为研究采煤机螺旋滚筒在多种赋存条件下的振动特性,以MG2×55/250–BWD型薄煤层采煤机为工程对象,优化煤岩接触模型,建立与实际赋存条件相似的多种不同截割工况下煤壁离散元模型。结合DEM–MFBD(Discrete Element Method-Multi Flex...为研究采煤机螺旋滚筒在多种赋存条件下的振动特性,以MG2×55/250–BWD型薄煤层采煤机为工程对象,优化煤岩接触模型,建立与实际赋存条件相似的多种不同截割工况下煤壁离散元模型。结合DEM–MFBD(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics)双向耦合数值模拟方法搭建采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型与煤壁离散元模型的双向耦合试验平台,通过仿真试验得到不同煤岩工况下螺旋滚筒的截割过程,并分别对其振动特性的变化规律展开分析。研究结果表明:螺旋滚筒在截割过程中,三向均出现不同程度的振动,其中截割阻力方向振动加速度最大,牵引阻力方向振动加速度次之,侧向力方向振动加速度最小。随着模型中夹矸硬度以及层数比例的增加,截割过程中螺旋滚筒的振动强度不断加剧,最大振动加速度有效值的差值达到4403.149 mm/s^(2)。利用短时傅里叶变换将一维振动信号转化为二维时频谱图像,得到不同煤岩工况下振动信息变化特征在时频域中完成较好保留,其时频谱图像的特征样本效果优于各工况的时域一维信号曲线,主频能量位置、范围大小、特征团形状等信息具有明显区别,即使遇到夹矸层数不同,夹矸坚固性系数也存在差异的复杂工况,其时频谱图像中能量特征的分布形式也具有显著差别。通过振动模态分析发现,随着煤壁中含有夹矸硬度的增加,各部位的变形量均发生变化,其中截齿部位变化最为强烈。基于相似理论搭建采煤机振动信号测试试验平台,对不同煤岩工况条件下螺旋滚筒截割过程进行了测试研究,通过追踪螺旋滚筒的振动状态,发现其振动变化规律与双向耦合数值模拟一致。试验测试得到DEM–MFBD数值模拟方法获取的螺旋滚筒振动加速度有效值与依据相似比反推的试验数据之间的误差小于DEM离散元数值模拟方法与实验数据之间的误差,验证了DEM–MFBD数值模拟方法的准确性。研究结果对于提升螺旋滚筒工作可靠性具有重要意义,同时也为采煤机智能化开采的煤岩截割状态识别系统搭建过程中数据信息的获取提供了一种新的方法。展开更多
严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynami...严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynamics-computational fluid dynamics, DEM-MFBD-CFD)耦合分析法,建立车厢底板结冰脱落击打应答器模型,并借助风洞和现场试验结果,验证了模型的可靠性;基于建立的分析模型研究不同列车速度、风压变化、冰块质量等因素对应答器击打的受力影响。结果表明:应答器受到的最大应力随列车运行速度呈现幂函数增长关系,当行车速度增大到350 km/h时,最大应力达15.591 MPa,约为150 km/h时的3.5倍;且随冰块质量增加应答器最大应力呈现先迅速增加后缓慢增长趋势;当横风风速为5~20 m/s作用时,应答器表面所受到的最大应力相差不大,表明横风对冰雪击打应答器作用可忽略不计;为减小冰雪飞溅击打应答器危害,可采取除融雪手段、列车降速等措施。展开更多
为探索土壤微形貌加工过程中从动型铲板式触土部件与土壤的互作机理,该研究基于离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法建立铲板式滚动触土部件与土壤互作的离散元模型。通过EDEM-RecurDy...为探索土壤微形貌加工过程中从动型铲板式触土部件与土壤的互作机理,该研究基于离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合算法建立铲板式滚动触土部件与土壤互作的离散元模型。通过EDEM-RecurDyn联合仿真探索滚动部件作业机理,以机具作业速度(0.6、1.0和1.4 m/s)为影响因素,求解机具作业所需水平牵引力与土壤微坑容积,并通过开展台架试验评价仿真模型准确性。耦合仿真结果表明:随机具作业速度的上升,x向水平牵引力和z向垂直力不断变大;机具在不同速度作业下的土壤表面形成的微坑容积分别为3310.91、3325.96和3384.47 mL;根据土壤压缩力、颗粒流向及动能变化,阐释了铲板式滚动触土部件作业过程中土壤微形貌的形成机理。将台架试验与仿真求解结果进行对比,x方向水平牵引力相对误差分别为5.02%、4.59%、4.11%,土壤表面微坑容积误差分别为6.23%、7.09%、5.64%,各作业速度下仿真模型具有较好的准确性。该研究所构建的DEM-MBD耦合模型可为探明铲板式滚动触土部件与土壤互作机理、机具几何结构优化、以及作业参数选择提供理论依据和技术参考。展开更多
针对目前水稻直播机电磁振动排种器排种仿真研究中无法模拟水稻芽种种群连续排种的问题,以广西大学研制的2BD-8型水稻直播机电磁振动排种器为研究对象,利用物理试验测定了芽种的基本物理参数及芽种间、芽种与钢板间的接触参数,并利用堆...针对目前水稻直播机电磁振动排种器排种仿真研究中无法模拟水稻芽种种群连续排种的问题,以广西大学研制的2BD-8型水稻直播机电磁振动排种器为研究对象,利用物理试验测定了芽种的基本物理参数及芽种间、芽种与钢板间的接触参数,并利用堆积角试验和极差分析法进行了芽种离散元接触参数的标定;接着,先采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)和多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合的方法及对排种器关键振动部件柔性化,后单独采用DEM法,建立了电磁振动排种作业仿真模型,并进行了样机验证试验。结果表明:(1)含水率28.2%时,芽种与钢板间恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.451、0.297和0.066,芽种与芽种间分别为0.311、0.369和0.080;(2)采用DEM-MBD耦合方法和单独采用DEM法均可实现水稻芽种种群连续排种仿真,但采用DEM-MBD耦合方法建立的排种作业仿真模型精度更高,与实际排种作业情况较一致。研究可为水稻电磁振动式排种器排种仿真研究和优化设计提供参考。展开更多
文摘为研究采煤机螺旋滚筒在多种赋存条件下的振动特性,以MG2×55/250–BWD型薄煤层采煤机为工程对象,优化煤岩接触模型,建立与实际赋存条件相似的多种不同截割工况下煤壁离散元模型。结合DEM–MFBD(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics)双向耦合数值模拟方法搭建采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型与煤壁离散元模型的双向耦合试验平台,通过仿真试验得到不同煤岩工况下螺旋滚筒的截割过程,并分别对其振动特性的变化规律展开分析。研究结果表明:螺旋滚筒在截割过程中,三向均出现不同程度的振动,其中截割阻力方向振动加速度最大,牵引阻力方向振动加速度次之,侧向力方向振动加速度最小。随着模型中夹矸硬度以及层数比例的增加,截割过程中螺旋滚筒的振动强度不断加剧,最大振动加速度有效值的差值达到4403.149 mm/s^(2)。利用短时傅里叶变换将一维振动信号转化为二维时频谱图像,得到不同煤岩工况下振动信息变化特征在时频域中完成较好保留,其时频谱图像的特征样本效果优于各工况的时域一维信号曲线,主频能量位置、范围大小、特征团形状等信息具有明显区别,即使遇到夹矸层数不同,夹矸坚固性系数也存在差异的复杂工况,其时频谱图像中能量特征的分布形式也具有显著差别。通过振动模态分析发现,随着煤壁中含有夹矸硬度的增加,各部位的变形量均发生变化,其中截齿部位变化最为强烈。基于相似理论搭建采煤机振动信号测试试验平台,对不同煤岩工况条件下螺旋滚筒截割过程进行了测试研究,通过追踪螺旋滚筒的振动状态,发现其振动变化规律与双向耦合数值模拟一致。试验测试得到DEM–MFBD数值模拟方法获取的螺旋滚筒振动加速度有效值与依据相似比反推的试验数据之间的误差小于DEM离散元数值模拟方法与实验数据之间的误差,验证了DEM–MFBD数值模拟方法的准确性。研究结果对于提升螺旋滚筒工作可靠性具有重要意义,同时也为采煤机智能化开采的煤岩截割状态识别系统搭建过程中数据信息的获取提供了一种新的方法。
文摘针对目前水稻直播机电磁振动排种器排种仿真研究中无法模拟水稻芽种种群连续排种的问题,以广西大学研制的2BD-8型水稻直播机电磁振动排种器为研究对象,利用物理试验测定了芽种的基本物理参数及芽种间、芽种与钢板间的接触参数,并利用堆积角试验和极差分析法进行了芽种离散元接触参数的标定;接着,先采用离散元法(Discrete Element Method,DEM)和多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)耦合的方法及对排种器关键振动部件柔性化,后单独采用DEM法,建立了电磁振动排种作业仿真模型,并进行了样机验证试验。结果表明:(1)含水率28.2%时,芽种与钢板间恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.451、0.297和0.066,芽种与芽种间分别为0.311、0.369和0.080;(2)采用DEM-MBD耦合方法和单独采用DEM法均可实现水稻芽种种群连续排种仿真,但采用DEM-MBD耦合方法建立的排种作业仿真模型精度更高,与实际排种作业情况较一致。研究可为水稻电磁振动式排种器排种仿真研究和优化设计提供参考。
