热风加热沥青路面冲击射流共轭传热特性

为提高热风加热沥青路面的就地再生加热效果,基于热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程,建立了热风加热沥青路面的冲击射流共轭传热理论模型,选取有限容积法得到了共轭传热模型的通用离散方程,采用压力-速度耦合半隐式算法(semi-implicit method for pressure linked equations,SIMPLE)获得了整个求解域内温度场分布,选取平均热流密度和平均换热系数反映沥青路面加热效果,通过正交试验研究了热风出口速度和热风出口温度对路面加热效果的影响程度。仿真和试验结果表明:理论计算与实验温度场分布趋势吻合度高,两者平均误差为8.4%;平均热流密度和平均换热系数在加热初期均从最大值急剧下降,而后下降幅度逐渐减小趋于平衡,两者的仿真计算与实验结果趋势相同,平均误差分别为6.4%和7.8%;热风出口速度和热风出口温度对平均热流密度均有显著影响,热风出口速度对平均换热系数有显著影响,热风出口温度对平均换热系数的影响相较于平均热流密度指标表现为不显著。研究结果为后续沥青路面就地热再生热风加热温度控制和加热器设计提供了理论依据。

长纤维抗裂复合封层机行走与撒(洒)布系统协同控制

为解决长纤维抗裂复合封层机在作业过程中出现的撒(洒)布不均匀问题,提出了一种模糊分数PID协同控制方法,采用分数阶PID控制器,实现了长纤维抗裂复合封层机行走与撒布系统的协同控制。结合模糊控制规则,对分数阶PID参数进行了在线实时优化,提升了系统的整体控制性能。通过Simulink仿真实验,对比了该方法与传统PID控制器的综合性能。结果表明:所提控制器在行走和撒布过程中的响应速度、超调量及稳态误差等方面均显著优于传统PID控制器;并通过实车试验平台,对所提控制方法进行了试验验证,成功实现了长纤维抗裂复合封层机行走过程中纤维、沥青、碎石的协同控制,为长纤维抗裂复合封层机的行走与撒(洒)布系统协同控制领域提供了新的研究思路。

旋挖钻机钻杆减振器设计与减振试验

为有效控制、减弱旋挖钻机钻杆振动,基于吸振原理设计旋挖钻机钻杆减振器;据钻杆振动特点建立钻杆-减振器系统动力学模型,并仿真验证减振器减振效果;建立旋挖钻机钻杆减振系统对减振器减振效果进行试验研究。结果表明,钻杆安装减振器后振幅明显降低,减振作用显著。

基于多层联合降噪的信号处理方法

针对旋挖钻机钻杆振动信号具有非线性、非平稳的特点,以及多源振动耦合影响,提出了一种基于多层联合信号降噪方法,对振动信号进行降噪处理。首先,采用局域均值分解(local mean decomposition,LMD),得到一系列乘积函数(product functions,PF),根据计算得出的相关系数,挑选出含噪声成分最多的PF分量,舍弃残余分量,实现第一层降噪;其次,利用小波阈值降噪(wavelet threshold denoising,WTD),对挑选分量实现了第二层降噪;最后,将WTD重构信号设为奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的前置处理单元,实现第三层降噪。基于MATLAB仿真实验与轴承数据降噪实验,分别使用EMD-SVD、LMD-SVD两种算法对目标信号进行降噪处理,LMD-WTD-SVD方法可以提高信噪比,并对比波形图与频谱图结果表明,此方法是一种更有效的降噪方法。

旋挖钻机大三角变幅机构受力性能有限元分析

大三角变幅机构作为旋挖钻机施工过程中承力的关键部件,对旋挖钻机的稳定性和施工安全性有重要作用。以大三角变幅机构为研究对象,在分析提升和钻进工况旋挖钻机受力情况的基础上,利用有限元软件对其进行建模、强度分析和模态分析。结果表明:大三角变幅机构设计满足强度要求,大三角变幅机构模态振型有一阶前后摆动和二阶左右摆动,但不能激发起三阶及三阶以上的振型。研究结果对旋挖钻机大三角变幅机构的设计和优化提供了参考。

旋挖钻机钻杆轴向与横向耦合振动研究

为了更准确地预测旋挖钻机钻杆的振动特性,在分析钻杆振动机理的基础上,文章基于Hamilton变分原理和有限元理论,建立了钻杆的轴向和横向耦合振动的动力学模型,采用Newmark-β法仿真分析了钻杆的振动响应。结果表明,钻杆横向振动的位移比轴向振动位移大很多,并且第5节钻杆的振动位移和耦合振动幅值波动都比第1节钻杆大。同时,对旋挖钻机第1节钻杆工况进行了试验,对比试验结果和仿真结果,发现试验曲线与耦合模型的仿真曲线的位移响应历程变化趋势相似,验证了钻杆耦合振动仿真模型的可行性,说明考虑轴向与横向耦合振动能更好地反映钻杆的动力学特性。

旋挖钻机钻桅结构有限元分析与试验研究

钻桅作为旋挖钻机施工过程中承力的关键部件,对旋挖钻机的作业性能和施工安全性起着极其关键的作用。本文以旋挖钻机钻桅结构为研究对象,在分析提升和钻进工况下钻桅受力情况的基础上,利用有限元软件,建立了钻桅有限元模型,选取这两种典型工况进行了强度、刚度分析,给出了钻桅结构的应力云图和位移云图,得到桅杆变幅油缸铰接处、鹅头与上桅杆的连接部位、加压油缸支座处都属于应力集中区域,鹅头变形最大,为结构的设计和改进提供参考。同时对钻桅进行了模态分析,获得其固有频率和相应振型,表明钻桅不会发生共振现象。为验证有限元仿真计算结果的合理性,对钻桅进行了应力测试试验,结果表明仿真结果与试验测试结果吻合。

旋挖钻机大三角变幅总成有限元分析

变幅总成作为旋挖钻机的重要支撑和受力构件,对整机的正常运行和作业质量起着至关重要的作用.针对大三角变幅总成的工作特点,采用ANSYS软件对钻进和提升两种典型工况进行静力学分析及模态分析,为结构的改进和优化提供可靠的理论依据.

基于多喷嘴热风循环加热沥青路面的变加热分析

热风循环加热方式被广泛应用于沥青路面热再生施工中,为改善传统热风加热沥青路面的作业质量和能耗,提出了一种变温加热方法。基于有限容积法,建立了二维沥青路面瞬态导热模型,利用MATLAB软件获得了维持路面表层平均温度稳定在180℃的热风变温加热曲线,比较了变温加热和恒温加热方式下的沥青路面及4 cm处平均温度变化曲线,计算了两种加热方式下加热器的能量损耗。结果表明:两种加热方式的能耗相差很小,且都可通过增大初始加热温度进而提高加热效率,但利用所得的变温加热曲线进行沥青路面加热,可有效防止路面发生焦化现象,有利于改善路面再生质量。

旋挖钻机钻杆减振器研究

为了有效地控制和减弱旋挖钻机钻杆的纵向振动,文章基于吸振原理设计了一种旋挖钻机钻杆减振器。根据钻杆纵向振动的特点,分别建立了钻杆-钻头-减振器系统与孔底无碰撞作用、钻杆-钻头-减振器系统与孔底有碰撞作用、系统受到一个周期性轴向外力激励3种典型作用状态的动力学模型,并通过仿真验证了减振器的减振效果;建立旋挖钻机钻杆减振系统,并进行试验研究其对减振器的减振效果,试验结果表明,安装减振器后钻杆的纵向振动幅度明显减小,钻杆减振器具有显著的减振作用。该研究对工程机械其他产品的减振研究具有一定的参考价值。

热风加热沥青路面的湍流共轭传热与温度场预测

为了揭示沥青路面传热机理,研究了热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程,建立了热风加热沥青路面的冲击射流湍流共轭传热理论模型,采用大涡模拟研究了沥青路面温度场分布,获得了沥青路面温度场样本数据.利用本征正交分解法(POD)对温度场样本数据进行降阶处理,选取径向基函数插值方法,预测出了沥青路面温度场分布.仿真和实验结果表明:热风加热沥青路面冲击射流的湍流模型计算结果与实验温度的平均误差为5.4%;温度场预测精度随着选取模态阶数的增大而增强,采用POD分解与径向基函数插值方法计算温度场耗时仅为数值计算时间的0.63%,实现了沥青路面温度场快速且高精度的预测.

波动加压下旋挖钻机破岩能力的有限元分析

为了提高旋挖钻机在钻进硬岩时的破岩效率,结合钻具切削岩石的破岩机理,提出了一种动力头波动加压的方式。通过ANSYS软件对单齿破碎岩石的过程进行动力学仿真,获得了波动压力下岩石的应力、应变及裂纹扩展云图。结果表明:波动加压方式具有更显著的破岩效果,且压力超过36kN时,裂纹扩展速率急剧增大,岩石加速破碎。

结构可靠性分析的变量分解法

针对隐式非线性极限状态的复杂结构可靠性预测,提出了一种变量分解方法.该方法利用双变量分解法将求解功能函数统计矩的多维积分转化为多个低维积分,并利用高斯-埃尔米特数值积分对低维积分进行求积.在获得功能函数的统计矩后,应用最大熵原理确定用于可靠性分析的功能函数的最佳概率密度函数.该方法只需进行一次结构功能函数的概率密度函数求解,就能获得不同极限状态值的可靠度.算例分析结果表明,该方法的结果与Monte Carlo法100万次模拟结果相比,其相对误差不超过0.5%,具有很好的计算精度.

基于模糊控制的旋转倒立摆稳定性仿真研究

倒立摆是一个复杂的、非线性、不稳定的系统,通常采用数学建模的方法研究倒立摆系统,该方法复杂繁琐且在建模过程中简化约束条件,使仿真结果存在一定误差。在Matlab Simulink环境中基于Simscape模块进行倒立摆系统的建模;根据倒立摆系统的运行特征设计了新的模糊规则表,并基于此表建立模糊控制器;采用该模糊控制器在不同的条件下对倒立摆进行控制,取得了良好的控制效果。

履带起重机桁架臂结构的薄弱杆件分析

为确定履带起重机桁架臂结构的薄弱杆件及杆件失效模式,首次将二分法与有限元软件二次开发技术相结合,给出一种确定薄弱杆件的简单有效的方法,并对桁架臂的薄弱杆件进行分析。首先,建立桁架臂的有限元参数化模型,利用二分法思想,通过不断迭代加载来改变作用在桁架臂上的载荷大小。其次,对桁架臂进行有限元分析,并提取每次加载后所有杆件的计算结果。最后,检查每根杆件的承载状态,直至桁架臂结构中某根杆件达到临界状态,从而确定出臂架结构的薄弱杆件。通过两个算例分析表明:理论分析结果与实际试验结果一致,验证了方法的可行性和有效性;压弯杆件是桁架臂的薄弱杆件,其失效模式为压弯失稳,在校核压杆稳定性时应该考虑杆件端部弯矩的影响。本文为桁架臂薄弱杆件分析和结构局部加强设计提供一定参考。

基于最小二乘圆法的救援井井径动态测量系统设计

为了在矿山钻孔救援过程中及时获知救援井井筒结构参数信息,设计了救援井井筒直径动态测量系统。该系统以模拟救援提升舱的测量平台为核心,通过控制测量平台在井筒内的提升或下放,结合6个激光测距传感器到井壁的距离信息,在LabVIEW中运用最小二乘圆法进行拟合处理,得到井筒中心坐标、井筒直径等数据,并将深度、拉力、摄像视频等数据实时显示在LabVIEW软件的前面板上。通过在井筒内壁人工设置变形点,以不同速度提升测量平台来验证系统的精度。试验表明,当提升装置速度为0.02~0.1 m/s时,该系统的相对误差在±0.8%范围内,可用于指导钻孔救援的提升工作。

基于深度学习的沥青路面病害图像智能识别方法研究

针对现有沥青路面病害人工检测效率低、影响交通、安全风险大等特点,研究基于深度学习的沥青路面病害图像智能识别方法。通过对不同类型沥青路面病害整体目标区域及特殊样貌特征分别进行标记,对图像进行归一化及数据集扩充等一系列处理,以达到增强目标特征的目的。将细分的11类致灾因子作为神经网络的输入变量,通过模糊推理逻辑创建致灾因子与沥青路面病害等级的映射关系。预先处理神经网络的输入数据和后置处理神经网络的输出数据,结合引入至神经网络中的模糊推理逻辑,建立沥青路面病害综合评价模型。通过AlexNet网络识别出病害类型,并判断其危险度等级。以滇藏公路标号K170路段实际沥青路面病害为例,评判其横向裂缝危险度等级为重度,与实际情况相符,表明该沥青路面病害图像智能识别方法协同模糊神经网络综合评价模型可有效识别沥青路面病害类型并评价沥青路面病害的危险度等级。

旋挖钻机回转平台的有限元分析

在对旋挖钻机提钻工况下进行受力分析的基础上,建立了力学模型。用大型有限元软件ANSYS Workbench对转台结构进行静力学分析,揭示回转平台在最大和最小变幅距离提钻工况下的最大变形值、最大应力值、危险截面区域以及变形和应力的分布情况,通过分析转台的应力分布状态,找出该结构在强度和刚度设计上的薄弱环节和富余部位,为进一步优化转台结构、改进转台设计提供理论依据。

旋挖钻机回转平台主体结构分析及优化

以某型号旋挖钻机回转平台的箱型结构和工字梁结构为例,借助有限元仿真软件AN-SYS Workbench对其进行有限元仿真分析,并对工字梁结构进行优化,使其在满足力学性能的前提下,减轻自重、节约原材料。

风积沙路基干压法施工压实设备的选择研究

为解决风积沙作为公路路基填料难以压实的问题,对风积沙的特性进行了分析,给出了干压法施工时振动参数的选择范围;对轮式、履带式压实设备在风积沙路基上的行驶阻力、驱动力进行了分析,并提出了适宜风积沙压实施工的设备。