Numerical examination of wave power absorption by the Edinburgh Duck wave energy converter device

A two-dimensional computational fluid dynamics(CFD)numerical model is developed to study the power takeoff(PTO)efficiency of an Edinburgh duck wave energy converter(WEC)device by using the OpenFOAM source package.After the numerical validations and the convergent verifications,the characteristics of the duck WEC device for the power takeoff in various incident wave periods are examined.The present numerical investigation indicates that the maximum absorbed power of the duck WEC device is attained in its resonant period,while the maximum efficiency is achieved in a lower period.The influence of the damping coefficient on the PTO is also investigated.The optimal damping coefficient for acquiring more power and better efficiency is determined from a numerical examination.

含机械整流装置的电磁减振器阻尼特性分析

为了明确电磁减振器在不同工况下的阻尼特性,对具有机械整流装置的电磁减振器进行了理论建模与试验测试。首先,从理论角度建立了电磁减振器的动力学传动模型与机电耦合模型,分析其动力学和电力学特性;其次,从工程角度搭建了电磁减振器的测试台架,对其在不同工况下的阻尼特性进行了试验研究;最后,将理论仿真结果与试验测试结果进行对比。结果表明:在不同工况下,理论仿真结果与试验测试结果具有相同的变化趋势。当负载电阻从5Ω增加到100Ω时,电磁减振器的等效阻尼系数从1208 N·s/m下降到496 N·s/m。此外,激励频率从05 Hz增加至2 Hz或激励幅值从20 mm增加至40 mm,均导致电磁减振器等效阻尼系数从874 N·s/m下降至660 N·s/m。

一种矿用消波耗能缓冲装置设计及试验初探

针对采矿支护设备在冲击地压中呈现的损坏问题,利用泡沫金属材料优异的防冲吸能特性,研制一种能够快速消减冲击波、消耗外界冲击能的装置,并通过力学分析和室内试验,对装置的预期功能做了初步的研究和验证,得到较为理想的结果。试验结果表明:装置通过外部弹簧的控制,基本实现100 kN承载力的预期目标;装置可以实现变形让位的功能,即随着压力的增加,卡销最终可以突破最大静摩擦向外扩张,没有发生自锁现象;吸能材料具有良好的抗压强度和较高的吸能效率。此次试验中装置总的吸能量为1 650 J,与理论计算结果 1 550 J相近。该装置的设计与研究,为进一步解决支护设备在冲击地压中呈现的失稳破坏问题、提高支护设备的防冲支护能力打下一定基础。

可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的试验与仿真研究

介绍了可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的工作原理。针对某量产车型的前部结构设计制造了该碰撞缓冲吸能装置的样件,完成了样车的结构和控制系统的改装。建立了吸能装置的有限元模型,研究了其在正面碰撞时的响应特性。同时,采用台车碰撞试验的方法,研究了该装置在伸出及缩回状态下的高低速碰撞性能。仿真和试验研究结果表明,该碰撞缓冲吸能装置在伸出状态下能有效增加车辆的碰撞缓冲吸能空间,从而改善碰撞吸能过程,更好地保护车内乘员。在缩回状态下,该装置不会对原车型造成不利影响。

翻车保护结构及其吸能构件设计与性能仿真

针对工程车辆在斜坡上的滚翻实况,分别利用有限元非线性分析法和多刚体动力学方法建立了整车有限元模型和多刚体动力学模型,并对其进行动态仿真分析。仿真结果预测了车辆斜坡滚翻时翻车保护结构(ROPS)及其吸能构件的变形和吸能,以及滚翻过程中司机的运动状态和损伤概率。结果表明:采用ROPS及其吸能构件能够阻止整车在较小坡度工况下连续滚翻,减少ROPS的塑性变形量,同时也能削弱碰撞过程中加速度峰值并有效降低司机损伤概率。

台车碰撞试验用机械缓冲吸能装置研究

本文介绍了一种用于台车碰撞试验的机械缓冲吸能装置。通过计算机仿真与试验研究,证明该装置可以满足台车碰撞试验要求。

CRH5型动车组碰撞吸能结构研究

结合我国现有动车组端部吸能结构现状,介绍CRH5型动车组车体结构、碰撞吸能工况类型、车体碰撞仿真模型及碰撞吸能性能分析、碰撞吸能元件的材料和结构.对我国高速动车组吸能结构设计具有指导意义.

六角弹簧管汽车碰撞吸能装置的效能研究

根据六角弹簧管汽车碰撞吸能装置的结构与工作原理,采用SolidWorks,Hy-permesh和LS-DYNA仿真软件,建立吸能装置的有限元分析模型.应用所建立的有限元模型,分析了当配重块质量为1.5t,时速为50km/h,汽车正面碰撞时吸能装置的效能.仿真结果表明,六角弹簧管汽车碰撞吸能装置具有很好的保护效果,汽车纵梁侵入量小(252.9mm)、碰撞能量的吸收比高(52.09%)、汽车X方向加速度峰值低(58.8g),验证了该吸能装置能有效地保护汽车和车内乘员的安全.

基于显式有限元的轨道车辆撞击能量吸收研究

吸能装置是提高轨道车辆耐碰撞性能的关键部件.将金属切削加工技术应用到轨道车辆的被动安全防护上,提出利用切屑的生成过程吸收列车的撞击能量,作为新型吸能装置的吸能原理.建立了金属薄壁结构切削吸能过程的三维显式有限元模型,分析了刀具的前角对薄壁结构切削吸能性能的影响,并与金属薄壁结构的压缩吸能进行了比较.结果表明,金属切削吸能过程是理想的轨道车辆撞击能量吸收过程.

轨道车辆切削式吸能过程仿真

利用金属切削过程吸收能量的原理,在金属切削研究和轨道车辆吸能研究的交叉领域内,提出一种利用切屑生成过程进行吸能并用于轨道车辆被动安全的新型切削式吸能装置。根据非线性动态模拟理论,利用显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该切削式吸能装置的吸能过程进行三维仿真,得到该装置在撞击过程中能量吸收和切削力的时程曲线。研究结果表明:与现有吸能装置相比,切削式吸能装置可以在更短的时间内吸收撞击能量,而且吸能能力更强;切削式吸能装置具有更强的降低撞击力峰值的能力,而且撞击力到达第1个峰值的时间也有所延迟。

轨道车辆新型组合结构吸能装置耐碰撞性分析

为保证列车碰撞时车体次要部位或附加装置尽可能多地吸收撞击能量,减少财产损失和人员伤亡,提出组合结构吸能装置的设计思想.根据耐撞性车体吸能装置设计原理,设计出不同截面形状管的组合结构吸能装置.利用ANSYS/LS-DYNA对其分别进行动态仿真,研究其吸能特性,并取其最优方案与试验结果进行对比,从而验证仿真模型的正确性.通过对原始设计方案外箱板的截面形状和吸能管的端部结构加以改进,设计出两种新型的组合结构吸能装置.仿真分析结果表明,结构的截面形状对整个装置的吸能特性有较大影响,改变结构的截面形状可以有效调节碰撞界面力峰值和均值载荷,改进后的吸能装置耐撞性综合指标更优。

用筒系吸能结构改进横梁的缓撞性能

基于圆管的吸能原理,采用铝质筒元作为吸能元件,研究筒元轴向与径向承载的不同变形模式,以及不同排列方式筒系结构对被撞横梁的缓冲性能的改善效果。试验和模拟计算结果表明,筒系吸能结构能明显降低与横梁碰撞的台车的减速度值,提高横梁的能量吸收能力,缓冲效果显著。

新型吸能装置的耐撞性分析

基于圆管的自由翻转提出了新型的能量吸收装置,采用显式有限元技术对新型吸能装置在轴向压缩下的翻转进行数值模拟,并对其能量吸收特性进行研究。通过与传统圆管的对比分析,表明这种新型吸能装置总体吸能效率显著高于传统的普通圆管。这种新型吸能装置能克服传统圆管翻转的缺点,在不需要夹具的情况下能够保持较长的有效压缩距离,具有良好的能量吸收特性。

基于动态J-C本构的轨道交通车辆新型切削式吸能装置耐撞性研究

针对国内对轨道交通车辆切削式吸能装置的研究大多单从数值仿真出发、缺乏与试验数据的对比、其仿真结果准确性有待探讨的现状,德国德累斯顿TUV SUD铁路股份有限公司铁道车辆测试中心率先对某新型AX-CE型切削式防爬吸能装置进行动态试验,得到其碰撞界面力、压缩行程随时间变化曲线,检验吸能装置的动态性能;采用显示有限元软件LS-DYNA详细建立AX-CE型切削式吸能装置的等效三维模型;采用Johnson-Cook动态热粘塑性材料本构模型、剪切损伤分离准则以及界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削吸能及切屑生成过程进行研究,并与试验进行对比分析,验证了数值仿真的正确性;分析了刀具前角、切屑圆心角、切削深度和切削速度等参数对切削式吸能过程的影响程度。研究表明,切削式吸能装置较现有吸能装置吸能特性更优,控制界面力峰值更强;切削深度和切屑圆心角对界面力和吸能的影响显著,刀具前角及切削速度对其影响则较小。

圆管缩径能量吸收装置的研究

根据圆管缩径时的基本分区和变形特点，计算出了各区的变形力。由“最小载荷定理”给出了缩径变形的基本条件和在缩径变形下的极限缩径系数计算式，这是能量吸收装置的设计依据。通过准静态实验和撞击实验，理论与实验结果完全吻合。圆管缩径作为能量吸收装置优点突出，具有广阔的应用前景。

低地板列车吸能防爬装置的碰撞特性研究

为研究某型低地板列车的吸能防爬装置的吸能防爬特性,提高车体结构的正面耐碰撞性,运用非线性瞬态动力学软件LS-DYNA对其进行数值仿真,得到膨胀式吸能构件的吸能特性;然后在该吸能装置上增设导向杆,并研究了壁厚、诱导孔等几何参数对该吸能管碰撞特性的影响;最后结合该型低地板列车做碰撞仿真分析。结果表明,增设导向杆和诱导孔后的吸能防爬装置具有良好的吸能与防爬能力;壁厚能显著影响吸能管的碰撞界面力和吸收的能量,壁厚越大,碰撞界面力和吸收的能量越大。证明该吸能防爬装置符合设计要求,为吸能防爬装置在低地板列车上的合理应用提供理论指导。

水路航运与桥墩防撞研究

对水路航运中桥墩防撞设施的研究进行总结和介绍 ,归纳和分析船桥碰撞机理 。

磁力耦合压电振动能量采集器研究

提出一种基于汽车减振器的磁力耦合压电振动能量采集器,可以采集更多的振动能量,并减少振动引起的冲击力。该设计中包括永磁铁阵列和弯张压电单元阵列。磁力耦合作用将不规则的往复振动转换成单向磁排斥力作用,并通过弯张结构放大作用于压电片。建立磁-机-电耦合模型并进行实验。实验结果表明:在以固定频率f=12 Hz、13 Hz和15 Hz输出时,增加随机振动信号的幅值,压电俘能器所俘获的电压幅值也随着增大,且输出的电压峰值与振动信号幅值峰值点一致;同时发现幅值相近时,在振幅可视为相等情况下,振动信号频率不同,电压幅值维持不变,电压信号频率改变。该设计结构紧凑,可以集成于汽车减振器中而不显著增加器件体积。

基于Optistruct的防爬器结构优化设计

采用基于Optistruct的尺寸优化和形状优化相结合的优化技术,探讨了产品结构的多目标多任务最优化设计方法,并以地铁吸能防爬器为例进行了同时满足静强度和碰撞设计2种目标要求的优化分析,最后通过静强度分析和碰撞仿真对优化结果予以验证,证实了该方法的有效性。

地铁再生制动能量吸收装置

以往采用车辆吸收电阻吸收地铁列车运行过程中的再生能量,这就带来隧道和站内的温升问题,同时导致车体重量增加,造成大量的能源浪费并使地铁的建设费用和运行费用增加。为解决这一系列问题,有必要对再生能量吸收的相关技术进行系统研究。首先分析了电阻耗能型吸收装置的工作原理及功能,在此基础上设计了主电路,然后详细讨论了装置的控制策略,最后利用PSIM对系统进行了仿真,验证了系统方案的可行性。