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三峡大学学报（自然科学版） 2024年第1期46卷 99-105页

作者：方子帆赵爽邱名岱周益周宇张宇三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂云南昭通657300 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

水电站生态调度操作门机受到耦合动力学、欠驱动、作业环境等因素的影响,其结构的振动和有效载荷的摆动会产生结构破坏并影响整机稳定性与作业精度.基于模态综合法和有限元法分别建立带轨道的门架结构降阶模型和绳索结构有限元柔性体模... 详细信息

水电站生态调度操作门机受到耦合动力学、欠驱动、作业环境等因素的影响,其结构的振动和有效载荷的摆动会产生结构破坏并影响整机稳定性与作业精度.基于模态综合法和有限元法分别建立带轨道的门架结构降阶模型和绳索结构有限元柔性体模型,利用虚拟样机建模技术,搭建操作门机刚柔耦合动力学模型,分析了小车运行速度和加速度、起升重量、绳索摆长等参数对有效载荷摆动以及门架结构振动的影响.同时,选取结构性能指标和动力学性能指标,通过安全指标雷达图动态评价了操作门机的安全性.研究结果表明:小车运行速度和加速度对主梁水平位移的影响明显大于对垂直位移的影响;主梁的最大应力幅值与起升重量成正比;有效载荷的残余摆动和主梁的水平位移幅度范围正相关于绳索摆长的大小.操作门机动力学分析与安全性评价方法为这类门式起重机的使用与维护提供了参考.

关键词：操作门机虚拟样机技术结构动力学安全评价指标

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启闭机提落闸门作业路径规划与轨迹生成

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机械传动 2024年第10期48卷 26-34页

作者：侯春尧方子帆周益张宇董元发中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂云南昭通657300 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002

为解决水电站启闭机提落闸门作业频繁、工作强度大、作业效率低等问题,提出了一种适用于无人自动化作业的启闭机路径规划和轨迹生成方法。针对启闭机提落闸门作业顺序和路径规划问题,定义了启闭机工作空间与起升、小车和大车机构的运动... 详细信息

为解决水电站启闭机提落闸门作业频繁、工作强度大、作业效率低等问题,提出了一种适用于无人自动化作业的启闭机路径规划和轨迹生成方法。针对启闭机提落闸门作业顺序和路径规划问题,定义了启闭机工作空间与起升、小车和大车机构的运动方向,建立了提落闸门作业分析模型、闸门初始位置和卸载位置数据库;根据闸门的装卸顺序,考虑作业环境因素,进行了提落闸门作业路径规划;考虑闸门摆角约束,基于相平面分析闸门摆角和小车加速度之间欠驱动耦合关系,确定运动参数并生成了小车期望轨迹;对闸门入槽干涉和槽内卡阻等现象,提出了闸门下落过程阶梯式减速规划方法。仿真和试验结果表明,启闭机可按照预期规划完成提落闸门作业,且闸门摆角在合理范围内摆动。该方法适用于水电站启闭机无人自动化作业环境,为实现启闭机智能化奠定了基础。

关键词：启闭机装卸顺序路径规划轨迹生成无人自动化

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包壳相关行为对严重事故进程的影响分析

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科学技术与工程 2022年第19期22卷 8333-8339页

作者：袁显宝石强张彬航魏靖宇张永红周建军郭盼三峡大学机械与动力学院宜昌443002 湖北省水电机械设备设计与维护重点实验室宜昌443002

严重事故工况下,锆合金包壳与水剧烈反应,产生氢气并释放大量的热,会导致堆芯熔化.熔化的锆合金包壳发生共晶反应,二氧化铀与二氧化锆在低于其熔点时发生熔化,将对堆芯熔毁事故进程产生显著影响.使用一体化严重事故分析程序,研究百万千... 详细信息

严重事故工况下,锆合金包壳与水剧烈反应,产生氢气并释放大量的热,会导致堆芯熔化.熔化的锆合金包壳发生共晶反应,二氧化铀与二氧化锆在低于其熔点时发生熔化,将对堆芯熔毁事故进程产生显著影响.使用一体化严重事故分析程序,研究百万千瓦级压水堆核电站发生全场断电叠加破口事故下,包壳行为对严重事故进程的影响.分析结果表明,锆水反应精细化计算模型修改后,全场断电叠加大破口事故下堆芯产氢量减少24.1 kg;共晶反应能够加速熔融物向下封头迁移同时延长堆芯失效时间.

关键词：严重事故一体化程序包壳行为堆芯熔化

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波浪与振荡扑翼流固耦合数值分析与研究

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太阳能学报 2021年第12期42卷 349-355页

作者：方子帆覃琳刘进何孔德杨蔚华水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

以波浪能振荡扑翼线型结构为对象,对波浪能采集过程的流固耦合机理及其能量转换效率的问题进行研究。利用随机波浪理论,对波浪的波高和周期进行数学描述并利用Matlab进行数值模拟;基于线性波浪理论,将流固耦合作用力等效为静水回复力矩... 详细信息

以波浪能振荡扑翼线型结构为对象,对波浪能采集过程的流固耦合机理及其能量转换效率的问题进行研究。利用随机波浪理论,对波浪的波高和周期进行数学描述并利用Matlab进行数值模拟;基于线性波浪理论,将流固耦合作用力等效为静水回复力矩、激励力矩、绕射力矩的叠加,并建立其数学计算公式;利用AQWA软件对波浪与振荡扑翼流固耦合过程进行仿真分析,求解流固耦合作用力、分析振荡扑翼的动态特性、计算其转换效率。研究结果表明,圆锥底型流线结构振荡扑翼比平底型或圆底型流线结构振荡扑翼的转换效率高5%。该研究结果可为振荡扑翼波浪能采集装置开发提供理论基础与分析方法。

关键词：波浪能振荡扑翼流固耦合数值仿真 AQWA

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基于SVD和VMD的轴承微弱故障特征提取及分析

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组合机床与自动化加工技术 2022年第4期 70-73,78页

作者：蔡康林王林军徐洲常刘洋陈保家三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学机械与动力学院宜昌443002

针对轴承微弱故障时冲击信号含有大量噪声且难以提取故障特征频率问题,提出了一种基于奇异值分解(SVD)和变分模态分解(VMD)的轴承故障特征提取方法。该方法先对原始信号进行SVD去噪;再对去噪信号进行VMD分解,得到各个本征模态函数(IMF)... 详细信息

针对轴承微弱故障时冲击信号含有大量噪声且难以提取故障特征频率问题,提出了一种基于奇异值分解(SVD)和变分模态分解(VMD)的轴承故障特征提取方法。该方法先对原始信号进行SVD去噪;再对去噪信号进行VMD分解,得到各个本征模态函数(IMF),根据最大中心频率原则和各个本征模态与去噪信号的相关系数差值确定分解个数,通过加权峭度指标来筛选IMF分量进行重构;最后通过对IMF重构信号进行包络谱分析清晰看到故障特征频率。仿真分析和两种不同轴承试验的结果表明,所提出的方法可有效地抑制噪声,并能得到反映实际故障信息的信号。

关键词：变分模态分解加权峭度轴承故障分析特征提取奇异值降噪

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超疏水硅橡胶粉末涂层的制备及性能

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电镀与涂饰 2022年第24期41卷 1771-1777页

作者：赵美云张杰何钱熊宇帆尚圆圆徐翔三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002

利用废旧复合绝缘子伞裙作为原材料,经高温降解得到了一种超疏水粉末,并通过压覆法在玻璃、铝和聚丙烯上制备了环氧基超疏水涂层,研究了涂层的表面形貌、官能团结构和元素成分,以及在不同工况条件下的耐久性。研究表明:废旧复合绝缘子... 详细信息

利用废旧复合绝缘子伞裙作为原材料,经高温降解得到了一种超疏水粉末,并通过压覆法在玻璃、铝和聚丙烯上制备了环氧基超疏水涂层,研究了涂层的表面形貌、官能团结构和元素成分,以及在不同工况条件下的耐久性。研究表明:废旧复合绝缘子伞裙高温降解后产生的粉末主要由硅和氧两种元素组成。在按压强度大于1.6 MPa的条件下制得的涂层疏水性能最佳。这种涂层在不同基底上都具有良好的温度稳定性、水下耐久性、抗腐蚀性及机械耐磨性。

关键词：硅橡胶粉末再利用环氧树脂压覆超疏水涂层接触角耐久性

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波浪能多腔油缸液压转换系统设计与研究

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液压与气动 2022年第10期46卷 40-49页

作者：方子帆左新球熊飞王佳佳谢雪媛三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002

以振荡扑翼波浪能发电装置的液压转换系统为研究对象,设计一种含有多腔油缸的液压转换系统,将波浪能转换为可利用的机械能。以波浪能高效采集和液压转换系统稳定输出为原则,设计一种多腔油缸并确定液压转换系统的组成及各元件的具体参... 详细信息

以振荡扑翼波浪能发电装置的液压转换系统为研究对象,设计一种含有多腔油缸的液压转换系统,将波浪能转换为可利用的机械能。以波浪能高效采集和液压转换系统稳定输出为原则,设计一种多腔油缸并确定液压转换系统的组成及各元件的具体参数。针对不同海况,通过改变电磁阀换挡策略,实现对波浪能的采集,调节蓄能器的个数和预充压力使液压系统高、低管路的压力保持稳定,通过液压马达能够稳定输出机械能。运用AMESim仿真平台搭建采集机构和液压转换系统模型,模拟3级、4级和5级海况下采集机构的运动响应作为系统输入,分析液压转换系统的有效性、输出稳定性和转换效率。仿真结果验证,所设计的液压转换系统通过改变电磁阀换挡策略,能够实现对波浪能的高效采集,并有效提高液压转换系统的稳定性和转换效率。为振荡扑翼波浪能发电装置的液压转换系统的开发与研究奠定了理论基础。

关键词：波浪能转换多腔油缸电磁阀换挡策略系统设计 AMESim

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Gauss-Lévy混合模型改进BFO算法的可靠性分析

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机械设计 2022年第5期39卷 17-25页

作者：高翔王林军杜义贤三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002

针对一次二阶矩法需要对极限状态方程求导,且求解非线性问题时收敛性较差的问题,提出了一种基于LSEDA-BFO算法的可靠性分析方法。首先,通过可靠性分析理论建立优化模型;其次,采用增广乘子法将该约束优化问题转化为无约束优化问题;然后,... 详细信息

针对一次二阶矩法需要对极限状态方程求导,且求解非线性问题时收敛性较差的问题,提出了一种基于LSEDA-BFO算法的可靠性分析方法。首先,通过可靠性分析理论建立优化模型;其次,采用增广乘子法将该约束优化问题转化为无约束优化问题;然后,通过基于Gauss-Lévy混合模型的分布估计算法改进细菌觅食算法;最后,通过改进的细菌觅食算法求解优化模型。通过Gauss-Lévy混合模型改进的BFO算法所得Ackley函数的最小值由7.619 3×10^(-6)下降至4.573 8×10^(-10),精度得到显著提升。可靠性算例的计算结果表明:较JC法,文中算法不仅精度高,而且可用于求解强非线性算例;较混沌控制法和YALMIP求解器,文中算法计算精度更高;较直接抽样法和拉丁超立方模拟法,文中方法的函数调用次数少于两种蒙特卡洛模拟法,效率更高,而且可靠指标的方差更小。

关键词：可靠性分析细菌觅食算法分布估计算法蒙特卡洛模拟法

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类方形蜂窝夹层结构的声振特性研究

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武汉科技大学学报 2023年第4期46卷 311-320页

作者：陈永清仇琨李响殷圣地赵恒潘志宇三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 三峡大学石墨增材制造技术与装备湖北省工程研究中心湖北宜昌443002

基于Reddy高阶剪切变形理论和双三角函数法,建立了类方形蜂窝夹层结构振动固有频率理论模型和隔声特性理论模型,运用Workbench和声学软件Virtual Lab分别对此夹层结构进行振动模态分析和声振耦合分析。结果表明,影响类方形蜂窝夹层结构... 详细信息

基于Reddy高阶剪切变形理论和双三角函数法,建立了类方形蜂窝夹层结构振动固有频率理论模型和隔声特性理论模型,运用Workbench和声学软件Virtual Lab分别对此夹层结构进行振动模态分析和声振耦合分析。结果表明,影响类方形蜂窝夹层结构隔声量的3个主要因素按所占权重由大到小依次为夹芯壁厚、面板厚度、夹芯高度。与传统六边形蜂窝夹层结构相比,类方形蜂窝夹层结构隔声性能更好。

关键词：类方形蜂窝夹层结构声振特性固有频率隔声量减振降噪

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水电站闸门启闭机吊重入槽干涉算法与控制研究

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中国机械工程学报 2024年第6期22卷 816-821页

作者：方子帆黄瑞鸿舒承宇侯春尧张李鸣周益三峡大学机械与动力学院湖北宜昌 443002 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌 443002 中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂云南昭通 657300

为解决水电站闸门启闭机作业过程吊重入槽干涉的问题,基于吊重空间三维状态反馈,对吊重底部与门槽几何空间进行干涉判断,并控制起升机构下降速度,实现吊重安全入槽.构建出由吊重横滚角和俯仰角为模糊变量的模糊控制算法,实时调整起升机... 详细信息

为解决水电站闸门启闭机作业过程吊重入槽干涉的问题,基于吊重空间三维状态反馈,对吊重底部与门槽几何空间进行干涉判断,并控制起升机构下降速度,实现吊重安全入槽.构建出由吊重横滚角和俯仰角为模糊变量的模糊控制算法,实时调整起升机构的下降速度.联合闸门启闭机小车消摆控制算法,构建吊重入槽干涉的模糊判断与控制组合算法.通过仿真与试验研究表明:吊重在外界干扰下可以安全入槽,保障了水电站闸门启闭机无人作业下安全运行.

关键词：闸门启闭机吊重入槽干涉模糊判断电机模糊控制水电站

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