Layout optimization of an inertial energy harvester for miniature underwater mooring platforms

Comprehensive analyses of the layout influence on power performance of a low-frequency miniature horizontal-pendulum-type inertial energy harvester for underwater mooring platforms are presented in this article. The mathematical models are obtained utilizing the Newton-Euler method. The power performance is evaluated by simulations over different parameters, such as damping, excitation frequency, and layout position. Simulation results indicate that the harvester can extract energy from low-frequency excitations over the range of 0.1 Hz–0.4 Hz, and maximum output power can reach to 0.7 W under excitation frequency f = 0.4 Hz. Different layout positions influence the energy harvesting performance of the harvester dramatically. Changing the layout position to positive value can enhance and broaden the power performance. The amplitude responses with different layout positions do not show resonant characteristics, even near the natural frequency of the harvester, due to large amplitude vibrations and strong nonlinear characteristic. As excitation frequency f = 0.4 Hz, there is a zero output power point appears at layout position d = −1.3 m. Moreover, the harnessed power has a quadratic relationship with the layout position value.     

频繁爆破下隧道内振动传播的数值研究

为揭示频繁爆破下隧道内振动传播衰减规律,文章以蒙华铁路段家坪隧道为工程背景,利用LS-DY NA建立了三维隧道模型,模拟分析了多次爆破下隧道内近区和中远区的振动传播规律。结果表明,质点垂向峰值振速随距离和爆破次数的增大而减小,少数振速有增大的现象;近区振动衰减较快,中远区振动衰减比近区缓慢;中远区a值比近区至少小12.5%,但整体上二者的a值随爆破作用次数的增加呈缓慢上升趋势;系数K随爆破作用次数的增加而降低,近区K值降低速率普遍大于中远区,且近区K值比中远区至少大29.1%;频繁爆破下,中远区比近区较符合萨道夫斯基经验公式。     

气动弹簧在绞吸挖泥船低频振动控制中的应用

针对绞吸挖泥船铰刀旋转切削岩石时产生的低频振动问题,基于气动弹簧的结构形式、受力分析及固有频率低的特点,研究气动弹簧在绞吸挖泥船上的应用方案,并利用船体和生活楼的位移反馈信号控制气动弹簧减振系统的工作状态,同时还介绍了船舶设计过程中需注意的问题。     

大断面异形盾构隧道弯矩传递系数原型加载试验研究

由于异形盾构隧道特殊的结构断面型式,管片设计暂无相关规范可循,故基于原型三环管片力学加载试验对异形盾构管片环向接头弯矩传递系数进行研究,研究结果表明:1)随埋深增加,异形盾构管片结构整体刚度提升,但由于各接头刚度与相邻管片结构刚度比随埋深增加变化规律不一致,异形盾构管片接头弯矩传递能力呈部分减弱部分增强的现象;2)同埋深条件下,随着侧压力系数的增加,除右拱腰处接头外,其余接头弯矩传递能力随着接头刚度与相邻管片结构刚度比的增大而逐渐增强;3)随着埋深增加,各接头弯矩传递能力对侧压力系数的敏感程度逐渐减弱;4)极限破坏后,异形盾构管片内外弧面裂缝的分布规律证明了明显的弯矩传递现象。     

水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

Singular perturbation composite control of a free-floating flexible dual-arm space robot

The Free-floating Flexible Dual-arm Space Robot is a highly nonlinear and coupled dynamics system. In this paper, the dynamic model is derived of a Free-floating Flexible Dual-arm Space Robot holding a rigid payload. Furthermore, according to the singular perturbation method, the system is separated into a slow subsystem representing rigid body motion of the robot and a fast subsystem representing the flexible link dynamics. For the slow subsystem, based on the second method of Lyapunov, using simple quantitative bounds on the model uncertainties, a robust tracking controller design is used during the trajectory tracking phase. The optimal control method is designed in the fast subsystem to guarantee the exponential stability. With the combination of the two above, the system can track the expected trajectory accurately, even though with uncertainty in model parameters, and its flexible vibration gets suppressed, too. Finally, some simulation tests have been conducted to verify the effectiveness of the proposed methods.     

油底壳有限元模态分析及实验验证

以EQ491型发动机油底壳为研究对象,通过有限元法得到了油底壳模型的固有频率和振型,运用模态实验技术,验证了有限元模型的合理性。在原始有限元模型的基础上,对油底壳模型进行约束模态分析,验证了油底壳结构的合理性,即油底壳固有频率远大于发动机机体激振频率。     

公路隧道下穿饮用水水池的爆破控制

本项目是新建隧道下穿原有饮用水水池,因直线距离较小、且水池安全要求较高,无法使用传统爆破开挖,为保证水池正常使用,施工时严格控制同一段雷管起爆装药量,使爆破振动速度降低到安全范围内,并对爆破震动速度进行监测,确保在水池附近的振动处于可控。     

高速公路直线路段突起路标间隔设置方法

基于驾驶人的视觉惰性、视觉警示频率和感觉特性,分析了突起路标的视觉警示作用,确定了突起路标的闪现频率,计算与修正了突起路标的初始间隔。应用ADAMS/Car仿真软件模块,建立了道路、车辆和突起路标模型,将车型设置为大型车和小型车,大型车的车速设置为60、80、100km·h-1,小型车的车速设置为80、100、120km·h-1,大型车和小型车的方向盘转角均设置为1°、3°、5°。分别对提出的12m间隔与现行规范推荐的15m间隔各进行243次仿真,分析振动警示效果。仿真结果表明:在12m间隔下,平均碾压率为93.1%,小型车和大型车对应的平均警示率分别为41.7%和5.6%;在15m间隔下,平均碾压率为93.7%,小型车和大型车对应的平均警示率分别为33.3%和28.9%;12、15m间隔对小型车都具有较好的振动警示效果,15m间隔对大型车的振动警示效果更好。当高速公路夜间交通流较大或需要加大交通设施的夜间安全效果时,可选12m间隔提供良好的视觉连续性和视觉警示效果;考虑施工维护的方便性和经济性或者大型车比例较大时,可选择15m间隔。     

冰区航行船舶电力推进轴系机电耦合的扭振分析

通过螺旋桨桨叶与冰块的相互作用过程,建立单冰块对螺旋桨扭转振动的激励函数;同时建立机电耦合振动数学模型,推导得到机电耦联动力学方程,研究电机电磁激励力对扭转振动的影响。以3500吨科考船电力推进轴系为研究对象,基于冰载荷激励力和电磁激励力对轴系扭转振动进行分析,为复杂的船舶电力推进轴系在冰区航行时的振动研究奠定了基础。