本文關(guān)鍵詞：深水環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置及其壓力控制系統(tǒng)研發(fā)　出處：《浙江大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著陸地資源日趨匱乏,探采海洋資源逐漸成為了各國發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn),然而,受限于深海設(shè)備的技術(shù)水平,我國對于海洋資源的探采與開發(fā)能力還尚顯不足。為此,我國開始逐步著手于研制完善的深水環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置,意在為深海設(shè)備的產(chǎn)品開發(fā)、科學(xué)研究提供重要的試驗(yàn)環(huán)境和開發(fā)平臺。本文基于某型產(chǎn)品的外液壓科研試驗(yàn)任務(wù),采用數(shù)值模擬優(yōu)化技術(shù)和仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù),研發(fā)了由立式高壓釜及其壓力控制系統(tǒng)組成的深水環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置。開展的主要工作如下：(1)借助有限元數(shù)值模擬技術(shù),對立式高壓釜的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計與優(yōu)化�；谠O(shè)計技術(shù)要求,確定了立式高壓釜的整體結(jié)構(gòu),通過初步設(shè)計得到了高壓釜的主要結(jié)構(gòu)尺寸,確定了各部件材料。在滿足強(qiáng)度要求的前提下,提出了基于泄漏失效的剛度約束條件,并以此條件為基礎(chǔ),完成了高壓釜結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計；同時,利用靈敏度分析篩選出了與疲勞結(jié)構(gòu)有關(guān)的優(yōu)化設(shè)計變量,通過分析樣本空間的計算結(jié)果和變量間的響應(yīng)曲線,完成了高壓釜疲勞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析。(2)基于密封圈結(jié)構(gòu)與材料的研究,研發(fā)了立式高壓釜的快開門密封結(jié)構(gòu)。根據(jù)橡膠材料特性,選取了適宜的超彈性本構(gòu)模型,從強(qiáng)度、自緊密封效果、使用壽命等方面,對比分析了O型、方型、單軟唇型、Y型密封圈在預(yù)緊、自緊過程中的密封性能表現(xiàn)；同時,基于單軟唇型密封圈結(jié)構(gòu),對丁腈橡膠、氟橡膠、硅橡膠在材料強(qiáng)度、壓縮率、耐候性等方面進(jìn)行了比較,并分析了在不同硬度條件下密封圈的密封性能參數(shù),最終確定了適用于立式高壓釜快開門結(jié)構(gòu)密封圈的膠料及其材料硬度范圍；此外,還研究了密封間隙、密封槽寬度對于單軟唇型密封結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律,確定了立式高壓釜密封槽的最佳尺寸選取范圍。(3)根據(jù)模糊控制理論,采用MATLAB-AMESim聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)的方法,開發(fā)了基于模糊自適應(yīng)PID控制的高精度壓力控制系統(tǒng)。根據(jù)立式高壓釜壓力控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),確定了系統(tǒng)的控制原理及結(jié)構(gòu)組成,并采用工程計算方法完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計及選型工作;同時,利用MATLAB-AMESim聯(lián)合仿真平臺得到了壓力控制系統(tǒng)的批處理結(jié)果,結(jié)合PID調(diào)控的一般規(guī)律,建立了適用于本系統(tǒng)的模糊控制規(guī)則,并借助聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)對比分析了常規(guī)PID與模糊PID控制器在不同信號響應(yīng)下的動靜態(tài)特性,驗(yàn)證了模糊PID控制器對高精度壓力控制系統(tǒng)的控制效果,進(jìn)而完成了模糊PID控制器的研發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P742

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳國定,Haiser H,Haas W,Lechner G;O形密封圈的有限元力學(xué)分析[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2000年05期

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本文編號：1321232