PCCP broken wire detection based on orthogonal electromagnetic principle

Aiming at the major failure mode of prestressed concrete cylinder pipes (PCCP),namely the fracture of prestressed steel wires,the broken wire detection technology based on orthogonal electromagnetic principle is studied. The detection system model is established and optimized by using COMSOL finite element simulation software. Furthermore,the theoretical analysis of the wire-breaking effect is carried out. The influence of factors on broken wire signal characteristics such as edge effect,circumferential relative position of the detector and broken wires,excitation frequency and relative permeability of steel wires is analyzed,which provides a theoretical guidance for the field detection. The influence of the steel cylinder structure on the simulation results is analyzed,which provides a reference for the improvement of calculation efficiency. The corresponding detection system is designed and implemented. Concretely,a high-voltage and high-power sinusoidal signal coil drive scheme based on sinusoidal pulse width modulation technology and an intelligent power module is innovatively proposed and the corresponding protection circuit is designed. The broken wire signal could be effectively extracted through a lock-in amplifier. The experimental results show that this system can effectively identify the broken wires with low cost.

基于PMC mix drive的铝合金自由成形单面焊工艺研究

使用最新的Fronius TPS 400i焊机,采用PMC mix drive焊接技术和ER5183焊丝对5 mm厚5A06铝合金进行堆焊试验,研究了该焊接技术特有的三个工艺参数:PMC mix高电流时间修正、低能量周期、低能量调节对焊缝成形的影响;同时对5 mm厚5A06铝合金进行了自由成形单面焊工艺探索。试验发现送丝速度9.6 m·min-1,焊接速度56 cm·min-1,PMC mix高电流时间修正为3,低能量周期调节为7,低能量调节为0时,可以获得正反面无缺陷、成形优良的焊缝。

HUD道路引导空间位置对新手驾驶人的影响

为探究转向驾驶情境中,不同道路指引空间位置、道路类型、路口转向、车流量和时间段对新手驾驶人驾驶稳定性和心理负荷的影响,通过搭建虚拟驾驶仿真平台,以道路指引空间位置、道路类型、路口转向、车流量、时间段为试验因素,以方向盘转角标准差、瞳孔直径变异系数为试验指标,进行混合正交试验。采用极差分析法及交互作用比较试验结果,得到最优因素水平组合,并进行相关分析。结果表明,影响驾驶稳定性因素的主次顺序为路口类型>时间段>道路指引空间位置>车流量,影响心理负荷因素的主次顺序为道路指引空间位置>时间段>路口类型>车流量。道路指引空间位置作为HUD道路引导的设计要素,对驾驶人稳定性有促进或干扰,而对心理负荷均有所降低。这些发现为HUD道路指引相关信息设计提供参考,对HUD信息设计研究和城市道路驾驶研究有重要意义。

基于正交试验的掘进机主驱动密封结构优化研究

针对掘进机主驱动密封系统中唇形密封结构与服役工况适配性不明确的问题,分别建立TBM和盾构2种工况下的密封结构有限元仿真模型开展研究。采用正交试验方法,选取密封结构的腰部厚度、前唇角度、轴向压缩量、径向压缩量作为研究因素,以唇封的单位径向力和接触宽度作为响应指标,运用极差和方差分析,得出TBM和盾构工况下各因素对指标的影响程度。根据灵敏度分析结果,分别优化出TBM和盾构工况下唇形密封的最优结构参数,并以隔环是否带楔形突起、是否承压来验证优化后的密封结构。结果表明:1)TBM工况下最优密封结构在隔环无论有无楔形突起,在0 MPa压力下,接触宽度均有一定的下降,单位径向力有明显提升。2)盾构工况下最优密封结构在隔环带楔形突起、承压工况下,单位径向力、接触宽度相比优化前均有所降低;在隔环无楔形突起、承压工况下,单位径向力、接触宽度与优化前基本持平。

基于任务驱动的“水处理实验技术”课程综合实验创新设计——以“工业废水生物处理可行性”实验为案例

该文基于新工科理念,将实际应用技术融入“水处理实验技术”课程综合性实验教学,并采用任务驱动教学模式,由学生自主分解实验环节,引导学生分析讨论结果,发掘学生实验主动性,为培养学生成为环境工程专业创新型拔尖人才打下坚实基础。以“工业废水生物处理可行性”实验为案例,采用芬顿法有效降解染料废水——亚甲基蓝溶液,并提高了其可生化性。通过正交实验法确定最佳反应条件及相应权重,为实际处理染料废水提供了理论依据。同时,培养了学生的创新思维及解决实际问题的能力,为培养具有可持续竞争力的专业人才打下良好基础。

基于循环工况的电动汽车传动系参数正交优化设计

以电动汽车传动系参数优化设计为目标,在电动汽车整车设计指标基础上建立电动汽车整车仿真模型,以ECE城市循环工况为基础,提出一种基于循环工况的电动汽车传动系速比正交优化设计策略。基于电动汽车整车动力性和经济性同步提升的目标,定义循环工况下电动汽车整车性能综合指标系数,利用提出的正交优化设计策略对车辆传动系速比进行优化设计。依据选定方案对ECE城市循环工况下整车及电机动态特性进行了仿真分析,仿真结果表明:利用本文提出的基于循环工况的电动汽车传动系参数正交优化设计策略能很好地满足ECE工况特性要求,这对提高电动汽车动力性能、增大续驶里程等都具有十分重要的意义。

复合地层下盾构掘进速度模型的建立与优化

在盾构隧道掘进过程中,需要根据地质情况选择合适的掘进参数,掘进参数的正确选择可以有效地提高掘进效率,减少刀具磨损和保持开挖面稳定。文章结合穗莞深城际轨道交通SHZ-3标虎门商贸城站到长安厦边站盾构区间工程,对掘进参数进行了正交试验,通过对掘进参数的采集与分析,建立了盾构掘进速度的参数模型,并以掘进速度最快为目标函数对参数模型进行了优化,得到了复合地层下盾构掘进速度的最优化掘进参数。研究结果为相同地层下盾构掘进参数的设定提供了理论基础,同时也可为其它地层的盾构施工提供参考,具有重要的工程价值。

压裂液存留液对致密油储层渗吸替油效果的影响

统计长庆油田罗＊区块2015年存地液量与油井一年累积产量的关系发现,存地液量越大,一年累积产量越高,与常规的返排率越高产量越高概念恰恰相反,可能与存地液的自发渗吸替油有关。核磁实验结果表明,渗吸替油不同于驱替作用,渗吸过程中小孔隙对采出程度贡献大,而驱替过程中大孔隙对采出程度贡献大,但从现场致密储层岩心孔隙度来看,储层驱替效果明显弱于渗吸效果。通过实验研究了影响自发渗吸效率因素,探索影响压裂液油水置换的关键影响因素,得出了最佳渗吸采出率及最大渗吸速度现场参数。结果表明,各参数对渗吸速度的影响顺序为：界面张力〉渗透率〉原油黏度〉矿化度,岩心渗透率越大,渗吸采收率越大,但是增幅逐渐减小;原油黏度越小,渗吸采收率越大;渗吸液矿化度越大,渗吸采收率越大;当渗吸液中助排剂浓度在0.005%~5%,即界面张力在0.316~10.815 m N/m范围内时,浓度为0.5%（界面张力为0.869 m N/m）的渗吸液可以使渗吸采收率达到最大。静态渗吸结果表明：并不是界面张力越低,采收率越高,而是存在某一最佳界面张力,使地层中被绕流油的数量减少,渗吸采收率达到最高,为油田提高致密储层采收率提供实验指导。

多相永磁同步电机多维控制技术

多相电机控制是一个多维控制问题,但目前大多数多相电机的控制方法仍然是三相电机控制方法的简单推广,导致了谐波电流不可控、系统性能低等问题。在详细分析了多相电机数学模型和多相空间电压矢量分布特征的基础上,本文采用基于正交矢量空间的多维控制方法,实现了多相电机电流的多维调节。全文以五相永磁同步电机驱动系统为例,仿真和试验结果表明了该方法的有效性。

喷头导流器位置参数的计算及其对喷头性能影响

为了准确调节喷头导流器的位置,分析了垂直摇臂式喷头叶片式导流器在水射流中的运动过程,计算了导流器与摇臂转动轴间的距离、导流器中心线偏移射流中心的角度、导流器直叶片与射流中心线的夹角等3个参数各自的关系式。采用二次回归正交组合试验研究了导流器的位置参数对喷头的摇臂频率、步进角度和喷灌均匀度的影响规律。结果表明:影响摇臂频率的主次顺序依次为导流器偏移射流中心的角度、导流器直叶片与射流中心线的夹角和导流器与摇臂转轴之间的距离;影响步进角度主次顺序依次为导流器偏移射流中心的角度、导流器与摇臂转轴之间的距离和导流器直叶片与射流中心线的夹角。摇臂频率随着导流器与摇臂转轴之间的距离增大而减小,导流器偏移射流中心的角度和导流器直叶片与射流中心线夹角增大而增大;喷头的步进角度随着三者的增大而减小。优化之后导流器的位置参数分别为:导流器与摇臂转轴之间的距离为273 mm、导流器偏移射流中心的角度为4°、导流器直叶片与射流中心线的夹角为13°。导流器位置参数优化之后,喷头的水量分布更加合理;且随着组合间距的增加,优化之后的喷灌均匀度要大大高于优化之前。该研究可为垂直摇臂式喷头的设计及优化布置提供参考。

基于正交试验和有限元分析的谐波传动柔轮杯体结构优化

柔轮作为谐波传动中的关键部件,其疲劳强度大小直接影响谐波传动的承载能力与使用寿命。基于APDL参数化设计语言,建立柔轮接触分析参数化模型,考虑柔轮与波发生器的配合间隙和轴承的间隙,应用有限元方法求解柔轮的应力场。在此基础上,运用正交试验法分析柔轮杯体各结构参数对最大应力的影响,并以柔轮应力最小作为目标函数,采用零阶方法优化最优柔轮杯体参数。

水平井含水率上升影响因素

利用塔里木油田塔中4油田(TZ4)底水油藏相关的地质、流体数据建立数值模型。在所建模型的基础上,应用数值模拟计算的累积产油、产水和产液量回归俞启泰水驱特征曲线,以反映水平井见水特征的参数b。以参数b为研究对象,采用正交试验的方法研究不同因素对b值的影响,筛选影响水平井见水特征的主要因素,认为原油粘度、油层厚度、非均质性及水平井水平段在油藏中的位置是影响水平井含水上升趋势的主要指标。最后建立主要因素与b值的关系式,结合俞启泰曲线b值图版,提出预测水平井见水规律的公式——图版法(F-b法)。应用F-b法对塔里木水平井含水率进行预测,并与其他相关方法及实际生产数据对比,认为F-b法可作为预测塔里木油田水平井含水率、估算可采储量的一种有效方法。

摩擦带传动弹性滑动的动力学分析与试验

带传动广泛用于各类机械,但因其在工作中具有弹性滑动的固有特性而导致传动系统的传动比不精确、传动效率下降。为了了解带传动产生弹性滑动的机理和影响弹性滑动的因素,建立了传动带弹性变形的动力学模型和运动学模型。截面分析法表明,传动带紧边和松边的拉力差是带传动产生弹性滑动的根本原因。在CQP-B型带传动试验台上进行的带的初拉力、带轮转速和负载等因素对带传动滑动率影响的正交试验表明,这三个因素对带传动滑动率的影响是同等重要的;而且带的初拉力越大、带轮转速越低、负载越小,带传动的弹性滑动率就越小,反之越大。上述研究结果为分析、设计带传动系统提供了一定的理论依据和试验基础。

底水驱油藏水平井数值模拟研究

用研制的多功能模型进行水平井与垂直井的底水驱油藏数值模拟研究。经过２７个方案计算，得出了不同因素对开发效果影响的显著程度。推出了水平井与垂直井采油指数比计算的统计公式；证明了底水驱油藏的水平井与垂直升产量递减符合Ａｒｐｓ双曲递减的情况。

直动电磁阀设计参数敏感性分析

运用ANSYS电磁场分析软件和正交实验设计方法,对直动电磁阀的参数进行了敏感性分析,并进行了部分实验验证。结果表明:输入直动电磁阀的电流取值对电磁力大小影响最大;通过对正交表中的数据分析,得到了直动电磁阀的优化设计参数。

底水油藏水平井开发效果影响因素分析

以实际油藏地质特点、开发动态和理论公式为基础,全面考虑了影响水平井开发效果的七个因素,利用正交实验设计法设计了十八个试验方案,采用油藏数值模拟方法建立相对应的油藏数值模型并进行计算。以十年末采出程度为分析指标,利用直观分析方法和方差分析方法得出了底水油藏水平井开发效果影响程度的大小,并用简单比较法进一步验证了结果的准确性。为提高该油藏水平井开发效果提供依据,为同类油藏提供借鉴。

直动电磁阀参数设计与分析

控制棒水压驱动技术是清华大学核能与新能源技术研究院具有自主知识产权的一项新型发明专利技术,组合阀属于该项技术的关键部件。组合阀由3个直动电磁阀组成,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本工作运用二次回归正交试验拟合方法和复合形优化方法,对直动电磁阀的参数进行了设计和分析,并进行了部分实验验证。分析结果表明:输入直动电磁阀的电流数值对电磁力大小影响最大;通过优化方法可以得出直动电磁阀的优化设计参数和最大电磁力。

全解耦硅MEMS陀螺仪正交耦合分析

为了减小正交误差对硅MEMS陀螺仪性能的影响,进一步提高陀螺精度和工程化成品率,对MEMS陀螺正交耦合的影响因素进行了研究。通过MEMS陀螺的运动学简化模型,分析了正交耦合的起因;计算了MEMS陀螺的静电驱动力和阻尼系数,建立了MEMS陀螺有限元参数化模型,利用谐波分析模拟了陀螺在驱动模态下的运动状态;在谐波分析的基础上,研究了不同误差来源对正交耦合的影响。结果表明：侧壁垂直度误差不是正交耦合的起因;科氏质量重心偏移对正交耦合的影响很小,即使在误差敏感方向上,正交耦合系数的敏感度也只有0.003 2%/μm;振动结构支撑梁的加工误差是引起结构刚度不对称并产生正交耦合的主要因素,其中正交耦合系数对梁宽误差的敏感度可达2.15%/μm（梁宽误差为±0.1μm）,对梁倾斜误差的敏感度高达16%/（°）（梁角度误差为±0.05°）。

基于仿真数据的钻机动力头设计知识获取方法

研究了如何从工程仿真获得的中间数据中提取设计知识的方法。对同一个设计问题,依据设计变量的不同取值构建正交实验表,对正交实验表中每一种实验方案的变量取值采用Pro/E建立设计问题的实体模型,将该实体模型导入ADAMS内并添加约束及驱动,从仿真后处理中导出设计问题的不同特征数据,并以该特征数据以及该问题的相关计算数据构成新的二维表,采用粗糙集理论对二维表数据进行知识抽取。以锚杆钻机动力头设计的仿真数据抽取知识加以验证,验证结果得出动力头设计的体积取中间值并且轴向推力取较大值时最终的冲击钻进能力才最强等实用性知识,从而证明该知识获取方法是正确有效的,该方法也为其他工程仿真分析软件抽取设计知识具有很好的借鉴作用。

双相激波摆杆活齿传动压力角分析

将压力角作为传力特性评价指标,用以指导双相激波摆杆活齿传动设计参数的选取。基于活齿啮合理论,运用复数矢量法建立齿形方程,以两类典型传动为研究对象,推导了压力角解析式,分析了各压力角的变化规律,确定了压力角与摆幅系数、中心轮齿数、基圆半径、摆杆长度以及中心距的关系。运用正交试验法,选取四因素三水平试验表进行方案设计,获得了各设计参数对压力角的影响权重。