不平衡磁拉力作用下无刷双馈电机的转子振动特性研究

无刷双馈电机长时间运行会出现转轴弯曲、轴承磨损等状况,导致气隙动偏心,并因此产生不平衡磁拉力,影响转子系统动力学特性。为了研究由不平衡磁拉力引起的转子振动特性问题,建立Jeffcott转子动力学模型,得出考虑不平衡磁拉力作用下转子系统的振动微分方程组,并对其自由振动响应进行了计算。以某型号无刷双馈电机的样机尺寸为例,分析气隙动偏心状态下电机气隙长度、转子材料及几何尺寸等对电机振动特性的影响,并利用Runge-Kutta法对振动微分方程组进行分析,结果表明:当转子动偏心率较小时,利用该转子系统的振动微分方程组计算出的解析解与数值计算结果吻合较好,转子的一阶振幅误差仅为0.2%,二阶振幅误差为2%,具有较高的精度且计算较为简便,为电机的高可靠运行提供理论支撑。

锚杆张拉力无损测试原理与技术研究

基于锚杆锚固体系多接触面特征,建造室内模型研究其锚固体系振动特性。通过在锚杆无应力段顶端安装加速度传感器测试时程信号,经快速傅里叶变换获得锚杆无应力段顶端振动频谱图,其频谱图的卓越频率具有良好的可识别性,据此获得其卓越频率与锚杆张拉力、锚杆无应力长度的变化规律,其卓越频率并非锚杆张拉段横向多阶振动频率。以此为基础建立了视锚固螺母为弹性基础的锚杆弹性振动模型、锚固螺母及锚杆相对螺母与球形垫圈接触面转动的刚体振动模型,分别获得其模型频率方程,基于其识别的卓越频率求解频率方程中的刚度参数,室内与现场试验表明其刚度参数—锚杆张拉力具有良好的线性相关性和单调递增关系。进一步室内模型试验表明其刚度参数—锚杆张拉力关系特征与蝶形托盘接触不同介质、不同锚杆张拉段长度不具有明显的相关性。为此提出了锚杆张拉力无损测试原理、方法与实现的技术路线,现场小规模试验表明本文提出的方法具有可靠性。

基于准零刚度机构与间接力控制的恒拉力系统设计与分析

现有的悬吊式微低重力模拟恒拉力系统常采用力传感器数值作为反馈直接控制系统,但实际情况下力作为反馈信号常会产生突变,影响系统控制精度。为了改进刚性控制策略下系统稳定性差与大冲击条件下力误差大的状况,文中设计了包含准零刚度机构的恒拉力系统,通过控制准零刚度机构长度间接对恒拉力系统输出拉力进行控制。对准零刚度机构进行受力分析,明确影响准零刚度机构性能的关键指标和准零刚度机构的工作行程区间,建立恒拉力系统动力学模型,设计控制系统。为了验证系统控制精度与系统抗干扰性能,进行了动力学联合仿真对设计进行验证,仿真结果表明:该恒拉力系统拉力的控制误差可控制在2%以内,且具有较好的鲁棒性。

横向松质骨拉力螺钉在中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折内固定中的应用效果分析

目的分析横向松质骨拉力螺钉在中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折内固定中的应用效果。方法选取2018年2月至2022年2月焦作市第二人民医院收治的72例中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折患者作为研究对象,按照不同手术方式将其分为拉力螺钉组(35例)和空心螺钉组(37例),拉力螺钉组患者行闭合复位横向松质骨拉力螺钉内固定治疗,空心螺钉组患者行闭合复位普通空心螺钉内固定治疗,对比观察两组患者围手术期相关指标、骨折愈合时间、疼痛程度、髋关节功能及不良事件发生情况。结果拉力螺钉组患者手术时间、术中出血量、住院时间与空心螺钉组无明显差异(t=0.954、0.471、0.836,P=0.343、0.639、0.406),而术后开始负重时间明显长于空心螺钉组(t=3.568,P<0.001)、骨折愈合时间明显短于空心螺钉组(t=4.804,P<0.001)。术后3、6个月,拉力螺钉组患者视觉模拟评分法(VAS)评分均明显低于空心螺钉组(t=3.052、5.832,P=0.003、P<0.001)、Harris评分均明显高于空心螺钉组(t=5.280、5.185,P均<0.001)。拉力螺钉组患者术后不良事件发生率为2.86%,与空心螺钉组患者的术后不良事件发生率10.81%无明显差异(χ^(2)=1.761,P=0.185)。结论与普通空心螺钉内固定相比,横向松质骨拉力螺钉内固定更能明显缩短中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折患者骨折愈合时间,缓解患者疼痛程度,改善患者髋关节功能。

初始张拉力对预应力-CLT组合结构受力影响研究

正交胶合木(CLT)是一种适合于建筑工业化的人工绿色材料,具有可预制、可再生、自重轻但强度和刚度较高等特点,有较好的环境效应。如果能够在正交胶合木基础上加上预应力,则该组合结构受力性能将会得到进一步提升。主要对不同初始张拉力下预应力-正交胶合木组合结构进行试验研究:考虑预应力钢绞线的2种不同初始张拉力,设计了2个CLT剪力墙构件进行拟静力往复加载试验,得到了2个构件的骨架曲线、刚度退化曲线、等效粘滞阻尼系数、变形模式等内容;同时,通过将试验结果与国内相关研究成果进行对比分析,发现施加预应力对CLT结构整体刚度、耗能能力等有较大提升;相比于预应力-木组合结构组装于钢底梁上,预应力-木组合结构组装在混凝土底梁上在一定程度上减少了钢节点的使用,缩小了两者之间的刚度差,使得混凝土底梁情况下构件屈服荷载、屈服位移以及最大承载力方面有一定的提升。

高精度铝板矫直机辊系拉力条件提升方案

结合高精度铝板矫直机的辊系参数特点,分析了辊系拉力条件对设备矫直能力的影响,介绍了采用夹送辊装置改善拉力条件、提升矫直能力的技术方案。

行李托盘分拣机环线拉力动态监测装置研究

托盘分拣机是各中、大型机场行李自动处理系统中实现行李分拣的核心单机设备,由若干台小车组成封闭环线在轨道内运行,环线周长的收紧程度过紧或过松会导致分拣系统异常振动和噪声,对系统运行的稳定性、安全性及整机设备使用寿命有重要影响,关乎行李处理系统的正常运行,因此有必要研究适合设备运行的环线拉力数值范围,为安装和运维提供指导。本文根据托盘分拣机的结构特点,设计了一款基于电阻应变原理的销轴式拉力传感器,取代原有普通销轴安装在样机系统上,并将环线拉力测量信号集成到PLC系统进行组态,研究了收紧程度、速度以及小车位置对拉力的影响。该装置具有设计巧妙、数据稳定、响应快、可实时监测环线拉力动态变化等优点,对于指导工程运用有重要意义。

机器人辅助下拉力螺钉内固定治疗对骨盆脆性骨折患者术后疼痛和骨盆恢复情况的影响

目的评估HoloSight知见创伤骨科手术机器人(以下简称HoloSight系统)导航下拉力螺钉内固定对骨盆脆性骨折患者的治疗效果。方法选取2021年1月—2023年1月天津市宝坻区人民医院收治的74例骨盆脆性骨折患者。采用摸球法将患者随机分为对照组和观察组,每组37例。对照组采用闭合复位徒手置钉,观察组采用HoloSight系统辅助的拉力螺钉内固定。记录患者围手术期指标(手术时间、术中出血量、螺钉调整次数、首次下床时间、住院时间);采用视觉模拟评分法(VAS)评估两组术后6、12、24、48、72 h的疼痛情况;比较术前和术后24 h的应激指标[血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、皮质醇(Cor)];比较术前和术后6个月患者的Harris髋关节功能评分、Majeed骨盆骨折系统评分、Berg平衡量表评分、骨代谢指标[碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(BGP)、骨保护素(OPG)]。记录术后6个月内的并发症(螺钉松动、钉道感染、关节僵硬)发生情况。结果观察组手术时间短于对照组,术中出血量少于对照组,螺钉调整次数低于对照组,首次下床时间和住院时间均短于对照组(P<0.05)。观察组与对照组术后6、12、24、48、72 h静息状态下VAS评分比较,采用重复测量设计的方差分析,结果:①不同时间点VAS评分比较,差异有统计学意义(F=120.930,P=0.000);②观察组与对照组VAS评分比较,差异有统计学意义(F=172.400,P=0.000),观察组VAS评分较低;③两组VAS评分变化趋势比较,差异有统计学意义(F=6.002,P=0.000)。观察组术前和术后24 h的AngⅡ、ACTH和Cor差值均低于对照组(P<0.05)。观察组术前和术后6个月的Harris、Majeed、BBS评分差值均高于对照组(P<0.05)。观察组术前和术后6个月的ALP、BGP、OPG差值均高于对照组(P<0.05)。术后6个月内观察组的并发症总发生率低于对照组(P<0.05)。结论HoloSight辅助下拉力螺钉内固定有助于降骨盆脆性骨折患者术后疼痛,促进患者术后恢复。

无拉力弹性地基上矩形板屈曲/后屈曲问题的辛求解方法

无拉力弹性地基上矩形薄板的屈曲/后屈曲问题是板壳力学中一类重要课题,在工程中有着大量应用.因涉及接触非线性,目前主要采用数值方法对该类问题进行求解,发展具有重要基准价值的解析方法是当前面临的一项挑战.针对上述问题,本文将板划分为若干包含强制边界条件的板,形成子问题,在辛空间下利用分离变量与辛本征展开对子问题进行解析求解,通过子问题边界处的连续条件确定板与地基的接触状态;通过迭代求解上述过程,获得子问题划分的收敛结果,并得到最终屈曲载荷及模态.结果表明,无拉力弹性地基与Winkler地基上板的屈曲行为存在显著差异,且无拉力弹性地基的刚度对板的屈曲载荷与屈曲模态均有重要影响.在此基础上,结合Koiter摄动法与辛方法,对无拉力弹性地基上矩形板的后屈曲问题进行求解,获得板的后屈曲平衡路径.所得到的屈曲与后屈曲分析结果均与有限元计算结果吻合良好,确认了本文结果的正确性.由于本文方法数学推导严格,求解效率高,因此不仅为研究无拉力弹性地基上矩形薄板的屈曲/后屈曲行为提供了一种有价值的理论工具,更有望拓展至更多复杂板壳力学问题的求解.

基于sEMG的拉力作业肌肉疲劳与恢复研究

目的为了探究动态拉力作业肌肉疲劳与恢复的特征,避免肌肉疲劳累积,降低肌肉骨骼疾患(MSDs)风险。方法设计动态拉力作业疲劳与恢复试验,选取10名男性本科生。测量屈指肌和肱三头肌的表面肌电信号,通过统计学方法分析肌群指标MF和MPF的变化特征。结果经过静坐恢复方式干预,肌力恢复至88%MVC,屈指和肱三头肌肌电频域指标MF和MPF均呈上升趋势,主观疲劳感随休息时间延长呈下降趋势。结论肌电频域指标MF和MPF能够较好地作为评估动态拉力作业中肌肉疲劳状态恢复过程的客观指标。本研究的疲劳状态恢复特征研究内容可为现实拉力作业中的休息设计提供依据。

拉力式甘蔗剥叶机剥叶元件作业参数研究

拉力式甘蔗剥叶机剥叶元件合理的作业参数可有效改善剥叶机构剥叶质量,为降低含杂率,建立甘蔗剥叶过程仿真模型,采用单因素仿真试验分析剥叶辊筒转速、剥叶角度及剥叶辊筒中心距(剥叶元件交错深度)对蔗叶所受峰值应力的影响规律和蔗叶的剥离断裂情况,确定参数范围;在仿真分析基础上采用中心组合法进行多因素样机试验,探究3个作业参数对含杂率的影响规律并得出最佳作业参数:剥叶角度120°、剥叶辊筒中心距77.2 mm、剥叶辊筒转速128 r/min、最小含杂率为2.03%,样机试验验证所得含杂率结果为2.09%。为改善拉力式甘蔗剥叶机剥叶效果、提高作业适应性提供参考。

提拉力布置对大跨钢-混组合梁力学性能的影响

为研究提拉力布置对采用提拉-叠合法施工的大跨径钢-混组合梁力学性能影响,以沿太行高速公路沁河特大桥工程为依托,运用Midas-Civil有限元软件与控制变量法研究不同首次提拉力与二次提拉力、提拉点数量与间距设置对钢-混组合梁应力、变形、稳定性与桥面板压应力储备的影响,通过变量归一化分析钢-混组合梁对不同因素的敏感程度,选取最优方案并进行现场监测验证施工效果。结果表明:钢梁上缘应力、桥面板应力和成桥挠度对二次提拉力最敏感,敏感度分别为0.61、1.95和0.16。钢梁下缘应力对提拉点数量最敏感,敏感度为0.20。沁河特大桥理论最优预弯度为78%,最终方案为布置5组间距为11 m的提拉点,首次提拉力与二次提拉力分别为1 500 kN与6 500 kN。现场监测结果表明方案实施效果与理论分析一致,现场提拉力布置合理,研究结果可为类似工程提供参考。

拉力式甘蔗剥叶机风倒机构设计与试验

针对拉力式甘蔗剥叶机过程中蔗叶与蔗茎之间的干涉现象,设计一种蔗叶风倒机构,通过减少蔗叶与蔗茎之间相互干涉,以达到降低含杂率和提高断尾率的目的。以风倒机构的转速等为条件,运用ADAMS进行虚拟样机仿真,模拟甘蔗叶在受到风倒机构作用时被推开的过程以及受力情况,验证风倒机构能减少蔗叶与蔗茎之间的干涉现象。在仿真分析的基础上,对改进后的物理样机进行试验,并对改进前后的试验结果进行对比分析。试验结果表明:改进后的拉力式甘蔗剥叶机具有更好的剥叶效果,含杂率降低将近2.0%,断尾率也提高3.0%左右,且满足糖厂对原料蔗的进厂要求。

考虑不平衡磁拉力的双馈异步风力发电机轴承外圈故障动力学建模

轴承故障会引起双馈异步风力发电机转子气隙变化,产生不平衡磁拉力(UMP)。为准确揭示双馈异步风力发电机轴承故障振动特性,开展了考虑UMP的双馈异步风力发电机轴承外圈故障动力学建模研究。首先,基于赫兹接触理论构建了轴承外圈故障模型;然后,推导了正常和轴承故障下发电机转子的气隙磁密,得到了发电机转子受到的UMP解析式;最后,采用Runge-Kutta法对模型进行求解,得到了轴承故障振动响应。试验分析表明:所提动力学模型能够有效揭示双馈异步风力发电机轴承故障振动信号的双冲击现象,UMP激励会影响风力发电机轴承外圈故障振动信号的调制特性。为风力发电机轴承故障诊断提供了新的理论参考。

基于串联弹性驱动器的拉力机设计与控制

恒力矩训练能够提高肌肉耐力锻炼效果。传统拉力机提供恒力矩训练时,在健身人员拉、松转变阶段提供的输出力矩线性不柔顺,会造成人机交互安全问题。对此,基于串联弹性驱动器进行拉力机设计与控制。通过引入串联弹性驱动器提高拉力机输出端的被动柔顺性,使运动更加舒适,并减小肌肉与关节的压力,减少疼痛。为提高拉力机力矩输出控制的精确度,对拉力机结构进行优化,并对拉力机动力学模型进行分析和优化,提出惯性权重变化速率不断变化粒子群优化算法整定参数,进行比例积分微分控制。通过改变惯性权重变化过程,改善粒子群优化算法后期易陷入局部最优解的缺陷,使比例积分微分参数整定得到最优解,从而提高拉力机恒力矩控制的主动柔顺性。通过不同算法对比试验,惯性权重变化速率不断变化粒子群优化算法相比传统粒子群优化算法,调节时间优化比例为37%,超调量优化比例为88%,具有更快的力矩跟随响应和更好的柔顺性。研究结果对改善拉力机训练效果,提升健身人员体验,避免潜在的肌肉和关节问题具有参考价值。

大角度单摆中小球所受拉力随时间演化的规律研究

对大角度单摆中小球所受拉力进行了分析和数值计算,分别讨论了摆角小于90°、大于90°和恰好在竖直平面内做圆周运动的3种情形下的数值解,指出并纠正了一些考题中的“不合理图像”.

基于随机振动的线束装配拉力计算方法

为了提高飞机线束在机上装配的可靠性,确保用电设备之间正常的互联作用,设计一种检验线束装配牢固的拉力计算方法。通过3个正交方向上的随机振动试验获取线束的响应加速度特征,结合线束在振动过程中的受力模型提出一种基于加速度方均根值的拉力计算方法,并利用搭建的线束拉脱力试验平台,验证了该方法的可行性。

基于可靠度理论的桥梁锚下张拉力评定准则研究

预应力张拉质量的检测是保证桥梁工程后期使用安全的关键环节,其中锚下张拉力的评定标准是判断预应力张拉质量的前提。当前,各地方评定标准并未统一,其可靠性有待于深入研究。鉴于此,本文结合工程实际的锚下张拉力检测数据统计分析,以钢绞线张拉长度进行分类,分别对四种钢绞线张拉长度区间下的实测数据分布拟合;同时基于可靠度理论,得到了不同钢绞线张拉长度区间下的锚下张拉力标准值与限值,为锚下张拉力的评定标准提供了优化建议。

眼动中视神经牵拉力对高度近视眼视乳头变形的影响

目的利用有限元模型和在体光学相干断层扫描(OCT)成像技术探究眼动过程中视神经牵拉力对高度近视眼视乳头变形的影响。方法建立了包含眼球组织和视乳头详细结构的正常眼球模型和高度近视眼球模型(眼轴更长和相应的眼后部组织更薄),研究眼动过程中视神经牵拉力对视乳头变形的影响;进一步改变眼动中心以及组织材料属性,探究这些因素对视乳头变形的影响;采集正常、高度近视受试者在正视、内转20°、外转20°的视乳头OCT图像,采用三维数字体图像相关技术来计算视乳头组织的变形,明确眼动中视神经牵拉力对高度近视视乳头变形的影响大小。结果有限元分析结果表明,眼睛内转和外转导致的高度近视筛板平均有效应变分别为0.045和0.031,均高于正常眼的平均有效应变(0.035和0.025)。随着眼动中心的后移以及巩膜、视神经和眼眶内组织刚度的增加,高度近视眼的筛板应变减小。在体三维应变测量结果显示,高度近视眼内转和外转时筛板应变分别为5.97%±3.97%和3.92%±2.25%,显著高于对照组(3.86%±2.11%和2.51%±1.10%)。随着眼轴增加,内转和外转导致的筛板应变均增加,且内转导致的增加更为显著。结论有限元模型和在体应变测量均表明,眼动导致的视乳头变形在高度近视组比对照组更大,且内转导致的变形大于外转。高度近视眼中较大的筛板应变可能会增加高度近视患青光眼的风险。

新型骶髂拉力钉力学性能评价

目的研究一种具有螺旋刀片结构新型骶髂拉力钉的生物力学性能。方法用临床中常用的骶髂经皮拉力钉作为对照。使用聚氨酯材料模拟松质骨,利用Instron力学试验机测试对比抗拔出性能。然后使用骨盆标本,以正常骨盆、单侧骶髂关节损伤骨盆、骶髂经皮拉力钉-单钉修复、骶髂经皮拉力钉-双钉修复骶髂关节损伤为对照,分析新型骶髂拉力钉修复正常站立姿态骶髂关节损伤的静态刚度和动态稳定性。结果新型骶髂拉力钉组拉力钉拔出后的聚氨酯材料破坏更小。新型骶髂拉力钉抗拔出的有效把持位移显著大于骶髂经皮拉力钉(P<0.05)。但骶髂经皮拉力的最大抗拔出力显著大于新型骶髂拉力钉(P<0.05)。骶髂关节损伤修复后,采用1枚骶髂新型骶髂拉力钉刚度显著高于骶髂经皮拉力钉-双钉修复组(P<0.05)。骶髂关节损伤组的位移振幅最大,其次为正常组;其余组别的位移振幅较为接近,但差异具有统计学意义(P<0.05)。新型骶髂拉力钉修复的动态稳定性最优,略优于骶髂经皮拉力钉-双钉修复组,骶髂关节损伤组的稳定性最差。新型骶髂拉力钉能有效修复骶髂关节损伤。结论骶髂新型骶髂拉力钉能更有效地把持松质骨,具有一定的临床实用性。