掘进机回转台在截割煤岩时承受偏载荷及强冲击作用,其性能影响掘进机的工作效率及安全性。为探究掘进机回转台疲劳寿命的影响因素及最佳服役参数,提出了一种基于Kriging代理模型和DEM-MFBD(discrete element model-multi flexible body ...掘进机回转台在截割煤岩时承受偏载荷及强冲击作用,其性能影响掘进机的工作效率及安全性。为探究掘进机回转台疲劳寿命的影响因素及最佳服役参数,提出了一种基于Kriging代理模型和DEM-MFBD(discrete element model-multi flexible body dynamics,离散单元法-多柔性体动力学)双向耦合技术的回转台疲劳寿命预测方法。首先,建立了掘进机截割部与回转台的空间受力模型,明确了截割部与回转台的受力规律。然后,联合RecurDyn与EDEM软件对回转台进行双向刚柔耦合动力学仿真分析,获得了回转台在工作状态下的应力分布。最后,利用拉丁超立方抽样法选取15组掘进机服役参数作为输入,以回转台疲劳寿命为响应,建立了对应的Kriging代理模型,并利用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到了回转台在最佳服役参数下的疲劳寿命。结果表明,当掘进机的截割头转速为54 r/min、回转台横摆速度为1.003 m/min、截割臂垂直摆角为7°时,回转台的疲劳寿命最长。结合DEM-MFBD双向耦合技术、Kriging代理模型与粒子群优化算法来探究掘进机的最佳服役参数,可为回转类部件的优化设计提供新思路。展开更多
横波可控震源振动器平板作为页岩气勘探中的关键部件,其疲劳寿命直接影响可控震源的使用寿命和勘探精度。然而,传统的振动器平板疲劳寿命优化方法未考虑平板与平板齿间焊接残余应力的影响,导致平板结构在抗疲劳优化设计方面效果不佳。为...横波可控震源振动器平板作为页岩气勘探中的关键部件,其疲劳寿命直接影响可控震源的使用寿命和勘探精度。然而,传统的振动器平板疲劳寿命优化方法未考虑平板与平板齿间焊接残余应力的影响,导致平板结构在抗疲劳优化设计方面效果不佳。为此,使用局部灵敏度法对平板疲劳寿命进行敏感性分析,确定了焊接残余应力为影响疲劳寿命的关键因素。随后,建立了平板的各向最大焊接残余应力与焊接速度和焊接层间温度之间的数学模型,并以各向最大焊接残余应力为约束,以疲劳寿命为优化目标,建立相应的优化模型。最后,利用NSGA-Ⅱ(nondominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,非支配排序遗传算法-Ⅱ)获取Pareto解集,并结合熵权法和TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution,逼近理想解排序)法确定最佳优化方案:焊接速度为10.23 mm/s,焊接层间温度为105℃。结果表明,优化后平板的疲劳寿命为10.23年,相比优化前提高了17.72%。研究结果可为横波可控震源振动器平板的疲劳寿命优化提供科学有效的理论方法和工程指导。展开更多
文摘掘进机回转台在截割煤岩时承受偏载荷及强冲击作用,其性能影响掘进机的工作效率及安全性。为探究掘进机回转台疲劳寿命的影响因素及最佳服役参数,提出了一种基于Kriging代理模型和DEM-MFBD(discrete element model-multi flexible body dynamics,离散单元法-多柔性体动力学)双向耦合技术的回转台疲劳寿命预测方法。首先,建立了掘进机截割部与回转台的空间受力模型,明确了截割部与回转台的受力规律。然后,联合RecurDyn与EDEM软件对回转台进行双向刚柔耦合动力学仿真分析,获得了回转台在工作状态下的应力分布。最后,利用拉丁超立方抽样法选取15组掘进机服役参数作为输入,以回转台疲劳寿命为响应,建立了对应的Kriging代理模型,并利用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到了回转台在最佳服役参数下的疲劳寿命。结果表明,当掘进机的截割头转速为54 r/min、回转台横摆速度为1.003 m/min、截割臂垂直摆角为7°时,回转台的疲劳寿命最长。结合DEM-MFBD双向耦合技术、Kriging代理模型与粒子群优化算法来探究掘进机的最佳服役参数,可为回转类部件的优化设计提供新思路。
文摘横波可控震源振动器平板作为页岩气勘探中的关键部件,其疲劳寿命直接影响可控震源的使用寿命和勘探精度。然而,传统的振动器平板疲劳寿命优化方法未考虑平板与平板齿间焊接残余应力的影响,导致平板结构在抗疲劳优化设计方面效果不佳。为此,使用局部灵敏度法对平板疲劳寿命进行敏感性分析,确定了焊接残余应力为影响疲劳寿命的关键因素。随后,建立了平板的各向最大焊接残余应力与焊接速度和焊接层间温度之间的数学模型,并以各向最大焊接残余应力为约束,以疲劳寿命为优化目标,建立相应的优化模型。最后,利用NSGA-Ⅱ(nondominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,非支配排序遗传算法-Ⅱ)获取Pareto解集,并结合熵权法和TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution,逼近理想解排序)法确定最佳优化方案:焊接速度为10.23 mm/s,焊接层间温度为105℃。结果表明,优化后平板的疲劳寿命为10.23年,相比优化前提高了17.72%。研究结果可为横波可控震源振动器平板的疲劳寿命优化提供科学有效的理论方法和工程指导。
文摘为研究承载型60°斜十字全熔透焊接接头(oblique cruciform full-penetration welded joints,OCFWJs)局部应力分布及疲劳性能,设计3个试验模型完成3种名义应力幅水平下的疲劳试验,得到试件疲劳破坏时的循环次数.利用ABAQUS软件建立60°OCFWJs有限元模型,计算得到焊趾处热点正应力、热点剪应力及等效热点应力.基于规范中的名义应力S-N曲线和热点应力S-N曲线,分别采用名义主应力法、等效热点应力法和相互作用方程方法对拉—剪联合作用下60°OCFWJs疲劳寿命进行了评估.结果表明,采用名义应力幅、名义拉应力幅或名义剪应力幅均无法对60°OCFWJs疲劳寿命进行可靠评估.依据国际焊接学会(International Institute of Welding,IIW)规范无论采用热点拉应力幅或热点剪应力幅也无法对60°OCFWJs疲劳寿命进行可靠评估.按欧洲钢结构设计规范Eurocode3相互作用方程方法预测的疲劳寿命远低于试验值,按等效热点应力方法预测的疲劳寿命与试验值符合良好.
