基于TCP/IP的轧机远程监控系统的研究
这是一篇关于轧机,刚度,监控系统,TCP,工业互联网的论文, 主要内容为钢厂原材料的产能主要依赖轧机设备,其产品精度可通过轧机轧制过程中的辊缝进行调节。由于轧制力的作用,在轧机设备中会产生一定的弹性形变,使产品精度需求与辊缝设定值存在偏差,影响产品精度甚至造成废品,降低成材率。因此,需借助轧机刚度进行偏差计算进而对轧辊辊缝进行修正。目前,钢厂内辊缝调节流程为人工采集刚度相关参数并依据压靠法、轧板法等方法手动合成压力曲线计算刚度值,随后通过自动化控制系统更改轧机刚度实现辊缝调节。而轧机轧制过程中设备状态变化如轧辊损耗等因素造成设备刚度值与理论值存在偏差,需在轧制过程中进行刚度值动态计算,频繁的刚度计算无疑增加了工人劳动强度,而刚度参数的动态获取使得工人束缚于参数数据所在环境,对工人的劳动环境具有一定的限制性。因此,本文将对轧机设备远程化监控进行研究,实现轧机参数,尤其是刚度相关参数的实时掌控,建立一套完整的轧机远程监控系统。本文首先结合钢厂生产环境,对轧机远程监控系统整体结构进行分析,并依据软件开发体系将系统拆分成C/S体系与B/S体系。针对各体系,对开发中的关键技术进行研究并制定应用方案。其次,在C/S体系中对数据通讯过程进行研究,分析数据包传输下产生粘包、拆包现象的原因,提出一种基于Nagle算法下TCP通讯的自处理机制解决方案并在PyQt环境下完成钢厂至数据服务器的界面化数据传输系统搭建。在数据存储系统中,对现有存储方式进行研究,确立系统存储方案,提出一种基于WScript的Windows文件并发读写方法。在B/S体系中对Web客户端系统进行需求分析,以Bootstrap、Vue-Cli、Node、Webpack、Git为前端技术链,Apache、PHP、Mysql为后端技术链进行B/S搭建,并对Web数据绘制功能进行研究,指出现有Web图形模块对于实时数据绘制的不足,建立一种基于Web的实时数据图形显示模块。最后,对整体系统安全性进行研究,并对可能存在的安全隐患进行预防方案制定与攻击实验验证,结果证明该系统具有较好的安全性。本文设计的轧机远程监控系统有效解放工人劳动环境局限性,具有工程实际意义与工业互联网的借鉴意义。
便携式残肢软组织力学特性测量系统的设计与应用
这是一篇关于假肢接受腔,数字化设计,残肢软组织,刚度,测量系统的论文, 主要内容为假肢接受腔数字化设计作为假肢装配的主流发展趋势,需以截肢患者残肢软组织的刚度、压痛阈值等力学特性获取为基础。然而,现有的残肢软组织力学特性测量设备操作复杂、便携性差、造价昂贵,存在一定的局限性。因此,开发一种实用性强、操作简单、方便携带的残肢软组织力学特性测量系统能为假肢接受腔数字化设计提供必要的技术支撑。组织被外物施加压力后,局部产生的凹陷与周围组织形成形变差,通过测量组织在凹陷过程中所受的压力与产生的形变差可以得到软组织刚度等信息。本文基于这种测量原理,提出了两种残肢软组织力学特性测量方法:力-位移(F-x)测量法、压力差-形变差(DF-Dx)测量法,基于这两种测量方法分别开发了力-位移(F-x)和位移-位移(DF-Dx)两种残肢软组织力学特性测量系统。两种系统均利用同轴压头构型,内侧主压头和外侧套筒按压软组织,使软组织产生凹陷,通过同步测量内外侧的位移差和压头受到的作用力,进而获得软组织受力、形变的参数,通过计算软组织压力-形变曲线的斜率,形成测量残肢软组织力学特性的解决方案。本文的主要研究内容如下:1、残肢软组织力学特性测量方法。基于组织刚度的测量原理,提出了F-x、DF-Dx测量方法并采用材料力学试验法、有限元法对5 mm、10 mm、15 mm、20 mm四种厚度的硅胶试件进行压缩实验,验证F-x、DF-Dx测量方法,对获得的力-形变曲线使用“四段式割线法”,计算表观刚度k1、k2、k3、k4。结果显示:(1)当试件形变达自身厚度的40%时,材料力学试验机与F-x有限元模型测得四种厚度试件测试结果除20 mm试件的刚度k4外,不存在显著性差异(P>0.05),两种方法测得四种厚度试件的刚度均值最大差异不超过6.8%,证实了F-x测量方法具有可行性。(2)在四种厚度试件的形变达3 mm时,DF-Dx有限元模型两侧弹簧压力差-位移差曲线结果与硅胶试件压力-位移曲线结果,不存在显著性差异(P>0.05),测得四种厚度试件的表观刚度均值最大差异不超过6.7%,表明DF-Dx测量方法具有可行性。2、F-x测量系统的设计与验证。设计了F-x测量系统的采集压头的结构并进行F-x测量系统的硬件选型和软件设计。使用厚度5 mm、10 mm、15 mm、20 mm的硅胶试件、材料力学试验机评估F-x测量系统的可靠性。结果显示:在施加10N的压力时,除15 mm试件表观刚度k1、k4外,材料力学试验机与F-x测量方法所测结果不存在显著性差异(P>0.05),计算四种厚度试件的表观刚度均值最大差异不超过8.2%。F-x测量系统可用于组织刚度的测量。3、DF-Dx测量系统的设计与验证。设计了DF-Dx测量系统采集压头的结构并进行DF-Dx测量系统的硬件选型和软件设计。通过5 mm、10 mm、15 mm、20 mm四种厚度硅胶试件、DF-Dx有限元模型的仿真结果,评估DF-Dx测量系统的可靠性。结果显示:在试件形变达3 mm时,DF-Dx测量系统与DF-Dx有限元模型所测结果除5 mm试件表观刚度k4外,不存在显著性差异(P>0.05),两种方法测得四种厚度试件表观刚度均值最大差异不超过6.1%。DF-Dx测量系统可用于软组织的刚度测量。4、F-x和DF-Dx测量系统的在体测试及结果分析。使用F-x、DF-Dx测量系统分别测试7位受试者下肢右侧小腿的腘窝、胫骨外侧、胫骨内侧、髌韧带四个区域的软组织并对比两种系统测试结果的一致性。结果显示:在施加7.5N的压力时,F-x测量系统与DF-Dx测量系统对四个区域的测量结果不存在显著性差异(P>0.05),测得四种厚度试件的表观刚度均值最大差异不超过7.1%,测得四个测试区域的刚度趋势相同:腘窝<胫骨外侧<胫骨内侧<髌韧带。两种系统均可用于残肢软组织的在体测量。本文针对假肢接受腔数字化设计对残肢软组织力学特性的需求,提出了F-x、DF-Dx两种残肢软组织力学特性测量方法并分别开发了F-x、DF-Dx两种残肢软组织力学特性测量系统,形成了残肢软组织力学特性测量解决方案。两种系统在离体、在体测试中表现均出良好的可靠性,可为假肢接受腔的数字化设计中残肢软组织力学特征的获取提供必要的技术手段。
动静结合法在钢桁架损伤诊断中的应用研究
这是一篇关于结构损伤诊断,动静结合法,刚度,频率,对称信号法的论文, 主要内容为工程结构在复杂的服役环境中由于种种原因可能会发生不同程度的劣化、损伤,损伤的不断积累容易导致结构灾难性事故的发生,从而导致严重的生命和财产损失。因此,及时对结构进行损伤识别具有重要意义。本文在深入总结现有的结构损伤诊断方法的基础上,重点讨论了动静结合方法在结构损伤诊断中的应用,并且对使用对称信号方法识别局部损伤进行了深入的探讨。主要内容如下: 1.设计建造了一个长8米的钢桁架模型,通过替换不同截面的杆件构造了12种用以代表不同损伤程度的桁架模型; 2.对上述的12种模型进行了系统的动力和静力测试,得到了其模态参数、荷载—位移特性等力学参数; 3.基于集中质量的单自由度简支梁模型,研究了12种不同的损伤形式下模型的一阶固有振动频率和结构静刚度的一一对应关系。通过线性回归方法,建立了频率平方值与结构静刚度之间的线性关系,以探讨用结构频率预测刚度的有效性; 4.基于概率分布理论,分析了结构固有频率平方值分布与结构刚度的关系。基于最大刚度为结构健康的假定,确定了试验结构健康频率识别的最小分辨率。 5.利用对称信号法,通过比对对称位置杆件的局部振动信号,实现了结构损伤的定位。
基于TCP/IP的轧机远程监控系统的研究
这是一篇关于轧机,刚度,监控系统,TCP,工业互联网的论文, 主要内容为钢厂原材料的产能主要依赖轧机设备,其产品精度可通过轧机轧制过程中的辊缝进行调节。由于轧制力的作用,在轧机设备中会产生一定的弹性形变,使产品精度需求与辊缝设定值存在偏差,影响产品精度甚至造成废品,降低成材率。因此,需借助轧机刚度进行偏差计算进而对轧辊辊缝进行修正。目前,钢厂内辊缝调节流程为人工采集刚度相关参数并依据压靠法、轧板法等方法手动合成压力曲线计算刚度值,随后通过自动化控制系统更改轧机刚度实现辊缝调节。而轧机轧制过程中设备状态变化如轧辊损耗等因素造成设备刚度值与理论值存在偏差,需在轧制过程中进行刚度值动态计算,频繁的刚度计算无疑增加了工人劳动强度,而刚度参数的动态获取使得工人束缚于参数数据所在环境,对工人的劳动环境具有一定的限制性。因此,本文将对轧机设备远程化监控进行研究,实现轧机参数,尤其是刚度相关参数的实时掌控,建立一套完整的轧机远程监控系统。本文首先结合钢厂生产环境,对轧机远程监控系统整体结构进行分析,并依据软件开发体系将系统拆分成C/S体系与B/S体系。针对各体系,对开发中的关键技术进行研究并制定应用方案。其次,在C/S体系中对数据通讯过程进行研究,分析数据包传输下产生粘包、拆包现象的原因,提出一种基于Nagle算法下TCP通讯的自处理机制解决方案并在PyQt环境下完成钢厂至数据服务器的界面化数据传输系统搭建。在数据存储系统中,对现有存储方式进行研究,确立系统存储方案,提出一种基于WScript的Windows文件并发读写方法。在B/S体系中对Web客户端系统进行需求分析,以Bootstrap、Vue-Cli、Node、Webpack、Git为前端技术链,Apache、PHP、Mysql为后端技术链进行B/S搭建,并对Web数据绘制功能进行研究,指出现有Web图形模块对于实时数据绘制的不足,建立一种基于Web的实时数据图形显示模块。最后,对整体系统安全性进行研究,并对可能存在的安全隐患进行预防方案制定与攻击实验验证,结果证明该系统具有较好的安全性。本文设计的轧机远程监控系统有效解放工人劳动环境局限性,具有工程实际意义与工业互联网的借鉴意义。
空气弹弹簧力学特性及对车辆系统的影响研究
这是一篇关于空气弹簧,动力学,有限元,刚度的论文, 主要内容为随着我国高速铁路技术的迅速发展,安全、高速、准时、舒适成为我们追求的目标,车辆运行振动问题也成为学者研究的重点。车辆高速行驶过程中会受到轨道不平顺的激励,导致车辆以及部件产生垂向振动和横向振动。空气弹簧是车辆整个减振系统中的重要元件,主要优势体现在高度可调节、能够提供较大阻尼、大变位、刚度成非线性等特点。研究空气弹簧参数对车辆动力学影响可以为空气弹簧改良和提高车辆运行品质提供参考,具有很大的现实意义。首先采用限元软件ABAQUS建立空气弹簧有限元模型,研究车辆二系悬挂空气弹簧自身的力学性能,得到空气弹簧位移-荷载响应曲线和内部应力云图,根据所得响应曲线数据计算空气弹簧的静刚度、动刚度,研究空气弹簧参数对自身力学性能影响。其次在多体动力学软件UM中建立车体、构架、轮对、一系列减振悬挂系统、二系减振悬挂系统、轨道等部件的动力学模型,研究空气弹簧刚度、阻尼等参数改变对车辆动力学影响。最后本文综合对比分析了空气弹簧不同刚度、不同节流孔直径对于车辆通过曲线动力学性能影响,研究结果表明:空气弹簧力学性能分析:空气弹簧垂向位移与载荷近似呈正比,垂向刚度随着帘线角度减少而减少,横向刚度随着帘线角度增大而减小。空气弹簧横向刚度随着帘线层数的增多而增大,帘线层数对垂向刚度影响较小。空气弹簧横向刚度随着帘线角度减小而减小,橡胶囊内部压力小于0.15Mpa时横向变形比较明显,当橡胶囊内部压力越高越不容易产生横向形变,但是如果内部压强过大也会导致空气弹簧横向性能变差。空气弹簧动力学分析:空气弹簧横向刚度对于车辆横向稳定性Sperling指标影响较小,空气弹簧刚度激增会造成车辆横向加速度和横向位移均产生突变,刚度激增对垂向平稳性影响较小,车辆垂向稳定性指标随着空气弹簧垂向刚度的增加而增加。空气弹簧刚度增加导致轮重减载率、蠕滑力增加。车辆通过曲线时增大刚度会让脱轨系数、轮重减载率都增大。空气弹簧频率比η为1时车辆系统产生共振,调节阻尼无作用;当η(27)2时,阻尼越小振动越强烈;当η(29)2时,阻尼越大振动越强烈,过高的阻尼反而会加剧振动。振动加速度放大倍数跟着频率比增大而减小,当激振频率增大后高阻尼对振动的缓冲作用下降,低阻尼反而得到更好的减振效果。空气弹簧节流孔设置在18mm-22mm可以得到较好的稳定性和舒适性。在空气弹簧失效工况下,车辆临界速度大幅降低,严重影响车辆的运行稳定性。低速范围内应急橡胶堆的黏着力可以抑制构架的摇头作用,随着速度提高黏着力不足以抑制构架的摇头,导致轮轴横向作用力、轮重减载率、脱轨系数增加,乘坐舒适度恶化,接触面开始出现滑移现象。失效工况应将速度控制在120km/h以下,可以得到空气弹簧失效工况下较安全的动力学性能。
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