球柔性旋翼的动力学特性设计与试验评估

本文介绍了球柔性旋翼的动力学设计思想与设计程序、动力学特性设计要求、设计分析、旋翼塔试验与相关性分析和飞行试验评估和改进设计,通过上述的设计与试验评估,球柔性旋翼的动力学特性满足了技术要求,实现了动力学特性的合理配置。

球柔性桨毂直升机气动/机械稳定性分析

本文应用有限元法和模态综合技术建立了直升机气动/机械稳定性分析模型,详细讨论了球柔性桨毂旋翼结构和气动耦合对动力系统稳定性特性的影响,分析了导致稳定性特性改变的一些重要参数。

直升机球柔性尾桨桨毂连接件疲劳试验技术研究

本文介绍了一种直升机球柔性尾桨桨毂连接件疲劳试验方法,重点研究了尾桨桨毂连接件疲劳试验时力学计算模型的建立与力学计算模型试验验证,试验结果表明力学计算模型正确,试验方法可行。

先进球柔性旋翼系统研制中的几个问题

本文概要介绍了国内自行设计研制的某直升机先进球柔性旋翼系统原理性样机的研制特点;对立足国内技术进行研制的过程中,在气动、结构、材料、工艺试制、试验以至试飞验证等方面所遇到的一些具有典型意义的技术问题进行了简要回顾和总结,并略述了对这些问题的分析、处理情况及结果;最后还就旋翼技术发展和新型号旋翼系统研制中应进一步关注的几个方面进行了讨论。

国外球柔性桨毂构型技术分析与发展研究

球柔性桨毂是一种新型的弹性铰接式旋翼桨毂,是在传统金属铰接式桨毂构型的基础上以缩小结构尺寸、减少零件数量和减小气动废阻为目的进行进一步结构设计优化,是铰接式旋翼的最新发展阶段。当前,国外球柔性桨毂构型已经形成系列化产品,并成功应用于多种型号直升机上。文章对国外球柔性桨毂构型及其技术特点进行了详细梳理,并开展了初步的分析研究,可为国内旋翼桨毂研制和发展提供借鉴。

柔性微球封堵剂的封堵性能及机理研究

随着油气勘探开发不断向深层超深层深入,对钻井液封堵剂的抗高温高盐性能提出了更高的要求。文中以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、苯乙烯(St)为主要原料,制备了一种柔性微球封堵剂PSDA,其粒径约为170 nm。采用纤维型微孔滤膜、岩心、孔洞型微孔滤膜对PSDA分散液的抗温、抗盐及封堵性能进行了综合评价。实验结果表明,PSDA分散液在20%NaCl条件下,可抗220℃,1%PSDA分散液对渗透率为9.58×10^(-4)μm^(2)岩心的封堵率达80.1%。在相同条件下,其性能优于纳米聚酯(NP-1)和纳米微球(NF-1)。同时,通过扫描电子显微镜(SEM)对PSDA的封堵机理进行研究,表明PSDA的封堵机理包括表面吸附、单微球直接封堵、变形封堵、架桥封堵以及充填形成封堵层。PSDA可用于封堵超高温高盐地层的纳微米孔隙裂缝,对其机理的研究进一步丰富了现有的柔性封堵机理。

正交簧片型大行程柔性球铰设计及柔度分析

传统缺口型柔性球铰的工作行程较小,且存在结构构型及柔度计算复杂、加工工艺要求高等问题,不能应用于需大行程的场合。为此,设计了一种正交簧片型大行程柔性球铰,即将具有较大变形能力的簧片梁通过正交组合形成虎克铰,使其能够实现3个功能轴线方向的运动。该柔性球铰具有结构构型简单、加工制作容易和工作行程较大等优点。根据柔性球铰单个簧片梁的柔度矩阵及连接方式,采用柔度矩阵法和坐标变换方法,对柔性球铰的全局柔度矩阵进行建模和计算,通过有限元仿真和实验测试对所建立的柔度模型进行验证,并分析了柔性球铰几何参数对柔度的影响规律。结果表明:柔度理论计算值与仿真值的相对误差基本在10%以内,与测试值的相对误差在8%以内;几何参数对柔度影响程度从大到小依次是柔性簧片梁2的厚度、宽度、长度。研究结果可以为大行程空间柔顺机构的多样化设计提供参考。

直圆柔性球铰柔度矩阵的解析计算

基于线弹性和小变形假设理论,通过引入比例系数(直圆柔性球铰槽口间距与切割半径倍数之比)并利用其结构对称的特点,推导得到了形式较为简洁的直圆柔性球铰柔度矩阵各子元素的解析柔度计算公式。利用有限元仿真软件验证了所推公式的正确性,并绘制了相应的误差曲线。结果表明:当比例系数小于0.2时,直圆柔性球铰各柔度计算公式的相对误差限均在11%以内;随着比例系数的增加,除沿x向的拉压柔度C11误差较小外,其他柔度计算公式的误差均呈增加的趋势,最大误差为30%。实验结果显示理论分析与仿真结果基本趋于一致,验证了直圆柔性球铰各柔度解析式的正确性。本文的研究内容为直圆柔性球铰在实际应用中的结构设计和参数优化奠定了理论基础。

气动柔性球关节的模糊PID控制

介绍了新型气动柔性球关节,讨论了其控制方法。综合模糊控制和 PID控制的特点,设计了针对气动柔性球关节的模糊 PID控制器,实现对球关节弯曲角度、偏转方向等系统参数的动态控制。实验结果表明,模糊 PID 控制可以实时准确地对气动柔性球关节进行控制,设计的控制系统可以作为气动柔性球关节的有效控制系统,用于进行相关研究。

圆弧型柔性球铰柔度设计计算

通过研究圆弧型柔性球铰的柔度性能,使该柔性球铰可代替传统的双轴柔性铰链应用于空间多自由度柔顺机构.根据《材料力学》中的卡氏第二定理,圆弧型柔性球铰柔度的解析公式被推导出,然后利用ANSYS12.0软件对其进行有限元分析,结果表明有限元分析与解析式的计算结果基本一致.通过改变圆弧型柔性球铰的各结构参数来分析其性能,得出各结构参数对其柔度的影响大小依次为:最小截面直径t、圆弧的圆心角θm、圆弧半径R、杨氏模量E.此设计计算和特性分析为柔性球铰在柔顺机构的应用提供了依据.

柔性微球颗粒调剖剂的性能表征

针对大庆油田二类油层增产改造的需要,开发柔性微球颗粒调剖剂,通过双管岩心驱替和封堵实验,研究剪切过程对柔性微球颗粒调剖剂性能的影响,以及柔性微球颗粒调剖剂对驱油效率的影响.实验结果表明,柔性微球颗粒调剖剂的初始粒径为18.02μm,能够以任意浓度在水中均匀分散,遇水后缓速膨胀,48h后柔性微球颗粒的粒径增加20%~30%.柔性微球颗粒剂出口粒径为18.13μm,与驱替前颗粒调剖剂的粒径相当,多次剪切后柔性微球颗粒剂的粒径保持不变.岩心封堵后水驱残余阻力因数达到214.低渗沙管的残余油可以被有效地动用,双管岩心驱替整体提高采收率10%以上,增油效果显著,可以有效解决大庆油田二类油层增产改造的问题.

气动柔性球关节的位姿测量系统研究

基于新型气动人工肌肉提出了一种气动柔性球关节,介绍了气动柔性球关节的结构原理;重点讨论了针对该球关节的位姿测量系统原理及位姿计算方法;给出了实验结果并进行分析,表明设计的位姿测量系统是准确适用的。

倒圆角直梁型柔性球铰柔度计算与分析

柔性铰链广泛用在微动机器人的关节,其柔度性能直接影响微动机器人的终端定位。以材料力学卡氏第二定理和微积分为理论基础,推导了直梁型柔性球铰柔度的解析公式,并利用ANSYS10.0软件对柔度公式进行校验,分析结果与解析公式的计算结果基本一致。分析直梁柔性球铰的性能,得出了结构参数对其柔度性能的影响关系,为柔性球铰的工程设计提供了参考。

某球铰式柔性导引仿真与优化

为降低航炮武器系统供弹阻力,根据某直升机武器平台特点,设计基于无链供弹原理的球铰式柔性导引。分析该球铰式柔性导引的基本结构和工作原理,建立闭合弹带在柔性导引中运动和受力情况的数学仿真模型,并根据分析结果对导引结构进行优化;通过试验测试该柔性导引在不同工作条件下运动阻力的变化情况,分析影响其工作性能的因素。结果表明:采用刚、柔结合的球铰式柔性导引能有效降低航炮武器系统供弹阻力,提高供弹可靠性。

岔河集油田岔15断块柔性微球调驱适应性实验评价

针对华北岔河集油田岔15断块高温(74℃)、高盐(地层水矿化度为15200mg/L),平面和纵向上非均质性强,一般三采方法提高采收率不理想的现状,开展了岔15断块微球调驱适应性分析。研究结果表明,3μm微球和3μm+500nm混合微球(质量比为1∶1)具有理想封堵岩心孔隙喉道的作用和能力。其中,3μm+500nm混合微球(质量比为1∶1)的封堵能力大于单一的3μm微球的封堵能力;大粒径(3μm)微球的有效作用时间(200d)大于3μm+500nm混合微球(质量比为1∶1)的有效作用时间(100d)。实验结果表明,选用柔性微球驱替原油,在一定程度上提高了原油的采出程度,效果较为理想。影响微球颗粒是否成功最为关键的因素,是颗粒大小与孔隙喉道直径的匹配。根据搭桥堵塞原理,颗粒直径为孔道直径的1/8～1/3,才能产生有效搭桥作用。

全簧片式空间大行程并联柔性微定位平台及其轨迹控制

为了解决传统微定位平台运动范围小、寄生运动和交叉轴耦合严重导致运动精度低等问题,提出了一种音圈电机驱动的全簧片式大行程、空间多自由度并联柔性解耦微定位平台。首先,介绍了含簧片型柔性球铰的大行程多自由度并联柔性机构的结构和变形原理。接着,以空间三自由度为例,推导了动平台的运动学方程,建立了机构的输入刚度模型,并基于柔度矩阵法对柔性球铰进行了柔度建模和设计,从而确定了微定位平台的参数。此外,分别对三自由度方向进行了系统动力学模型辨识,并基于模型设计了一种相位超前PI反馈控制结合滑模前馈控制的复合控制器。最后,搭建了平台实验系统来验证其轨迹跟踪性能。实验结果表明:与经典的PID控制相比,该复合控制方法能够使得轨迹跟踪性能提高95%以上,加入的滑模前馈也能够有效消除单纯反馈控制产生的相位滞后。并且,所提出的多自由度微定位平台能够实现±3.23 mm×±21.50 mrad×±20.30 mrad的运动范围,具有行程大、稳定性好和精度高等特点,可以用于许多需要大行程高精度的空间定位场合。

油田深部调驱采出液中柔性可动凝胶微球的检测

介绍采用凯式定氮法测定油田深部调驱采出液中柔性可动凝胶微球(SMG)质量浓度的实验操作方法,绘制了SMG溶液线性回归曲线.测定了油田采出液中SMG的质量浓度,解决了现场采出液中SMG检测不准确的难题.实验结果表明:该方法测得的采出液中SMG质量浓度的相对标准偏差小于5%,能够满足现场检测的需要.

新型环状柔性球铰刚度计算与分析

为了降低柔性球铰的加工难度和制造成本,提出了一种环状柔性球铰。对该类型球铰的刚度特性与设计方法进行了研究。利用分割法、数值计算方法、位移矩阵法和位姿变换公式对其进行刚度建模。采用变量唯一的方法分析环状柔性球铰结构参数对其刚度的影响。根据所得的刚度数学模型,采用一组实例进行刚度计算,同时对其进行有限元和刚度实验分析,分析结果表明,有限元和刚度实验分析结果与其理论值最大误差不超过7%,验证了所推导刚度矩阵的正确性和设计方法的有效性,对柔性球铰的设计和力学特性研究具有重要的参考价值。

3-PSS柔性并联微操作机器人运动学及工作空间分析

将3-PSS型delta并联机构中的球铰用柔性铰链替代,设计了3-PSS柔性并联微操作机器人。首先通过坐标变换法建立机器人的位置方程,并根据位置方程推导机器人正、逆运动学模型,然后通过数值算例验证了理论模型的正确性,最后通过MATLAB软件对机器人模型进行运动学仿真得出机器人的工作空间,同时讨论了在不同导轨长度、杆长以及柔性铰链极限转角等结构参数下机器人工作空间的变化情况,分析结果对基于特定约束条件下的3-PSS柔性并联微操作机器人结构设计具有一定的参考价值。

椭圆弧型柔性球铰的柔度矩阵计算与分析

椭圆弧型柔性球铰作为直圆型、圆弧型、椭圆型柔性球铰的推广可替代传统双轴柔性铰链参与空间多自由度柔顺机构的设计。基于线弹性及小变形假设理论,以椭圆弧形柔性球铰为研究对象,通过引入更为直观的中间参数,建立了该铰链的空间力学模型,简化了推导过程,推导了其柔度矩阵的数学表达式,并使用有限元分析法对所推导的公式进行验证。ANSYS软件分析的结果与Simulink模型计算结果对照表明大部分数据误差不超过10%,最大误差为28%,证明了所推导公式的正确性。最后对椭圆弧型柔性球铰的柔度公式进行了进一步分析。得到:最小直径d对柔度影响最大,其次是椭圆长轴a,短轴b对柔度的影响最小。为双轴柔性铰链的设计提供了理论依据。