液控智能完井井下湿式对接工具的设计研究

智能完井系统发生井下设备故障时,为实现无需将井下设备全部提出即可检修等目的,设计一种液控智能完井井下湿式对接工具。该工具可在油井内将地面液控管线与井下液控管线实现对接和分离,且在对接时能够保证地面和井下液控管线稳定导通,在分离时可实现分离的两部分液控管线各自密封。工具采用卡爪结构提供对接锁紧力,并对卡爪的锁紧力进行推导计算,得到结构不同设计参数下的锁紧力。最后通过有限元仿真对卡爪进行强度校核,并根据结果确定卡爪的设计参数。经过设计分析,该工具满足井下使用要求,为智能完井系统检修提供新的解决方案。

大位移水平井段岩屑运移实验研究

以相似系统理论建立了大位移水平井携岩实验装置,并根据颗粒雷诺数相似推导了实验装置与原型的参数相似关系,实验研究了环空返速、钻井液密度及有效黏度、岩屑密度及粒径大小、钻杆转速及偏心度、井斜角、机械钻速和井眼尺寸等10个参数与无因次岩屑床厚度的变化关系,在此基础上采用非线性回归方法建立了大位移水平井稳态无因次岩屑床厚度方程,并根据文献对模型进行了验证。模型对于确定大位移水平井井眼净化最小携岩排量和优化机械钻速具有参考意义。

三维瞬态激光烧蚀聚合物微流道动态界面研究

为了预测热加工过程中的流道轮廓和烧蚀面温度场,基于CO2激光直写聚合物微流体芯片加工原理以及传热学原理和能量平衡原理,建立了三维瞬态激光烧蚀模型.通过有限元方法和伽辽金变换得到有限元矩阵方程,利用单元生死技术和高精度数值算法模拟了烧蚀过程的材料损失,并给出了三维瞬态动态烧蚀界面和温度场随时间和空间的变化关系.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为例,给出了在不同时刻的数值算例,实验得到的流道深度与模拟结果吻合.仿真结果表明采用该方法预测流道轮廓和温度场是可行的.

激光加工聚合物微流控芯片暂态烧蚀模型研究

为了预测激光直写加工聚合物微流控芯片三维微流道外形,提出了三维烧蚀加工的解析模型.在CO2激光加工聚合物原理基础上,根据传热学原理和烧蚀面能量守恒原理,建立了激光加工三维暂态烧蚀模型.根据在微元控制面上热传导只发生在表面法向,并且激光加工在瞬时达到准稳态,将三维暂态偏微分方程转化为一维常微分方程.基于烧蚀面上的温度始终保持为降解温度,求出关于激光功率、扫描速度和材料热物理系数的微流道外形函数解,并用聚甲基丙烯酸甲酯进行了实验验证.实验结果表明,由解析模型得到的理论值与实验数据吻合很好,该模型的理论推导是符合实际加工实践的.

激光直写聚合物微流控芯片精密实验台设计

为实验研究CO2激光直写加工聚合物微流控芯片,构建了激光直写微加工精密实验台。为实现高速高定位精度,设计中采用直线电动机直接驱动的伺服进给系统。为保证控制系统的实时性,构建了以工控机为上位机,以PMAC控制卡为下位机的双CPU开放式数控系统。并对精密实验台软件结构进行了模块化设计,成功构建出激光直写微加工精密实验台。

CO2激光微加工实验台定位精度预测模型研究

为了提高CO2激光微加工实验台定位精度,提出基于LSSVM的直线电机定位精度误差回归建模和预测方法。采用径向基核函数的LSSVM对不同速度和加速度下的直线电机伺服系统定位误差进行了预测。研究结果表明,采用径向基核函数的LSSVM能提高预测精度,取得较好的预测结果。

基于模糊PID技术的CO_2激光器功率控制研究

为保证CO2激光输出功率的稳定性,提出了基于模糊PID技术的CO2激光功率控制系统。PID技术用于对激光器电源电流的控制,模糊控制用于对PID参数在线实时自整定,模糊PID控制算法用单片机实现。试验结果表明,采用模糊PID控制技术可使CO2激光器获得稳定的功率输出,整机系统稳定可靠。

液压快速接头的改进及有限元分析

针对液压快速接头研合面密封易损坏且难于修复的问题,进行改良设计,即在公头上增加一个锥度头,母头上增加一个母头连接件,使得研合面密封由平面密封变为锥度密封。当接触面磨损后,通过调节母头调节件能够重新获得密封。为获得最佳锥度,进行了有限元接触应力分析,得到了锥度与最大接触应力的关系。仿真结果表明:当锥面大端半径取12 mm时,能获得最佳锥度。

激光加工聚合物微流道暂态弹性热应力分析

激光直写聚合物微流道是非常有效的加工方法,但是,由于激光烧蚀聚合物的热流密度很高,在小的热影响区产生过大的集中热应力,热应力导致产生微裂纹,降低材料的强度和疲劳寿命,严重的引起材料破坏性失效.为了预测激光烧蚀时的热应力大小随时间空间的变化规律,根据烧蚀模型推出了三维弹性热应力模型.首先由烧蚀模型预测温度场分布和烧蚀流道外形,根据流道轮廓和温度场计算弹性热应力场与烧蚀过程的关系.分析结果表明弹性热应力位于低于或平行于烧蚀表面的一定厚度层内,这也许是引起表面微裂纹的原因.

防喷器控制装置的调试系统设计

为了实现对防喷器泵组自动启停、蓄能器组充压时间等一系列试压试验,构建了基于上下位机的防喷器试压实验装置。通过ADAM4117采集卡将压力变送器接收的压力信号实时采集并显示在由Matlab编写的上位机图形用户界面(GUI)上,上位机处理后将分析结果反馈到STC89C52RC单片机上,通过其控制防喷器防爆启动器的开关。该调试系统在防喷器控制装置的安全使用和检查维护中起重要作用,有助于提高学生分析问题和解决问题的能力。

CO_2激光直写PMMA微流道实验研究

激光直写法制造聚合物微流控芯片是一种新型微细加工技术,为了研究激光加工工艺参数与微流道深度的关系,利用实验室研制的精密实验台进行了CO2激光直写PMMA微流道实验研究。得到了激光功率、扫描速度、激光加工次数与微流道深度的关系,并对流道长度、流道深度和流道宽度的相互关系也进行了研究。实验结果表明,当激光功率在15 W～35 W,扫描速度在0.2 m/s～0.45 m/s范围内,理论模型与实验结果偏差最小,不超过6μm,该范围为最佳激光工艺参数范围。

基于模糊PID技术的CO_2激光器恒温控制研究

为保证CO2激光输出功率的稳定性,提出了基于模糊PID技术的CO2激光器恒温控制系统。控制核心采用飞思卡尔单片机MC9S08AW实现模糊PID控制算法并输出控制量,控制量控制数字PWM波驱动MOSFFT电路,产生相应的电流驱动TEC热电制冷器对CO2激光器进行恒温控制。实验结果表明,CO2激光器的温度控制精度达到±0.05℃。

数控机床的探究式教学法

针对数控机床理论性强,涉及的基础理论和知识面广的特点,传统的灌输式教学难以培养学生的自学能力和创新思维。本文对数控机床探究式教学法进行了探索,详细介绍了实施探究性教学的步骤和措施。

基于LSSVM的直线电机进给定位误差补偿研究

误差补偿是提高机械加工精度的有效途径,在分析测试数控直线电机进给定位精度的基础上,提出基于最小二乘支持向量机的直线电机进给定位精度误差回归建模和预测方法。最小二乘支持向量机具有完备的统计学习理论基础和学习功能,它用核函数建立预测模型,再用已知数据为学习样本训练学习机,用检验样本进行验证、预测系统未来误差。采用径向基核函数的最小二乘支持向量机对不同速度加速度下的定位误差进行了预测,并进行误差补偿。研究结果表明,采用LSSVM的方法可以较大地提高直线电机进给的定位精度。

CO_2激光直写PMMA微流道凸起仿真研究

建立了激光烧蚀流道凸起模型,获得了流道凸起与激光功率和作用时间的关系。模拟结果表明:增大激光扫描速度,减小激光照射时间,选择较低的激光功率可以减小流道凸起高度。模拟结果对激光直写PMMA微流道表面质量控制有指导意义。

机械制造工程基础多元化综合考核研究

针对目前《机械制造工程基础》课程传统考核方式的弊端,提出了多元化综合考核的方案。探讨了多元化综合考核的学理基础,给出了考试内容、考核方式、评价方式以及配套教学方式的改革措施。实践证明,通过多元化综合考核,调动了学生学习的积极性和主动性,促进了课堂教学内容和教学方式的优化,并且有利于学生实践能力、创新能力的培养。

智能完井技术标准探析

智能完井是一种新型完井技术,通过在井底置入永久性监测仪器和井下多级流量控制阀,对石油开采提供了一种更加智能化更灵活的管理。为了对智能井井下完井工具设计、制造、安装、测试、作业提供规范化的指导,文章介绍了国内外关于智能井的技术现状,涉及到的智能井技术标准,讨论了国内应用于智能井的相关标准采标情况,存在问题及改进建议。

精密下料中圆形锤头-棒料摩擦副的摩擦学性能分析

针对精密下料中存在的圆形锤头-棒料摩擦副磨损严重问题,借助WTM-2E型可控气氛摩擦磨损试验仪,研究了不同转速和不同质量分数纳米MoS_2添加剂下的GCr15钢块-45钢柱摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明:随着上摩擦副(45钢柱)的转速增加,磨损行程变长,摩擦因数和磨损量呈减小趋势,磨损表面形态由黏着磨损转变为磨粒磨损。采用声发射技术对摩擦副表面磨损状态进行实时监测,定量确定出质量分数为0.5%的纳米MoS_2添加剂的减摩抗磨效果最佳。

聚合物微流控芯片激光加工及建模研究

在CO2 激光直写聚合物PMMA微流控芯片加工原理基础上 ,对建立激光直写PMMA微流道的数学模型进行了研究。采用能量守恒原理对激光直写PMMA微流道成形进行分析 ,结果表明其微流道的形状呈高斯函数型分布 ,并获得了微流道深度与激光功率、加工速度及加工次数的函数关系模型。实验数据较好地验证了所建模型的正确性 ,该模型对CO2

下料时初始激振频率的选择方法

针对金属棒料的精密下料问题,采用断裂力学和材料力学相结合的方法,获得棒料下料时临界最大初始激振频率和最小激振频率的计算公式。分析不同材质棒料下料时初始激振频率的选择方法。45钢棒料的下料实验结果表明,该公式所得的结果和下料实验结果相吻合。