一、深海钴结壳和基岩抗压强度的分布特性与频率设计（论文文献综述）
赵波,赵海鸣,刘晨,胡刚[1]（2021）在《悬立式深海钴结壳采矿头的参数化设计与优化》文中研究指明传统的螺旋滚筒式钴结壳采矿头在实际开采过程中会使较多的废石混入。为了能在复杂多变的海底矿区实现对钴结壳的精确剥离以及提高开采率,有必要设计一种可高效开采的采矿头。首先,针对海底钴结壳分布的地貌特征,提出了采矿头设计的基本要求并设计了一种悬立式采矿头,同时建立了其参数化设计的数学模型。然后,基于所设计的悬立式采矿头,以降低钴结壳破碎过程中的比能耗为目标,以采矿头截齿不发生干涉、合理布置截距、钴结壳产能达标及最大功率限制等为约束条件,建立了悬立式采矿头结构参数和工作参数的优化模型,并采用遗传算法进行求解。最后,为了验证优化模型的合理性,利用ABAQUS软件模拟了悬立式采矿头破碎钴结壳的过程,得到了优化前后采矿头破碎钴结壳的比能耗,并基于载荷波动特性对采矿头的稳定性进行了对比评价。理论计算结果表明,优化后悬立式采矿头破碎钴结壳的比能耗较优化前约降低了44%。仿真模拟结果表明,优化后悬立式采矿头破碎钴结壳的比能耗和所受载荷的波动系数较优化前分别降低了18%和31.3%,验证了优化模型的有效性。所设计的悬立式采矿头不仅在能耗、载荷波动方面有显着的改善效果,且能更好地适应海底钴结壳的分布特征,这可为深海钴结壳商业化开采的实现提供重要依据。
刘伟,吴鸿云,江敏,侯井宝,徐俊杰,李江明[2]（2018）在《富钴结壳采矿车微地形行走技术的研究现状》文中研究说明富钴结壳采矿车需要在复杂的海底矿区微地形上采集钴结壳,前提是解决微地形行走技术问题。针对富钴结壳微地形特点和物理特性,提出了富钴结壳采矿车的基本性能要求,总结了国内外富钴结壳采矿车的发展历程、结构型式设计并进行了综合评述,提出了富钴结壳采矿车亟待解决的关键技术问题和主要发展方向。
邵珠文[3]（2017）在《基于蛟龙号的深海矿物切割取样装置的设计与研究》文中认为随着陆地资源的日益匮乏,深海矿石开采和采样成为了各国研究的新重点。随着ROV技术的发展和成熟,采用深潜器进行深海采样成为一种深海探测的趋势。我国蛟龙号海试成功,目前已投入航次使用,针对深海钴结壳和多金属硫化物的采样,对可搭载蛟龙号的新型采样设备的研究有重要现实意义。论文首先阐述了深海矿石采样设备的研究和发展,根据深海作业工况和要求设计一种电驱动深海切割刀,将ROV机械手与作业工具看作深海切割采样系统,并完成整体的三维建模。论文对深海切割刀的传动系统、动静密封以及主要零部件进行选型与设计,运用Ansys有限元软件完成了切割刀O型圈开槽设计,电机控制元件封装筒体的耐压性能分析和外置压力补偿器的计算。通过对几种不同作业姿态时蛟龙号潜水器本体的受力进行分析,得到不同切割姿态时潜水器所能承受的极限载荷,对潜器的坐底定位和切割作业的操作时抓持切割刀的姿态具有指导作用。通过LS-dyna对深海切割刀选取的刀具深海矿石切割过程进行模拟,分析切割不同形态矿石的受力状况和切割矿石规律,通过与蛟龙号能承受的极限载荷做比较,优选切割刀转速。通过Fluent流体分析软件对圆锯片在深海工况下转动的流场及水阻进行分析,研究不同海深和不同转速下锯片水阻的变化规律,通过Ansys对锯片和输出轴进行模态分析,得到其频率和振型,对金刚石圆锯片在深海采矿中的运用和切割刀搭载蛟龙号完成深海作业具有重要的现实意义。论文通过D-H法对机械手进行正解和逆解,研究了切割采样系统的工作空间和轨迹,比较搭载作业工具前后的作业空间变化,通过ADAMS运动学分析软件对不同抓持切割刀姿态下的机械手的力矩和受力进行分析,优选机械手抓持姿态,对未来作业工具搭载潜水器进行深海作业时调整机械手姿态提供依据。
黄鑫超[4]（2016）在《海底钴结壳破碎过程理论分析及试验研究》文中研究说明随着陆地固体矿产资源日趋减少及开采成本快速攀升,海洋固体矿产资源逐渐受到越来越多的关注,其中最具代表性的便是深海富钴结壳。无论是国内还是国外钴结壳的开采技术已然变成一个重点发展方向。获取钴结资源的第一步便是从深海底将其与基岩分离、破碎。破碎头是开采的关键部件。正确的破碎头设计是确保开采系统高效工作的基础。本文首先对国内外钴结壳开采现状进行了对比分析。通过对几种典型岩石切割机理的分析对比研究确定了钴结壳的破碎适用机理。对钴结壳的物理特性参数进行了分析说明,依此设计制作了用于破碎实验的模拟钴结壳。根据钴结壳物理特性参数设计了一种破碎头,并利用LS-DYNA软件开展了破碎仿真研究。通过求解获得了破碎头工作中在X、Y、Z三个方向受到的截割阻力Fc、进给阻力Ff和侧向阻力Fs,它们构成破碎头工作过程中所受的主要外力,Z轴方向的侧向阻力表明在截割过程中产生了轴向力。根据仿真结果设计优化并制作了钴结壳破碎头,最后在实验室建立了钴结壳破碎试验系统,对其作业参数进行了试验。通过高速摄影仪记录的截齿破碎过程验证了钴结壳破碎机理。开展了钴结壳滚筒截齿切削试验及滚筒破碎性能试验。对不同转速、进给速度及切削深度参数下所获得的切削物料进行了粒径分析,根据分析结果对于钴结壳破碎建议其转速为70r/min、切削深度为40mm、进给速度0.2m/s。
付林[5]（2016）在《新型钻式采煤机钻具截割与输送性能研究》文中研究说明为克服当前钻式采煤机采煤效率低、换钻耗时和钻采偏斜严重等缺点,促进其在薄与极薄煤层中的推广使用,“十二五”期间国家863计划项目“极薄煤层钻式采煤机关键技术与装备”立项,旨在研制一种高效、可靠及经济的高性能新型钻式采煤机。钻具是钻式采煤机的工作机构,作为最核心的部件,其截割与输送性能直接影响整机的可靠性、运行平稳性、生产效率及采煤经济性,研制具有良好截割与输送性能的钻具是研制新型钻式采煤机的重要内容之一。为此,本文以新型钻式采煤机的钻具为研究对象,采用理论分析、模化试验和数值模拟相结合的方法对钻具的截割与输送性能进行研究,为新型钻具和钻采工艺的设计提供指导。针对当前结构形式的钻头,开展了钻头破煤理论研究,分析并掌握了截齿的运动学规律、钻头的破煤机理、截齿的切削工况及破煤量。结合钻头上截齿的切削工况,建立了单齿截煤离散元数值仿真模型,对截齿钻进截割煤岩过程进行了数值模拟,在此基础上,研究并掌握了截槽间距、截齿工作角和截齿运动参数对截齿截割性能的影响规律,为钻头截割性能的分析提供了依据。根据钻头的钻采工况,建立了钻头截割性能评价体系,在此基础上,在煤岩截割试验台上对所研制的试验钻头进行煤岩钻采试验,研究了钻头外形、截齿工作角、运动参数、截齿排距和排布方式等因素对钻头截割性能的影响规律。研究表明:“平面+抛物面”钻头的截割性能优于“平面+圆锥面”钻头;截齿截割角、截齿倾斜角及钻头进给导程均存在最优值使钻头的截割性能最优;钻头进给导程恒定时,钻头各截割性能指标随转速的增大线性恶化;截齿排距对钻头截割性能的影响依赖于钻头的进给导程,设计钻头时,应先确定钻头的进给导程范围,进而选取合理的截齿排距;畸变式钻头的载荷和能耗最小,但其载荷平稳性最差,顺序式钻头的载荷和能耗最大,但其载荷平稳性最好,设计钻头时,应根据不同的使用场合选择合理的截齿排布方式。基于弹性力学和断裂力学理论,分析了围压对煤体强度和裂纹扩展的影响规律,在此基础上,通过利用非线性有限元法对单钻头和多钻头的煤岩钻采过程进行数值模拟,研究了不同围压条件下钻头和钻具的截割性能。研究表明:围压越大,围压向数越多,钻头的载荷和截割比能耗将越大,而平均破煤率则越小,围压对钻头截割性能的影响不可忽视;多钻头并行钻采时,各钻头的截割性能主要受相邻钻头煤岩钻采过程的影响,一定程度上钻头间的相互作用可以改善各钻头的截割性能;钻具上各钻头的截割性能与其钻采工况密切相关,相邻煤孔间煤体的强度弱化是引起各钻采工况钻头间截割性能差异的根本原因,而围压仅是加大这种差异的直接原因;钻具在从动钻头超前排布和从动钻头滞后排布模式下的截割性能差异极小,设计钻具时不宜采用并行排布模式布置钻头。基于离散元法基本理论,利用离散元软件PFC3D建立了钻具输煤数值仿真模型,并系统地建立了钻具输送性能评价体系,在此基础上,研究了钻具在整个钻采过程中的输送行为。研究表明:风筒区域的物料堆积是中间钻杆有效输料的前提条件;新型钻式采煤机应取消犁煤板以避免中间钻杆与风筒间的循环物流;钻头物料输送的单向性和不均匀性导致沿钻具横向的物料分布不均衡,同类部件间的物料充填率、功率及物料输送率等指标均具有显着差异;设计传动箱时应尽可能增大其侧面过料空间;由于较大的物料充填率和过料阻抗,钻头区域物料的涡旋运动极为剧烈;设计钻具时,各部件的进给功率可以忽略,但各部件的进给阻力均应予以考虑;在退钻过程中,风筒区域的残留物料回收率相对较低,调高油缸在物料回收中起主导作用,而钻头起次要作用。利用钻具输煤数值仿真模型对不同首节钻杆叶片缺失长度、钻头布置方案、煤层方位角和转速条件下钻具的输煤过程进行了仿真模拟,研究了相关因素对钻具的物料充填率、功率、物料输送率等输送性能指标的影响规律。研究表明:首节钻杆叶片缺失长度的增加会增大钻头和传动箱处的物料堵塞风险,减小钻具的钻进采出率,设计钻杆时应尽可能减小首节钻杆的叶片缺失长度;在四种钻头布置方案中,方案1和方案3优于方案2和方案4,方案1可以使钻具在高进给速度下获得最优的物料输送性能;钻具各部件的物料充填率、功率和输送比能耗均随正向煤层倾斜角的增大而减小,随负向煤层倾斜角的增大而增大,开设巷道时应尽可能使钻具处于仰采状态;钻具的输送性能随正向煤层走向角的增大而下降,随负向煤层走向角的增大而提高,设计钻具时可通过改变中间钻杆和中间螺旋钻头的转向及叶片旋向以达到间接保证钻具在负向煤层走向角条件下工作的目的;钻头和钻杆各自均存在一个最优转速,为保证钻具的整体输送性能,钻具转速应按钻杆的最优转速选取。
许颖光[6]（2014）在《深海多金属硫化物力学特性及螺旋滚筒切削过程仿真研究》文中提出摘要：海底多金属硫化物由于其赋存水深较浅、距离陆地较近,经济价值也相对较高,被认为具有较好的开采价值。但是现在可用做实验研究的多金属硫化物矿样十分有限,加之深海采矿环境的复杂性和采矿技术的局限性,也难以进行耗资巨大的海上实物实验。这就使得硫化物的模拟料研究,以及计算机仿真在深海采矿中占有相当重要的地位。本文对多金属硫化物进行了单轴和三轴抗压强度试验,得到了像硫化物抗压强度、内聚力和内摩擦角等比较重要的硫化物力学性能参数。在此基础上,选定模拟料材料和配比,完成了模拟料的制作工作。最后展开模拟料性能试验,通过试验,验证了模拟料的强度与硫化物的强度相似,模拟料能够替代多金属硫化物参与实验室试验。论文对螺旋滚筒切削多金属硫化物过程进行了运动规律分析、受力分析,建立了截齿和滚筒的运动学模型、受力模型,并利用MATLAB编制了螺旋滚筒切削多金属硫化物过程的仿真程序；接着以螺旋滚筒载荷波动系数为目标函数,利用MATLAB优化工具箱,对螺旋滚筒结构和工作参数进行优化；利用ANSYS对滚筒上的镐型截齿进行了有限元分析,得到了镐型截齿在切削过程中的应力和应变云图,并利用ANSYS优化模块对截齿合金头结构进行了优化,优化后的截齿结构更为合理,截齿所受最大应力和截齿质量都大为减小。图53幅,表17个,参考文献64篇。
黄中华,谢雅[7]（2012）在《钴结壳水射流切削系统参数设计》文中进行了进一步梳理为了避免刀具切削钴结壳时产生冲击载荷,提出了深海钴结壳水射流切削方法。采用仿真计算和实验测试研究了水射流系统参数与其切削性能的作用规律。仿真结果表明:水射流系统的工作压力、喷距和喷射角度是决定水射流切削能力的主要参数;其重要程度依次为工作压力、喷距和喷射角度;提高水射流系统工作压力是提高射流切削能力最有效的方法;在射流工作压力一定的情况下,为了提高射流的切削能力,射流的喷距宜小于4 mm（4倍喷嘴直径）内,射流的喷射角度约为13°。实验结果表明:提高射流的工作压力可以显着提高射流的切削能力,减小射流的喷距有助于提高射流的切削能力,射流的最优喷射角度约为13°。
张振华[8]（2012）在《深海钴结壳采集头截齿破碎性能及截齿布置优化研究》文中认为随着我国经济社会的迅速发展,对资源的需求日益巨大,而陆地矿产资源逐渐消耗,人类对海洋的探索日益深入,大洋钻结壳资源由于其经济价值成为令人瞩目的战略性资源。深海钴结壳开采技术与装备已成为目前研究的一个重点。钴结壳开采的首要环节是从海底基岩上将钴结壳资源破碎剥离。采集头截齿作为破碎的关键部件,其作用主要是实现钻结壳的破碎剥离。合理的截齿布置是保证整体系统高效稳定工作的前提,也是延长截齿使用寿命的关键。在查阅国内外相关文献的基础上,本文对采集头截齿作用下钴结壳破碎特性,截齿结构参数及布置形式和最优采集头结构设计进行了相关研究。论文主要研究工作如下：1)经过对截齿形状、切削方式和切削参数适当简化,建立了单个截齿切削含倾斜节理和水平节理钴结壳、双截齿顺次切削和同时切削水平节理钻结壳的二维数值模型,仿真分析得到不同节理参数、截齿间距和切削顺序下裂纹演化过程,并根据裂纹扩展和形成破碎块的规则,归类得到六种不同的破碎模式；然后从破碎效率,裂纹扩展能力,破碎块度等方面,进一步研究了截齿作用下钴结壳的破碎特性。2)在采集头截齿切削有限元模型环境中,建立了截齿切削钴结壳的模型,对不同截齿结构参数和不同布置形式的切削过程进行了动态模拟,通过比较不同参数下的采集头扭矩载荷波动和截齿切削能耗等性能评价指标,得到了各种参数对采集头截齿切削破碎性能的影响规律,并结合实验验证,为截齿结构设计和采集头上截齿布置提供了理论指导。3)利用遗传优化设计理论,以采集头截齿能耗和载荷波动为优化目标,在满足特定约束条件的前提下,对采集头截齿布置相关的结构参数进行了优化,得到了综合性能理想的设计参数,为钴结壳采集头设计提供了依据。
黄中华,谢雅[9]（2012）在《水射流辅助刀具切削钴结壳》文中研究表明为了减小钴结壳切削过程中产生的冲击载荷,提高集矿机的行走安全性,提出了水射流辅助刀具切削钴结壳的切削方法.分析了单个截齿切削钴结壳时的受力情况,建立了水射流辅助刀具切削钴结壳的力学模型,通过仿真计算获取了水射流压力和刀具在钴结壳表面产生初始裂纹所需最小切削力的作用规律.仿真结果表明:与纯刀具切削相比,当水射流作用点和刀具作用点重合时,刀具在钴结壳表面产生初始裂纹所需的最小切削力明显下降;随着水射流压力的增加,刀具所需的最小切削力急剧下降.开展了水射流辅助刀具切削钴结壳模拟料实验.实验结果表明:与纯刀具切削钴结壳相比,水射流辅助刀具切削钴结壳时,切削过程中冲击载荷的最大值明显下降,当射流压力为5 MPa时,冲击载荷的最大值下降约50%,有效值下降约10%.
陈远益[10]（2011）在《钴结壳螺旋滚筒采集头切削参数优化设计及其动力学仿真》文中研究说明在钴结壳开采过程中,对钴结壳及其基岩的破碎是一个重要的环节,既要保证足够高的采集率,又要能降低破碎比能耗和废石混入率,这是相关研究的关键问题。论文通过理论推导,建立了优化模型,并构建一种基于遗传算法和蚂蚁算法的混合算法,针对不同的微地形,对所建的优化模型进行优化,同时运用LS-DYNA对模型进行动力学仿真,最后通过实验验证该优化模型的正确性。本文的主要成果及结论如下：1、根据海底采矿作业的特点,对截齿、采集头进行了力学分析,得到了截齿、采集头受力的计算公式；根据螺旋滚筒及其截齿的运动特性,推导出钻结壳切削平均切削厚度的近似计算方法。2、根据采集头的工作特点,推导出截齿的三向阻力的计算公式；根据海底微地形的特点,建立采集头切削钻结壳及其基岩的采集量计算模型；在考虑比能耗、采集率、废石混入率多种因素下,建立了优化模型。3、构建一种基于遗传算法和蚂蚁算法的混合算法,该算法充分利用了遗传算法全局快速寻优和蚂蚁算法局域收敛性能好的优点,取得了优化性能和时间性能的双赢,同时编制了相应的优化设计程序,针对不同的微地形,对所建的优化模型进行优化,最后对优化结果进行线性回归分析,分别得到了采集头轴心高度、牵引速度、滚筒转速与粗糙度、相对平均高程、高程平均标准差之间的关系。4、运用ANSYS/LS-DYNA对钴结壳的切削过程进行了模拟,通过模拟得出了在不同切削速度下钴结壳切削比能耗和切削力3个方向分力的变化规律,从而验证优化设计结果的正确性；运用MATLAB对三向阻力进行频谱分析,得到了频域中各载荷的能量分布曲线,从中分析得出各向载荷的主要频率集中在0-20Hz之间,从而在进行采集头结构设计时要尽可能使其固有频率远离主要频率。5、根据上述研究,作者进行了实验研究,通过实验测试证明,实验的结果与优化设计的结果吻合较好,达到了预期的理论研究目的。
二、深海钴结壳和基岩抗压强度的分布特性与频率设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、深海钴结壳和基岩抗压强度的分布特性与频率设计（论文提纲范文）
（1）悬立式深海钴结壳采矿头的参数化设计与优化（论文提纲范文）
| 1 悬立式采矿头参数化设计 |
| 1.1 采矿头工况及设计要求分析 |
| 1.2 采矿头螺旋线设计 |
| 1.3 截齿的空间位置确定 |
| 2 悬立式采矿头参数优化 |
| 2.1 优化变量选择 |
| 2.2 优化目标确定 |
| 2.3 约束条件 |
| 2.4 优化求解 |
| 3 悬立式采矿头破碎钴结壳过程仿真分析 |
| 3.1 仿真模型建立 |
| 3.2 仿真与结果分析 |
| 4 结论 |
（2）富钴结壳采矿车微地形行走技术的研究现状（论文提纲范文）
| 1 富钴结壳微地形及其行驶要求 |
| 2 国外深海复杂地形采矿车的研究 |
| 3 国内深海复杂地形采矿车的研究 |
| 4 结论与展望 |
（3）基于蛟龙号的深海矿物切割取样装置的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 深海矿石采样设备的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 总结 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 2 切割刀结构设计与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 结构选型 |
| 2.3 深海切割采样系统结构 |
| 2.4 切割刀主要部件设计与分析 |
| 2.4.1 传动机构选型设计 |
| 2.4.2 壳体设计 |
| 2.4.3 O型圈开槽设计与分析 |
| 2.4.3.1 O型圈密封性能参数计算 |
| 2.4.3.2 O型圈有限元分析 |
| 2.4.4 动密封结构设计 |
| 2.5 电机控制元器件封装 |
| 2.5.1 设计要求 |
| 2.5.2 材料选择 |
| 2.5.3 设计与校核 |
| 2.6 压力补偿器选型及计算 |
| 2.6.1 压力补偿器选型 |
| 2.6.2 压力补偿器工作原理及计算 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 基于Hypermesh/LS-dyna切割刀动力学仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 切割系统受力理论分析 |
| 3.2.1 蛟龙号作业潜器受力分析 |
| 3.2.2 锯片受力理论分析 |
| 3.3 LS-dyna算法与工况分析 |
| 3.3.1 HyperMesh/Ls-dyna显式动力学研究 |
| 3.3.2 面面接触算法分析 |
| 3.3.3 工况分析 |
| 3.4 模型建立与网格划分 |
| 3.4.1 富钴结壳材料模型 |
| 3.4.2 金刚石锯片材料模型 |
| 3.4.3 网格划分与加载 |
| 3.5 结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于有限元的刀具水阻与模态分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 锯片水阻理论分析 |
| 4.3 数学物理模型建立 |
| 4.4 边界条件设置与求解 |
| 4.5 模态分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于Matlab的切割系统作业空间模拟分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机械手运动学求解 |
| 5.2.1 机械手参数 |
| 5.2.2 机械手运动学正解 |
| 5.2.3 机械手运动学逆解 |
| 5.3 机械手Matlab工作空间模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于ADAMS的机械手受力分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 分析步骤与过程 |
| 6.2.1 虚拟样机与ADAMS介绍 |
| 6.2.2 分析步骤 |
| 6.3 四种姿态模型建立与加载 |
| 6.4 结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（4）海底钴结壳破碎过程理论分析及试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 国外研究现状 |
| 1.1.2 国内研究现状 |
| 1.2 研究的目的和意义 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 钴结壳破碎特性研究 |
| 2.1 岩石切割机理研究 |
| 2.2 钴结壳物理特性研究 |
| 2.2.1 含水率和饱和含水率 |
| 2.2.2 湿密度与干密度 |
| 2.2.3 比重 |
| 2.2.4 孔隙率 |
| 2.2.5 莫氏硬度 |
| 2.2.6 抗压强度和抗拉强度 |
| 2.2.7 抗剪断强度 |
| 2.2.8 弹性模量和泊松比 |
| 2.3 截齿破碎钴结壳的断裂过程研究 |
| 2.3.1 破碎细观机理研究 |
| 2.3.2 切削图与矿粒粒径的关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 富钴结壳截齿破碎头设计 |
| 3.1 截齿结构形式 |
| 3.2 破碎头截齿方案布置 |
| 3.2.1 螺旋头数 |
| 3.2.2 螺旋升角 |
| 3.2.3 截齿的排列模式与截齿间距 |
| 3.2.4 圆周方向两相邻截齿尖相位差 |
| 3.3 截齿安装角度的研究 |
| 3.3.1 截齿的切削前角 |
| 3.3.2 截齿的切削后角 |
| 3.3.3 刀具的侧向倾角 |
| 3.3.4 截齿切入角 |
| 3.4 切削厚度的确定 |
| 3.5 破碎头及其截齿布置 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于LS-DYNA的破碎头仿真研究 |
| 4.1 LS-DYNA显式有限元分析 |
| 4.2 截齿切削过程计算原理 |
| 4.3 截齿滚筒模型切削过程有限元模拟 |
| 4.3.1 切削模型模拟方案 |
| 4.3.2 破碎头三维仿真模型的建立 |
| 4.3.3 单元类型及材料模型的选择 |
| 4.3.4 几何模型网格划分 |
| 4.3.5 定义接触和边界条件及载荷条件 |
| 4.3.6 求解 |
| 4.3.7 计算结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 钴结壳破碎试验 |
| 5.1 破碎头试验系统 |
| 5.2 实验目的 |
| 5.3 试验内容 |
| 5.3.1 钴结壳和基岩模拟料的制作 |
| 5.3.2 模拟钴结壳物理力学性能参数测试结果 |
| 5.3.3 钴结壳滚筒切削试验及破碎性能试验 |
| 5.4 试验结果分析 |
| 5.4.1 钴结壳滚筒截齿切削实验 |
| 5.4.2 钴结壳滚筒破碎性能实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间主要的研究成果 |
（5）新型钻式采煤机钻具截割与输送性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| Extended Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 选题背景及研究意义 |
| 1.3 新型钻式采煤机及钻式采煤法概述 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 研究中存在的问题 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 2 钻头破煤理论及单齿截割性能研究 |
| 2.1 钻头破煤理论研究 |
| 2.2 钻进条件下单齿截割性能研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 单钻头截割性能的试验研究 |
| 3.1 煤岩截割试验台的改造及试验钻头的研制 |
| 3.2 钻头截割性能评价体系 |
| 3.3 钻头截割性能试验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 围压条件下钻具截割性能的数值模拟研究 |
| 4.1 围压对煤体力学特性的影响 |
| 4.2 钻头煤岩截割非线性有限元模型 |
| 4.3 围压对单钻头截割性能的影响 |
| 4.4 并行钻采条件下钻具截割性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 钻具输送行为的数值模拟研究 |
| 5.1 钻具输煤数值仿真模型 |
| 5.2 钻具输送性能评价体系 |
| 5.3 钻具输送行为研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 钻具输送性能的数值模拟研究 |
| 6.1 首节钻杆叶片缺失长度对钻具输送性能的影响 |
| 6.2 钻头布置方案对钻具输送性能的影响 |
| 6.3 煤层方位角对钻具输送性能的影响 |
| 6.4 转速对钻具输送性能的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）深海多金属硫化物力学特性及螺旋滚筒切削过程仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景和意义 |
| 1.2 深海多金属硫化物开发现状 |
| 1.3 模拟料研究和仿真技术在螺旋滚筒受力和设计中的应用 |
| 1.3.1 模拟料研究综述 |
| 1.3.2 仿真技术在螺旋滚筒切削受力及设计方面的应用 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 多金属硫化物力学特性试验及模拟料研究 |
| 2.1 多金属硫化物破碎力学过程研究 |
| 2.2 多金属硫化物力学特性试验 |
| 2.2.1 多金属硫化物标准样品的制作 |
| 2.2.2 力学特性试验设备 |
| 2.2.3 试验过程及结果分析 |
| 2.3 多金属硫化物模拟料的制作及实验研究 |
| 2.3.1 多金属硫化物模拟料物理力学性能参数的确定 |
| 2.3.2 模拟料的选择及制作 |
| 2.3.3 模拟料实验及结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 螺旋滚筒切削多金属硫化物过程运动及受力分析 |
| 3.1 螺旋滚筒切削头结构及采集装置工作原理 |
| 3.2 螺旋滚筒切削头运动规律分析 |
| 3.2.1 滚筒轴心运动分析 |
| 3.2.2 滚筒上截齿的运动分析 |
| 3.2.3 滚筒上截齿任意时刻的坐标 |
| 3.3 螺旋滚筒切削头力学模型 |
| 3.3.1 截齿切削受力分析 |
| 3.3.2 螺旋滚筒受力分析 |
| 3.4 螺旋滚筒截齿进入切削的判别条件 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 螺旋滚筒切削多金属硫化物过程仿真及载荷波动优化 |
| 4.1 螺旋滚筒切削硫化物过程仿真 |
| 4.1.1 切削过程仿真程序流程图 |
| 4.1.2 仿真结果及分析 |
| 4.1.3 载荷波动的影响因素 |
| 4.2 螺旋滚筒载荷波动优化 |
| 4.2.1 优化目标函数的选择与建立 |
| 4.2.2 约束条件的选取 |
| 4.2.3 优化程序设计 |
| 4.2.4 优化结果及对比分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 镐型截齿有限元分析 |
| 5.1 镐型截齿结构特点 |
| 5.2 镐型截齿有限元分析 |
| 5.2.1 有限元分析步骤 |
| 5.2.2 截齿模型建立及网格划分 |
| 5.2.3 截齿受力及约束分析 |
| 5.2.4 求解及结果分析 |
| 5.3 镐型截齿结构优化 |
| 5.3.1 结构优化参数的确定 |
| 5.3.2 结构优化目标的确定 |
| 5.3.3 优化结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要的研究成果目录 |
| 致谢 |
（8）深海钴结壳采集头截齿破碎性能及截齿布置优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及来源 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题来源 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外钴结壳开采技术进展 |
| 1.2.2 脆性材料截割开采机理简述 |
| 1.2.3 螺旋采集头相关技术研究现状 |
| 1.2.4 截齿布置相关研究进展 |
| 1.3 研究的目的和意义 |
| 1.4 本文的主要内容 |
| 第二章 采集头截齿作用下钴结壳破碎特性 |
| 2.1 钴结壳性能测试分析 |
| 2.1.1 钴结壳与基岩特征 |
| 2.1.2 钴结壳与基岩物理性能测定 |
| 2.2 离散元建模过程 |
| 2.2.1 相关因素分析及简化 |
| 2.2.2 材料模型及参数的确定 |
| 2.2.3 离散单元模型建立 |
| 2.2.4 数值求解运算 |
| 2.3 钴结壳及基岩破碎特性分析 |
| 2.3.1 钴结壳裂纹扩展分析 |
| 2.3.2 钴结壳破碎模式分析 |
| 2.3.3 钴结壳破碎效率分析 |
| 2.3.4 钴结壳裂纹扩展能力分析 |
| 2.3.5 钴结壳破碎块度分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 采集头及截齿参数对破碎性能的影响规律 |
| 3.1 采集头截齿切削的有限元模拟系统 |
| 3.1.1 截齿切削模拟系统介绍 |
| 3.1.2 截齿切削过程计算原理 |
| 3.1.3 截齿切削的有限元模拟 |
| 3.2 截齿结构参数及布置参数 |
| 3.2.1 截齿结构参数介绍 |
| 3.2.2 截齿布置参数介绍 |
| 3.3 截齿结构参数对采集头切削性能的影响 |
| 3.3.1 齿尖夹角对采集头切削性能的影响 |
| 3.3.2 齿身锥角对采集头切削性能的影响 |
| 3.3.3 齿尖直径对采集头切削性能的影响 |
| 3.4 截齿布置相关参数对采集头切削性能的影响 |
| 3.4.1 安装角度对采集头切削性能的影响 |
| 3.4.2 截齿排列对采集头切削性能的影响 |
| 3.4.3 截齿间距对采集头切削性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 采集头截齿布置优化设计研究 |
| 4.1 采集头截齿布置优化模型 |
| 4.1.1 截齿布置问题的描述 |
| 4.1.2 设计变量 |
| 4.1.3 优化模型的目标函数 |
| 4.1.4 约束条件 |
| 4.2 优化模型求解 |
| 4.2.1 算法介绍 |
| 4.2.2 遗传算法流程 |
| 4.3 优化结果与分析 |
| 4.3.1 优化计算 |
| 4.3.2 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 实验研究 |
| 5.1 实验条件 |
| 5.1.1 实验台介绍 |
| 5.1.2 实验测试系统 |
| 5.1.3 试样的制备 |
| 5.2 截齿切削过程模拟实验 |
| 5.2.1 实验目的及内容 |
| 5.2.2 实验方案 |
| 5.2.3 截齿切削实验结果及分析 |
| 5.3 采集头截齿切削性能实验 |
| 5.3.1 实验目的及内容 |
| 5.3.2 实验方案 |
| 5.3.3 采集头截齿破碎实验结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的主要研究成果 |
（9）水射流辅助刀具切削钴结壳（论文提纲范文）
| 1 截齿受力分析 |
| 2 水射流辅助刀具切削原理 |
| 3 仿真研究 |
| 4 实验研究 |
| 5 结论 |
（10）钴结壳螺旋滚筒采集头切削参数优化设计及其动力学仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究开发现状 |
| 1.2.1 国外钴结壳开采现状 |
| 1.2.2 国内钴结壳开采现状 |
| 1.3 优化设计方法发展概述及算法的比较和选择 |
| 1.4 课题来源及课题研究的目的和意义 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.5 课题研究的主要内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 螺旋滚筒采集头力学分析及切削厚度研究 |
| 2.1 采集头截齿的选择和布置 |
| 2.1.1 采集头截齿的选择 |
| 2.1.2 采集头截齿的布置 |
| 2.2 采集头力学分析 |
| 2.2.1 截齿受力分析 |
| 2.2.2 截齿平均载荷计算 |
| 2.2.3 采集头受力分析 |
| 2.3 采集头切削过程切屑形成机理与平均切削厚度计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 螺旋滚筒采集头优化模型的建立 |
| 3.1 螺旋滚筒总功率计算 |
| 3.2 破碎钴结壳及其基岩的体积采集量计算 |
| 3.3 破碎钴结壳及其基岩的采集量计算 |
| 3.4 优化模型的建立 |
| 3.4.1 破碎比能耗 |
| 3.4.2 钻结壳采集率 |
| 3.4.3 废石混入率 |
| 3.5 约束条件的确定 |
| 3.5.1 优化变量的确定 |
| 3.5.2 优化变量的约束 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于遗传蚂蚁算法的螺旋滚筒采集头参数优化 |
| 4.1 遗传蚂蚁算法 |
| 4.1.1 遗传算法和蚂蚁算法的基本思想 |
| 4.1.2 遗传算法和蚂蚁算法的结合 |
| 4.1.3 遗传蚂蚁算法性能测试 |
| 4.2 优化结果与分析 |
| 4.2.1 采集头切削参数优化结果 |
| 4.2.2 优化结果线性回归分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 钴结壳切削过程的动力学分析 |
| 5.1 LS-DYNA简介 |
| 5.2 三维有限元切削模型切削过程的模拟 |
| 5.2.1 切削模型模拟方案 |
| 5.2.2 三维实体模型的建立 |
| 5.2.3 单元类型及材料模型的选择 |
| 5.2.4 几何模型和网格划分 |
| 5.2.5 定义接触和边界条件及载荷条件 |
| 5.2.6 求解 |
| 5.2.7 计算结果分析 |
| 5.3 钴结壳切削过程的三向阻力频域分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 实验与验证 |
| 6.1 实验目的 |
| 6.2 实验内容 |
| 6.2.1 实验台的构造及其工作原理 |
| 6.2.2 制作钴结壳及基岩模拟料 |
| 6.2.3 实验测试系统 |
| 6.3 实验参数 |
| 6.4 实验结果分析 |
| 6.4.1 实验一的结果分析 |
| 6.4.2 实验二的结果分析 |
| 6.4.3 实验三的结果分析 |
| 6.5 实验结论 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
四、深海钴结壳和基岩抗压强度的分布特性与频率设计（论文参考文献）
- [1]悬立式深海钴结壳采矿头的参数化设计与优化[J]. 赵波,赵海鸣,刘晨,胡刚. 工程设计学报, 2021(05)
- [2]富钴结壳采矿车微地形行走技术的研究现状[J]. 刘伟,吴鸿云,江敏,侯井宝,徐俊杰,李江明. 采矿技术, 2018(02)
- [3]基于蛟龙号的深海矿物切割取样装置的设计与研究[D]. 邵珠文. 青岛科技大学, 2017(01)
- [4]海底钴结壳破碎过程理论分析及试验研究[D]. 黄鑫超. 长沙矿冶研究院, 2016(02)
- [5]新型钻式采煤机钻具截割与输送性能研究[D]. 付林. 中国矿业大学, 2016(02)
- [6]深海多金属硫化物力学特性及螺旋滚筒切削过程仿真研究[D]. 许颖光. 中南大学, 2014(03)
- [7]钴结壳水射流切削系统参数设计[J]. 黄中华,谢雅. 机械设计, 2012(07)
- [8]深海钴结壳采集头截齿破碎性能及截齿布置优化研究[D]. 张振华. 中南大学, 2012(02)
- [9]水射流辅助刀具切削钴结壳[J]. 黄中华,谢雅. 湖南科技大学学报(自然科学版), 2012(01)
- [10]钴结壳螺旋滚筒采集头切削参数优化设计及其动力学仿真[D]. 陈远益. 中南大学, 2011(01)