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三自由度绳驱动波浪补偿装置的动力学建模与振动特性分析

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振动与冲击 2024年第18期43卷 220-231页

作者：李建王生海赵世龙王建立韩广冬孙玉清大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 大连海事大学科学技术部海底工程技术与装备国际联合研究中心辽宁大连116026 渤海大学航运学院辽宁锦州121007

受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均... 详细信息

受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均匀装载工况,基于Newton-Euler法建立了补偿装置的动力学模型,并通过Adams虚拟样机仿真验证了数学模型的正确性;其次,对不均匀装载工况下的绳索张力分布情况进行分析,得到了吊具重心位置的危险分布区域;再次,采用特征值法求解补偿装置的一阶固有频率,得到了载荷质量、绳索刚度以及吊具位姿对补偿装置一阶固有频率的影响规律;最后,在理论分析的基础上,通过试验验证了补偿方案的可行性,并证明了数学模型的正确性。

关键词：波浪补偿船用起重机绳驱动动力学分析振动特性

水压人工肌肉驱动的串联式三自由度关节系统设计与试验

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液压与气动 2024年第9期48卷 10-17页

作者：王继祥车进凯张增猛杨勇侯交义弓永军大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连110626 大连海事大学救助与打捞工程辽宁省重点实验室辽宁大连116026 大连海事大学海底工程技术与装备国际联合研究中心辽宁大连116026

为满足当前水下作业任务的需求,促进水下作业技术装备的发展,基于水压人工肌肉的拮抗驱动原理,通过对模块化人工肌肉关节的结构优化设计和组合,模仿肩肱关节搭建了一种串联式三自由度机械关节系统。首先介绍了该系统的整体设计及工作原... 详细信息

为满足当前水下作业任务的需求,促进水下作业技术装备的发展,基于水压人工肌肉的拮抗驱动原理,通过对模块化人工肌肉关节的结构优化设计和组合,模仿肩肱关节搭建了一种串联式三自由度机械关节系统。首先介绍了该系统的整体设计及工作原理;其次分析了模块化人工肌肉关节驱动特性并建立了模块化人工肌肉关节的AMESim仿真模型;最后搭建了系统试验平台,并基于LabVIEW测控平台,采集了关节各自由度在人工肌肉±2 MPa的充水压差下对应的转角范围。

关键词：三自由度关节水压人工肌肉水液压技术 AMESim仿真

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管道机器人取能模块建模与几何参数仿真分析

液压与气动 2024年第3期48卷 31-35页

作者：苗翰文张增猛孙昊侯交义弓永军大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026 大连海事大学救助与打捞工程辽宁省重点实验室辽宁大连116026 大连海事大学海底工程技术与装备国际联合研究中心辽宁大连116026

管道机器人在工作过程中,受到线缆长度或蓄电池容量的影响,工作时间会受到限制。为了使机器人在管道内能够持续地工作,设计了一款能在管道内部将流体动能转化为电能的取能模块。叶轮在取能模块中起到将流体动能转化为机械能的作用,是整... 详细信息

管道机器人在工作过程中,受到线缆长度或蓄电池容量的影响,工作时间会受到限制。为了使机器人在管道内能够持续地工作,设计了一款能在管道内部将流体动能转化为电能的取能模块。叶轮在取能模块中起到将流体动能转化为机械能的作用,是整个模块的核心部分。针对不同参数的叶轮进行建模,并对叶轮进行CFD仿真分析。进而能分析叶轮在管道内部的受力情况以及叶轮形状等参数对于管道内部流场的影响。根据受力情况可校核叶轮的强度,并根据管道内部流场的变化进行叶轮的选型。

关键词：管道机器人叶轮建模 CFD仿真

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考虑冲刷深度影响的海上风力机减震控制研究

振动与冲击 2024年第16期43卷 136-145页

作者：张鹏张家望崔春义李静波大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

为分析冲刷深度对海上风力机(offshore wind turbine, OWT)吸振阻尼系统鲁棒性的影响,选用NREL发布的某5 MW单桩海上风力机作为研究对象,采用大直径p-y曲线法考虑桩土耦合效应,研究了冲刷深度对碰撞调谐质量阻尼器(pounding tuned mass ... 详细信息

为分析冲刷深度对海上风力机(offshore wind turbine, OWT)吸振阻尼系统鲁棒性的影响,选用NREL发布的某5 MW单桩海上风力机作为研究对象,采用大直径p-y曲线法考虑桩土耦合效应,研究了冲刷深度对碰撞调谐质量阻尼器(pounding tuned mass damper, PTMD)与调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)减震效果影响规律。数值分析结果表明:随冲刷深度增加,风力机前三阶频率均呈下降趋势,其中一阶频率下降1.1%,三阶频率下降达7.8%;随冲刷深度增加,风力机塔筒地震响应总体呈放大趋势;TMD与PTMD均能有效控制海上风力机在地震荷载作用下的动力响应,PTMD的减震效果略高于TMD;按无冲刷工况对阻尼器进行设计,两种阻尼器的减震效果随冲刷深度的增加呈现放大的趋势,对冲刷引发的失谐现象均表现出了足够的鲁棒性。

关键词：海上风力机(OWT) 碰撞调谐质量阻尼器(PTMD) 冲刷深度桩土耦合减震性能

激光表面织构微坑形貌及面积占有率对氮化气缸套摩擦学性能的影响

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中国表面工程 2021年第4期34卷 149-157页

作者：徐阳阳韩晓光徐久军单英春陈玉珍黄若轩大连海事大学材料科学与工程系大连116026 大连海事大学海底工程技术与装备国际联合研究中心大连116026 大连海事大学船机修造工程重点实验室大连116026

针对氮化气缸套由于自身存在表面应力高、易变形等使其难以满足高强化内燃机气缸套要求的问题,以氮化气缸套-PVD活塞环为研究对象,采用Nd-YAG脉冲激光器在氮化气缸套表面进行织构化处理,研究脉冲激光参数对气缸套表面微织构微坑形貌及... 详细信息

针对氮化气缸套由于自身存在表面应力高、易变形等使其难以满足高强化内燃机气缸套要求的问题,以氮化气缸套-PVD活塞环为研究对象,采用Nd-YAG脉冲激光器在氮化气缸套表面进行织构化处理,研究脉冲激光参数对气缸套表面微织构微坑形貌及面积占有率对摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析其影响机制。发现织构微坑直径随激光能量密度、脉冲次数、离焦量增加而增大,而微坑深度随能量密度、脉冲个数、离焦量的增加呈先增大后减小的趋势。不同面积占有率织构对气缸套-活塞环摩擦副均具有减摩耐磨作用,与无织构缸套摩擦副相比,微织构气缸套的摩擦因数降低10.07%~1.58%;磨损量降低26.71%~46.19%;微织构气缸套对应的活塞环试样磨损量降低10.12%~50.19%;微织构气缸套的拉缸时间提高了2.1~2.8倍。最低摩擦因数和磨损量及最佳抗拉缸性能均在面积占有率为10%的织构摩擦副获得。微织构改善气缸套摩擦副摩擦磨损性能的机制为贮存润滑油,减少摩擦副接触面积以及捕捉磨屑,减小磨粒磨损。获得了高强化条件下氮化气缸套织构化对其摩擦学性能的影响规律,可为开发高强度内燃机提供试验支持。

关键词：氮化气缸套微织构微坑形貌摩擦磨损

CKS活塞环表面微织构几何形貌及排布方式对摩擦学性能的影响

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中国表面工程 2021年第2期34卷 59-69页

作者：赫冬韩晓光陈广聪汪哲宇陈文滨徐久军大连海事大学材料科学与工程系大连116026 大连海事大学海底工程技术与装备国际联合研究中心大连116026 船机修造工程重点试验室大连116026

以CKS(铬基陶瓷复合镀)活塞环-硼磷合金铸铁气缸套摩擦副为对象,采用Nd-YAG激光器在CKS活塞环上进行微织构化处理,在对置往复式摩擦磨损试验机上进行摩擦学试验,研究激光微织构几何形貌及排布方式对摩擦副减摩耐磨的作用。采用激光共聚... 详细信息

以CKS(铬基陶瓷复合镀)活塞环-硼磷合金铸铁气缸套摩擦副为对象,采用Nd-YAG激光器在CKS活塞环上进行微织构化处理,在对置往复式摩擦磨损试验机上进行摩擦学试验,研究激光微织构几何形貌及排布方式对摩擦副减摩耐磨的作用。采用激光共聚焦扫描显微镜利用台阶法测量磨损量,采用扫描电子显微镜观察样品表面磨损形貌。发现当织构深度30μm、直径130μm、排布角度0°、面积占有率5%时,摩擦副获得最佳的摩擦磨损性能,摩擦因数最低可达0.086,与未织构化的摩擦配副相比,摩擦因数降低约0.013,降低约13%;活塞环磨损率下降约41%,气缸套磨损率下降约46%。活塞环表面微织构可改善摩擦磨损性能的作用机制为,微织构具有储存润滑油、收集磨屑以及减小摩擦副接触面积的作用。

关键词： CKS活塞环微织构几何形貌排布方式摩擦磨损

基于遗传算法优化BP神经网络的液压系统故障诊断

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机床与液压 2023年第8期51卷 159-164页

作者：李文华牛国波刘羽佳大连海事大学轮机工程学院海底工程技术与装备国际联合研究中心辽宁大连116026

液压系统作为控制和动力传输设备的核心部件,在现代工业生产机械中被广泛应用,准确诊断其故障具有提高生产效率和保障工作安全性等重要的工程意义。液压系统一旦发生故障往往是多故障同时出现,传统BP神经网络故障诊断算法往往不能满足... 详细信息

液压系统作为控制和动力传输设备的核心部件,在现代工业生产机械中被广泛应用,准确诊断其故障具有提高生产效率和保障工作安全性等重要的工程意义。液压系统一旦发生故障往往是多故障同时出现,传统BP神经网络故障诊断算法往往不能满足多故障诊断准确率,提出一种基于遗传算法改进BP神经网络(GA-BP)的液压系统故障诊断方法,针对不同采样频率下多传感器信息融合的液压系统3种典型的故障模式进行对比分析。结果表明:GA-BP故障诊断算法相对于传统的BP神经网络具有更好的诊断性能。

关键词：液压系统故障诊断 BP神经网络 GA-BP算法

基于边界层理论的船舶液压管路污染等级评估研究

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机床与液压 2020年第13期48卷 7-12页

作者：李文华施雨龙培基林珊颖周性坤王国有孙玉清大连海事大学轮机工程学院海底工程技术与装备国际联合研究中心辽宁大连116000

随着液压系统的功能、规模、复杂程度逐步提高,液压系统故障比率也随之增加。为提高液压系统的可靠性与安全性,对系统液压油产生颗粒污染时锚机液压泵出口管路的内部流场进行研究;设计不同颗粒污染等级的管路流动方案,采用Fluent对模型... 详细信息

随着液压系统的功能、规模、复杂程度逐步提高,液压系统故障比率也随之增加。为提高液压系统的可靠性与安全性,对系统液压油产生颗粒污染时锚机液压泵出口管路的内部流场进行研究;设计不同颗粒污染等级的管路流动方案,采用Fluent对模型内部的流场进行模拟;基于边界层理论,对液压管路污染等级进行评估。为从整体上提高船舶液压设备的状态检测和船舶智能化水平提供了条件。

关键词：液压系统颗粒污染边界层等级评估

多柔索驱动细长杆件减摇系统动力学分析与实验

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机械工程学报 2023年

作者：孙茂凱王生海韩广冬方楠陈海泉孙玉清海底工程技术与装备国际联合研究中心国家级国际科技合作基地大连海事大学轮机工程学院

细长杆件类结构物在吊装转运过程中呈现出典型的双摆特性，为解决高海况下细长杆件类结构物吊装过程中的摆动问题，本文提出了多柔索驱动的细长杆件减摇系统，并运用机器人学和牛顿欧拉方法建立细长杆件减摇系统的动力学模型，并采用Mat... 详细信息

细长杆件类结构物在吊装转运过程中呈现出典型的双摆特性，为解决高海况下细长杆件类结构物吊装过程中的摆动问题，本文提出了多柔索驱动的细长杆件减摇系统，并运用机器人学和牛顿欧拉方法建立细长杆件减摇系统的动力学模型，并采用Matlab/Simulink进行动力学分析，研究了阻尼系数、吊钩与细长杆件质量和长度比以及船舶运动激励对细长杆件减摇系统的影响。根据多柔索驱动细长杆件减摇系统的原理搭建了缩比实验样机。硬件实验结果表明细长杆件减摇系统的仿真曲线与实验结果相吻合，验证了细长杆件减摇系统动力学模型的准确性，研究成果可为细长杆件这类双摆系统的多柔索减摇控制器设计提供依据，同时为细长杆件减摇系统的进一步的工程应用提供理论基础。

关键词：船用起重机细长杆件双摆减摇