楔形超声切割刀的等效电路模型及其工程设计分析

为优化楔形超声切割刀的工程设计理论,基于变截面弹性体的波动方程,推导了楔形超声刀的等效电路模型。利用等效电路法、有限元法分别计算了楔形超声切割刀的谐振频率和放大系数,根据计算结果设计并制造了相应的实验样品。测试了实验样品的谐振频率、位移放大系数等关键参数。结果表明:楔形超声切割刀的等效电路为非互易二端口等效网络,共振频率的理论计算结果与实验测试结果之间的相对误差小于5%,等效电路法、有限元法和实验测试所得楔形超声切割刀的共振频率和放大系数结果一致。楔形切割刀的有效机电耦合系数随着纵向尺寸的增大而减小,其位移放大系数随着纵向尺寸增大而增大。研究结果为楔形超声切割刀的工程设计提供了简明理论和设计模型。

基于切削能密度的岩体强度-裂隙随钻识别方法

岩体强度与裂隙参数是反映工程岩体质量的基本参数,其准确获取是进行地下工程围岩分级与支护合理设计优化的前提。传统的岩体强度测试方法需要对现场围岩取芯并运至实验室测试,测试结果难以反映工程现场环境下的岩体力学性质,而对于岩体强度与裂隙参数的原位测试方法研究较少。本文基于能量守恒定律,建立了岩石切削能密度与随钻参数的关系式,构建了岩体等效强度随钻反演模型(ES-DP模型),系统开展了岩体数字钻进试验。结果表明,相对于传统测试方法,岩体等效强度随钻测试结果平均差异率为2.4%,验证了ES-DP模型对岩体等效强度测试的有效性。在此基础上,建立了岩体裂隙参数随钻识别模型,与实际测量结果相比,该模型测得的岩体裂隙位置与宽度平均精度分别为1.8和1.6 mm,测试精度较高。基于上述研究,本文提出了一种岩体强度-裂隙随钻识别方法,为实现地下工程围岩强度参数与结构特征的原位实时测试提供了新方法。

深厚含水层悬挂式截水帷幕设计实践

在长江中下游地区,部分深基坑位于深厚含水层区域,截水帷幕无法隔断坑内外的水力联系,需要采用悬挂式截水帷幕。截水帷幕选择合适的嵌入深度有助于在保证工程安全的情况下节约工期、降低成本。本文结合上海某项目降水设计与施工,阐述在深厚含水层中如何利用其渗透系数各向异性的特征,确定经济合理的截水帷幕嵌入深度,首次引入截水帷幕等效绕流距离的概念,将截水帷幕嵌入深度、截水帷幕底端与降水井滤管底端的高差、水平渗透系数与垂向渗透系数比这三个影响水位降深因素统一用截水帷幕等效绕流距离表示,提出了截水帷幕嵌入深度设计快速判断方法,为类似项目提供了经验和参考。

软土地区某高层建筑截桩纠倾关键技术研究

软土地区截桩纠倾技术复杂,桩基通过发生刺入变形而引起建筑物回倾。以往工程往往注重定性分析和防控措施的布置,目前尚缺乏合理的计算分析理论对端阻力与刺入变形的发展进行描述,无法准确预测截桩的数量,更无法计算纠倾期间的桩基及上部结构内力变化。截桩纠倾过程中,基桩内力处于动态变化之中,不同基桩甚至同一基桩不同阶段的荷载分布差异巨大,桩周以及桩端土的应力随之处在大幅度变化之中;导致建筑物倾斜的桩基缺陷难以准确参数化。文章在常规静载荷试桩Q-S曲线基础上,通过沉降监测对Q-S曲线进行调整和修正,建立基于考虑群桩效应、桩土相互作用以及桩基缺陷的等效Q(n)-S(n)曲线,并以此构建带缺陷基础与上部结构协同作用力学模型,在成功纠倾上海某软土地区高层建筑的基础上,为软土地区高层截桩纠倾提供一种分析、设计、施工和监测反馈同步的信息化纠倾方法。

蔡家隈子镍钴多金属矿最低综合工业品位制定方法

综合工业品位的分析可以全面的评价矿床经济意义,以充分和合理地利用矿产资源。辽宁省岫岩县蔡家隈子镍钴多金属矿床为镍钴铜多金属矿床,其中镍钴为共生矿体,铜为伴生矿体。对于多金属矿床可以采用最低综合工业品位进行圈矿,如何确定最低综合工业品位成为多金属矿床圈矿的关键。通过对最低综合工业品位的制定方法的研究,为相类似的多金属矿床的最低综合工业品位制定提供了一种方法和思路。

基于等效车削力及斜角切削力模型的铣削力建模

传统铣削力预测模型精度低,难以为实际生产中工艺参数的合理选择提供有效支持,建立了一种基于等效车削力模型的铣削力模型,通过综合考虑工作角度、刃口圆弧及刀尖圆弧半径的等效车削力模型。该模型将实际车刀等效为理想车刀模型识别出材料本构方程中的材料常数、流屑角及平均摩擦角,再根据斜角切削模型计算不同切削速度下的主剪切面上的剪切应力及单位切削力F0向量,从而可以计算出立铣刀前刀面上的瞬时切削力,再经过坐标变换得立铣刀在X-Y-Z坐标系下的三向切削力,仿真及实验验证了该铣削力模型的预测性。

等效车削力模型建模方法研究

针对传统车削力预测模型难以考虑刀尖圆弧半径、主切削刃刃口圆弧半径及刀具工作角度导致切削力预测准确性低等问题,建立了一种基于少量车削力实验数据的综合考虑刀尖圆弧、主切削刀刃口圆弧半径及工作角度的等效车削力预测模型。该模型主要是通过车削一次所获得的车削力实验数据及坐标变换矩阵建立了一个以等效主偏角、等效刃倾角、等效法向前角为自变量的三个非线性方程的理想车刀的车削力等效模型,再基于该等效模型建立车削力预测模型,最后通过车削力实验验证了该预测模型的有效性,且预测精度较高。

基于能量梯级利用的高效灵活供热系统性能研究

为兼顾供热节能和负荷调节灵活性,构建低品位余热与抽汽耦合的高效灵活供热系统,确定评价供热和调峰的性能指标,并利用Ebsilon软件进行热力建模;针对案例地区研究系统设计工况和变工况热力性能,得到不同供热负荷下的电负荷可调范围,研究同时满足热、电需求下的系统灵活运行调控策略及能耗特性。结果表明:系统通过能质匹配,降低比当量电耗,实现了低能耗供热,设计工况供热煤耗率为13.3kg/GJ;调峰容量比最大为48.1%,比抽背模式提高24.3%;电热负荷变化时,背-抽-切方式间切换,供热煤耗率区间为8~14.7kg/GJ;供热煤耗率随电负荷率降低而增加;系统充分发挥低品位余热供热的节能优势,且在一定范围内热电解耦,兼顾了“节能”与“灵活”运行。

基于等效刃型矢量法的钛合金螺旋铣孔切削力机械模型研究

为了准确预测钛合金螺旋铣孔过程中多齿复杂刃型专用刀具瞬时切削力的变化规律,采用等效刃型矢量法建立专用刀具的切削力机械模型。通过分析螺旋铣孔运动学特征,实现任意切削点运动轨迹的数学描述;对刀具在稳定加工阶段产生的未变形切屑与加工表面进行几何仿真分析;根据双刃切削原理,计算端刃的等效刃长及其未变形切屑的切削深度与切削宽度,同时结合侧刃的切削力分析,构建整体切削力机械模型;最后,通过试验标定切削力模型系数,实现切削力仿真值预测。结果表明,该仿真值能够准确预测专用刀具的瞬时切削力变化规律,说明等效刃型矢量法是实现螺旋铣孔切削力建模中的有效途径。

基于等效平面法的切削仿真方法研究及优化

基于等效平面的方法使用二维正交切削仿真的结果来代替三维斜角切削仿真的应力场和温度场,以便节省模拟时间和成本。针对等效平面法存在一定的误差的问题,在分析误差产生原因的基础上,在温度场方面对等效平面法进行优化,并将其应用到铣削仿真中。首先,建立了等效平面刀具参数与主截面刀具参数之间的转换模型;同时,也对工件的重要参数,如切削厚度、基体厚度、比热和摩擦系数进行了等效处理;最后,通过建立仿真模型进行对比分析,发现基于优化的等效平面法建立的二维切削模型有效地减小了二维模型与三维模型的仿真结果之间的误差,其中,刀具与工件接触区域的最大温度误差从9.63%降低到了0.29%,工件基体的温度分布也得到了显著改善。因此,优化的等效平面法可以有效地减小仿真误差。

井眼清洁对长水平井井筒ECD影响分析

基于动态岩屑床模型,建立了考虑井眼清洁的长水平井井筒钻井液当量循环密度(ECD)计算方法,分析了机械钻速(ROP)和泵排量对岩屑分布的影响,以及岩屑堆积对井筒ECD的影响。结果表明,环空岩屑床厚度随着机械钻速的增大而增大,在环空返速不变的情况下,ECD会同步增大;增大泵排量能提高井眼清洁程度,井眼清洁程度较差时,小排量钻进也会导致环空ECD过大。

施加TiC涂层材料的微织构刀具切削AISI1045的研究

介绍了2种非传统切削加工的方式:一种是利用微织构刀具切削加工技术,另一种是利用涂层刀具的切削加工技术。以圆坑型微织构刀具为研究对象,运用有限元分析的方法,将微织构刀具与施加Ti C涂层的微织构刀具切削AISI1045的加工性能进行对比,通过比较等效应力、切削力和切削温度,施加涂层的微织构刀具能显著改善加工性能。

B模自抑制的SC切石英晶体谐振器

使用泛音SC切石英晶体谐振器的恒温晶振需含有电感的带通电路来抑制B模振荡,不利于恒温晶振小型化。该文建立了谐振器的振动模型和等效电参数的计算模型,利用B模、C模在电极内的法向电流密度分布差异对电极进行裁剪,设计了B模抑制电极,调整两种模式的压电耦合效率,成功设计出B模自抑制的19.2 MHz三次泛音SC切晶体谐振器。结果表明,该方法有助于小型化SC切恒温晶体振荡器使用泛音晶体,以实现更高的指标。

基于等效采样的最大内接矩形提取算法

在平面任意闭合图形区域内裁切出面积最大的矩形,是生产实践中常见的问题。为了能准确且快速地获得该问题的最优解,在研究了图像处理领域的相关理论及方法的基础上,结合注水检测、等效采样、均匀布点、等速扩散、线性变换等方法,提出一种在不规则图形区域内找到最大面积矩形的算法。代码运行的实验结果与真实结果非常吻合,运行效率也较为理想。该算法经应用化设计后,可以进一步推广到相应的需求场景中。

切削温度测量的等效热电偶法

研究了解决切削温度测量时冷端温度补偿的等效热电偶法的原理，推导了计算公式，并通过实验证实了此方法的正确性和精度，同时应用此方法测量了ＰＣＢＮ刀具切削淬硬轴承钢时切削温度的变化规律。

锥变截面管形超声振动系统的设计

设计了一种锥变截面管形超声振动系统,振动系统由夹心式压电换能器和锥形变截面金属圆管组成。推导了锥变截面管形超声振动系统的等效电路和谐振/反谐振频率方程。利用等效电路法、有限元法对锥变截面管形超声振动系统进行了分析设计并制作了相应的实验样品。研究结果表明,锥形变截面管的等效电路为一种新型的非互易二端口等效网络;锥变截面管形超声振动系统具有较好的频率隔离性、较大的位移振幅和均匀的振动位移输出。该超声振动系统可望在超声连续缝焊、环形部件的超声切割和超声钻孔等领域获得应用。

硬态干式切削过程的有限元仿真

硬态干式切削是近期发展起来的一种先进的切削加工技术,其具有良好的加工柔性、经济性和环保性能,是精加工过程中加工淬硬钢的最佳选择。基于材料变形的弹塑性理论,并结合ABAQUS通用有限元程序的特点和实际切削工况,用J-C模型建立工件材料模型,根据剪切失效准则实现切屑和工件分离,切屑和刀具的接触摩擦采用库仑摩擦定律,对AISI4340钢硬态切削过程进行仿真,分析了等效应力、等效塑性应变云图、切削力变化曲线以及切屑的温度场分布。在理论上,模拟过程与实际切削过程基本符合,为以后的硬态干式切削提供了参考。

超声铣削C/C复合材料铣削力的理论建模

在平面立铣刀轴向施加纵向超声振动,对超声铣削C/C复合材料的铣削力进行解析。考虑C/C复合材料的层状结构模型和立铣刀的几何模型,以及铣削加工中铣刀旋转为主运动的运动特征,运用斜角切削理论、等效平面和二维正交切削圆的理论对超声振动辅助铣削C/C复合材料的铣削力进行建模,获得了超声铣削中的等效平面角的变化规律。并通过数值模拟与实验讨论了超声辅助铣削加工C/C复合材料时随刀具旋转角度变化的铣削力特征。实验结果表明:铣削力的理论曲线的波形变化趋势与实际测得的铣削力的趋势一致。

基于电气耦合路径分析的割支路和割节点辨识算法

割支路和割节点的断开会导致网络产生分离子图,这种特殊的支路和节点往往代表了网络中的薄弱环节或某种优化的分割降维策略,因而在潮流、电压稳定、继电保护整定等电力系统网络计算领域具有重要的意义。以往的割支路和割节点辨识算法大多从几何拓扑的角度,将其转化为局部支路开断后的图的连通性判断。基于阻抗矩阵元素网络等值后的节点电气耦合路径分析,提出一种识别割节点和割支路的物理拓扑判断算法。该算法利用节点阻抗矩阵反映的物理特性,引入了2个简单的数学等式判据。相对传统的图论拓扑分析算法,文中提出的算法简单、直观,具有明确的物理意义,对于理解和研究电力系统网络拓扑结构具有一定借鉴意义。

泡沫钻井岩屑迟到时间计算

泡沫钻井录井中岩屑迟到时间的计算精度是影响地层信息反演准确性的主要因素。基于泡沫流变学原理和液固两相流理论建立了泡沫钻井岩屑迟到时间计算模型,将分段积分法和多重迭代计算法用于解决岩屑迟到时间计算问题,建立了泡沫钻井岩屑迟到时间计算方法。利用所建立模型与方法对泡沫钻井录井岩屑迟到时间问题进行了数值模拟,对影响泡沫钻井岩屑迟到时间的关键因素进行了敏感性分析并揭示了注气量、泡沫质量、岩屑等效直径等因素对岩屑迟到时间的综合影响规律。计算实例表明,高泡沫质量条件下,注气量较小时岩屑迟到时间对注气量的敏感性较大,岩屑直径较小时岩屑迟到时间对岩屑直径的敏感性较小,泡沫质量对岩屑迟到时间的影响存在临界值。