复杂受荷下盾构隧道原型结构试验平台的研发与实证

盾构隧道结构在全寿命周期中往往将面临诸多复杂荷载状态,如注浆、偏载、偏转等非对称偏不利工况。为验证结构在这些复杂荷载状态下的适用性,探究结构力学性能,开展足尺原型结构试验研究往往是最为直接而有效的手段。既有原型试验主要关注隧道结构在简单对称荷载条件下的力学性能,鲜有关注复杂非对称荷载状态。为拓展原型试验的适用范围,提出了适用于不同断面盾构隧道结构的原型试验平台和用于模拟复杂荷载状态的试验荷载设计方法。该方法适用于任意加载点布置和液压站分组的试验系统,可对注浆、偏载、偏转等复杂荷载状态下结构响应进行精确模拟。通过类矩形盾构隧道、双圆隧道和圆形隧道的偏载原型结构试验研究,验证了试验平台和试验荷载设计方法的适用性。进一步针对试验关键参数的分析表明,控制目标权重系数的调整能有效满足不同的试验模拟要求;基于试验荷载设计方法优化的迭代算法能有效考虑计算模型或边界支承条件的非线性;环箍钢绞线和千斤顶的组合加载模式能将拟合误差水平降低至千斤顶加载模式的1/5,但需要删去部分加载点使试验荷载合理且适用;对于越复杂的结构和荷载,精确模拟结构状态需要的试验系统独立荷载组数越高,对试验平台的要求也越高。

超宽窄行蕉园起垄机抛土机构设计与试验

目的在查阅大量国内外有关起垄机构的研究文献基础上,结合新型蕉园种植模式和农艺要求,设计一种蕉园起垄机抛土机构,实现蕉园起垄机械化作业。方法对抛土起垄机构主要部件进行建模仿真,应用EDEM对抛土起垄过程进行仿真,以导向罩角度、叶轮转速、叶片宽度及叶片偏角作为试验因素,将抛撒距离和土壤集中率作为评价指标,进行单因素和正交旋转组合仿真试验,探究因素对抛土起垄机构作业性能的影响。最后利用Design-Expert数据处理软件对仿真数据进行分析,得到作业最优组合参数,并将最优参数组合来制作样机进行平台试验。结果通过仿真试验与平台试验对比,得出最佳起垄组合参数:导向罩角度为30°,叶轮转速为275 r/min,叶片宽度为82 mm、叶片偏角为–7.5°;罩角度为62°,叶轮转速为314 r/min,叶片宽度为82 mm、叶片偏角为–7.5°,最终得到仿真结果中土壤集中度分别为73%和81%,抛撒距离为2081.29 mm和979.2 mm,平台试验验证结果在合理区间范围内。结论根据仿真与平台试验结果的对比,得到机构抛土效果满足蕉园的起垄要求的最佳参数组合,为“超宽窄行”蕉园起垄机械设计提供了参考依据。

基于LabVIEW的电动汽车动力电池管理系统测试平台设计

为更直观地监测动力电池管理系统的实时数据,设计一款基于LabVIEW的电动汽车动力电池管理系统测试平台,可以展示动力电池管理系统的工作状态。该系统采用主流新能源磷酸铁锂动力电池包,总容量80V50Ah一体式电池管理,具有主从通信、外部通信、状态估算、安全管理、充放电管理、控制输出、控制输入、总压检测、绝缘检测、单体电压采集、温度采集等功能。

基于分段涂层时域反射探头的天然气水合物测试平台开发及实验研究

该文基于分段涂层时域反射(time-domain reflectometry,TDR)探头,开发了一套用于开展海洋沉积物中水合物模拟实验和TDR响应测试的平台。平台的硬件部分包括样品容器、TDR测试单元、温度测量单元;软件部分包括TDR测试单元和温度测量单元软件。通过标定TDR探头参数、校正分段涂层影响,平台可同步测量高电导率海洋沉积物表观介电常数和电导率。用四氢呋喃水合物模拟天然气水合物,在天然海砂中模拟其生成分解过程并进行了TDR测试,通过分析水合物生成过程中TDR测试的表观介电常数和电导率动态变化特征、讨论水合物饱和度的影响规律,验证了该测试平台的可靠性。基于理论分析分别建立了基于表观介电常数、电导率以及两者联合的水合物饱和度计算模型,实验数据检验结果表明联合模型的水合物饱和度计算误差最低。

风浪流耦合作用下锚泊式海上试验平台的水动力特性试验

为了研究国家海洋试验场的“国海试1”平台与锚泊优化方案是否满足设计要求,采用物理模型试验方法,制作1∶30试验平台模型,在国家海洋技术中心海洋动力环境实验室开展百余组不同波高、波周期、波向的不规则波、定常风和等效均匀流联合作用下,两点式躺地链系泊状态下的模型运动响应研究。对比分析试验结果与对应试验平台的设计指标,结果表明:同样海况下,风浪与潮流同向时,试验平台的运动响应更剧烈;流速1.14 m/s、4级海况时,试验平台最大横摇角为10.41°,“国海试1”平台无法开展正常的吊装工作;流速1.14m/s、6级海况时,试验平台最大横摇角为15.07°,“国海试1”平台搭载的试验测试设备无法正常工作;流速1.14 m/s、8级海况时,试验平台最大横摇角为20.21°,平台存在安全隐患,应采取避险措施;“国海试1”满足抗7级风浪的设计要求。该研究成果验证了改进后的国家海洋综合试验场“国海试1”平台满足抗7级海况的设计要求。因此,建议“国海试1”平台在6级海况下应停止试验作业,8级海况下应采取必要的避险措施。该研究为同类新型海洋平台水动力研究提供了参考。

砂床基础沉降作用下覆土卧罐安全性测试平台

卧式储罐常用于油气、危化品的储存,储罐覆土后可减少介质蒸发损耗、缩小与周围临近设施的安全间距,可有效降低爆炸冲击、碎片飞溅产生的破坏,该技术在石油化工行业应用较广。鉴于基础沉降、土体塌陷等地质灾害因素,以及覆土厚度、覆土边坡角度等工程建设因素均会影响覆土式卧罐的安全施工和运行维护,因此设计研制了砂床基础沉降作用下覆土式卧罐安全性测试平台。该平台可模拟卧罐在不同覆土厚度及边坡角度状态下的应变变化,也可模拟砂床基础的不同沉降长度和高度对卧罐安全性的影响;通过该测试平台可直接观测覆土的沉降位移,能够准确测定卧罐的应变以及罐周土压力,为研究卧罐在砂床基础沉降作用下的安全性提供依据。该平台依托于实际工程背景,兼顾工程实际与科研教学,为师生的科研创新提供了新的平台。

高校公共测试服务平台人才培养作用探索

高校的公共测试服务平台只有服务于高校人才培养工作,才能在未来高校发展中持续提升。当前高校公共测试服务平台积极响应国家大仪器开放共享政策,但是过于侧重大仪器开放共享短期效益,忽视开放共享与人才培养之间相互依赖、相互促进的长远效应,在人才培养方面存在认识不到位、实践教学体系建设不足、人才培养能力持续提升受限、资质认定和资源优势被忽视等问题。本文构建的公共测试服务平台积极提高认知,做好顶层谋划;完善教育体系建设;加强人才培养队伍建设;培养质量意识,创新人才培养内涵。平台充分释放自身潜能,为学校人才培养作出较大贡献,助力“双一流”学科建设。

深水测试平台地面管道冲蚀速率预测模型

深水测试平台地面管道易受高压携砂介质冲蚀损伤,准确预测其冲蚀速率,对保障其运维安全具有重要意义,但常用Tulsa冲蚀预测模型主要针对碳钢和铝材,不适用于深水测试平台地面管材为低合金钢AISI4130特殊材质的冲蚀预测。为了扩大Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,采用显示动力学方法建立了颗粒冲击靶材的有限元模型,考虑颗粒冲击速度与冲击角度对冲蚀预测模型关键参数的影响,从而改进Tulsa模型中的关键参数,最后将改进后的冲蚀速率预测模型计算结果与文献实验数据以及Tulsa模型计算结果进行了对比。结果表明:①颗粒冲蚀靶材的机理主要是切削和变形磨损,冲蚀速率随颗粒冲击角度增大呈先升高后下降趋势,最大值出现在30°;冲击速度增加引起冲蚀速率呈幂函数升高;②通过模拟颗粒多角度冲击靶材的情况,得到了更加准确的颗粒冲击靶材的分段多项式函数,相较原Tulsa模型仅通过10°与15°两种冲击角度试验,拓宽了Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,其中分段角度为30°,与冲蚀速率最大值出现在30°的冲击角度相对应;③颗粒冲击速度较大时(大于10m/s),改进后的预测模型计算结果优于Tulsa模型计算结果,且相对误差随冲击速度的升高而减小,表明本文预测模型适用于深水测试平台介质高速流动的实际工况。

双层圆钢管混凝土长柱压扭滞回性能试验

为研究双层圆钢管混凝土长柱在压、扭荷载作用下的力学性能,利用研制的Stewart六自由度加载平台,进行了两个普通圆钢管混凝土长柱和两个双层圆钢管混凝土长柱试件在纯扭、压扭作用下的低周往复试验。对比分析了各试件的承载力、扭转变形、耗能、滞回性能,进行了有限元参数分析。研究表明:普通圆钢管混凝土长柱和双层圆钢管混凝土长柱均具有较好的抗扭能力;与普通圆钢管混凝土长柱相比,双层圆钢管混凝土长柱的初始刚度和承载力略有提升,滞回曲线更饱满,耗能能力和延性大幅提升;参数分析表明含钢率一定时,内层钢管径厚比越大,对抗扭越有利;一定范围内的轴向荷载,可提高钢管混凝土柱的抗扭能力。

高级驾驶辅助系统一体化仿真测试平台开发设计

基于法规标准搭建一体化仿真测试平台智能驾驶测试场景,以及对实际道路测试研究成果和用户测试需求,搭建实际道路对标测试用例库。通过该平台可以根据测试结果评价被测硬件,并可以修改一体化仿真测试平台处理器中的一体化仿真测试平台算法和软件后,就可以快速进行ADAS系统的开发、测试、验证和演示,既减轻实车ADAS测试的成本,又能保证ADAS测试的人员安全性,大大提高ADAS测试的工作效率。

大庆油田开发试井解释技术新进展及展望

全面介绍了大庆油田自“十四五”以来在开发试井解释技术方面所取得的新进展。解析试井技术领域,率先在国内完成了试井资料的智能化解释方法研究,成功实现了10种常规试井模型的自动化解释,并已开始大规模推广应用;数值试井技术领域,在水驱单相流的基础上进一步发展了化学驱多相流多组分模型和针对致密油气藏的多段压裂水平井的数值试井解释技术;试井解释资料应用领域,研发了测试资料综合应用云平台,深化了试井资料解释成果的应用;试井解释软件的开发方面,研发了拥有自主知识产权的Sunflower试井解释平台软件系列。未来将集中在解析试井智能解释技术的完善和提升、数值试井解释技术的解释速度提升、页岩油试井解释评价技术以及高频压力计试井解释评价技术,同时,还将发展基于“微服务”架构的试井解释平台软件。

弱刚性齿轮传动测试台的研制与试验

为了对齿轮传动系统进行更加深入、细致的研究,根据弱刚性齿轮传动轴的振动特点,提出将高精度激光位移传感器用于传动轴的振动测量,研制了一台用于测试弱刚性齿轮传动系统的齿轮测试台,针对弱刚性齿轮传动开展了不同工况条件下振动测试研究。根据弱刚性齿轮传动临界转速较低的特性,对由齿轮和轴组成的转子进行模态分析,得到转子的固有频率,计算了可能引发转子共振的电动机转速;并通过恒载变速试验与恒速变载试验进行了验证。结果表明,该系统在电动机转速为219.69 r/min左右时会到达转子的共振频率;分析数据发现,轴的振动幅值在一定范围内对载荷的响应成线性关系而受转速的影响并不显著。最后,对测试台进行重复性试验,验证了该设备的可靠性与稳定性。

地震作用下非等宽平台路堑边坡的动力响应研究

非等宽平台设计是提高碎裂岩体路堑高边坡动力稳定性的有效方法之一,在规范平台宽度不小于2 m背景下,研究该类型边坡的动力响应特征具有重要工程应用价值。通过FLAC3D有限元软件计算三级台阶式边坡平台位置的PGA放大系数、塑性变形区和最大剪应变,然后基于数值模拟结果设计大型振动台物理模拟试验开展非等宽台阶式边坡变形失稳特征和PGA放大系数变化研究,对二级平台宽度引起的边坡破坏程度进行分析,提出路堑边坡工程设计建议。数值模拟表明,随着中间平台宽度增加PGA放大系数先减后增,考虑平台的分割效应下建议该工程二级平台宽度为4 m;物理试验表明,边坡易在平台处产生应力集中,平台分割效应使边坡逐渐分解为局部破坏,地震作用下发生累进变形破坏,分为缓慢变形、加速变形和失稳破坏阶段。研究成果为该类型路堑边坡平台的设计提供了依据。

管中管流体流动与管柱变形测量实验平台设计与测试

基于海上管中管结构承载特性设计了管中管流体流动与管柱变形测量实验平台。该实验平台可更换不同的内管尺寸,研究不同管柱组合的变形和海水流动响应,能够通过调节外管外流速度、内管内流速度、顶部张紧力大小及水深等模拟海上管中管流体流动和变形特性。该实验平台可帮助学生加深对海上管中管的结构、原理及其作用的理解,提高专业兴趣,还可以进行管中管结构动态响应创新性实验研究,培养创新意识,提高解决复杂工程问题的能力。

新型装配式建筑附着式升降施工平台力学性能研究

针对装配式剪力墙结构研发一种附着式升降施工平台。为了研究平台在0、0.5、1、1.5、2、3 kN/m^(2)使用工况下力学性能,进行了室外足尺试验研究和3D有限元模型仿真分析。结果表明:8 m机位跨度平台活荷载控制在4 kN/m^(2)以内,平台荷载多由第2步桁架和脚手板承担;建立的3D有限元模型能够准确模拟试验,结果准确可靠。

双螺杆压缩机工作性能测试实验平台搭建及教学应用

为提升“过程流体机械”实验教学的高阶性、创新性、挑战度,设计开发了双螺杆压缩机工作性能测试实验平台。该平台可实现工作性能测试、示功(p-V)图绘制等常规实验,并支持开展变工况调节特性分析以及啮合副型面优化设计验证等研究性实验。平台硬件部分根据啮合副型面特征设计了传感器布置方案;软件部分基于LabVIEW软件完成在变载工况下绘制p-V图、计算指示功率及分析效率等数据处理功能。该平台应用于实验教学可为培养学生的工程实践创新能力提供保障。

油气用深水导管架夹桩器测试技术研究

导管架夹桩器是海上导管架平台安装作业的关键设备,安装在导管架裙桩套简顶部,在作业时驱动液压缸夹持钢桩,以保证钢桩与导管架的相对固定。在导管架的安装过程中,一旦夹桩器发生故障,会严重影响整个海上安装计划,造成巨大的经济损失。因此,为了保障夹桩器的产品质量,在陆地开展夹桩器关键部件的出厂测试、总装后的出厂测试、安装到导管架后的系统测试,以验证夹桩器的功能完整性,是非常必要的。

流量在线监测综合测试管理平台应用研究

为提高河道流量测验精度,结合水文水情现状及发展需求,对河道流量在线监测综合测试的3方面关键技术进行了研究。一是探索符合水文特点的河道流量测验方法和测流传感器;二是制定ADCP和雷达波流量在线监测数据传输协议及数据库表结构;三是开发流量在线监测综合测试管理平台。研究结果表明,平台实现了对“分散”、“偏远”的无人值守ADCP、雷达波流量在线监测站进行统一管理与远程控制,实现设备厂家在流量在线监测领域互相兼容,便于系统建设及运行管理,有利于统一和规范流量在线监测市场,优化水文水资源监测方案,助力水文对传统水文站进行自动化、信息化、智能化改造。

中国地震预警技术测试平台建设与应用

为解决国内地震预警专业软硬件稳定性和可靠性不足、列装测试不充分的技术难题,尽可能降低地震预警系统运行的风险,建设了专业化的中国地震预警技术测试平台。该平台构建了软件和硬件两大测试系统,明确了测试方法、测试用例、测试流程和评价指标,具备在线功能测试、离线回溯测试、预警信息测试和信息安全测试等功能模块。通过系统性测试和综合评估测试结果,为地震预警专业软硬件完善和升级提供科学依据,筑牢地震预警系统的安全防线。

基于云边协同的通用板级自动测试系统方案设计

针对当前数字电路自动测试领域,对通用板级自动测试系统进行了设计,完成了系统方案的设计开发和测试验证。为了解决通用板级自动测试系统的测试数据量大、本地存储容量不足、测试向量与被测试目标无法自动化匹配、无法进行批量快速测试等问题,采用云边协同架构设计了通用板级自动测试系统,避免了大量数据传输和数据集中式处理,使得云端计算资源能够集中解决关键数据处理任务。为了提高板级测试平台的通用性,使平台适配不同接口的电路板,同时具有高速网络数据处理能力,系统选用精简命令集处理器和现场可编程门阵列(Advanced RISC machines,Filed programmable gate array,ARM+FPGA)的异构计算平台作为边缘设备。为了提高系统的测试效率,采用模块化的设计思想,系统硬件测试平台设计了多总线分布式结构。系统采用扇出导向(Fan-out-oriented,FAN)算法生成测试向量,并基于浏览器/服务器(Brower/Server,B/S)架构设计了用户操作界面,用户可通过浏览器进行测试操作,完成板级自动故障测试,并自动生成故障诊断报告。实验结果表明,对两个待测板卡进行测试验证,通用板级自动测试系统可以自动识别目标板卡,自动匹配测试向量,进行自动测试,生成测试报表。基于云边协同的通用板级自动测试系统提高了测试效率,满足数字电路板卡出厂前批量测试的需求,具有实际应用价值。