基于CEL方法的压差驱动式管道机器人动力特性分析

摘要：

针对压差驱动式管道机器人多柔体系统与管内流体的流固耦合问题,基于耦合的欧拉-朗格朗日(CEL)方法建立了机器人系统流固耦合模型,获得了机器人在复杂管道内运行时的结构动力响应.对比分析了不同管道内径和机器人舱段长度下的密封皮碗应力场、管道与机器人间的摩擦力和流体对管道机器人的驱动压差.数值结果表明,管道机器人进入管道初期驱动压差出现峰值,随着机器人运动速度的波动和管道拓扑的改变,驱动压差再次出现峰值.管道机器人位于小曲率半径弯道时,密封皮碗经历强烈的局部化挤压作用形成峰值等效应力,但是,由于密封皮碗与弯道的间隙引起摩擦力降至谷值.此外,随着管道内径的减少,密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差增大;舱段长度增加,密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差随之增大.

关键词：压差驱动式管道机器人、CEL方法、动力特性、流固耦合、有限元法

所属期刊栏目：38

分类号：TH113.1;TH242.3

资助基金：国家自然科学基金51505096;黑龙江省自然科学基金E2015026

在线出版日期：2020-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：259-264,270