基于DEM-MBD耦合的液压挖掘机动力学仿真分析

在实际工况下,液压挖掘机工作装置受到的载荷较大且具有强时变性,因此工作装置各组成杆件及液压缸较易出现各种形式的失效。针对以上问题,选取某型号液压挖掘机作为研究对象,根据液压挖掘机工作装置实际挖掘物料工况,利用多体动力学软件ADAMS建立液压挖掘机虚拟样机模型并利用离散元软件EDEM建立物料模型。通过DEM-MBD耦合仿真分析方法,对液压挖掘机工作装置进行动力学仿真分析,主要获取挖掘物料过程中铲斗受力变化曲线、不同时刻铲斗受力云图,通过对其分析,能够获取铲斗在挖掘作业过程中受力变化情况,为铲斗的有限元分析、优化设计提供理论依据。

“人类智能”与“人工智能”双向耦合:智能时代的教育取向

以大数据、人工智能、虚拟现实为核心的智能技术对教育发展影响巨大而深远。人工智能在辅助师生在教育认知、教育思维、深度学习等方面发挥着积极的“亲人类”“为人类”“利人类”功用,促进了教育全方位的高阶发展。然而,面对日新月异的人工智能发展态势,人类必须最大限度地规避风险,“拥抱机遇、趋利避害”,努力地选择它、使用它、导航它、超越它。而超越“类人性”的人工智能,教育应当自觉增强人类的主体地位,强化“人性本真”的“自然智能”,强调人类自然智能的自觉性、道德性、主体性和意志性。人类智能不是对人工智能的抵制和防御,而是要通过积极的努力,达成人类智能与人工智能高度契合、相得益彰、双向建构、耦合共生的格局,促进教育发展在人性与智能之间构建人机共强的良好生态。

一维管网与二维地表双向耦合的城市暴雨内涝模拟

为快速、准确模拟城市暴雨内涝演化过程,提出一种排水管网与上覆地表动态水力交互方法,构建了一维管网模型(SWMM)与二维水动力(LISFLOOD-FP)双向耦合的模型,解决了一维管网和二维地表的双向流量交换和时间同步难题。以上海外高桥地区为例,采用两次短历时降雨过程对耦合模型进行校准和验证,比较分析了单向、双向耦合的淹没范围与水深变化。结果表明:双向耦合模拟精度较高,在研究区具有良好的适用性;对于占比80%以上的轻度(<0.2m)积水区,单向、双向耦合的模拟积水面积比为1.21;对于中等(0.2~0.3 m)和重度(>0.3 m)积水区,单向耦合模拟结果趋于严重,该比值分别增至1.88和2.1。所构建的双向耦合模型能够揭示城区内涝积水、扩散及消退的全过程,可用于城市暴雨内涝推演,为内涝治理和灾害防御提供科学依据。

螺旋缝隙泄漏双向流固耦合方法

针对螺杆泵泄漏机理,利用数值模拟加数据拟合方法,提出了一种针对螺杆泵螺旋微小缝隙泄漏的双向流固耦合模拟方法.利用此方法,对比了单向流固耦合和双向流固耦合方法在螺杆泵泄漏计算结果的偏差,计算结果表明,间隙越小偏差越大,间隙为0.500 mm时两结果相差20.3%,说明螺杆泵这种刚柔配合螺旋缝隙泄漏必须利用双向流固耦合求解才能获得准确结果.随后利用双向流固耦合方法对三维螺杆泵模型进行有限元分析求解,研究了初始间隙、流体介质黏度、螺杆泵单级腔室压差、进出口压力对螺杆泵泄漏的影响.结果显示:泄漏量随初始间隙的增大而增大,随流体介质黏度的增大而减少;进出口压力变化对螺杆泵泄漏影响很小,可以忽略;腔室间的压差造成橡胶定子变形形成间隙,间隙随着压差增大呈线性增大.最后利用双向流固耦合方法计算了不同举升压力螺杆泵的容积效率,与试验结果对比误差在±5%以内.

基于双向流固耦合分析载瘤对颈动脉血管发展及影响

目的研究带有囊形瘤体的颈动脉血管在血液周期性流动过程中的力学特性和瘤体变化,探究囊形瘤体发展的具体机制以及瘤体对血液流动的影响。方法采用双向流固耦合方法对颈动脉血管内囊形瘤体和血液之间的相互作用进行有限元数值仿真研究。分析血管的形变、关键区域的血液速度和力学特性以及瘤体对血管的影响过程。结果在瘤体与血管的交界线上,瘤体呈现较大的形变,瘤体壁面压力低。瘤体对侧血管壁和血管分叉周围的三角区域壁面压力高,易于发生拉伸或破裂。瘤体内部血液速度明显低于正常血管,形成的漩涡使瘤体内部空间未能被充分利用。瘤体在脉动周期内所受的壁面剪切力一直较小,容易导致杂质沉积形成粥样硬化斑块。结论囊形瘤体会干扰血管内血液正常流动;囊形瘤体会促进镜像瘤体产生。研究结果为囊形瘤体的治疗和预防提供理论参考。通过了解囊形瘤体的力学特性和对血管的影响,医生可以更好地制定个性化的治疗方案,提高治疗效果。

基于MPC的耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器功率均衡解耦控制策略

耦合电感功率变换器因耦合电感阻抗、电感值等参数差异易导致功率不均衡。针对耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器,提出一种基于模型预测控制(MPC)的功率均衡解耦控制策略。通过对变换器原理进行分析,建立基于电感电流解耦的数学模型,得到包括电感电流和飞跨电容电压等6个控制变量的解耦控制方法。在此基础上,提出基于MPC的功率均衡解耦控制策略。同时,为降低MPC算法的运算负荷,根据解耦控制模型重构模型预测价值函数,实现各控制变量独立动态寻优,使系统能在稳定控制输出电压及飞跨电容电压的同时,实现两相耦合电感的功率均衡控制。最后,通过理论分析及实验对所提策略进行有效验证。

计及电-气双向耦合的综合能源配电网优化重构

综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,文章首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源系统总体模型。进而考虑配电网重构技术(Distribution Network Reconfiguration Technology,DNR)中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量、系统运行总费用最低这一目标函数及网络辐射状拓扑结构等约束,建立了配电子系统重构模型。从降低模型求解复杂性的角度,应用二阶锥松弛、乘积变量线性化及分段线性化等方法,将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划(Mixed Integer Second-Order Cone Programming,MISOCP)问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。

基于双向耦合法的采煤机螺旋滚筒振动特性分析

为研究采煤机螺旋滚筒在多种赋存条件下的振动特性,以MG2×55/250–BWD型薄煤层采煤机为工程对象,优化煤岩接触模型,建立与实际赋存条件相似的多种不同截割工况下煤壁离散元模型。结合DEM–MFBD(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics)双向耦合数值模拟方法搭建采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型与煤壁离散元模型的双向耦合试验平台,通过仿真试验得到不同煤岩工况下螺旋滚筒的截割过程,并分别对其振动特性的变化规律展开分析。研究结果表明:螺旋滚筒在截割过程中,三向均出现不同程度的振动,其中截割阻力方向振动加速度最大,牵引阻力方向振动加速度次之,侧向力方向振动加速度最小。随着模型中夹矸硬度以及层数比例的增加,截割过程中螺旋滚筒的振动强度不断加剧,最大振动加速度有效值的差值达到4403.149 mm/s^(2)。利用短时傅里叶变换将一维振动信号转化为二维时频谱图像,得到不同煤岩工况下振动信息变化特征在时频域中完成较好保留,其时频谱图像的特征样本效果优于各工况的时域一维信号曲线,主频能量位置、范围大小、特征团形状等信息具有明显区别,即使遇到夹矸层数不同,夹矸坚固性系数也存在差异的复杂工况,其时频谱图像中能量特征的分布形式也具有显著差别。通过振动模态分析发现,随着煤壁中含有夹矸硬度的增加,各部位的变形量均发生变化,其中截齿部位变化最为强烈。基于相似理论搭建采煤机振动信号测试试验平台,对不同煤岩工况条件下螺旋滚筒截割过程进行了测试研究,通过追踪螺旋滚筒的振动状态,发现其振动变化规律与双向耦合数值模拟一致。试验测试得到DEM–MFBD数值模拟方法获取的螺旋滚筒振动加速度有效值与依据相似比反推的试验数据之间的误差小于DEM离散元数值模拟方法与实验数据之间的误差,验证了DEM–MFBD数值模拟方法的准确性。研究结果对于提升螺旋滚筒工作可靠性具有重要意义,同时也为采煤机智能化开采的煤岩截割状态识别系统搭建过程中数据信息的获取提供了一种新的方法。

基于电-热流场双向耦合的直流继电器温升特性仿真研究

高压直流继电器体积小、散热能力有限,长期工作下存在局部过热的风险,发热严重时甚至影响到接触稳定性和继电器工作寿命。针对200 A直流继电器,综合考虑导体回路通电下欧姆损耗发热,在大空间的自然热对流、热传导以及热辐射、材料电阻率随温度变化等因素,建立继电器在额定工况下电-热流场双向耦合模型,设置电阻率随温度变化函数,进行耦合计算。最后,搭建对应的样机测温平台,对仿真正确性进行验证。结果表明双向耦合结果比单向耦合结果高约5.1%,与实验测量值误差小于6.2%,验证了电热流场双向耦合的有效性。

基于双向循环插补网络的分布式光伏集群时序数据耦合增强方法

分布式光伏点多面广、局部渗透率高、安装环境复杂多变,真实可靠的量测数据是其性能分析、出力预测、运维调控的基础。然而,传感器故障和通信堵塞等因素会造成量测值缺失,恶化原始数据质量,进而影响配电网运行决策的准确性。传统数据修复方法只考虑单一量测值的分布特征,忽略了多维时序数据的潜在耦合关系,修复精度有限。为此,该文提出一种基于双向多阶段循环插补网络和Seq2SeqAttention的时序数据耦合增强方法,改进了循环插补网络的结构,并引入衰减机制,能利用少量未缺失数据,潜在地挖掘原始数据的整体分布规律,一次性对多个光伏场站完成高质量数据修复。实验结果表明,所提方法在高比例缺失情况下仍有良好的修复性能,可明显增强分布式光伏集群的基础数据质量,提升电网运营商对光伏集群的细粒度感知能力。

高过载软回收系统内弹道双向耦合特性分析

为探究高过载软回收系统中弹前压力对内弹道的影响,在20000 g过载指标要求下,建立了弹前具有高压缓冲气体作用下的双向耦合内弹道仿真模型,采用FLUENT软件计算弹前压力,并利用UDF将弹前压力与经典内弹道进行双向耦合仿真分析。在5.51 kg装药情况下,对质量为90 kg的弹仓进行高过载仿真,结果表明:2 MPa的弹前预充气体压力会造成膛内最大压力增大2.32%;预充气体为5、8、10 MPa的情况下,弹仓的最大速度分别降低7.32%、12.36%和15.61%;弹仓质量为70 kg和80 kg时,弹仓最大速度分别增大9.63%和4.56%;气体介质种类不同对弹前压力造成影响较小,选择空气作为缓冲介质最优。以弹前压力与内弹道之间的双向耦合模型为基础,分析预充气压、弹仓质量、预充气体介质对内弹道特性的影响,为空气阻尼软回收试验的内弹道研究提供了理论参考。

基于磁-热双向耦合的牵引电机温度场分析

为探究牵引电机温升问题,本文以某大型矿用电动车轮边牵引电机为研究对象,建立电机三维流动与传热耦合求解的有限元模型;并给出基本假设与相应的边界条件,采用磁-热双向耦合方法模拟计算电机的电磁场和温度场,在此基础上,分析该电机在低速满载工况下的温度场分布特性。采用这种分析方法可以实现对电机温度场特性的准确分析而且有助于电机冷却系统合理设计,为更大功率的电机综合物理场的准确计算提供了理论依据。

双向液压机位移-力双变量高精度耦合控制方法

针对双向液压机电液伺服系统中位移-力双变量高精度耦合控制需求,基于负载口独立控制结构设计了一种双向液压机位移-力耦合控制电液伺服系统,并建立了相应的数学模型,揭示了基于线性负载的位移-力耦合控制系统的物理规律,提出一种双向液压机位移-力耦合控制解耦方法,并通过仿真和试验平台对该方法有效性进行验证。结果表明,当系统运行稳定后,力的最大超调量为1.42%,位移的最大超调量为0.8%,力闭环跟踪误差的标准差为447.5 N,位移闭环跟踪误差的标准差为0.037 mm。该方法实现了双向液压机位移与力的高精度耦合控制,增加了系统的自由度,为位移-力双变量耦合控制解耦方法的研究提供了新思路。

密封电磁继电器多物理场双向交互耦合分析方法研究

航空航天领域中,密封电磁继电器(HSER)的工作状态涉及机、电、磁等多个物理过程,传统基于静态数据表的动态特性分析方法的效率与精度难以满足可靠性分析需求。以无网格节点柔性体模型为多体动力学模型核心,搭建瞬态机械转矩电磁力形位参数间的实时交互通道,引入针对刚柔耦合模型非线性接触、碰撞问题的隐式积分算法与基于麦克斯韦方程组的电磁场有限元数值解算方法,建立多体动力学-电磁有限元双向交互耦合计算模型,实现HSER机电磁动态特性的实时耦合计算分析;搭建HSER电参数、时间参数、力参数测试系统,对比原理样机测试数据与分析计算结果,其中吸合保持力动合压力平均误差为2.21%,验证了所提方法的有效性。

基于双向流固耦合的倒虹吸管道水击压力波与拱式桥架组合结构动力响应分析

在大跨度倒虹吸管道中有压闸阀关闭时通常伴随着水击现象,当水击发生时,流体与固体的耦合作用同时存在。为研究发生水击时,不同关阀时间下的压力波与考虑耦合作用时结构的动力响应情况,以大跨度倒虹吸管道与拱式桥架结构为研究对象,进行整体水力计算,基于流固耦合分析理论,将整体水力模型计算得到的水击压力波作为流体部分加载条件,在workbench平台上进行双向流固耦合分析求解桥架结构的位移、内力及应力动力响应结果。结果表明:不同关阀时间工况下,水击压力波曲线的变化趋势大致相同,结构各监测点的位移时程曲线同水击压力波曲线规律基本吻合;阀门匀速关闭时,增加闸阀的关闭时间可以作为降低倒虹吸管道水击压强的有效措施;水击力对桥架管道的影响最大,盖梁次之,拱圈最小,结构以发生顺桥向动力响应为主。

基于双向流固耦合的无拉索天线桅杆风致振动特性研究

为研究正六边形无拉索天线桅杆的风致振动特性,本文进行了基于双向流固耦合的数值模拟研究。建立了无拉索天线桅杆固体网格及外流场重叠网格三维有限元模型,利用ANSYS Workbench搭建基于Transient、Fluent和System Coupling的双向流固耦合仿真系统,对不同风速下桅杆的横向、顺风向振动位移及受力进行了分析,并运用Model模块计算了桅杆前六阶固有频率及其对应模态。结果表明:无拉索天线桅杆在风速U=13.5 m/s时会发生振动形式转变,振动形式从第一阶模态转变为第一阶与第二阶混合模态,横向振幅在此风速下出现极小值;桅杆受到的顺风向阻力数值模拟结果与经验公式基本相符,对比误差不超过8.5%;无拉索天线桅杆尾流主涡的交替摆动是其受到脉动横向风载的主要原因。

下肢静脉泵压力传递功能的双向流固耦合分析

目的:通过建立下肢静脉泵对下肢作用的双向流固耦合仿真模型,对不同的加压和释压模式进行研究,获取下肢静脉血液的流速分布和产生的功效,为合理设置下肢静脉泵工作参数提供指导。方法:以24岁健康男性右小腿为对象,采用3D扫描仪得到其外轮廓;采用彩色多普勒超声仪得到其大隐静脉、小隐静脉和胫后静脉的内径、血管壁厚与血液静息流速数据。利用SolidWorks软件构建小腿三维实体模型;使用Ansys Workbench软件构建下肢静脉泵对下肢作用的双向流固耦合仿真模型。结果:探讨下肢静脉泵的加压和释压模式,得到下肢静脉血液的流速分布情况。结论:基于下肢静脉泵对下肢作用的双向流固耦合模型,优化了下肢静脉泵的加压和释压模式,可以增强治疗效果,提高功效和安全性。

乡村环境治理中党建嵌入与“治联体”自治的双向耦合

乡村环境具有天然的隐蔽性、分散性、流动性、复合性等特征,“治联体”自治是乡村生态振兴背景下基层党建嵌入乡村以整体性推进环境善治的新型治理结构。基于“价值—结构—制度”的三维分析框架,结合T村环境治理实践,揭示党建嵌入与“治联体”自治双向耦合的机理。结果表明,党建嵌入与“治联体”自治的双向耦合是一个价值互认、结构互嵌和制度互融的过程。一方面,基层党建以理念嵌入、身份嵌入、制度嵌入等方式嵌入“治联体”,在“价值认同—结构优化—制度整合”的层层递进链条下激发村民进行环境治理的行动自觉;另一方面,“治联体”的嵌入性自主,不仅使“治联体”自治以新的简约形态复归落位,也为基层党建创新提供了中间渠道和行动空间。双向耦合下的乡村环境治理,实现了局部有效和整体有效的双重提升、政治定力和社会活力的协同进阶、政治国家与乡村社会的良性互动。

基于MapleSim-MATLAB双向耦合技术的液压支架孪生体构建

为解决目前综采工作面存在难以全面掌握装备运行状态监测的问题,以液压支架孪生体的建模为切入点,提出基于MapleSim-MATLAB双向耦合技术的孪生体构建,仿真显示了液压支架升架运动过程中零部件的相对运动及装配关系,并通过实验证明孪生体和物理体交互效果良好。结果表明:以液压支架连杆和底座倾角为例,物理体与孪生体位姿误差率不超过3‰,其拟合度接近1,孪生体和物理体的相互映射,证明该方法能够完成对设备位姿的监测。

文旅融合背景下省级—乡村博物馆研学旅行双向耦合协同模式研究

以中学师生为研究对象,通过4种耦合协同模式,经过量表式调查结果分析、数据净化与筛选、信度效度分析,去伪存真,探究省级-乡村博物馆研学旅行双向耦合协同模式对青少年研究性学习效果的实际影响。运用通用学习效果理论,探讨发现省级-乡村博物馆研学旅行双向耦合协同模式的不足之处,在活动规划、课程内容、导师专业度等方面提出针对性的改进建议。