【目的】针对松散介质下钻进机器人研究匮乏、土壤-螺旋钻进机制分析不足的问题,设计一款新型螺旋钻进机器人,满足高效钻进与灵活避障的实际需求。【方法】首先,通过土壤-螺旋相互作用分析,建立运动学与动力学模型,揭示单螺旋钻进偏转...【目的】针对松散介质下钻进机器人研究匮乏、土壤-螺旋钻进机制分析不足的问题,设计一款新型螺旋钻进机器人,满足高效钻进与灵活避障的实际需求。【方法】首先,通过土壤-螺旋相互作用分析,建立运动学与动力学模型,揭示单螺旋钻进偏转的核心机制;其次,设计左旋-右旋-左旋组合推进机构以抵消偏转影响,搭配3R1T混联机构实现空间三维转向;再次,利用Matlab软件分析混联机构工作空间,验证转向灵活性;最后,建立离散元与多体动力学(Discrete Element and Multibody Dynamics, DEM-MBD)耦合仿真模型,全面验证机构性能。【结果】仿真结果表明,多螺旋组合使单螺旋偏转误差控制在3%以内,混联机构具备3R1T自由度与充足工作空间;机器人9 s内轴向钻进150 mm,竖直方向位移可控在35 mm内,可有效解决单螺旋偏转问题,实现松散介质下高效钻进与灵活转向。研究可为同类机器人设计提供参考。展开更多
为了探究不同含冰率下的有砟道床在列车循环荷载作用下的沉降特性,采用平行黏结模型模拟道砟-冰和冰-冰的黏结作用,建立了不同含冰率下的冰冻有砟道床细观仿真模型,基于离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body D...为了探究不同含冰率下的有砟道床在列车循环荷载作用下的沉降特性,采用平行黏结模型模拟道砟-冰和冰-冰的黏结作用,建立了不同含冰率下的冰冻有砟道床细观仿真模型,基于离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)双向耦合(DEM-MBD)数值模拟,对冰冻道床施加了500次列车循环荷载,对道床宏观上的累积沉降,微观上的冰结键状态,颗粒运动,道砟颗粒力链传递及分布进行了分析。结果表明,高含冰率能显著抑制有砟道床沉降,并呈现“快速沉降-基本稳定”两阶段特征;同时,随着含冰率增加,冰冻作用使道床内部的传力体系从“均匀颗粒力链”向“黏结块状体力链”演变,但也应注意含冰率超过20%时,冰冻有砟道床开始凸显“脆性”。本研究成果丰富了列车循环荷载下冰冻有砟道床沉降特性的研究,并对指导寒区铁路有砟道床运维养护具有参考价值。展开更多
文摘【目的】针对松散介质下钻进机器人研究匮乏、土壤-螺旋钻进机制分析不足的问题,设计一款新型螺旋钻进机器人,满足高效钻进与灵活避障的实际需求。【方法】首先,通过土壤-螺旋相互作用分析,建立运动学与动力学模型,揭示单螺旋钻进偏转的核心机制;其次,设计左旋-右旋-左旋组合推进机构以抵消偏转影响,搭配3R1T混联机构实现空间三维转向;再次,利用Matlab软件分析混联机构工作空间,验证转向灵活性;最后,建立离散元与多体动力学(Discrete Element and Multibody Dynamics, DEM-MBD)耦合仿真模型,全面验证机构性能。【结果】仿真结果表明,多螺旋组合使单螺旋偏转误差控制在3%以内,混联机构具备3R1T自由度与充足工作空间;机器人9 s内轴向钻进150 mm,竖直方向位移可控在35 mm内,可有效解决单螺旋偏转问题,实现松散介质下高效钻进与灵活转向。研究可为同类机器人设计提供参考。
文摘为了探究不同含冰率下的有砟道床在列车循环荷载作用下的沉降特性,采用平行黏结模型模拟道砟-冰和冰-冰的黏结作用,建立了不同含冰率下的冰冻有砟道床细观仿真模型,基于离散元法(Discrete Element Method,DEM)与多体动力学(Multi-Body Dynamics,MBD)双向耦合(DEM-MBD)数值模拟,对冰冻道床施加了500次列车循环荷载,对道床宏观上的累积沉降,微观上的冰结键状态,颗粒运动,道砟颗粒力链传递及分布进行了分析。结果表明,高含冰率能显著抑制有砟道床沉降,并呈现“快速沉降-基本稳定”两阶段特征;同时,随着含冰率增加,冰冻作用使道床内部的传力体系从“均匀颗粒力链”向“黏结块状体力链”演变,但也应注意含冰率超过20%时,冰冻有砟道床开始凸显“脆性”。本研究成果丰富了列车循环荷载下冰冻有砟道床沉降特性的研究,并对指导寒区铁路有砟道床运维养护具有参考价值。
