梯度冲击载荷下自移式单元支架动态响应特征研究

1

作者 陈勇 武振 +1 位作者 王恒志 商和福 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期126-133,共8页

液压支架是工作面和超前巷道常用的支护手段,在工作时其顶梁常承受来自顶板的冲击载荷,自身稳定性面临威胁。为确保自移式单元支架在多次动载冲击下的工作安全,以赵楼煤矿5304工作面超前巷道自移式单元支架ZQ2000/22/48A为研究对象展开... 液压支架是工作面和超前巷道常用的支护手段,在工作时其顶梁常承受来自顶板的冲击载荷,自身稳定性面临威胁。为确保自移式单元支架在多次动载冲击下的工作安全,以赵楼煤矿5304工作面超前巷道自移式单元支架ZQ2000/22/48A为研究对象展开研究,首先运用SOLID WORKS建立模型,然后借助动力学软件ADAMS模拟在梯度冲击载荷条件下单元支架的动态响应特征,进而研究顶梁和立柱的位移及应力变化规律。研究结果显示:在梯度冲击载荷1000 kN作用下,单立柱最大应力为1850 kN,最大下沉量为100 mm,此时顶梁相对偏移量最大,数值为5.84 mm;随着冲击荷载按200、600和1000 kN梯度依次增大,立柱和顶梁的下沉量、应力和偏移量等参数呈非线性变化,其增量和变化率逐渐增大。该研究成果为液压支架的强度选择和冲击试验分析提供理论依据。 展开更多

关键词 单元支架 超前巷道 冲击载荷 ADAMS模拟 液压支架强度

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膏体充填支架液压控制系统特性分析 被引量：1

2

作者 曹连民 张德抗 +2 位作者 赵东瑞 陈懿璇 朱明星 《机床与液压》 北大核心 2024年第19期141-145,共5页

为了提高支架支护性能与灵活性,确保其升降与移架过程的稳定性与可靠性,对液压系统立柱控制回路进行动态特性研究并对整体稳定性进行联合仿真。研究结果表明:立柱承载压力不超过1 000 kN时,外缸、中缸无杆腔压力最大分别为42.2、69 MPa... 为了提高支架支护性能与灵活性,确保其升降与移架过程的稳定性与可靠性,对液压系统立柱控制回路进行动态特性研究并对整体稳定性进行联合仿真。研究结果表明:立柱承载压力不超过1 000 kN时,外缸、中缸无杆腔压力最大分别为42.2、69 MPa,立柱的稳定性较好;当承载压力为1 100 kN时,外缸、中缸无杆腔压力最大分别为52.5、83.8 MPa,最大流量达到400 L/min左右,能及时泄压;基于ADAMS与AMESim的机液联合仿真,降柱、升柱时间分别为11.02、24.98 s,最大倾斜角度约为1.3°;通过对液压系统现场观测得出液压支架具有很好的支撑作用和稳定性,有效解决了以往充填开采时充填支架支护存在的问题,实现“采煤-充填”两班一循环的高效开采生产模式。 展开更多

关键词 膏体充填支架 立柱控制回路 液压系统 联合仿真 现场试验

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微型四柱式放顶煤液压支架设计及其适应性 被引量：8

3

作者 郭军 郭星辰 +6 位作者 冯国瑞 郭育霞 文晓泽 李丽绒 王子 皇文博 康立勋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期766-777,共12页

微型液压支架及其测控系统在物理试验中起到至关重要的作用,为更好地结合工程实际,保证试验结果的科学性、准确性和真实性,利用SOLIDWORKS软件对微型支架进行三维建模、运动仿真、强度测试。对液压系统所需元件进行非标设计改造,基于RC... 微型液压支架及其测控系统在物理试验中起到至关重要的作用,为更好地结合工程实际,保证试验结果的科学性、准确性和真实性,利用SOLIDWORKS软件对微型支架进行三维建模、运动仿真、强度测试。对液压系统所需元件进行非标设计改造,基于RC模型理念配置完善的液压及测控系统,并对支架力学性能进行了相应的测试。结果表明:微型支架在符合结构和承载特性相似的前提下,通过控制泵站压力并在液压阀的配合作用下可满足试验中可控性以及多变量要求。以MNZF0.2/0.55/0.84微型液压支架及测控系统设计为例,给出了支架结构设计的具体步骤和液压系统的换算公式,阐明了支架设计思路及注意事项。支架强度大,刚度稳定,泵站压力可达到3 MPa以上,远高于试验需求。支架前端梁运动曲线符合双纽线特征,运动轨迹变化范围仅为0.46 mm左右,小于理论上的最优值。支架在初撑、增阻、恒阻和卸压阶段能满足其承载特性及运动要求。经测试,支架工作阻力为168 N,对应的支护强度为0.54 MPa,系统压力仍有较大的富余量。护帮千斤顶采用与立柱相同的液压系统,可对煤壁起到保护作用,其与顶梁组成的支撑体系能够更好地体现支架围岩的耦合特性。研究结果可为支架与围岩耦合相关物理试验单一变量或多变量分析提供借鉴,其与围岩耦合相关试验数据对现场应用具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 综放开采 液压支架 运动仿真 物理试验 静应力分析

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用有限元法模拟液压支架强度试验 被引量：10

4

作者 高耀东 周同 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第12期66-71,共6页

用有限元法模拟液压支架的强度试验较实物试验周期短、成本低,可用于指导液压支架的设计。由于液压支架的结构件属于钢板焊接件,为了更好地应用有限元法对液压支架刚度和强度进行分析,运用SHELL单元和SOLID单元分别划分钢板结构和其他... 用有限元法模拟液压支架的强度试验较实物试验周期短、成本低,可用于指导液压支架的设计。由于液压支架的结构件属于钢板焊接件,为了更好地应用有限元法对液压支架刚度和强度进行分析,运用SHELL单元和SOLID单元分别划分钢板结构和其他复杂形状零件,运用绑定接触对单元进行连接,建立了混合单元类型的有限元模型,得到的模型规模小、单元质量好。再合理地施加载荷和位移边界条件,选择顶梁偏载和底座两端集中载荷、顶梁扭转和底座两端集中载荷工况进行分析,得到了较可靠的分析结果。 展开更多

关键词 SHELL-SOLID单元混合模型 液压支架 强度试验 有限元分析

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积分分离PID在强度试验中的应用与研究 被引量：3

5

作者 张宁 郑瑶 张佳斌 《液压与气动》 北大核心 2020年第7期158-162,共5页

液压加载是结构强度试验最主要的加载方式,由于控制器调节的因素,存在载荷超调的问题。介绍了积分分离PID算法原理,并将传统PID与积分分离PID进行对比仿真分析,积分分离PID有减小超调的优势。以积分分离PID算法为基础,设计了液压加载控... 液压加载是结构强度试验最主要的加载方式,由于控制器调节的因素,存在载荷超调的问题。介绍了积分分离PID算法原理,并将传统PID与积分分离PID进行对比仿真分析,积分分离PID有减小超调的优势。以积分分离PID算法为基础,设计了液压加载控制系统,首次在MTS Flextest 200控制器中引入积分分离PID算法,并对超调指标进行测试。实验结果表明,采用积分分离PID算法的液压加载控制系统,有效地减小了系统的超调,满足结构强度试验的加载精度要求,对结构强度试验中的其他加载控制方式改进提供了借鉴意义。 展开更多

关键词 强度试验 液压加载 积分分离 PID MATLAB仿真

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深井大断面软岩硐室高强稳定型支护技术研究 被引量：23

6

作者 张连福 谢文兵 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第5期32-38,共7页

根据桃园矿深部开采的地质条件,针对深部大断面软岩硐室,深入开展巷道围岩稳定性研究,掌握深部开采巷道实际的变形破坏特征,分析深井大断面软岩硐室支护破坏原因;然后采用理论分析、数值模拟方法,提出新型高强稳定型支护理论与技术,此... 根据桃园矿深部开采的地质条件,针对深部大断面软岩硐室,深入开展巷道围岩稳定性研究,掌握深部开采巷道实际的变形破坏特征,分析深井大断面软岩硐室支护破坏原因;然后采用理论分析、数值模拟方法,提出新型高强稳定型支护理论与技术,此技术采用带梁锚索对高强锚网支护体进行结构补偿,以提高支护承载结构结构稳定性,成功应用于桃园煤矿深井大断面硐室支护实践。 展开更多

关键词 深井 大断面软岩硐室 数值模拟 结构补偿理论 高强稳定型支护技术

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液压支架虚拟设计 被引量：3

7

作者 程志红 王保明 +2 位作者 闫海峰 魏连河 贾洪现 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期324-327,共4页

通过建立液压支架虚拟样机及满足并行设计要求的变型样机,模拟了液压支架的运动过程,分析液压支架在运动过程中的受力情况,并按照MT3122000试验规范的加载方式,分析了整机及关键零部件的强度,从而帮助设计人员优化设计参数.

关键词 液压支架 虚拟设计 建模 运动仿真 压架试验

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确定支架合理支护强度的数值模拟方法 被引量：13

8

作者 李春睿 《中国煤炭》 北大核心 2011年第5期79-82,共4页

以支架和围岩的相互作用关系为理论依据,利用FLAC3D数值模拟软件对液压支架合理支护强度的确定方法进行了研究,提出了两种方法来确定液压支架的支护强度,一种是以工作面控顶区岩(煤)体的下沉量来判断支架的合理支护强度,另一种是以顶板(... 以支架和围岩的相互作用关系为理论依据,利用FLAC3D数值模拟软件对液压支架合理支护强度的确定方法进行了研究,提出了两种方法来确定液压支架的支护强度,一种是以工作面控顶区岩(煤)体的下沉量来判断支架的合理支护强度,另一种是以顶板(煤)对支架的直接作用力来判断合理的支护强度,并结合现场应用实例说明了两种方法的合理性。 展开更多

关键词 液压支架 支护强度 数值模拟 控顶区域

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液压支架缸体环焊缝缺陷超声相控阵检测方法研究 被引量：3

9

作者 董明 万回回 +3 位作者 孙思雅 苏成明 王昕 韩磊 《煤炭工程》 北大核心 2023年第11期154-159,共6页

针对液压缸长期在重载和交变载荷下运行,极易产生各种疲劳损伤,严重时引起缸体焊缝开裂,甚至引发爆缸的问题,对液压支架缸体焊缝检测方法进行了研究。由于焊缝表面不平整,声波垂直入射耦合效果差,将换能器安装在楔块上使得声波斜入射对... 针对液压缸长期在重载和交变载荷下运行,极易产生各种疲劳损伤,严重时引起缸体焊缝开裂,甚至引发爆缸的问题,对液压支架缸体焊缝检测方法进行了研究。由于焊缝表面不平整,声波垂直入射耦合效果差,将换能器安装在楔块上使得声波斜入射对焊缝进行检测。根据射线声学理论和Snell原理,确定超声波在楔块和工件中的传播路径,得到了楔块条件下超声相控阵延时法则计算公式。对楔块条件下单阵元空间脉冲响应进行延时叠加,得到了超声相控阵的空间声压模型,仿真得到了不同偏转角度时的声轴线声压,分析了在不同偏转角度下超声相控阵换能器辐射声场的特性。对含人工缺陷的焊缝试块进行相控阵实验,能发现不同位置的缺陷,对ZY9200/25/50D型液压支架缸体环焊缝进行现场检测,从相控阵图像上可以直接得到缺陷的位置和尺寸,通过声场仿真可为制定相控阵检测工艺参数提供指导。 展开更多

关键词 液压支架 超声相控阵检测 声场仿真 空间脉冲响应

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一类单缸剪升机构的变截面支臂强度仿真优化

10

作者 张博利 颜超 张威 《机床与液压》 北大核心 2014年第1期136-138,共3页

以单液压缸输入方式剪刀架举升机构为例,构建了统一精确的机构支臂力学分析模型,基于等强度的思想,以截面高度H作为优化变量,在满足应力要求的条件下,确定了变截面支臂的结构尺寸,并利用有限元软件对支臂进行强度仿真优化,为今后的实验... 以单液压缸输入方式剪刀架举升机构为例,构建了统一精确的机构支臂力学分析模型,基于等强度的思想,以截面高度H作为优化变量,在满足应力要求的条件下,确定了变截面支臂的结构尺寸,并利用有限元软件对支臂进行强度仿真优化,为今后的实验研究和其他研究奠定了基础。 展开更多

关键词 单液压缸 剪升机构 支臂 等强度 仿真

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巷道临时支护支架推移油缸液压同步系统设计 被引量：8

11

作者 刘建实 丁海港 +1 位作者 李皓楠 赵继云 《液压与气动》 北大核心 2017年第3期73-76,共4页

针对巷道临时支护支架的推移油缸在工作面工作过程中承受的偏载,设计了负载敏感系统与同步阀相结合的液压同步系统,使得推移油缸在承受偏载下也能达到较高的位移同步精度;使用AMESim仿真软件对该液压同步系统进行了建模和仿真分析,得到... 针对巷道临时支护支架的推移油缸在工作面工作过程中承受的偏载,设计了负载敏感系统与同步阀相结合的液压同步系统,使得推移油缸在承受偏载下也能达到较高的位移同步精度;使用AMESim仿真软件对该液压同步系统进行了建模和仿真分析,得到推移油缸的位移同步精度为0.68%;搭建了推移油缸液压同步系统的试验台,在推移油缸承受偏载下对液压同步系统进行了试验研究和分析,得到该系统推移油缸位移同步精度为1.32%,满足1.5%以内的设计目标。研究结果表明:负载敏感系统结合同步阀能在油缸承受偏载时抑制压力和流量的波动,保证流量不变,使得油缸同步运行,同时具有调速方便和节能的优点。 展开更多

关键词 临时支护支架 负载敏感系统 同步阀 液压同步系统 仿真 试验

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液压支架整架强度试验的计算机模拟方法 被引量：5

12

作者 朱诗顺 鲁广文 沈立山 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第2期201-205,共5页

就液压支架整架强度试验的计算机模拟，系统阐述了支架结构的模型化技术和试验工况、外部载荷的计算机模拟方法．指出在支架图纸设计完成后对支架进行计算机模拟压架试验，可以在支架制造前快速、经济、全面、准确地检验支架各部位的设... 就液压支架整架强度试验的计算机模拟，系统阐述了支架结构的模型化技术和试验工况、外部载荷的计算机模拟方法．指出在支架图纸设计完成后对支架进行计算机模拟压架试验，可以在支架制造前快速、经济、全面、准确地检验支架各部位的设计强度，以保证支架的设计质量和对支架进行全面优化设计，从而较大幅度地降低支架重量和制造成本． 展开更多

关键词 液压支架 强度试验 计算机模拟 整架

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液压支架双级安全阀设计及其快速动载冲击试验研究 被引量：3

13

作者 周国强 王慧 +1 位作者 宋宇宁 赵国超 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期2194-2203,共10页

为提高液压支架的抗冲击性和稳定性,设计了一种额定流量、额定压力分别为50 L/min和45 MPa的一级直动阀与额定流量、额定压力分别为1000 L/min、50 MPa的二级差动阀相组合的新型双级安全阀。开发了基于蓄能器组的快速动载冲击试验系统,... 为提高液压支架的抗冲击性和稳定性,设计了一种额定流量、额定压力分别为50 L/min和45 MPa的一级直动阀与额定流量、额定压力分别为1000 L/min、50 MPa的二级差动阀相组合的新型双级安全阀。开发了基于蓄能器组的快速动载冲击试验系统,利用AMESim-Simulink联合仿真技术获得了快速动载冲击试验系统的压力动态响应特性和双级安全阀压力流量动态响应特性,研制了快速动载冲击试验台样机对双级安全阀进行了测试。结果表明,二级差动阀额定压力、额定流量分别约为49.2 MPa和992 L/min,开启时间小于3 ms,压力稳定时间在13~15 ms范围内,卸荷时间小于5 ms,验证了设计的双级安全阀具有卸荷速度快与抗冲击性能优良的特点及快速动载冲击试验方案的正确性。 展开更多

关键词 液压支架 双级安全阀 AMESim-Simulink联合仿真技术 快速动载冲击试验

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暗挖隧道空间网架混凝土初期支护受力特性研究 被引量：3

14

作者 宋远 黄明利 +1 位作者 张旭东 李然 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第2期273-284,共12页

为解决城市软弱围岩浅埋暗挖隧道在施工过程中容易出现支护不及时、支护强度不足的问题,采用数值模拟和室内模型试验相结合的方法,对空间网架锚喷支护作用原理、承载力学特性展开研究,提出及时形成强力支护、实时承担围岩荷载的“及时... 为解决城市软弱围岩浅埋暗挖隧道在施工过程中容易出现支护不及时、支护强度不足的问题,采用数值模拟和室内模型试验相结合的方法,对空间网架锚喷支护作用原理、承载力学特性展开研究,提出及时形成强力支护、实时承担围岩荷载的“及时高强支护”理念,创新性地设计出装配式空间网架支护结构及节点形式,建立高强度空间网架锚喷支护体系。结果表明:1)采用高强度的空间网架结构作为隧道初期支护,有利于改善应力应变状态,提高结构整体承载性能;2)在压弯荷载作用下,上主肢钢管受压率先进入屈服破坏,螺栓端板节点构件较无节点构件表现出更高的承载力及抗弯刚度;3)关于变形破坏模式,螺栓端板节点混凝土构件表现为跨中区域竖向裂纹发展破坏,无节点混凝土构件呈现出大范围的裂纹扩展规律;4)无节点混凝土构件具有较好的可变形能力,其极限承载力约为螺栓端板节点混凝土构件的1.2倍,而螺栓端板节点混凝土构件的抗弯刚度较高,对变形的控制效果更好。 展开更多

关键词 暗挖隧道 装配式空间网架 及时高强支护 数值模拟 室内足尺试验

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冲击作用下液压支架双级安全阀动态特性研究 被引量：4

15

作者 宋宇宁 徐晓辰 张文武 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期242-248,279,共8页

为了使统结构的液压支架安全阀在应对煤层顶板冲击时确保液压支架立柱不易受到冲击破坏,设计一种直动与差动相结合的双级联动式液压支架安全阀。根据液压支架受顶板冲击载荷,构建双级安全阀启溢闭过程立柱回路的动态特性模型,进行冲击... 为了使统结构的液压支架安全阀在应对煤层顶板冲击时确保液压支架立柱不易受到冲击破坏,设计一种直动与差动相结合的双级联动式液压支架安全阀。根据液压支架受顶板冲击载荷,构建双级安全阀启溢闭过程立柱回路的动态特性模型,进行冲击作用下的动态仿真,获得不同冲击速度和不同冲击持续时间下双级安全阀动态特性曲线。自制快速冲击加载实验台,对公称流量为1000 L/min的双级安全阀样件进行冲击加载实验。结果表明:双级安全阀的稳态压力为45 MPa,稳态流量为950 L/min,压力上升时间为20 ms,压力超调量为22.3%,双级安全阀灵敏度较高,动态特性较好,对顶板不同的冲击形式,可快速对立柱回路进行卸荷降压。 展开更多

关键词 液压支架 双级安全阀 卸荷特性 数值模拟 冲击试验

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8.8 m液压支架设计与制造关键技术研究 被引量：18

16

作者 高有进 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第11期15-20,共6页

针对8.8 m大采高液压支架大缸径立柱材料空白,现有加工制造装备等难以满足用户要求的现状,在架型设计、支架中心距确定、立柱缸径选定与制造、高强钢材料开发与焊接工艺研究等方面进行研究,最终确定了ZY26000/40/88D架型,支架中心距达到... 针对8.8 m大采高液压支架大缸径立柱材料空白,现有加工制造装备等难以满足用户要求的现状,在架型设计、支架中心距确定、立柱缸径选定与制造、高强钢材料开发与焊接工艺研究等方面进行研究,最终确定了ZY26000/40/88D架型,支架中心距达到2.4 m,立柱缸径φ600 mm,并形成了优选的加工制造工艺,有效保证了产品品质,与钢厂合作开发了ZMJ06高强钢材料,屈服强度达到890MPa,有效减小了支架质量,整架质量控制在100 t以内。目前8.8 m液压支架已经顺利通过了国家实验室型式试验检测,效果良好,为下一步批量生产做好了技术储备。 展开更多

关键词 8.8 m液压支架 制造工艺 大缸径立柱 高强钢材料

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高水平构造应力巷道围岩稳定性数值模拟分析及控制 被引量：4

17

作者 秦万能 梁红书 《中国矿业》 北大核心 2016年第9期116-122,共7页

为了解决高水平构造应力条件下巷道围岩易失稳的难题,采用数值模拟的研究方法,分析了两种支护形势下巷道围岩响应特征,提出了巷道底板采用锚索束注浆加固的治理方案,并结合数值模拟进行现场工业性试验。结果表明:巷道围岩原支护方式对... 为了解决高水平构造应力条件下巷道围岩易失稳的难题,采用数值模拟的研究方法,分析了两种支护形势下巷道围岩响应特征,提出了巷道底板采用锚索束注浆加固的治理方案,并结合数值模拟进行现场工业性试验。结果表明:巷道围岩原支护方式对巷道的顶板及两帮起到较好支护效果,但巷道底鼓量较大;在进行底板锚索束注浆加固支护后,顶底板累计移近量为142mm,两帮的移近量为123mm,较原支护围岩断面整体收缩减小48%左右,底板锚索束整体补强作用显著,能够有效控制巷道底鼓增大趋势,保证了巷道围岩的完整性和稳定性。 展开更多

关键词 构造应力 数值模拟 巷道围岩 工业性试验 支护强度

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大倾角液压支架试验装置齿轮接触载荷仿真分析 被引量：1

18

作者 杨阳 魏毅龙 《机床与液压》 北大核心 2019年第5期133-135,共3页

为了解决大倾角液压支架试验装置转动驱动机构齿轮接触受力复杂问题,通过分析驱动机构齿轮在不同时刻的接触及载荷情况,将齿轮传动模型导入ADAMS中仿真获取相关特性,模拟齿轮轮齿接触啮合情况及啮合力的波动范围,并对仿真结果作了分析... 为了解决大倾角液压支架试验装置转动驱动机构齿轮接触受力复杂问题,通过分析驱动机构齿轮在不同时刻的接触及载荷情况,将齿轮传动模型导入ADAMS中仿真获取相关特性,模拟齿轮轮齿接触啮合情况及啮合力的波动范围,并对仿真结果作了分析对比。对展开角范围内渐开线对的啮合过程进行静力学分析,从渐开线特性推出齿轮传动的定传动比特性,得出主动齿轮转动90°过程中轮齿的啮合情况和依次交替的过程。 展开更多

关键词 大倾角液压支架 试验装备 轮齿 接触啮合 仿真分析

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