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关键词： 土石围堰   图像位移法测量技术   位移   BP神经网络   温度场   COMSOL分析  

摘要： 土石坝作为如今最实用的坝型,得到了广泛应用。然而,由于其优点和缺陷都非常明显,因此对它的安全性需要给予高度重视。在世界各地,人们采取了各种不同的方式来保护这些设施的安全,而对其土石坝安全监测通常是传统监测方法。图像位移法测量技术(DIC)作为建筑发展的又一创新成果,在工程监测中扮演着举足轻重的角色。除监测精度高、实时监测、全方位监测等优点外,DIC的最大优势主要体现在可以实现实时地数据采集和传输,从而能够及时发现大坝存在的问题。这有助于提前采取措施,避免事故的发生。为确保土石围堰的安全运行,研究其安全监测数据分析方法显得尤为关键,使用可靠的分析方法能够为后期的运行管理提供依据,同时也降低了土石坝的安全隐患,本文的主要研究内容如下: (1)考虑土石围堰监测的时效性精确性,提出图像位移法测量技术(DIC),实时记录位移数据。通过堰体现场布置分布式监测,实现实时动态的监测信息管理、存储和处理,对围堰的侧向变形、竖向变形、降雨量和温度等监测点数据进行自动采集。通过安全系数电算程序,当堰体出现异常时,实现对监测数据的报警报告和处理越限,及时自动发出预警,防止和遏制工程出险事故的发生。 (2)本文构建一个关于土石围堰的热-力耦合数学模型并进行了数值分析。借助COMSOL数值模拟工具中包含的固体热量传递模块及固体力学模块,可以实现对该种模型的运算功能。经过比较数值模拟的结果与实际测试的数据,证实热-力耦合数学模型对于模拟围堰变形的的合理性,研究了土石围堰在一个监测周期内的围堰位移受到温度场影响的变化规律。 (3)本文基于对现有关于土石围堰位移监测数据分析及有限元分析的研究与分析基础上,构建了一个基于BP神经网络的土石围堰位移预测模型,并对其实施了实际案例验证和预测。为确保预测准确度,采用了一种广受认可的BP神经网络预测模型及其对应的有限元预测方法作为比较基准,同时以实际测量数据加以验证。结果表明:相较于COMSOL预测模型,BP预测模型具有更好的预测效率。 图[68]表[9]参[63]

关键词： 破岩机理   掘进机   动力学分析   优化  

摘要： 随着我国电网建设的高速发展,对输电线路安全稳定运行的要求也越来越高。其中杆塔基础施工是输电线路建设体系中极为重要的部分。电力运行线路长,线路走廊复杂,地质条件、施工条件千变万化,尤其高山、偏远地区输电线路杆塔施工中存在设备运输困难、机械化程度低、人工作业危险性高等缺点。为解决这一问题,课题组研发了一种基于索道运输方式的小型模块化掘进装置,论文以该掘进装置为核心,针对其关键结构的力学特性和动力学特性进行了深入探究,通过理论解析、有限元计算、数值模拟以及虚拟样机仿真等多种研究手段,系统地分析了掘进钻机截割头的受力情况及其动力学特性,旨在优化并提升关键结构的机械性能表现。主要研究内容如下: (1)首先对输电线路杆塔基础设备及掘进钻机动力学研究现状进行介绍,提出一种适用与山地条件下的杆塔基础挖掘设备。基于岩石破碎机理、截齿截割机理的理论分析,对截齿和截割头进行受力分析,并建立截割头模型的载荷计算公式,为后续结构强度和动力学特性分析奠定理论基础。 (2)介绍了该掘进装置的模块化结构设计,其中包括出料装置、回转平台、支护装置、截割装置和提升装置五大模块,并对其工作原理进行分析;基于ANSYS Workbench平台对其关键结构部件(截割臂、回转平台、截割头)进行静应力仿真分析,验证其结构设计在强度和刚度方面的合理性;根据实际工作过程中工作装置的运动状态,建立工作装置的运动简化模型,对其进行运动学理论分析,为其可能的改进和优化提供方法和依据。 (3)通过拉格朗日方程建立掘进钻机动力学数学模型,并结合虚拟激励法基于Matlab平台对掘进系统进行仿真计算,得出截割头部位移响应结果;基于Solidworks和ADAMS联合建立了掘进钻机多刚体动力学模型,并通过仿真分析了掘进钻机在不同工况下的动力学特性,为结构系统参数优化奠定基础。 (4)最后在ADAMS中建立与原样机各部件参数一致的等效样机,通过将结构尺寸参数和工艺参数作为设计变量,对油缸铰接点的受力情况进行了优化,从而获得更好的工作性能为结构优化研究提出新的思路和方法。

关键词： Aluminum alloys  

摘要： Ultrasonic bonding process of A6061 alloys is investigated focusing on the growth of micro-bonds initially formed on the bonding interface. The interfacial condition is controlled by partially anodic oxidizing to the surface. The growth of the micro-bonds locally formed in the initial stage of joining in the absence of an anodic oxide film is considered from the viewpoint of the relative motions of the bonding materials and the shear deformation caused by the relative motions. Dispersed initial bonds formed on the non-anodized surfaces hinder the relative motion between the bonding materials. By applying partial anodic oxidizing, the formation of the initial bonds is concentrated in the non-anodized areas. The localized bonds expand with shear deformation and develop into plastic flow, leading to the increase of joint strength. The shear force applied by the ultrasonic horn tip and anvil contributes to the plastic deformation in the later stages of joining. It is revealed that the formation of the localized initial bonds by means of the partial anodic oxidizing promotes the relative motion of the bonding materials and the resultant growth of the initial bonds. Localization of the initial bonds can be an effective means of increasing joint strength and reducing joint strength variation. © 2024 Japan Welding Society. All rights reserved.

关键词： 振动压路机   压实度智能检测   作业参数优化   数字化  

摘要： 我国公路的通车里程位居世界第一,而施工过程中的压实度不足是影响路面使用寿命的关键因素。振动压路机作为公路施工的重要设备,路面压实度与其作业参数关系密切。针对现有振动压路机智能检测精度不高、泛化性能不强,以及施工过程中压实质量不佳、作业效率低下等问题,研究振动压路机及其作业介质的运动过程,建立压实度的智能识别模型,并开展压路机作业多参数优化研究。 (1)开展振动压路机作业过程研究,联合Udwadia-Kalaba方程建立“振动钢轮-作业介质”联合模型,解析振动轮与被压实材料间的动态作用力,进而提出振动压路机关键作业参数优化模型。 (2)以热沥青路面为研究对象,采用离散元法模拟压实作业过程中路面内部颗粒的运动状态,对比研究碾压过程中路面高度和空隙值变化情况。结果表明:路面初次压实作业效果较为明显,效率较高;在相同条件下,振动压实作业效果明显优于静压;当路面压实次数达到一定程度后,路面高度沉降量和空隙值将不再发生明显变化。 (3)开展不同路面材料压实过程的数据采集实验,基于施工工艺提出压实度在线检测方案,搭建工程车辆信号采集平台,研究不同作业参数对路面压实质量的影响,在黄土与热沥青路面材料压实过程中,线性回归模型压实度智能算法的拟合优度分别为0.96和0.77;BP神经网络压实度智能识别模型的拟合优度不低于0.94,具有更高的泛化性与良好的检测精度。 (4)针对半柔性路面材料的性能特征,在振动压路机作业过程数值模拟的基础上,建立作业速度-压实遍数-路面空隙值之间的耦合模型,得出该材料的最佳压实速度为0.80 m/s;在此基础上,将振幅、振频引入系统解析,得到基于当前环境工况的最优作业参数;开展了半柔性路面材料的压实验证实验,并将采集到的数据进行智能识别应用,为开展高精度、高泛化性的压实度智能识别提供了技术支撑,为提高路面压实作业质量与效率提供了理论依据。

摘要： 假如你生活在18世纪的英国或者法国,可能会遭遇“掏粪BOY”的侵扰,他们不经允许就会闯入你家后院,把人粪、禽粪、畜粪搜刮一空,甚至撬掉厕所、圈舍的墙皮……寻找硝石这种疯狂的举动竟是得到了政府的支持,他们被默许蛮横行事,造成损失也不必赔偿。这是因为,人畜的粪便中含有重要的战略物资——硝石,而硝石是制造黑火药必不可少的原料。

关键词： 黄土隧道   高压旋喷桩   基底加固   设计参数   隧道监测  

摘要： 现已修建的黄土隧道发现了大量的病害,极大地增大了后期的维护费用。随着我国“一带一路”及“十四五”规划的逐步实施,西部地区将会修建更多的黄土隧道工程。基底加固是近些年来发展起来的崭新课题,高压旋喷桩因其独特的优势被广泛应用在基底加固当中,但其设计方法目前依赖于天然地基的设计方法,而天然地基与隧道基底在受力与变形上有明显的区别。本文依托“G312线清水驿至傅家窑公路”中的东沟梁隧道工程,采用现场实测和数值模拟的方法对高压旋喷桩在施工期和运营期且隧底进水时的加固效果进行了研究,并且在此基础之上研究了高压旋喷桩不同设计参数的加固效果。主要研究工作及成果如下: (1)通过广泛地调查了高压旋喷桩在隧道中的应用,分析总结了国内外研究现状及研究不足。基于研究不足,提出了高压旋喷桩设计参数对黄土隧道基底加固效果影响的研究思路。其次,交代了依托工程的概况及基底处理方案。 (2)阐述了有限元模型的建模过程,论述了路面结构荷载、车辆荷载的取值方法和隧底围岩进水层的选取方法。对施工期和运营期且隧底进水时隧底有无高压旋喷桩的加固效果进行了对比分析。结果表明:在施工期,高压旋喷桩施作相比隧底围岩隆起具有时间上的滞后性,但隧底围岩隆起量相比基底未加固仍然减小了10%;高压旋喷桩施作初期承受拉应力,衬砌闭环后承受压应力;高压旋喷桩加固后,隧道洞周最大等效应变减少了14.0%,且加固效果主要体现在边墙及以下范围内。在运营期且隧底进水时,随进水程度的增加,加固后的基底围岩竖向沉降逐渐增大,未加固的基底围岩会出现隆起现象;其次,加固后极大地降低了仰拱初衬的环向轴力,并有效地使仰拱围岩处于低应变状态。 (3)对各类传感器的工作原理、数据处理原理及技术参数进行了介绍。对围岩土压力、初衬应变和二衬钢筋受力随时间的变化规律进行了详细的分析,并且与数值模拟结果进行了对比。结果表明:围岩主要承受压应力,拱脚处最大,拱肩处次之,仰拱中心处最小;初衬混凝土拱顶和仰拱中心处的应变值最小,最大值出现在拱肩处;二衬环向主筋主要承受压力,最大值出现在边墙和拱脚处。最后,数值模拟结果要略大于现场实测结果,但偏差都在合理范围之内。 (4)对于高压旋喷桩不同设计参数在隧道施工期内的加固效果分析,本文研究了隧底围岩竖向应力、竖向位移随施工阶段的变化规律。分别从施工过程中最大隆起量和竣工后隆起量两方面对比分析了不同参数对隧底围岩变形的抑制效果。除此之外,研究了仰拱初衬的最大主应力分布规律,并以仰拱中心为例进行了量化分析。最后,研究分析了监测断面处围岩等效应变的分布规律,并发现无论那种参数模型下,围岩等效应变最大值出现在左拱脚处,并对此进行了量化分析。 (5)对于高压旋喷桩不同设计参数在隧道运营期内且隧底进水时的加固效果分析,本文研究了随隧底围岩进水程度的增加,隧底围岩竖向位移和初衬环向轴力的变化规律,对后者并以仰拱中心为例进行了量化分析。其次,研究分析了监测断面处围岩等效应变的分布规律,发现减小桩间距或增大桩径能十分明显地使隧底围岩处于低应变状态。

关键词： 水库大坝   除险加固   混凝土防渗墙   施工技术  

摘要： 水库大坝是重要的水利工程，具有灌溉、供水、发电等多重功能，但是由于长期的自然因素和水文压力，水库大坝的安全问题一直备受关注。特别是大坝防渗墙，其质量直接关系到水库大坝的安全稳定。因此，水库大坝除险加固混凝土防渗墙施工技术的研究与探索显得尤为重要。本文将探讨水库大坝除险加固混凝土防渗墙施工技术的关键问题，希望能够为水库大坝的安全稳定提供更加可靠的技术支持，保障水库工程的长期运行和效益。

关键词： 破甲威力   数值模拟   壳体   隔板   中心孔型药型罩   起爆方式   炸高  

摘要： 本文主要以国内某型40mm破甲弹为基础,使用理论、数值模拟和试验结合的研究方法研究了壳体、隔板、药型罩、起爆方式和炸高五个方面对小口径破甲战斗部威力的影响规律,对今后的相关优化及设计工作具有一定的借鉴意义。主要的研究内容和结论如下: 首先采用理论分析的方法,分析和研究了破甲战斗部聚能射流的形成过程和侵彻靶板过程。 其次使用数值模拟的方法研究了壳体、隔板、药型罩、起爆方式和炸高对破甲战斗部威力的影响规律。通过建立有限元模型,在LS-DYNA中采用ALE算法以及点火增长模型完成了数值计算,得到了如下结论:(1)钢壳体破甲战斗部比铝壳体破甲战斗部的射流头部速度和入孔直径分别高1000m/s和2mm左右,壳体强度与射流的头部速度和侵彻深度呈正相关。(2)隔板厚度4mm,直径Φ15mm的破甲战斗部中隔板对爆轰波的阻挡作用最明显。在隔板直径相同的条件下,隔板厚度增加射流头部速度提高;在隔板厚度相同的条件下,隔板直径增加战斗部侵彻深度先增加后减小,同时靶板入孔孔径与隔板厚度和直径的相关性不大。(3)药型罩罩顶长0mm和4mm破甲战斗部的射流头部速度和侵彻深度最大,罩顶长度8mm的战斗部平均开孔直径最大。在相同罩顶长度条件下,罩顶壁厚1mm战斗部比罩顶壁厚0.5mm战斗部的侵彻深度要深。(4)底部起爆和没有传爆药的战斗部起爆后形成的爆轰波波形与药型罩间的夹角更加垂直,形成的射流头部速度也将更快,侵彻能力更强,但是在靶板形成的入孔孔径相差不大。(5)破甲战斗部在炸高H/D=1～1.8区间内,侵彻深度不断增加;炸高H/D=1.8时,侵彻深度达到最大;在炸高H/D=1.8～3区间内,射流侵彻深度不断减小,不同炸高破甲战斗部的开孔直径基本都在Φ13.8mm左右。 最后根据数值模拟的研究结果,使用国军标中静破甲试验的方法进行了研究,得到了如下结论:(1)破甲战斗部的侵彻深度与壳体材料的强度呈正相关,钢壳体破甲战斗部的开孔能力更强,破甲战斗部壳体材料适合选用强度更高的钢材。(2)破甲战斗部的侵彻深度随药型罩罩顶长度的增加先升高后降低,罩顶壁厚1mm长度4mm的破甲战斗部侵彻深度最深;射流侵彻靶板后形成的入孔孔径与罩顶长度呈正相关。(3)无传爆药的破甲战斗部侵彻能力更强,底部起爆的破甲战斗部比飞片起爆点起爆的战斗部侵彻深度更深,有无传爆药起爆对侵彻靶板的孔径影响不大,破甲战斗部使用底部无传爆药起爆对靶板的侵彻深度最深。(4)破甲战斗部侵彻深度随着炸高的增加呈现先增加后减小的变化规律,不同炸高对破甲战斗部开孔直径的影响较小,破甲战斗部最佳炸高范围为H/D=1.5～2。(5)数值模拟和试验所得到的研究结果一致。