以SKD11淬硬钢为高速铣削研究对象,研究不同铣削参数对SKD11淬硬钢加工表面残余应力的影响。运用大型商业软件DEFORM-2D建立了干式铣削残余应力的有限元模型,并利用该模型分析不同切削参数对工件表面残余应力的影响情况及残余应力产生的原因;通过实验验证的方法将仿真的结果和实验结果进行对比得出模型误差小于16.4%,证明仿真模型可行。模拟实验得出在高速铣削SKD11淬硬钢时,适当的减小切削速度和增大切削深度,可有效降低残余应力对加工表面质量的影响。

为了解决高校传统工程训练教学中存在的设备资源、时间、场地空间等问题,引入虚拟现实技术,采用Unity3D作为开发引擎,使用SolidWorks、3D Max等软件进行离心泵拆装场景建模和拆装动画制作,并利用C#语言进行界面交互逻辑控制,开发了离心泵拆装虚拟实训教学系统。该系统能够支持PC端和移动终端多平台操作,具有虚拟拆装操作、产品结构展示、相关理论知识讲解等功能,可以使学生身临其境沉浸其中,方便认知离心泵结构、掌握离心泵的拆装流程,为实训提供了一种新颖且高效的教学方式,该研究成果为今后大型复杂虚拟实训教学系统的开发奠定了基础。

为满足大型船舶设备实船工况的仿真需要,开展大作业空间、高速、重载的超大型6自由度运动平台的研发工作。为解决高速、大作业范围所导致的液压缸缸速过高问题,设计合页比例放大机构。利用浮球自重平衡机构,降低液压缸的驱动力需求,在ADAMS中建立平台虚拟样机模型,验证自重平衡机构的有效性。对3类液压缸驱动特性进行分析,选用单出杆差速缸驱动平台运动。仿真计算结果表明:配备了自重平衡机构及采用差速缸驱动方式后平台液压系统消耗的平均功率得到了显著降低。

为了进一步提高水力喷砂射孔技术的射流压力,摆脱传统的地面增压方式因压力传输困难、能耗高等原因对深层地层岩石压裂难的困境,基于实际射孔工艺要求,设计了井下水力增压器。根据井下水力增压器的结构和工作原理,考虑活塞与活塞筒之间的泄漏层对增压效果的影响,建立了增压缸流体域模型,利用动网格技术对增压缸的增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明:增压过程中,增压腔压力和流体出射速度均随时间先增大后逐渐呈现出高频周期性波动的规律;增压腔压力和流体出射速度随输入压力和低压腔与增压腔流体的有效作用面积比的增大而增大,且增压腔压力近似等于输入压力和有效作用面积比的乘积;泄漏层厚度对增压腔压力和流体出射速度的波动性影响很大。该研究结果为后期增压器结构设计和参数优选提供了参考。

为了提高水力喷砂射孔技术的射流压力,加快水力喷砂射孔技术对非常规油气层和深层地层油气的开采速度,结合井下增压技术与水力喷砂射孔技术,研制井下水力增压器。为确保增压器安全有效地工作,防止活塞因受阻而卡死,根据该装置的结构和工作原理建立了活塞腔正反行程的流体域模型,分析增压器在工作过程中的增压特性和增压器自身工作频率与固有频率之间的关系,并开展井下水力增压器地面功能性试验,试验结果证实了该装置的可行性。研究结果表明:在活塞运动单一行程中,活塞运动速度、流体出射速度以及活塞腔流体压力均随时间呈现出先增大后逐渐趋于稳定的规律;增压器工作频率与固有频率不重合,不会引起共振现象。该研究结果为后期井下水力增压器二代设计与优化提供了参考。