动水下滑翔机虽兼具典型水下滑翔机及传统航行器的优点,但存在能耗高、不利回收等缺点,且在快速推进模式下,滑翔翼的存在不仅会增加航行阻力,降低航行稳定性,也不利于滑翔机回收布放。针对此,提出一种双壳体混合驱动水下滑翔机,其滑翔翼与传统固定水平翼不同之处在于滑翔机可根据实际需求进行收放,以实现对能源的合理分配,从而提高水下滑翔机的综合航行性能。此外,详细介绍了该滑翔机的工作模式、系统组成以及滑翔翼收放原理,并设计了一种蜗轮蜗杆滑翔翼收放装置,建立相应的收放机构技术方案,在此基础上通过数值仿真方法进行了滑翔翼水动力性能分析,得到了合理的机载配置方案。