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ZG20SiMn铸钢摇臂壳体铸造过程数值仿真及工艺优化
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作者 赵国超 张一鸣 +2 位作者 王慧 赵丽娟 周国强 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期78-86,共9页
摇臂壳体是采煤机的重要组成部件,具有多级壁厚、变截面等异形特征。为提高采煤机摇臂壳体铸造质量,解决因铸造工艺不成熟导致的缩松、缩孔等缺陷问题。以MG325型采煤机摇臂壳体为研究对象,设计顶注式和底注式两种铸造工艺方案,采用ProC... 摇臂壳体是采煤机的重要组成部件,具有多级壁厚、变截面等异形特征。为提高采煤机摇臂壳体铸造质量,解决因铸造工艺不成熟导致的缩松、缩孔等缺陷问题。以MG325型采煤机摇臂壳体为研究对象,设计顶注式和底注式两种铸造工艺方案,采用ProCAST软件探究不同浇注工艺方案下摇臂壳体铸件充型及凝固过程,分析铸件温度场、凝固场及缩松、缩孔铸造缺陷位置。基于Niyama判据和应力场分布对底注式铸造工艺方案进行优化。结果表明:优化后摇臂壳体铸件在凝固冷却过程中保持温度梯度递增,促进铸件实现顺序凝固,铸件缺陷率明显降低且充型效果更佳,缩孔体积仅占摇臂壳体体积的0.0049%,电机孔薄壁端面应力优化量为38.47%,输出端孔处应力优化量达到91.08%。本文研究成果为采煤机摇臂壳体的铸造工艺提供了理论基础和数据支撑。 展开更多
关键词 采煤机 摇臂壳体 铸造缺陷 工艺优化 残余应力
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含夹矸煤层条件下采煤机螺旋滚筒优化设计
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作者 李明昊 郝哲 +2 位作者 范佳艺 赵丽娟 乔捷 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期119-126,共8页
采煤机截割夹矸煤层时,螺旋滚筒易失效。为提高螺旋滚筒的可靠性,基于刚柔耦合技术、灵敏度设计理论和相关失效性理论进行优化设计;基于破煤机理,对螺旋滚筒的瞬时负载进行数值模拟,建立采煤机刚柔耦合虚拟样机联合仿真模型,通过刚柔耦... 采煤机截割夹矸煤层时,螺旋滚筒易失效。为提高螺旋滚筒的可靠性,基于刚柔耦合技术、灵敏度设计理论和相关失效性理论进行优化设计;基于破煤机理,对螺旋滚筒的瞬时负载进行数值模拟,建立采煤机刚柔耦合虚拟样机联合仿真模型,通过刚柔耦合虚拟样机仿真获得螺旋滚筒的薄弱区域、应力和振动性能指标;结合可靠性灵敏度理论,分析了关键零件的应力可靠度、振幅可靠度及其动态与渐变灵敏度结果;基于相关失效性理论,得到了螺旋滚筒相关多失效模式可靠度及螺旋滚筒设计变量的可靠性灵敏度,建立改进遗传算法对螺旋滚筒进行可靠性优化设计。结果表明,滚筒综合可靠度由0.888 5提高到0.977 5。优化后的螺旋滚筒设计变量灵敏度绝对值均降低,综合可靠性得到提升。将刚柔耦合技术、可靠性灵敏度设计理论和相关失效性理论相结合,提出一种适用于含夹矸煤层的采煤机螺旋滚筒优化设计方法,为设计高效螺旋滚筒提供了一种有效途径。 展开更多
关键词 含夹矸煤层 采煤机 螺旋滚筒 优化设计 遗传算法
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采煤机螺旋滚筒辅助设计软件开发及综合性能分析
3
作者 张美晨 赵丽娟 +2 位作者 张凯 王斌 杨子越 《煤矿机械》 2024年第1期174-178,共5页
为解决采煤机螺旋滚筒截割性能与装煤性能欠佳等实际问题,基于MATLAB GUI与Excel软件开发采煤机螺旋滚筒辅助设计及性能分析系统。该系统利用MATLAB GUI平台实现滚筒辅助设计及性能分析,输入的参数以及计算后的数据可实现GUI与Excel双... 为解决采煤机螺旋滚筒截割性能与装煤性能欠佳等实际问题,基于MATLAB GUI与Excel软件开发采煤机螺旋滚筒辅助设计及性能分析系统。该系统利用MATLAB GUI平台实现滚筒辅助设计及性能分析,输入的参数以及计算后的数据可实现GUI与Excel双向保存,为设计数据的二次利用与开发提供了便利的条件。以大采高采煤机为例,分析采煤机的综合性能,通过最优设计参数生成大采高采煤机螺旋滚筒最佳模型,螺旋滚筒在整个试验过程中安全可靠,为采煤机的高效设计提供了有效途径。 展开更多
关键词 螺旋滚筒 辅助设计 综合性能 设计变量
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基于改进遗传算法的采煤机牵引部行走轮优化设计
4
作者 李明昊 郝哲 +2 位作者 赵丽娟 牛昊 韩哲一 《煤炭技术》 CAS 2024年第4期234-237,共4页
行走轮是采煤机牵引部的重要零件,其可靠性对采煤机的工作效率和可靠性有着直接的影响。基于采煤机虚拟样机模型的仿真数据,利用机械优化设计理论建立煤机牵引部行走轮动态可靠性,选取行走轮齿根圆角和花键轴段倒圆角为设计变量,行走轮... 行走轮是采煤机牵引部的重要零件,其可靠性对采煤机的工作效率和可靠性有着直接的影响。基于采煤机虚拟样机模型的仿真数据,利用机械优化设计理论建立煤机牵引部行走轮动态可靠性,选取行走轮齿根圆角和花键轴段倒圆角为设计变量,行走轮等效应力为目标函数,构建行走轮的优化设计函数。利用改进遗传算法求得行走轮结构尺寸的最优解。仿真结果表明:行走轮优化后的最大应力395.09 MPa,降低20.008%,有效地提高了行走轮的综合性能。 展开更多
关键词 采煤机 虚拟样机 行走轮 遗传算法 优化设计
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基于振动模型的掘进机截割系统稳定性预测 被引量:2
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作者 谢苗 王贺 +4 位作者 刘杰 任泽 刘治翔 孟庆爽 朱昀 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期563-571,623,624,共11页
掘进机截割过程受动态径向和轴向载荷影响,截割臂会产生水平和竖直方向的摆动,摆动截割过程由煤岩反作用力产生的截割振动对截齿冲击最大,其振动量大小直接影响截割头的稳定性。为判断截割过程截割载荷是否稳定,首先,基于岩石断裂力学... 掘进机截割过程受动态径向和轴向载荷影响,截割臂会产生水平和竖直方向的摆动,摆动截割过程由煤岩反作用力产生的截割振动对截齿冲击最大,其振动量大小直接影响截割头的稳定性。为判断截割过程截割载荷是否稳定,首先,基于岩石断裂力学和煤岩破碎理论,建立掘进机截割系统物理本构模型,构建截齿和截割头截割载荷谱函数;其次,基于牛顿差值多项式方法进行截割过程截割稳定性预测,构建多因素耦合的非线性截割系统动力学方程,求解动态振动稳定域截割曲线(截割稳定性叶瓣图);然后,提出一种基于相关系数的无量纲截割振动判定准则,从理论和实际两方面判定截割头不同时刻的截割状态;最后,通过搭建截割系统实验台,进行截割系统模态参数辨识实验,测试破岩过程截割头截齿随机载荷特性,研究不同截割参数组合下截割载荷变化规律,得出截割头转速与截割深度的最佳匹配关系,从而证明截割稳定性叶瓣图的正确性。 展开更多
关键词 悬臂式掘进机 截割载荷谱 稳定性叶瓣图 牛顿多项式 截割稳定性预测
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基于改进离散方法的截割稳定性预测分析 被引量:1
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作者 谢苗 朱昀 +5 位作者 刘杰 任泽 杨志勇 刘治翔 王贺 孟庆爽 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期2153-2164,2176,共13页
为了研究悬臂式掘进机截割头煤岩多重交互与速度效应对截割头颤振稳定性的影响,考虑煤岩物理特性、截割头结构参数、截割头运动参数,拟合截割头截割深度与参与截割截齿的函数表达,建立了截齿动态截割的截割状态力学特性方程,并基于截齿... 为了研究悬臂式掘进机截割头煤岩多重交互与速度效应对截割头颤振稳定性的影响,考虑煤岩物理特性、截割头结构参数、截割头运动参数,拟合截割头截割深度与参与截割截齿的函数表达,建立了截齿动态截割的截割状态力学特性方程,并基于截齿截割头映射关系,构建了包含截割头煤岩多重交互与速度效应的截割动力学模型。提出了一种基于牛顿拉格朗日混合插值的改进离散方法,阐明了截割状态下再生效应与速度效应的耦合作用对截割颤振稳定性的影响规律。将改进全离散方法与全离散法、半离散法进行对比,证明了基于混合插值方法的改进全离散法的优越性。基于改进全离散法研究了不同截割系统动力学参数对稳定性的影响。基于相似试验理论,搭建截割头煤岩系统截割实验台,进行了截割系统颤振模拟实验。结果表明,构建的改进全离散方法能够很好地预测实际截割状态。 展开更多
关键词 悬臂式掘进机 颤振 动态截割 截割稳定性
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刚柔耦合仿生机器鱼传动轴动态疲劳可靠性分析 被引量:2
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作者 李明昊 牛昊 +2 位作者 范佳艺 赵丽娟 乔捷 《中国工程机械学报》 北大核心 2023年第4期358-362,共5页
仿生机器鱼在水下工作时受载复杂,仿生机器鱼结构的可靠性对其综合性能有着重要的影响。基于扑翼推进理论,利用Matlab软件分析机器鱼尾鳍的瞬时负载。结合虚拟样机技术,建立以尾鳍传动轴为模态中性文件的仿生机器鱼刚柔耦合虚拟样机模型... 仿生机器鱼在水下工作时受载复杂,仿生机器鱼结构的可靠性对其综合性能有着重要的影响。基于扑翼推进理论,利用Matlab软件分析机器鱼尾鳍的瞬时负载。结合虚拟样机技术,建立以尾鳍传动轴为模态中性文件的仿生机器鱼刚柔耦合虚拟样机模型,分析确定传动轴的薄弱环节,结合随机载荷疲劳可靠性理论,构建以损伤量为指标的疲劳可靠度分析方法,得到了不同应力循环次数下的疲劳可靠度规律。将刚柔耦合虚拟样机技术与扑翼推进理论和随机载荷疲劳可靠性理论相结合,提出一种应用于水下仿生机器人的动态可靠性设计方法。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 扑翼 刚柔耦合 疲劳寿命 可靠性
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液压支架双级安全阀设计及其快速动载冲击试验研究
8
作者 周国强 王慧 +1 位作者 宋宇宁 赵国超 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期2194-2203,共10页
为提高液压支架的抗冲击性和稳定性,设计了一种额定流量、额定压力分别为50 L/min和45 MPa的一级直动阀与额定流量、额定压力分别为1000 L/min、50 MPa的二级差动阀相组合的新型双级安全阀。开发了基于蓄能器组的快速动载冲击试验系统,... 为提高液压支架的抗冲击性和稳定性,设计了一种额定流量、额定压力分别为50 L/min和45 MPa的一级直动阀与额定流量、额定压力分别为1000 L/min、50 MPa的二级差动阀相组合的新型双级安全阀。开发了基于蓄能器组的快速动载冲击试验系统,利用AMESim-Simulink联合仿真技术获得了快速动载冲击试验系统的压力动态响应特性和双级安全阀压力流量动态响应特性,研制了快速动载冲击试验台样机对双级安全阀进行了测试。结果表明,二级差动阀额定压力、额定流量分别约为49.2 MPa和992 L/min,开启时间小于3 ms,压力稳定时间在13~15 ms范围内,卸荷时间小于5 ms,验证了设计的双级安全阀具有卸荷速度快与抗冲击性能优良的特点及快速动载冲击试验方案的正确性。 展开更多
关键词 液压支架 双级安全阀 AMESim-Simulink联合仿真技术 快速动载冲击试验
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煤岩识别及采煤机自适应控制技术研究进展
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作者 张美晨 张凯 +2 位作者 赵丽娟 史百胜 王宇洋 《山西焦煤科技》 CAS 2023年第12期4-10,共7页
煤矿井下环境恶劣、事故多发,实现采煤机智能化开采既是煤矿安全生产的需求,也是减轻作业人员劳动强度和改善作业环境的必要条件。研发推广智能化采煤机是实现煤矿智能无人化的重要环节,而煤岩识别技术的开发与实施是实现采煤机智能无... 煤矿井下环境恶劣、事故多发,实现采煤机智能化开采既是煤矿安全生产的需求,也是减轻作业人员劳动强度和改善作业环境的必要条件。研发推广智能化采煤机是实现煤矿智能无人化的重要环节,而煤岩识别技术的开发与实施是实现采煤机智能无人化的关键条件。本文综述了当前煤岩识别技术的研究现状,分析了其技术研发历程和未来技术发展趋势。概括了多种煤岩识别技术的研发途径、科技创新及应用效果等;总结了基于煤岩识别技术的采煤机自适应调高、调速系统的设计理论与创新成果,并针对当前其存在的问题,提出解决的办法。通过对基于煤岩识别技术的采煤机调高、调速系统的研究,制定采煤机调高-调速协同控制方案。结合目前煤岩识别技术领域的先进发展水平,提出了其研发过程中实用性差、普适性弱的问题。并在此基础上,针对我国目前面临煤岩界面在线识别准确、稳定性差、系统及设备可靠性难以得到验证等新的难题,重点对实验环节准确化、技术开发精准化、平台应用快速化、系统整体可靠化的创新研究内容进行了展望,提出开发多领域耦合技术、保证装备安全可靠的新思路。 展开更多
关键词 采煤机智能化 煤岩识别 自适应控制
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复杂煤层条件下采煤机自适应截割控制策略 被引量:21
10
作者 赵丽娟 王雅东 +2 位作者 张美晨 金鑫 刘宏梅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期541-563,共23页
采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一。采煤机工作... 采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一。采煤机工作机构与复杂煤层耦合作用机理及煤岩截割状态与动力传递系统的导控机制,是实现采煤机智能高效截割的关键。基于虚拟样机技术、模糊控制技术,结合数据自适应加权融合算法、深度强化学习算法,采用多领域建模与协同仿真及试验分析相结合的方法,构建机-电-液-控一体化的采煤机自适应截割系统模型,研究其自适应截割控制策略。利用AMEsim建立调高液压系统模型,并与EDEM-RecurDyn煤岩截割双向耦合模型集成;根据煤层实际赋存条件划分煤岩坚固性系数等级范围,以采煤机综合性能最优为目标,利用改进的MOGWO(Multi-Objective Grey Wolf Optimizer)算法对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化。以采煤机截割部的时域振动信号作为煤岩截割状态识别的特征参数,运用数据自适应加权融合算法对其进行融合处理;以特征参数融合值为依据利用模糊控制实现煤岩截割状态的智能识别;利用Simulink搭建基于深度确定性策略梯度算法DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)的采煤机牵引速度-滚筒转速(v_(q)-n)协同调速和自适应调高控制系统模型,利用接口技术实现EDEM-RecurDyn-AMEsim-Simulink耦合,构建机-电-液-控一体化的采煤机自适应截割控制系统模型并进行仿真。研究结果表明:系统以煤岩截割仿真数据流为主线,能够实现对煤岩截割动态过程的感知分析、信号特征处理和自适应调节的决策控制。利用物理试验验证了基于EDEM-RecurDyn耦合仿真的可行性与结果可靠性;在保证煤机综合性能最优且动态可靠的前提下,当螺旋滚筒位于上位,且识别到煤岩体坚固性系数f>7时,首先按滚筒截顶工况界定,采用v_(q)-n协同调速及自适应调高控制策略,并可根据调高过程中采样时间(2 s)内滚筒截割阻力方向振动加速度波动的变化趋势,进一步判断其是处于截顶亦或截割坚硬煤岩层或硬结核(f>7且非顶底板),若识别结果为后者或煤岩体f≤7时,仅采用v_(q)-n协同调速策略;当识别到煤岩体坚固性系数f值减小的工况时,选用v_(q)-n同时调控策略可全面考虑采煤机各性能指标;当识别到煤岩体坚固性系数f值增大的工况时,为保证采煤机的动态可靠性,选用牵引速度优先于滚筒转速的顺序调控策略,其相比于同时调控策略能够使滚筒受载降低23.7%、载荷波动减小28.1%;仿真过程验证了系统能够按照预期的调控策略对采煤机牵引速度、滚筒转速及滚筒高度进行精准调控,最长仅经0.64 s即能感知到截割工况的变化,具有调节的实时性和响应的快速性,实现了复杂煤层条件下的采煤机自适应截割,并通过物理试验验证了所搭建的采煤机自适应截割控制系统及仿真结果的正确性,可有效提高采煤机对复杂煤层的适应性。 展开更多
关键词 自适应截割控制 多领域建模与协同仿真 双向耦合 自适应加权融合 模糊控制 DDPG 机-电-液-控一体化
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基于人工鱼群算法的螺旋钻采煤机二次破碎率最低的参数优化设计 被引量:15
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作者 李晓豁 郭继文 +1 位作者 邓云 朴京爱 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期346-350,共5页
为了减小螺旋钻采煤机二次破碎率,选择螺旋输送机构的内径、螺旋叶片导程、螺旋叶片升角以及螺旋叶片厚度为设计参数,以螺旋输送机构二次破碎率最低为优化目标,采用人工鱼群算法(AFSA)对螺旋输送机构进行参数优化。优化结果表明,在输送... 为了减小螺旋钻采煤机二次破碎率,选择螺旋输送机构的内径、螺旋叶片导程、螺旋叶片升角以及螺旋叶片厚度为设计参数,以螺旋输送机构二次破碎率最低为优化目标,采用人工鱼群算法(AFSA)对螺旋输送机构进行参数优化。优化结果表明,在输送机构外径不变、且保证结构强度与刚度要求和不堵塞等条件下,螺旋钻采煤机的二次破碎率减少了11.56%,煤流循环系数降低了3.65%。 展开更多
关键词 AFSA 螺旋钻采煤机 二次破碎 螺旋输送机构
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矿用链轮激光增材再制造修复 被引量:7
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作者 郭辰光 何顺之 +1 位作者 岳海涛 翟建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期78-86,共9页
目的借助激光增材再制造技术,对矿用链轮磨损域修复工艺进行研究,以提升磨损链轮的力学性能,降低维修成本。方法分别使用扫描仪及Imageware软件对链轮毛坯点云数据进行获取和处理,通过磨损域反求重构方法对磨损链窝进行几何建模,对得到... 目的借助激光增材再制造技术,对矿用链轮磨损域修复工艺进行研究,以提升磨损链轮的力学性能,降低维修成本。方法分别使用扫描仪及Imageware软件对链轮毛坯点云数据进行获取和处理,通过磨损域反求重构方法对磨损链窝进行几何建模,对得到的模型进行分层、路径规划及轨迹代码处理。通过工艺性试验对熔覆试件进行组织形貌、硬度与抗拉强度分析,在优选的激光加工工艺参数下,开展链轮的激光增材再制造修复。结果在经重构的磨损链窝几何模型中,选取14个坐标数据与初始点云数据作定位比较,最大与最小偏差分别为0.26mm和–0.05mm,匹配性较好。在工艺性试验中,熔覆试件的性能分析结果表明,试件的整体表面形貌良好,熔覆区域组织均匀致密,熔合区与基体冶金结合性良好,熔覆层硬度明显高于基材硬度,熔覆高度和宽度分别在8000、23 000μm左右,与预计结构尺寸保持一致。再制造链轮修复域硬度值达到50~56HRC,修复域无裂纹、气孔缺陷,熔覆层与基体呈现出良好的冶金结合性能。结论重构的链窝磨损区域几何模型满足再制造加工精度要求,利用激光增材再制造修复技术能够实现再制造熔覆层与基体形成良好的冶金结合,并对表面起到强化改性的作用。经再制造修复的磨损链轮满足井下工况性能要求,具有较强的工程应用价值。 展开更多
关键词 链轮 激光增材再制造 磨损域重构 复杂曲面建模 性能分析
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激光辐照热裂破岩规律及力学性能 被引量:5
13
作者 郭辰光 孙瑜 +3 位作者 岳海涛 李强 何顺之 张寅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1734-1742,共9页
分析了激光辐照热裂破岩工艺参数对岩石力学性能的影响规律,以提高激光辐照热裂破岩效率。开展了激光辐照热裂破岩正交实验研究,分析了激光功率、辐照时间及辐照距离对激光辐照热裂破岩温度变化及岩石形貌损伤的影响规律,基于X-ray diff... 分析了激光辐照热裂破岩工艺参数对岩石力学性能的影响规律,以提高激光辐照热裂破岩效率。开展了激光辐照热裂破岩正交实验研究,分析了激光功率、辐照时间及辐照距离对激光辐照热裂破岩温度变化及岩石形貌损伤的影响规律,基于X-ray diffraction(XRD)物相图谱分析了激光辐照热裂破岩后岩石不同区域物相成分及含量,探讨了激光功率、辐照时间及辐照距离对激光辐照区物相含量变化的影响趋势,研究了激光功率、辐照时间及辐照距离对岩石强度的弱化程度。研究表明:随着激光功率和辐照时间增加及辐照距离减小,岩石反应区温度变大,热裂纹生成数量增多且裂纹深度变大,岩石热破碎反应增强;激光高温辐照后岩样所含高脆性、低强度、低导热率和低热膨胀系数的石英和钙长石含量占比增加,且随着激光功率和辐照时间增加及辐照距离减小,岩样烧灼孔内所含石英和钙长石成分增多;激光辐照后岩样烧灼孔内冷凝沉积物主要成分为石英和钠长石,且冷凝沉积物中部分晶体在激光辐照作用下转变为非晶体结构;激光辐照时间对岩石强度弱化程度影响最大,激光辐照距离次之,而激光功率对岩石强度弱化程度影响最小;随着激光功率和辐照时间增加及辐照距离减小,岩石抗压强度由83.89 MPa显著降低至36.13 MPa,岩石轴向挤压形变量变大,挤压破碎效果增强,岩石强度弱化程度变大。结果表明,激光辐照岩石可以有效降低岩石强度,提高激光辐照热裂破岩效率。 展开更多
关键词 热裂破岩 力学性能分析 激光辐照 温度分布 岩石强度弱化
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毛坯基体形态对再制造同轴送粉粉流场影响规律分析 被引量:1
14
作者 郭辰光 吕宁 +2 位作者 郭昊 李强 岳海涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1091-1101,共11页
在激光增材再制造中,气粉流冲击基体表面的反射情况是影响成形质量和效率的重要因素。由于加工基体形态各不相同,粉末撞击基体后粉流场的变化情况不尽相同,以气固两相流为理论基础,采用EDEM与FLUENT软件耦合仿真,分别对规则基体边界、... 在激光增材再制造中,气粉流冲击基体表面的反射情况是影响成形质量和效率的重要因素。由于加工基体形态各不相同,粉末撞击基体后粉流场的变化情况不尽相同,以气固两相流为理论基础,采用EDEM与FLUENT软件耦合仿真,分别对规则基体边界、薄壁基体厚度及弧面基体曲率三种基体变化情况下的气粉流场分布特性进行了研究及实验验证。结果表明:在喷嘴中心轴线远离边界的过程中,壁面接触部分气流场,紊流现象显著,侧壁低速区缩小,负压范围减小,有效加工范围内颗粒数量呈指数趋势减小;随着薄壁基体宽度的增加,气流场范围向两侧发展明显,加工中心点颗粒的体积浓度逐渐降低,有效加工范围颗粒数量先增加然后维持稳定;随着弧面曲率的增大,凸面基体径向颗粒的体积浓度增大,焦点范围减小,粉流有极好的汇聚效果,凹面基体粉流集聚性较差。 展开更多
关键词 激光增材再制造 基体形态 粉流场 气固两相流
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同轴送粉工艺参数对激光增材再制造喷嘴粉流流场的影响规律 被引量:1
15
作者 郭辰光 郭昊 +2 位作者 李强 岳海涛 王闯 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期136-148,共13页
激光增材再制造同轴送粉喷嘴粉流汇聚特性是影响零件成形质量和成形效率的重要因素,基于DEM-CFD耦合方法,开展三维同轴送粉喷嘴粉-气流场仿真分析,依据表征粉流汇聚特性的喷嘴中心轴向粉流分布浓度、焦点距离、上焦点截面粉流分布浓度... 激光增材再制造同轴送粉喷嘴粉流汇聚特性是影响零件成形质量和成形效率的重要因素,基于DEM-CFD耦合方法,开展三维同轴送粉喷嘴粉-气流场仿真分析,依据表征粉流汇聚特性的喷嘴中心轴向粉流分布浓度、焦点距离、上焦点截面粉流分布浓度和单位距离粉流分布浓度等参数,设计单因素试验,在喷嘴结构不变的条件下,分析输粉气流速度、送粉速率和中心光路保护气速度对粉流分布的影响规律。结果表明:输粉气流速度越大,焦点距离越小,轴向粉流分布浓度越小,上焦点截面粉流浓度分布直径越小,单位距离粉流分布浓度越大,粉流的集聚性越好;中心光路保护气速度对粉流焦点浓度影响较小,保护气速度越大,焦点距离越大,上焦点截面粉流浓度分布直径越小,单位距离粉流分布浓度增加,粉流的集聚性越好;送粉速率对焦点距离影响较小,送粉速率越大,喷嘴轴向粉流分布浓度越大,上焦点截面粉流浓度分布直径越大,单位距离粉流分布浓度出现先增大后减小的趋势。 展开更多
关键词 激光增材再制造 同轴送粉喷嘴 离散单元法-计算流体力学(DEM-CFD) 粉流分布
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液压支架缸体内壁面再制造粉流场影响规律分析
16
作者 郭辰光 孙瑜 +2 位作者 吕宁 李强 岳海涛 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期304-314,共11页
目的 开展液压支架缸体内壁面再制造粉流场规律分析,以提高液压支架缸体内壁面的修复效率,降低其修复成本。方法 采用激光沉积技术修复液压支架缸体内壁面时,侧向送粉粉流集聚性是影响液压支架缸体内壁面修复效率的重要因素。建立修复... 目的 开展液压支架缸体内壁面再制造粉流场规律分析,以提高液压支架缸体内壁面的修复效率,降低其修复成本。方法 采用激光沉积技术修复液压支架缸体内壁面时,侧向送粉粉流集聚性是影响液压支架缸体内壁面修复效率的重要因素。建立修复液压支架缸体内壁面的长悬伸激光沉积模型,基于DEM-CFD双向气固两相流耦合模型,在送粉喷嘴位姿不变的条件下,分析送粉工艺参数(即载气流速度、保护气速度、送粉速率)对液压缸内孔流域粉流集聚性的影响规律。结果 随着载气流速度的增大,粉流与激光交汇处单位体积粉流浓度呈现先增大后减小的趋势,粉流分布直径呈现先减小后增大的趋势。随着保护气速度的增大,粉流与激光交汇处单位体积粉流浓度呈现先增大后减小的趋势,粉流分布直径呈现先减小后增大的趋势。随着送粉速率的增大,粉流与激光交汇处单位体积粉流浓度变大,粉流分布直径呈现先减小后增大的趋势。结论 当载气流速度为4 m/s、保护气速度为3 m/s、送粉速率为5 g/min时,粉流集聚效果好,粉体利用率高,有助于提高液压支架缸体内壁面的修复效率。 展开更多
关键词 激光沉积 液压支架缸体 内壁面修复 DEM-CFD耦合 粉流分布
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交变配流阀控电液激振方法及振动特性分析
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作者 赵国超 李南奇 +2 位作者 王慧 张建卓 张长帅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期143-149,156,共8页
为探索实现主动激振的新途径,丰富电液激振方法的多样性,提出一种利用交变配流阀控制液压缸的电液激振方法。对交变配流阀进行结构设计并建立配流过程的数学模型,分析交变配流阀控电液激振系统的振动机理,结合MATLAB软件数值计算获得交... 为探索实现主动激振的新途径,丰富电液激振方法的多样性,提出一种利用交变配流阀控制液压缸的电液激振方法。对交变配流阀进行结构设计并建立配流过程的数学模型,分析交变配流阀控电液激振系统的振动机理,结合MATLAB软件数值计算获得交变配流阀的配流信号,建立交变配流阀控电液激振系统的AMESim仿真模型,研制交变配流阀控电液激振试验台进行试验测试,分析供油压力和电机转速对电液激振系统振动特性的影响规律。研究结果表明:供油压力、电机转速对电液激振系统振动特性具有明显影响,供油压力升高,电液激振系统的振动位移、加速度幅值分别提高了8.14%和5.57%;电机转速增加,电液激振系统的振动位移、加速度幅值分别降低了79.71%和58.21%;电液激振系统AMESim仿真和试验结果平均误差为8.72%,整体趋势基本一致,验证了仿真模型的正确性和激振方法的可行性。 展开更多
关键词 交变配流阀 电液激振 振动特性 AMESIM仿真 试验研究
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旋转配流激振阀输出特性分析及试验验证
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作者 赵国超 周国强 +2 位作者 王慧 张建卓 李南奇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期90-96,132,共8页
提出一种旋转配流激振阀,为研究进口压力和阀芯换向频率对旋转配流激振阀输出特性的影响规律,采用多参考系方法(multiple reference frame,MRF)进行流场动态仿真,获得旋转配流激振阀输出压力和流量的动态特性曲线,并搭建电液激振试验台... 提出一种旋转配流激振阀,为研究进口压力和阀芯换向频率对旋转配流激振阀输出特性的影响规律,采用多参考系方法(multiple reference frame,MRF)进行流场动态仿真,获得旋转配流激振阀输出压力和流量的动态特性曲线,并搭建电液激振试验台对仿真结果进行验证。研究结果表明:进口压力由14 MPa增至16 MPa,旋转配流激振阀输出压力、流量峰值分别提高了1.16%和6.98%;阀芯换向频率由100 Hz增至180 Hz,输出压力、流量峰值分别降低了1.24%和18.6%;进口压力工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.18%、2.14%;换向频率工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.10%、1.76%。仿真和试验结果整体趋势基本一致,证实了旋转配流激振阀结构的合理性及仿真模型的正确性。 展开更多
关键词 旋转配流激振阀 多参考系(MRF)模型 流场 输出特性 试验验证
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液压支架导向套再制造修复温度场及应力场分析
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作者 郭辰光 王磊 +1 位作者 岳海涛 赵丽娟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期1105-1113,共9页
导向套是保证液压缸活塞杆和缸筒同轴度,同时为缸口油封提供支座的关键零件,为节约修复成本,延长液压支架导向套再服役寿命,利用激光增材再制造技术对导向套的再制造修复工艺进行了探索。基于数值模拟方法,建立了导向套激光增材再制造... 导向套是保证液压缸活塞杆和缸筒同轴度,同时为缸口油封提供支座的关键零件,为节约修复成本,延长液压支架导向套再服役寿命,利用激光增材再制造技术对导向套的再制造修复工艺进行了探索。基于数值模拟方法,建立了导向套激光增材再制造修复瞬态热分析数值模型,研究了不同激光能量密度下导向套熔覆层上各节点处温度场及应力场的演化规律,探讨了激光能量密度对温度场、应力场及残余应力分布的影响,通过工艺性试验优选了加工参数,采用Cu-8Sn-3Zn粉末对磨损失效导向套的外圆周面进行再制造修复,并测定了熔覆层上不同节点处残余应力分布情况。结果表明,不同激光能量密度下,熔覆层各节点温度与应力演化都经过多次往复循环,沉积过程结束后,逐渐趋于稳定;随着激光能量密度的增大,熔覆层温度逐渐升高,等效应力也随之增大,当激光能量密度为31.8 J/mm^(2),残余应力峰值出现在熔覆层终止端,为278.54 MPa;对优选激光能量密度31.8 J/mm^(2),即激光功率P=1000 W,扫描速度v_(s)=10 mm/s进行实验验证,发现熔覆层外观形貌良好,无明显裂纹等缺陷;熔覆层显微组织均匀致密,无孔隙、未熔粉末的夹杂。冷却后熔覆层终止端残余应力峰值为212.89 MPa,但由于残余应力受激光冲击、光粉作用机制等多因素交互影响,导致实验测试值与数值模拟结果存在误差,但整体变化趋势一致,具有较好的工程价值与指导意义,本研究为导向套激光增材再制造修复成形质量调控和工艺参数优化提供了参考。 展开更多
关键词 导向套 再制造 温度场 应力场 残余应力
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采煤机自适应调高控制策略 被引量:6
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作者 王雅东 赵丽娟 张美晨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3505-3522,共18页
针对采用理想化信号模拟滚筒受载进行采煤机调高液压系统性能分析准确性差、基于传统优化控制算法难以实现对采煤机滚筒调高的自适应控制、响应速度和跟踪性能不好等问题,提出一种基于深度确定性策略梯度算法DDPG(Deep Deterministic Po... 针对采用理想化信号模拟滚筒受载进行采煤机调高液压系统性能分析准确性差、基于传统优化控制算法难以实现对采煤机滚筒调高的自适应控制、响应速度和跟踪性能不好等问题,提出一种基于深度确定性策略梯度算法DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)的采煤机滚筒自适应调高控制策略,并利用虚拟样机技术、深层卷积神经网络(DCNN)与深度强化学习等机器学习算法搭建了采煤机自适应调高机-液-控一体化系统。利用Pro/E及RecurDyn建立采煤机调高系统刚柔耦合动力学仿真模型,根据某采煤工作面实际赋存条件,利用EDEM建立离散元煤壁模型,基于DEM-MFBD接口构建EDEM-RecurDyn双向耦合调高机构机械系统模型,基于AMEsim建立调高机构液压系统模型,利用Simulink搭建了集信号处理模块(Signal processing)、时频谱图生成模块(Continuous wavelet transform System)、数据样本扩充模块(Fancy PCA System)、截割状态识别模块(Alexnet Transfer Learning System)、调高控制决策模块(Height Control decision)和DDPG高度调节模型模块(DDPG Height Adjustment Model)6个模块于一体的采煤机自适应调高控制系统模型,基于接口技术搭建EDEM-RecurDyn-AMEsim-Simulink多领域协同仿真的采煤机自适应调高机-液-控一体化系统模型。利用该系统模型进行仿真并对其调高性能分析,研究结果表明:基于连续小波变换、Fancy PCA和Alexnet网络迁移学习能够实现煤岩截割状态的精准识别,识别准确率可达95.58%,所搭建系统的仿真过程能够更真实地模拟采煤机截割煤岩破碎过程,系统仅经0.6 s左右即能感知到截割工况的变化,且能够快速识别出煤岩截割状态并准确地将滚筒调整至目标高度,响应速度快,能够根据工况变化自适应调节活塞运动速度;相比于模糊PID控制,基于DDPG控制的采煤机自适应调高系统的活塞缩回位移稳态误差最大仅为0.002 1 mm,为前者的0.66%;对比调高前后稳定阶段的控制性能,模糊PID控制的系统活塞运动速度和液压缸腔室流量波动显著增大,而DDPG控制的系统则差别较小,表明后者具备更强的自适应性,更适于复杂煤层赋存条件下采煤机调高液压系统的自适应控制;通过试验验证了采煤机自适应调高控制策略及仿真结果的正确性,可有效提高采煤机对复杂煤层的适应性,促进煤矿智能化的发展进程。 展开更多
关键词 自适应调高 DDPG控制 机-液-控一体化 迁移学习 Alexnet网络 多领域建模与协同仿真 采煤机
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