柱塞泵以及相关管网振动过大的问题,是困扰油田注水泵站安全生产的难题之一,极大的管道振动常常会引起管道的疲劳破裂,从而引发流体泄漏等安全事故。研究了基于颗粒阻尼的专用减振器,并基于有限元与离散元耦合分析算法,建立了颗粒阻尼技术阻尼分析模型,然后利用有限元方法,分析了增加颗粒阻尼前后的设备减振效果,并结合现场测试数据以及空间安装位置,设计了合理的阻尼减振方案,并完成了阻尼器的现场安装与调试,研究发现,增加颗粒阻尼减振后,设备的振动烈度降低57.5%以上,进出口管线降低45%以上,确保了设备的安全运行。

传统铲斗强度分析方法仅仅通过有限元法选取铲斗极限工况进行强度计算,其计算结果明显偏大,设计偏于保守,不利于实现铲斗的轻量化设计。针对以上缺陷,借助离散元素法,建立基于物性参数的碎石和铲斗的仿真接触模型,通过动力学仿真定义铲斗运动特性,获取铲斗在散体力作用下所受动载荷,结合有限元方法对其进行强度计算,并通过应力测试试验验证了该理论方法的可靠性,同时与传统的强度计算结果进行对比。对比结果表明,采用离散元-有限元耦合分析铲斗强度更贴近于实际情况,为铲斗和其它工作装置的设计和优化提供新的参考。

避险车道制动床上失控车辆车轮沉陷深度是制动床铺设厚度设计的主要理论依据。为此,建立悬架-车轮-集料三维离散元模型并开展车轮沉陷深度数值模拟。首先在PFC3D中利用Fish语言建立悬架-车轮-集料三维离散元模型;其次通过静力三轴压缩试验标定集料离散元颗粒参数;通过实车足尺试验数据标定车轮离散元颗粒参数;最后利用标定的模型分别模拟不同砾石粒径、驶入初速度、载重对车轮沉陷深度的影响。结果发现三维模型比二维模型更能准确描述车轮沉陷深度。在粒径推荐范围内,砾石粒径越小,车轮沉陷深度越大;车轮载重越大,车轮沉陷深度越大;驶入初速越小,车轮沉陷深度越大;车轮沉陷深度越大,减速效果越好。

针对大型养殖场处理畜禽粪便难的问题,设计一种高效处理畜禽粪便的立式发酵设备。为了合理的设计和优化该设备的传动系统,需要计算立式发酵机搅拌器工作时的阻力矩。通过理论分析,建立了发酵机搅拌器阻力矩的计算模型。利用相似理论对搅拌器模型进行缩放,运用离散单元法对搅拌过程进行模拟。通过与现场应用试验数据对比,验证了计算模型和相似模型离散元仿真的合理性。为了使计算模型更好的应用于工程实际,探究了搅拌转速对搅拌阻力矩的影响。根据仿真结果对阻力矩的计算模型进行修正,为立式发酵机搅拌器阻力矩的计算提供了指导。

贯入器的头锥起着穿入土壤的作用,是贯入器的重要工作组件,其外部形状决定穿入过程中的阻力大小,阻力越小贯入器单次冲击的穿入深度越深。为了获得最优的头锥外形,提出利用三次样条插值法,以坐标为变量,建立可表示任意形状头锥的曲线方程,获得任意曲线头锥与土壤作用力大小的微分方程。以头锥所受的阻力最小为优化目标,利用遗传算法求得组成最优头锥的曲线坐标值,确定具体的头锥曲线形状。利用离散元仿真软件对比相同基本尺寸下的不同形状头锥所受阻力的大小,分析结果表明构件的最优头锥外形在贯入土壤的过程中所受到的平均阻力最小,验证了优化结果的正确性。

滚磨光整加工过程中磨块的力链网络及力学行为对加工效果有重要影响。以主轴式滚磨光整加工为研究对象,主要研究滚磨过程中滚筒转速和磨块直径对滚筒内磨块群力链特性的影响,通过建立力链数目、长度、强度和准直线系数评估标准来对力链进行量化研究。研究结果表明在相同条件下,滚筒转速越高,力链数量越多,力链强度越大,力链准直线系数越大,稳定性越好,滚筒内磨块之间的相对运动越小。而磨块直径越小,力链数量越多,力链强度也越大。磨块直径越大,力链准直线系数越大,力链系统越稳定,滚筒内磨块之间的相对运动越小,磨块对工件的相对运动也越小。研究工作为从细观力链层面解释加工效果及加工效率提供理论基础。

本文采用离散元仿真软件StreamDEM对高炉无料钟布料过程进行仿真。对比分析不同形状的溜槽对布料结果的影响，选出了布料偏析最小的溜槽。

针对深松作业目前存在的主要问题是耕作阻力大,导致会增加能耗及降低作业速率,且深松铲的结构参数和深松方式直接影响着深松作业的牵引阻力及作业质量等问题,探究了气动深松铲进气口压强与出气孔数量之间的关系和主要受力部分,以改进深松铲设计方案。本研究对气动深松铲的结构及工作原理进行分析,构建了深松铲的气动力学模型,并采用离散元法对气动深松铲的受力进行仿真试验。结果分析表明:气动深松铲的进气口压强与出气口数量呈近似线性正相关关系。研究所得数据对气动深松耕作系统的改进具有重要的意义。

【目的】针对水稻株间机械除草自动化程度低、难度大的问题,在机器视觉识别定位技术研究的基础上,研制一种气动式水稻株间机械除草装置。【方法】采用机械设计理论、离散元动力学仿真方法结合田间试验,研制出气动式水稻株间机械除草装置。首先对气动式株间除草机构的结构进行设计,运用运动学方程计算并确定机构的几何参数,通过Pro/E运动学仿真验证机构的可行性;然后对除草刀齿与水田土壤的相互作用过程进行仿真,并对仿真结果进行验证试验;最后进行田间试验验证整机工作性能,并利用三因素五水平二次旋转正交试验对影响除草率与伤苗率的工作参数进行分析。【结果】气动式水稻株间除草机构连杆长35.00 mm,摆杆长72.24 mm,除草部件到回转中心水平距离为84 mm,垂直距离为191 mm。离散元动力学仿真分析表明,倾角为10°的弯齿刀除草刀齿与土壤的...

针对薄煤层采煤机滚筒装煤效率低的问题,采用离散元仿真方法对滚筒装煤过程进行研究。在UG中建立滚筒模型,利用颗粒流离散元软件PFC3D,建立模拟煤壁模型,将滚筒模型导入,形成滚筒、煤壁的组合仿真模型。通过顺转和逆转装煤对比实验,得出滚筒逆转装煤效率比滚筒顺转装煤效率高9.3%左右。通过正交实验,得到了叶片螺旋升角、滚筒转速、牵引速度三因素对滚筒装煤效率影响的显著性和最佳取值。仿真研究结果对薄煤层采煤机滚筒的设计具有一定的指导意义。