微型半球陀螺非轴对称结构的电刚度补偿方法研究

微型半球谐振陀螺仪可以感测角速度和转角。但由于实际结构的非轴对称性,导致感测上产生误差。提出了一种电刚度补偿方法,即调节67.5,°90,°112.5,°135°不同位置的4个平衡电极的电压来调节谐振体刚度,从而达到结构轴对称;并通过有限元分析方法和灵敏度法求得4个平衡电极的电压值。

惯量–刚度补偿器增强接入弱电网风电场直流电压时间尺度小干扰稳定的作用机理分析

以风力发电代表的新能源发电大规模接入电网,其物理和控制结构与传统同步发电机不同,多质量块多闭环反馈控制会引起更复杂的振荡模态,引发频域更宽、更复杂的稳定问题。该文分析一种新型电力电子装备:惯量–刚度补偿器对含大规模风电电力系统直流电压时间尺度小干扰稳定性的作用机理。该文首先以全功率风电机组为例介绍弱电网中风电机组直流电压时间尺度动态特性,推导直流电压时间尺度风电机组小信号模型并利用转矩法分析其小干扰稳定性;而后介绍惯量–刚度补偿器的基本结构和控制;然后建立弱电网下包含惯量–刚度补偿器与风电机组小信号模型,并分析直流电压时间尺度的小干扰稳定性;最后利用复转矩系数法分析惯量–刚度补偿器对直流电压时间尺度同步和阻尼功率分量的影响。理论分析和仿真结果验证了惯量–刚度补偿器对增强弱电网下风电场、风电机群直流电压时间尺度小干扰稳定性的有效性。

主轴失准条件下的半球谐振陀螺电刚度补偿方法

半球谐振陀螺是一种基于哥氏效应的固体波动陀螺,其具有高精度、长寿命、高可靠性的优势。频差直接影响着陀螺仪表的测量精度。针对存在主轴失准角的情况,建立了包含主轴失准角在内的完整电刚度补偿动力学模型,并给出了不同失准角度下的谐振子电刚度补偿方案及仿真结果。仿真结果表明,利用多电极组合补偿方法能够实现对主轴失准条件下的残余频差的完全抑制,为谐振子频差的电刚度补偿方法提供了借鉴。

一种薄壁悬臂叶片数控加工非均匀余量刚度补偿方法

在数控加工过程中,因受到切削力的影响,薄壁悬臂叶片容易出现弯曲、扭转变形等问题而导致被加工曲面误差较大。针对该问题,提出了一种非均匀余量刚度补偿方法,将非均匀余量偏置面作为粗加工/半精加工零件面以提高叶片精加工时的抗弯刚度。首先,分析了集中力载荷下截面厚度对薄壁工件变形的影响;然后,对叶片径向和截面线方向分别采用线性变化和正弦函数变化两种方法进行叶片曲面非均匀余量刚度补偿设计;最后,基于叶片原始截面线,采用放样法构造出叶片曲面的非均匀余量偏置面。试验结果表明,采用非均匀余量刚度补偿方法可以提高被加工叶片精加工时的刚度,加工出的叶片满足了设计误差要求。

数控机床进给系统刚度分析及前馈补偿控制研究

根据滚珠丝杠一端止推和两端止推两种方式,基于弹性力学原理建立了进给系统的轴向刚度模型和扭转刚度模型。分析了刚度对进给系统死区误差的影响,在对轴向变形引起的位移偏差和扭转变形引起的角位移偏差分析计算的基础上,给出了刚度引起的死区误差计算方法。建立了包含刚度环节的进给系统模型,通过仿真对系统动、静态性能和稳态误差进行了分析。为减小刚度因素对系统性能的影响,提出前馈控制方法进行刚度补偿,仿真结果表明该方法提高了系统的动、静态性能,使系统稳态误差减少了58%以上。

基于模态修复的索网结构关键刚度补偿方法

通过动力模态测试可以便于监测索网结构的刚度。通常仅需测试少量目标模态即可评价对主控荷载作用下的结构变形起主要抵抗作用的关键刚度。针对由预应力偏差引起的结构刚度退化问题,提出了通过补张拉来修复目标模态以实现索网结构关键刚度补偿的方法,建立了索网结构预张力偏差、单元长度误差与结构刚度矩阵变化之间的解析关系,分析了目标模态参数修复与结构关键刚度补偿间的理论关系。给出了一种密频区域内目标模态集合的简便扩展方法。基于矩阵摄动理论,建立了补张拉索的索长调整量与目标模态参数变化量间的方程。对于限定补张拉索数量的情况,采用补张拉索的优选策略以提高目标模态参数的修复精度。利用所提出的方法对一个具有预应力偏差的马鞍形索网结构算例进行了补张拉分析。计算结果表明,通过目标模态修复和补张拉索优选可以有效实现索网结构关键刚度偏差的补偿。

引入补偿刚度的流体力学标准伽辽金有限元研究

对一维定常对流扩散方程有限元解的波动问题进行了研究,指出提高单元间形函数一阶导数的连续性是改善有限元解数值波动的有效方法.在标准伽辽金有限元基础上引入考虑补偿刚度的补偿项,即在单元与单元之间的节点上增加一个"不平衡力",形成补偿标准伽辽金有限元格式.针对线性拉格朗日插值和指数型插值分别探讨补偿项中补偿刚度表达式,并对比了补偿有限元解与解析解结果.研究表明,引入补偿项后能提高单元间形函数的连续性,从而明显改善一维对流扩散方程的数值波动.与标准线性拉格朗日插值相比,补偿指数型插值不仅在单元内可精确给出变量的分布,而且单元之间的连续性更好,因而能更好地控制数值波动现象,取得问题较好的数值解.

路面结构的路基刚度提高方法

为满足路面结构对路基刚度的要求,基于弹性半空间和双层弹性体系弯沉等效原则,进行路基刚度补偿设计,揭示路基刚度、加铺材料刚度和加铺层厚度对加铺效果的影响。在大型加速加载试槽中选取一段足尺试验路,铺筑级配碎石刚度补偿层,计算并实测路基顶面当量回弹模量。对典型路面结构进行有限元计算,研究结果表明:按弯沉等效原则计算的路基顶面当量回弹模量理论结果与现场测试结果较吻合,能指导刚度补偿层的设计;当路基当量回弹模量从40 MPa提高至120 MPa时,路面结构的整体刚度提高26.9%,水稳层底的拉应力降低15.1%,说明提高路基刚度,能够有效提高路面结构的耐久性。

全风化花岗岩路基刚度提升方法研究

为了解决全风化花岗岩路基工后受湿热气候影响而含水率逐渐升高,导致路基整体刚度降低的问题,依托广佛肇(广州—佛山—肇庆)高速公路路基修筑工程,开展全风化花岗岩物理性质、击实试验、CBR试验与现场承载板试验,提出了以最大承载力为目标的压实控制方法和路基刚度补偿方法。研究表明,采用以浸水CBR峰值所对应的含水率为最佳含水率进行路基压实控制,并在路基顶面以下铺设22cm厚未筛分碎石,可有效提升路基整体刚度,并保证其长期稳定性。

三级气缸悬臂挠度补偿机构的设计

针对现有的三级气缸悬臂机构由于刚度不够引起的挠度较大的问题,提出了一种全新的设计方案,通过在多级气缸的第一级气缸前端安装升降液压缸,在第一级气缸后端加装铰接结构的设计,改变整条悬臂的俯仰角,对悬臂的挠度进行补偿。利用ANSYS和MATLAB软件进行了仿真和数据拟合,并对现有的激光测距仪的测量方式进行了改进,优化了该装置的电气控制系统。最终通过结构上和控制系统的优化,进一步缩小了该装置的挠度。

双弹簧电液激振缸振幅补偿性能的研究

传统的电液激振缸随着激振频率的提高,振动幅值急剧衰减,振幅补偿性能变差。为了解决这一问题,设计了一种双弹簧电液激振缸结构。分析了双弹簧电液激振缸的工作原理,建立了其数学模型和AMESim仿真模型,研究了激振频率、补偿弹簧刚度对其活塞杆位移的影响。结果表明:当激振频率为28 Hz、补偿弹簧刚度为31 N/mm时,激振缸活塞杆的位移增大6.24 mm,相比同一条件下的传统电液激振缸增大了15倍多;在双弹簧电液激振缸的工作过程中,其活塞杆位移振幅存在振荡区和稳定区,稳定区内的振幅大小直接决定了振幅补偿效果的优劣;在补偿弹簧刚度一定的情况下,活塞杆位移振幅不与激振频率呈简单的正相关或负相关关系,而在某一激振频率下谐振现象最明显,能使振幅补偿效果达到最优;激振频率不同,则补偿弹簧最优刚度不同,随着激振频率的提高,补偿弹簧刚度应相应增大。相比于传统的电液激振缸,双弹簧电液激振缸的振动幅值有较大提升,在工程应用中能取得更好的振幅补偿效果。

最大承载力状态下全风化花岗岩路基变形特性与控制方法

为了研究南方湿热条件下全风化花岗岩填筑路基的科学方法,以提高路基在运营期的耐久性与稳定性,对全风化花岗岩进行了湿法重型击实与加州承载比试验。结果表明:承载力最大状态下全风化花岗岩的含水率比最佳含水率更接近天然含水率。为进一步了解其湿胀特性,通过改变初始含水率进行了膨胀率试验,得到了全风化花岗岩在不同初始含水率下的干密度衰变规律;通过改进的固结试验对比分析了全风化花岗岩在最大承载力和最大干密度状态时的变形特性。结果显示:与常规的以最大干密度控制方法相比,全风化花岗岩在最大承载力状态下抗变形能力和稳定性更好。按最大承载力状态铺筑了全风化花岗岩路基试验段并进行了现场回弹模量和压实度检测,结果表明:最大承载力状态下全风化花岗岩路基完全能满足下路床94区的压实要求,为了满足路面对路基回弹模量的要求,基于变形等效原理提出刚度补偿设计方法,以确保全风化花岗岩路基整体刚度与耐久性。

吸导结构耐撞性的主从关联拓扑优化

传统的抗撞结构只需满足安全性指标要求,虽然它既要求碰撞最大加速度小,又要求结构最大变形量小,但可行域有交集。随着国家标准的完善,新增对刚度有极高要求的导向性指标,使同时满足安全性与导向性要求的可行域为空集,现有方法不能解决此问题。本文中提出一种吸能导向抗撞结构的主从关联耐撞性拓扑优化方法。首先,针对安全性指标,建立安全从属模型。然后,根据安全从属模型的传力路径,引入导向刚度补偿装置,将其与安全从属模型结合而建立了主模型并通过拓扑优化获取其拓扑构型。最后,利用实例验证了所提出方法的适用性,结果表明,车辆在25%重叠率碰撞中导向性优越,且在100%正面碰撞中吸能效果良好,为抗撞结构的优化设计提供了一种新方法。

多零件轴孔精密过盈装配

为了实现多圆环零件的高精度轴孔过盈配合装配,研制了基于力传感器、光栅尺和工业内窥镜的精密装配及检测系统.设计了柔顺夹持机构,克服了被装配零件与模具装配孔之间的径向定位偏差所引起装配卡阻,提出了装配力/刚度位置补偿方法,在被装配零件外径有10μm制造公差的情况下实现了精确定位.对狭小无照明空间内零件的在线检测,应用内窥镜解耦视觉检测方法,通过控制内窥镜移动的光栅尺的位置信息和采集到的图像信息获得被装配环片的精确位置信息.装配和检测实验表明:圆环零件装配的误差在-9.4～6.1μm之间,内窥镜检测的不确定度在-1.7～8.2μm之间.所研制的系统能够满足圆环类零件的精密装配及检测要求.

阻尼支撑控制结构薄弱层的设计方法研究

针对地震中震损严重的含薄弱层结构,计算分析了薄弱层对结构抗震性能的影响及其变化规律。基于"补偿刚度"概念,根据阻尼器和附加体系的力学特征,提出了控制薄弱层层间位移的阻尼支撑简化设计方法。通过时程分析验证,该简化设计方法能精准控制薄弱层层间位移到目标值,具有良好的经济性和实用性。

已建超高层建筑拆除剪力墙的结构分析

改建项目塔楼高144.6m,主体结构已封顶,因建筑布局的调整,首层以上需要全楼拆除4片主抗侧力剪力墙,充分考虑原结构刚度分布特点及改建施工要求,改建方案采用带局部钢框架的框架-剪力墙结构体系。结构设计除应满足理论受力要求外,更以减少原结构的损伤,提高结构可靠度为目标;结构构造着重于新、旧混凝土连接的可靠性,施工的可行性,并以提高施工质量保证率作为目标。分别采用YJK,ETABS,SAUSAGE软件对改建结构进行分析,分析结果表明,结构各项指标能够满足规范要求。

全液压伺服控制矫直机的辊缝控制策略

矫直机主液压缸辊缝的控制效果直接影响到系统稳定性、产品质量、设备安全。针对矫直机主液压缸平行压下的同步要求,提出一种基于单缸辊缝闭环控制与倾摆辊缝闭环控制的改进的四缸同步控制策略,该策略不仅能够实现矫直机的倾斜、摆动辊缝控制,也能提高4缸平行压下的同步性。针对机架弹性变形,提出了在基础自动化系统中直接进行AGC刚度补偿来提高辊缝的控制精度。针对矫直机的结构特点,论述了矫直机碾压与碰撞监测的实现方法,其能够进一步有效保护矫直机的上下辊系。通过在东北某厂热处理生产线的成功应用,证明本文所论述的控制策略及技术的有效性,可在矫直机上广泛应用。

厚度自动控制功能在TCS系统中的实现

本项目主要针对TCS系统中的厚度自动调整功能进行了仔细研究,主要介绍了微张力控制功能、刚度补偿技术以及自动校准过程的实现等,具有良好的推广价值。