一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法

1.本发明属于表面滚磨光整加工技术领域，尤其涉及一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法。


背景技术：

2.环形机匣是航空发动机中一类重要的支撑部件，其外部特征大多是薄壁的筒状或圆锥形的环形结构，尺寸大，表面几何形状复杂。制造材料多为钛合金、镍基高温合金以及钛铝合金等难加工材料。环形机匣在机加工后表面粗糙、过渡棱边会存在明显毛刺，其表面质量严重影响零件的服役性能。目前，普遍采用人工抛磨的方式去除毛刺以及棱边倒圆，但人工抛磨稳定性差，存在过抛欠抛现象。随着振动式滚磨光整加工技术在航空制造领域的应用及推广，为了解决上述问题，采用多谐无芯激振抛磨提高环形机匣的表面质量。多谐无芯激振抛磨是通过多个振动电机驱动容器型腔产生三维振动，使颗粒介质（滚抛磨块）和加工工件之间产生相对作用，从而实现对被加工工件的研磨抛光。针对环形机匣的多谐无芯激振抛磨工艺研究，存在设备动力学特性与颗粒流场特征关系不明确，适用环形零件加工的颗粒运动轨迹分析不全面，故寻找一种适用于环形机匣高效快速滚磨光整加工的颗粒流场创成方法，使得在振动光饰时颗粒物质的运动轨迹和环形机匣的运动轨迹由内到外全面交叉，形成更加均匀的螺旋旋转运动，加速光饰效果。
3.现有专利(cn110096815a)公开了一种流场表征的新方法，通过建立流场的表征参数以及对流场分布特征参数的研究，形成针对油藏的流场描述、评价和重构技术。专利（cn107971224a）公开了用于颗粒分级的流场构建方法和分级装置，通过在颗粒分级腔室内分别形成的均匀的旋转气流和位于旋转气流下方的曲折上升的扰动气流的共同作用下,可对颗粒进行充分的分级。但针对滚磨光整加工领域，加工介质属于离散的自由磨具，颗粒的运动与流体的运动存在本质上差别，无法使用流体物理参数表征颗粒流场特性。同时颗粒运动依靠设备容器直接驱动，是典型的刚体与离散体耦合过程，目前在滚磨光整加工未形成一种有效的流场构建方法。因此亟需开发一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提出一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，用以解决对多谐无芯激振抛磨流场特征描述、轨迹评价以及面向有益加工的流场创成。
5.为实现上述目的本发明提出了一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，包括：s1、基于空间利萨如曲线，规划初始颗粒运动轨迹；s2、基于所述初始颗粒运动轨迹，构建多谐无芯振动系统的动力学模型，基于所述动力学模型，建立动力学方程，获取设备参数；
s3、基于所述设备参数，对设备进行仿真，提取设备的三维运动信息；s4、基于不同设备参数下的振幅位移和所述三维运动信息，判断设备是否满足目标动力学行为；若满足则执行s5，否则返回s2，重新再进行动力学行为分析，获取新的设备参数；s5、对满足设备目标动力学行为的所述三维运动信息进行刚散耦合仿真，并建立基于柱坐标下的无芯型腔内颗粒流场的三维速度场；s6、基于所述三维速度场提取颗粒体系不同位置的颗粒运动轨迹；s7、判断所述颗粒运动轨迹是否满足圆周运动准则，若满足则执行s8，否则返回s2；s8、通过波形拟合得到的三轴位移方程，对所述颗粒运动轨迹和规划轨迹进行一致性检验，若满足一致性指标则完成用于环形机匣的多谐无芯激振抛磨的颗粒流场地创成，否则返回s1，重新规划新的初始颗粒运动轨迹。
6.可选地，所述动力学方程为：所述动力学方程为：
7.其中，x、y、z为质心三个轴向方向的位移；α、β、γ为质心绕x y z轴的角位移；
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为质心三个轴线方向的加速度；三个质心轴线方向的速度； 为质心绕x y z轴的角加速度；为质心绕x y z轴的角速度；m、j、c、k分别为振动系统的质量，转动惯量、刚度和阻尼；角标o为质心；m为偏心质量；r为偏心距；l1为两侧平轴线振动电机质心水平距离；l2为两侧平轴线振动电机质心距参振体质心竖直距离；l3为侧垂轴线振动电机质心距参振体质心的竖直距离；l4为侧垂轴线振动电机质心距参振体质心的直线距离；φ为振动电机角位移；f为振动电机激振力；tm为输出转矩；tf为电磁阻力矩；1 2 3为振动电机标号。
8.可选地，所述设备参数包括：参振体质量、电机转速、弹簧刚度、阻尼比和侧平电机安装角度。
9.可选地，提取设备的三维运动信息包括：建立设备的样机模型，并根据所述设备参数对所述样机模型进行参数化设置；通过仿真计算，提取设备的所述三维运动信息。
10.可选地，判断设备是否满足目标动力学行包括：预设判断条件，基于所述预设判断条件，判断设备是否满足目标动力学行；所述预设判断条件包括：预设的竖直振幅阈值、在为预设半径时，设备绕z轴做圆周摆动的幅度为预设数值，系统频率满足预设频率阈值。
11.可选地，建立基于柱坐标下的无芯型腔内颗粒流场的三维速度场包括：在参数化设置后的样机模型与离散颗粒物质之间添加耦合表面，建立刚散耦合桥梁；在edem中输入颗粒物质的本征参数与接触参数，通过recurdyn控制仿真进程，在edem中得到颗粒体系的流场特征；通过在edem中建立沿周向均匀分成n份，径向分成r份，轴向分成z份的环形分层数据块，提取所述环形分层数据块内的颗粒平均速度，分析整个无芯型腔内颗粒体系沿周向，径向以及轴向的速度分布；其中，任一所述环形分层数据的切向、法向以及轴向速度为：
12.其中，分别为某一数据块内颗粒的切向速度、法向速度、轴向速度；为某一数据块内颗粒沿x y z方向的平均速度，为柱坐标下关于转角的三维旋转矩阵元素；a=1、2、3，b=1、2、3。
13.可选地，所述空间利萨如曲线为不同频率不同相位不同幅值的简谐运动在三个独
立坐标叠加而成；所述颗粒运动轨迹为根据建立的所述三维速度场，提取不同速度大小区域的颗粒运动轨迹。
14.可选地，判断所述颗粒运动轨迹是否满足圆周运动准则包括：根据预设准则对提取的颗粒运动轨迹进行统计分析；所述预设准则为：
15.其中，为某一个颗粒在空间中的位置；r为颗粒在某时间段起始时颗粒所在位置距中心的距离；d为颗粒直径；a为满足关于的不等式的集合，|a|为满足集合a元素的个数；n为提取某一颗粒运动轨迹的位置样本数；mr表征颗粒在周向运动的非圆率。
16.可选地，通过波形拟合获取三轴位移方程包括：对s6中提取的样本颗粒进行波形拟合，通过对颗粒运动轨迹的离散坐标进行正弦拟合，获取x y z的位移方程；所述三轴位移方程为：
17.其中，x为x方向位移方程，y为y方向位移方程，z为z方向位移方程，为颗粒沿三个轴向方向运动得到的拟合频率；为与t的函数；为与t的函数；为与t的函数；为时间。
18.可选地，对所述颗粒运动轨迹和规划轨迹进行一致性检验包括：通过单样本t检验对提取不同颗粒运动轨迹的拟合频率比与规划频率比进行差异性分析；统计量t如下式：
19.其中，n为提取轨迹的颗粒数目即样本容量，为规划频率比，为i颗粒运动轨迹的拟合频率比；所述拟合频率比为：
20.其中，w
rk
为颗粒的回转频率，是沿x轴与y轴运动频率的均值 ，w
zk
为颗粒运动的轴向频率。
21.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明基于设备动力学行为和流场特征反馈，通过合理调整振动电机的简谐激振力和弹簧布置，明确设备动力学与颗粒流场的关系，实现对颗粒流场运动行为的预测以及
宏观定量化调控，进而实现用于环形机匣高效抛磨的特定颗粒流场地创成。
附图说明
22.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本发明实施例的一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法流程示意图；图2为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨整体装置示意图；图3为本发明实施例的几种空间李萨如曲线示意图；图4为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨装置动力学模型示意图；图5为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨装置弹簧布置的三种类型示意图；图6为本发明实施例的三种弹簧布置方式下对绕z轴转动角度γ的影响示意图；图7为本发明实施例的当参振体质量为450kg，三个电机处于最大激振力时，三个平动振幅随弹簧刚度的变化情况示意图；图8为本发明实施例的当参振体质量为450kg，三个电机处于最大激振力时，绕三个轴的角位移振幅随弹簧刚度的变化情况示意图；图9为本发明实施例的弹簧的刚度为32n/mm时，参振体质量的变化对系统竖直振幅的影响示意图；图10为本发明实施例的当参振体质量为450kg时，弹簧刚度和电机转速对竖直振幅的影响示意图；图11为本发明实施例的当参振体质量为450kg时，电机转速 2900 r/min时，系统阻尼比和弹簧刚度对竖直振幅的影响示意图；图12为本发明实施例的两个侧平电机安装角度对系统z轴振幅与绕z轴摆幅的影响示意图；图13为本发明实施例的recurdyn仿真提取到的z轴振幅示意图；图14为本发明实施例的recurdyn仿真提取到的绕z轴转动角位移示意图；图15为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨中提取颗粒运动速度的数据块示意图；图16为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨装置中颗粒运动距地面高度为100mm时的切向速度分布示意图；图17为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨装置中颗粒运动距地面高度为100mm时的法向速度分布示意图；图18为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨装置中颗粒运动距地面高度为100mm时的轴向速度分布示意图；图19为本发明实施例的多谐无芯激振抛磨装置中单个颗粒运动轨迹示意图；图20为本发明实施例的不同样本颗粒下的满足集合a的元素个数|a|及mr示意图；图21为本发明实施例的样本颗粒k2的x方向的位移拟合曲线图；图22为本发明实施例的样本颗粒k2的y方向的位移拟合曲线图；图23为本发明实施例的样本颗粒k2的z方向的位移拟合曲线图；其中，1-无芯型腔；2-侧平振动电机；3-隔震弹簧；4-侧垂振动电机；5-弹簧支撑。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
24.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
25.请参阅图1-21，本实施例提出了一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，包括以下步骤，如图1所示；图2为多谐无芯激振抛磨设备示意图，其中包括：无芯型腔1；侧平振动电机2；隔震弹簧3；侧垂振动电机4；弹簧支撑5。
26.s1:利用三个独立坐标轴下的简谐运动叠加形成的空间利萨如曲线，规划颗粒物质运动轨迹；针对多谐无芯激振抛磨中颗粒物质的运动轨迹，主要有如图3所示几种空间曲线，本实施例以当频率比k=1.5时，规划颗粒运动轨迹为空间竖直螺旋型。
27.空间利萨如曲线是不同频率不同相位不同幅值的简谐运动在三个独立坐标叠加而成。
28.颗粒的运动轨迹是根据空间利萨如曲线构建而成。针对多谐无芯激振抛磨中颗粒物质的运动轨迹，频率比k与轨迹的对应关系如下式：频率比k与轨迹的对应关系如下式：（1）式（1）中wr为颗粒做回转运动的频率；wz为颗粒轴向往复运动的频率。
29.s2:建立动力学方程，分析振动电机和弹簧参数对设备动力学的影响并合理调整其配置；具体过程如下：s201:建立多谐无芯振动系统的动力学模型如图4所示，根据模型建立系统的动力学方程，设f1=f2=f3，m1r1=m2r2=m3r3，则动力学方程如式（2）；
（2）；s202: 确定振动系统的主要结构参数及范围，如下表1所示：表1
30.s203:分析弹簧布置与振动系统的刚度及阻尼的关系，确定弹簧布置；弹簧布置与振动系统的刚度及阻尼的关系表达式为：
平动刚度为单个弹簧的线性叠加：
31.阵列形式的旋转刚度：
32.圆周均匀布置的旋转刚度：
33.系统阻尼与刚度的关系：（3）式（3）中ke为系统等效刚度；ce为系统等效阻尼；ζ为阻尼比系数；角标h与v分别代表水平和竖直；g是弹簧的组数；n是每组弹簧的排数；m为每组弹簧的列数；ly0为y方向每组弹簧距离中心的长度；lx
0 为x方向每组弹簧距离中心的长度；dy0为y方向相邻弹簧的间距；dx0为x方向相邻弹簧的间距；r0为弹簧圆周布置的半径；在本实施例中，分析弹簧布置与振动系统的刚度及阻尼的关系，确定弹簧布置；主要分析设备绕z轴转动的旋转刚度，当g=4，图5为弹簧布置的三种类型，图6为三种布置方式下对绕z轴转动角度γ的影响。根据式（3）计算可知，布置方式为四组两排，每排4个刚度为32(n/mm)的弹簧，系统刚度为以下结果：
34.；s204:通过四阶龙格库塔法求解动力学方程，并分析振动系统参数对设备动力学的影响。
35.根据拟确定振动系统的结构参数，通过matlab软件求解动力学方程，并对相关参数进行动力学分析。分析结果如下：图7为当参振体质量为450kg，三个电机处于最大激振力时，三个平动振幅随弹簧刚度的变化情况。由图可知，竖直方向的振幅最大，三个平动振幅都存在先增大后减小的趋势，在1200n/mm左右达到最大值。
36.图8为与图7相同的结构参数下，绕三个轴的角位移振幅。由图可知，设备主要绕着z轴做往复摆动，由于两个侧平电机在竖直方向距质心很近，故其绕y轴的摆动很小。三个摆动振幅由于绕各个轴的转动惯量不同，故摆幅随弹簧变化的极值点不一致。
37.图9为弹簧的刚度为32n/mm时，参振体质量的变化对系统竖直振幅的影响。由图可知，不论电机转速为多少，竖直振幅随质量的增加而减小。当质量一定时，电机转速越低，振动频率降低，但振幅越大。
38.图10为当参振体质量为450kg时，弹簧刚度和电机转速对竖直振幅的影响。由图可知，转速越低，振动系统竖直振幅随弹簧变化的极值点越低。
39.图11为当参振体质量为450kg时，电机转速 2900 r/min时，系统阻尼比和弹簧刚度对竖直振幅的影响。由图可知，在小刚度变化范围内，阻尼的变化对振幅影响较小。阻尼越大，弹簧刚度的变化对竖直振幅越不明显。
40.图12为两个侧平电机安装角度对系统z轴振幅与绕z轴摆服的影响。由图可知，二者变化是相悖的，安装角度越大，摆幅越大但竖直振幅越小。二者在安装角度为45
°
时相交。
41.s205:通过上述分析结果，拟确定设备的主要参数为：参振体质量为450kg，电机转速为2900 r/min，弹簧刚度为32n/mm，阻尼比为0.2，侧平电机安装角度为60
°
。
42.s3:利用recurdyn多体动力学仿真提取设备三维运动信息；s301:建立设备的样机模型，同时根据拟确定的参数对模型进行参数化设置。
43.s302:通过仿真计算，提取设备三维运动信息。图13为竖直振幅的仿真结果；图14
为绕z轴摆动的角度。
44.s4:根据动力学方程解和三维运动信息判断设备是否满足目标动力学行为；动力学方程解是通过数值计算得到的，不同设备参数下的振幅位移。
45.由图7~图14，可知，在确定的参数下，竖直振幅大于1mm。在半径为500mm时，设备绕z轴做圆周摆动的幅度rz为：
46.系统频率在800~2900 r/min即13~48hz。综上，系统动力学行为满足目标。
47.s5:通过recurdyn-edem刚散耦合分析颗粒流场特征，并建立基于柱坐标下的无芯型腔内颗粒流场速度场；s501:根据样机的参数化模型，以无芯型腔壁面建立耦合壁面，构建耦合桥梁。
48.s502:在edem中输下表2所示颗粒及器壁的本征参数和接触参数：表2
49.s503:在recurdyn中控制仿真时间为30s，仿真步长为0.0001s。
50.s504:建立沿周向均匀分成12份，径向分成7份，轴向分成6份的环形分层数据块导入如图15的数据块，提取数据块内的颗粒沿三个轴向的平均速度。并利用下式求每一个数据块下的切向，法向以及轴向速度。
51.（4）如图16~18所示，为距地面高度为100mm时的切向速度、法向速度与轴向速度
分布。
52.s6:根据建立的三维速度场提取颗粒体系不同位置的运动轨迹；图19显示单个颗粒运动轨迹。
53.s7:判断颗粒运动轨迹是否满足圆周运动准则；s701:提取颗粒实时位置，根据下式对提取的样本颗粒轨迹进行统计分析（5）式（5）中x y z是某一个颗粒在空间中的位置；r是颗粒在某时间段起始时颗粒所在位置距中心的距离；d为颗粒直径；a是满足关于x y z 的不等式的集合，|a|是满足集合a元素的个数；n为提取某一颗粒运动轨迹的位置样本数；mr表征颗粒在周向运动的非圆率。
54.s702:提取颗粒体系中的8个颗粒的179个样本位置，统计结果如下表3所示。
55.表3
56.通过表中数据可知，mr(%)基本上小于15，颗粒运动轨迹满足圆周运动准则。图20显示了不同样本颗粒下的满足集合a的元素个数|a|及mr。
57.s8:通过波形拟合得到的三轴位移方程，对颗粒运动轨迹和规划轨迹进行一致性检验。
58.s801:对提取的样本颗粒进行波形拟合，通过对轨迹的离散坐标进行正弦拟合，得到x y z的位移方程。如式（6）：（6）其中k2拟合得到的位移方程如下式：
59.其拟合曲线如图21-23。
60.同理，根据拟合得到的w
x
wywz通过下式确定颗粒运动的回转频率w
rk
、轴向频率w
zk
，以及颗粒的拟合频率比kk：（7）计算得到的8个样本颗粒的频率及频率比如下表4所示：表4
61.s802:通过单样本t检验对提取不同颗粒运动轨迹的拟合频率比与规划频率比进行差异性分析，其中，规划轨迹即指规划频率比，规划频率比为根据空间李萨如得到的，统计量t如下式：（8）式（8）中n为提取轨迹的颗粒数目即样本容量。
62.分析结果如下表5所示：表5
63.注：*代表10%的显著性水平。
64.单样本t检验的结果显示，基于变量k和输入的检验值1.5，显著性p值为0.096*，水平上不呈现显著性，不能拒绝原假设，因此kk和检验值1.5不存在差异性。故认为总体颗粒运动轨迹符合竖直螺旋型。完成用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成。
65.以上，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，包括：s1、基于空间利萨如曲线，规划初始颗粒运动轨迹；s2、基于所述初始颗粒运动轨迹，构建多谐无芯振动系统的动力学模型，基于所述动力学模型，建立动力学方程，获取设备参数；s3、基于所述设备参数，对设备进行仿真，提取设备的三维运动信息；s4、基于不同设备参数下的振幅位移和所述三维运动信息，判断设备是否满足目标动力学行为；若满足则执行s5，否则返回s2，重新再进行动力学行为分析，获取新的设备参数；s5、对满足设备目标动力学行为的所述三维运动信息进行刚散耦合仿真，并建立基于柱坐标下的无芯型腔内颗粒流场的三维速度场；s6、基于所述三维速度场提取颗粒体系不同位置的颗粒运动轨迹；s7、判断所述颗粒运动轨迹是否满足圆周运动准则，若满足则执行s8，否则返回s2；s8、通过波形拟合得到的三轴位移方程，对所述颗粒运动轨迹和规划轨迹进行一致性检验，若满足一致性指标则完成用于环形机匣的多谐无芯激振抛磨的颗粒流场地创成，否则返回s1，重新规划新的初始颗粒运动轨迹。2.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，所述动力学方程为：
其中，x、y、z为质心三个轴向方向的位移；α、β、γ为质心绕x y z轴的角位移；z轴的角位移；z轴的角位移；为质心三个轴线方向的加速度；三个质心轴线方向的速度； 为质心绕x y z轴的角加速度；为质心绕x y z轴的角速度；m、j、c、k分别为振动系统的质量，转动惯量、刚度和阻尼；角标o为质心；m为偏心质量；r为偏心距；l1为两侧平轴线振动电机质心水平距离；l2为两侧平轴线振动电机质心距参振体质心竖直距离；l3为侧垂轴线振动电机质心距参振体质心的竖直距离；l4为侧垂轴线振动电机质心距参振体质心的直线距离；φ为振动电机角位移；f为振动电机激振力；t
m
为输出转矩；t
f
为电磁阻力矩；1 2 3为振动电机标号。3.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，所述设备参数包括：参振体质量、电机转速、弹簧刚度、阻尼比和侧平电机安装角度。4.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，提取设备的三维运动信息包括：建立设备的样机模型，并根据所述设备参数对所述样机模型进行参数化设置；通过仿真计算，提取设备的所述三维运动信息。
5.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，判断设备是否满足目标动力学行包括：预设判断条件，基于所述预设判断条件，判断设备是否满足目标动力学行；所述预设判断条件包括：预设的竖直振幅阈值、在为预设半径时，设备绕z轴做圆周摆动的幅度为预设数值，系统频率满足预设频率阈值。6.根据权利要求4所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，建立基于柱坐标下的无芯型腔内颗粒流场的三维速度场包括：在参数化设置后的样机模型与离散颗粒物质之间添加耦合表面，建立刚散耦合桥梁；在edem中输入颗粒物质的本征参数与接触参数，通过recurdyn控制仿真进程，在edem中得到颗粒体系的流场特征；通过在edem中建立沿周向均匀分成n份，径向分成r份，轴向分成z份的环形分层数据块，提取所述环形分层数据块内的颗粒平均速度，分析整个无芯型腔内颗粒体系沿周向，径向以及轴向的速度分布；其中，任一所述环形分层数据的切向、法向以及轴向速度为：其中，分别为某一数据块内颗粒的切向速度、法向速度、轴向速度；为某一数据块内颗粒沿x y z方向的平均速度，为柱坐标下关于转角的三维旋转矩阵元素；a=1、2、3，b=1、2、3。7.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，所述空间利萨如曲线为不同频率不同相位不同幅值的简谐运动在三个独立坐标叠加而成；所述颗粒运动轨迹为根据建立的所述三维速度场，提取不同速度大小区域的颗粒运动轨迹。8.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，判断所述颗粒运动轨迹是否满足圆周运动准则包括：根据预设准则对提取的颗粒运动轨迹进行统计分析；所述预设准则为：其中，为某一个颗粒在空间中的位置；r为颗粒在某时间段起始时颗粒所在位置距中心的距离；d为颗粒直径；a为满足关于的不等式的集合，|a|为满足集合a元素的个数；n为提取某一颗粒运动轨迹的位置样本数；m
r
表征颗粒在周向运动的非圆率。9.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，通过波形拟合获取三轴位移方程包括：对s6中提取的样本颗粒进行波形拟合，通过对颗粒运动轨迹的离散坐标进行正弦拟
合，获取x y z的位移方程；所述三轴位移方程为：其中，x为x方向位移方程，y为y方向位移方程，z为z方向位移方程，为颗粒沿三个轴向方向运动得到的拟合频率；为与t的函数；为与t的函数；为与t的函数；为时间。10.根据权利要求1所述的用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，其特征在于，对所述颗粒运动轨迹和规划轨迹进行一致性检验包括：通过单样本t检验对提取不同颗粒运动轨迹的拟合频率比与规划频率比进行差异性分析；统计量t如下式：其中，n为提取轨迹的颗粒数目即样本容量，为规划频率比，为i颗粒运动轨迹的拟合频率比；所述拟合频率比为：其中，w
rk
为颗粒的回转频率，是沿x轴与y轴运动频率的均值 ，w
zk
为颗粒运动的轴向频率。

技术总结
本发明提出一种用于环形机匣多谐无芯激振抛磨的颗粒流场创成方法，包括：利用空间利萨如曲线，规划颗粒的运动轨迹；分析振动系统设备参数对动力学的影响并合理调整其配置；建立设备动力学方程并利用RecurDyn动力学软件提取设备三维运动信息；将满足设备目标动力学行为三维运动信息导入EDEM中进行刚散耦合仿真，进而分析颗粒流场特征；通过建立基于柱坐标下的无芯型腔速度场，提取颗粒运动轨迹并进行一致性检验，若满足一致性指标则完成用于环形机匣的多谐无芯激振抛磨的颗粒流场地创成。本发明基于设备动力学行为和流场特征反馈，通过合理调整振动电机的简谐激振力和弹簧布置，进而实现用于环形机匣高效抛磨的特定颗粒流场地创成。场地创成。场地创成。


技术研发人员：李秀红 王德龙 马晓龙 李文辉 冀宗泽 杨胜强 王嘉明 王兴富 程思源 李昊
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/7/25