预制模壳填芯混凝土悬臂盖梁承载力分析

盖梁的轻量化发展是实现全预制桥梁的必然要求。基于已有的预制模壳填芯混凝土悬臂盖梁静力试验,采用有限元软件ABAQUS对试件PRC1进行数值分析,有限元计算结果和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性。通过修改已验证的有限元模型参数,进一步分析外壳混凝土强度、纵筋配筋率和交界面接触设置对预制模壳填芯混凝土悬臂盖梁力学性能的影响。基于钢筋混凝土一般构件的承载力计算方法建立试件的理论计算公式,并对提出的计算公式进行验证。研究结果表明:当外壳材料为普通混凝土时,混凝土强度等级从C35增加到C60,峰值承载力仅提高1%,而当外壳材料为超高性能混凝土(UHPC)时,峰值承载力相较C35提高了22%。纵筋配筋率与峰值承载力呈线性增长趋势,当顶部第1排纵筋直径从14 mm增加到22 mm时,峰值承载力提高了34%。交界面接触设置为绑定约束比面面接触的峰值承载力更接近试验值,且后者是相对保守的。基于钢筋混凝土一般构件建立的承载力计算方法所计算结果与试验结果和有限元分析结果吻合较好。

在役风力发电机组变桨轴承高黏润滑油脂附着状态下阵列涡流检测

为实现在役风力发电机组变桨轴承高黏润滑油脂附着状态下轮齿齿面的高效精准检测,采用仿形阵列涡流技术,研究不同线圈排布方式和提离距离对轴承轮齿齿面缺陷检测结果的影响。结果表明:Z字型和复合型线圈排布方式的边缘效应范围不同,复合型仿形探头较Z字型明显缩短;通过检测10.00 mm×0.50 mm×1.00 mm(槽长×槽宽×槽深)人工槽缺陷,得出内、外齿型轴承的提离距离极限分别为1.04 mm和1.43 mm;对在役风机轴承在表面有高黏润滑油脂条件下进行了试验验证,检测缺陷尺寸与位置结果准确,误差小于5%。该研究成果可为变桨轴承轮齿齿面在役状态下的监督检测提供技术支撑及新思路。

吸盘头可自动更换的贴标机械手设计与分析

针对贴标机器人对不同尺寸棒材端面贴标时需人工更换吸盘头的问题,设计一吸盘头可自动更换的贴标机械手。设计由可更换式吸盘头和吸盘头安装座组成的贴标机械手机械结构;根据工作过程,搭建用于标签粘贴的真空吸附回路和吸盘头自动更换回路;通过ANSYS建模,对提出的20种吸盘开孔方案进行仿真分析,初步选取8种吸盘头开孔方案;最后对初选开孔方案进行100次吸附实验。结果表明:孔数M=4、孔径D=6 mm、孔距s=5 mm的吸盘开孔方案标签吸附效果最优。文中设计的贴标机械手不仅可根据不同尺寸棒材自动更换吸盘头而且可实现标签的稳定吸附,十分契合贴标机器人自动化设计需求。

改进CycleGAN的钢材表面缺陷图像生成方法

针对工业钢材表面缺陷检测过程中存在的样本采集困难、成本较高,以及缺陷种类较多难以覆盖全部导致的小样本问题,提出一种改进循环生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks,CycleGAN)的钢材表面缺陷图像生成方法。首先,将通道注意力(class activation map,CAM)和空间注意力(spatial attention map,SAM)机制嵌入到CycleGAN模型中,增强模型的特征提取能力;其次,引入权重解调(weight demodulation,WD)机制修复特征伪影和白斑,进一步提高生成图像的质量;再次,引入形状一致性损失对生成器训练过程进行监督,解决图像几何变换过程中内在模糊性问题;最后,将改进前后的模型在NEU-DET数据集上进行试验。结果表明,改进后的模型在缺陷图像生成的效果上更具多样性和准确性,PSNR,SSIM分别提高了13.0%和7.8%,FID值降低了33.1%。该方法能够稳定地生成高质量的各类钢材表面缺陷图像,可以达到增加训练数据的目的,对于其他缺陷数据集的扩增具有参考价值。

KUKA-KR210-2机器人运动学及奇异性分析

为实现KUKA-KR210-2机器人的复杂运动控制,完成机器人末端的精准定位,对机器人进行运动学分析及奇异性分析。首先,依据KUKA-KR210-2机器人连杆参数及结构特征,采用标准D-H参数法建立与厂家一致的机器人坐标系,求解机器人的正运动学;其次,根据机器人满足Pieper准则的特点,采用分离变量法求解机器人的逆运动学;然后,采用微分变换法分析机器人的奇异性;最后,使用MATLAB软件编写运动学求解程序并进行奇异性仿真,将求解结果与KUKA-KR210-2机器人示教盒数据进行对比、验证。结果表明:求解的机器人运动学数据与示教盒数据基本一致,误差在1 mm以内,运动学分析正确;奇异性分析结果符合机器人的结构特征。研究结果可以为KUKA-KR210-2机器人高级运动控制提供技术支持,也可为同类型工业机器人的运动分析及控制研究提供参考。

CO_(2)在非常规油气增产领域应用研究进展

针对CO_(2)在非常规油气增产领域的研究现状与挑战,概述了CO_(2)在压裂、驱油、封存过程中的12项应用机理;分析了近年来CO_(2)干法压裂技术、CO_(2)泡沫压裂技术、CO_(2)混合压裂技术和CO_(2)驱油技术的国内外研究现状与技术需求;展望了CO_(2)在非常规油气增产领域的未来研究重点。

表面活性剂在非常规油气增产中的应用研究进展

在非常规油气资源开发过程中,面临着产量递减快、采出程度低、开发成本高等诸多挑战,表面活性剂具有增黏、增溶、润湿、乳化、起泡、吸附等作用,在实现我国非常规油气资源“提产、提效、降本”开发中具有重要的作用。总结了表面活性剂作为黏弹性表面活性剂增稠剂、转向酸用转向剂、渗吸驱油剂、泡沫排水剂及解水锁剂的应用机理、研究现状及技术需求,并展望了未来表面活性剂在非常规油气增产中的研究重点。

660 MW燃煤机组脱硝系统优化改造

脱硝系统烟气流场分布特性与氨烟混合特性直接影响脱硝效率和氨逃逸。一660MW机组原有脱硝系统存在催化剂入口烟气流速分布不均、喷氨母管氨空混合性差、喷氨格栅后氨烟混合性差、喷氨量控制不够精细等问题。基于数值模拟结果,提出了脱硝系统内安装导流元件、喷氨母管内加装氨空混合器、喷氨格栅后加装氨烟混合器、喷氨格栅实施分区控制的优化改造方案。改造后的现场实验结果表明,脱硝系统优化后,催化剂入口烟气流速分布、烟温分布的均匀性均较好,催化剂进出口NOx的质量浓度分布偏差均较小,660MW负荷下喷氨量比改造前下降34.5%。

以废弃洞穴为储气空间复合压缩空气储能系统及其热力学性能分析

针对废弃洞穴再利用、压缩空气储能系统储气空间成本高等问题,该文提出了一种以废弃洞穴为储气空间复合压缩空气储能系统,通过建立系统的热力学模型,研究了典型工况下系统关键参数和热力学性能的演化规律,揭示了不同运行特征下系统的储能密度和效率变化趋势。研究结果表明:随着双罐的循环次数的增加,系统中空气质量流量和单次循环水泵耗功都增大;储气洞穴热力参数在储能时存在8次波动,波动的次数由双罐的循环次数决定;在释能阶段,储气洞穴的温度变化存在两个阶段:温度骤降阶段和骤降变缓阶段,形成是由于空气膨胀和空气与洞穴壁换热的双重作用;储能密度在多变压缩机压比为3.6时达到最大值为2.47 kW·h/m^(3),而系统效率在压比为3.5时达到最佳值为76.4%;储气洞穴容积随压缩机压比一直增大,这会导致储能系统经济性降低;应综合考虑储能密度、系统效率和储气洞穴容积来设置系统设备参数,多变压缩机压比参数选取应在3.5~3.6之间。

成捆圆钢端面标牌自动焊接系统的研究

为实现成捆圆钢端面标牌焊接的自动化,设计一套以双目视觉测量引导的基于工业机器人的标牌自动焊接系统。整个系统主要由工业机器人、双目视觉识别系统、焊钉送料系统、标牌制备系统、末端操作器、控制系统等构成。双目识别系统采用双目相机扫描成捆圆钢端面,得到焊接位置坐标;焊钉供料系统实现焊钉的分料传送,标牌制备系统通过激光打标机将圆钢生产信息制作在标牌上,并将标牌输送到指定位置;末端操作器由工业机器人带动实现焊钉与标牌的抓取、定位焊接以及掰断焊钉尾部等操作;焊接控制系统中工控机与机器人、PLC、双目视觉测量系统等进行通信,完成标牌焊接的自动化流程。

全球铬铁矿床成因类型、地质特征及时空分布规律初探

全球铬铁矿资源丰富,但分布极不均衡。铬铁矿的成因类型主要有层状和豆荚状2种,这2种类型的铬铁矿床地质特征、成因模式差异显著。在全球范围内铬铁矿矿床的成矿时代和空间分布具有明显的时空规律性,古元古代是铬铁矿最重要成矿期,该期形成的铬铁矿占总资源量的58.5%,以形成大型-超大型层状铬铁矿为主,中-新生代是全球铬铁矿床形成数量最多、分布范围最广的重要成矿期,该期形成的铬铁矿占总资源量的24.9%,以形成中小型豆荚状铬铁矿为主。铬铁矿在全球的分布可划分为5个重要层状铬铁矿矿田(南非布什维尔德-津巴布韦大岩墙、北美斯蒂尔沃特、南美坎坡福莫索、印度苏金达、芬兰凯米-俄罗斯普拉科夫斯科)和7个豆荚状铬铁矿带(津巴布韦舒鲁圭、东北非、乌拉尔、特提斯、西太平洋岛弧、加勒比岛弧和马达加斯加),并对各重要成矿区带的资源潜力进行了探讨。通过对全球铬铁矿成因类型、地质特征和时空分布规律的探讨,对深入了解地幔的物质组成、物理化学环境、地幔物质的运移、深部地质作用及板块运动的动力学机制、深俯冲和地球深部再循环轨迹有重要的理论意义。

成捆棒材贴标机器人系统部件空间位置优化

为了实现钢厂成捆棒材贴标机器人系统各部件摆放的空间位置优化以提高其工作效率,对系统中的工业机器人运动情况进行分析,采用D-H参数法建立机器人运动学模型,应用分离变量法求解机器人逆运动学解析解;以工业机器人和标签打印机的空间坐标为设计变量,以机器人贴标过程关节转角总行程最短作为工业机器人和标签打印机摆放位置的优化目标;采用改进的粒子群优化算法进行优化计算,得到工业机器人和标签打印机摆放的最佳空间位置。提高了贴标机器人系统的工作效率,对该系统的实际应用具有指导性的意义。

成捆特钢棒材端面字符识别算法研究

为实现特钢棒材生产信息的全流程可追溯,分析特钢棒材生产环境及形状特点,采用基于双标志点的标记方案进行标记并利用机器视觉技术实现成捆特钢端面字符的识别。首先,采用Hough变换将成捆特钢棒材端面图像分割成单根;其次,采用基于小波变换的图像增强算法完成单根特钢棒材端面图像的增强;再次,将MSER算法和边缘检测算法相结合完成单根特钢棒材字符区域的检测,并基于投影法完成字符的分割;最后,通过创建和训练SVM分类器完成每一根特钢棒材端面字符识别,并将成捆特钢棒材端面字符识别结果输出保存。结果表明,新算法可以满足成捆特钢棒材生产过程中字符识别要求,字符识别准确率可达到97.35%。新算法将Hough变换、基于小波变换的图像增强算法、MSER算法、边缘检测算法、投影法及SVM分类器等算法融合到特钢棒材端面字符识别过程中,为特钢棒材生产过程中的信息获取、信息传递及信息追溯的技术实现提供了参考。

甘肃成县庙沟铅锌矿成矿环境及控矿构造分析

甘肃成县庙沟铅锌矿床位于秦岭造山带西部,西(和)-成(县)铅锌矿田东段,矿床类型属喷流沉积型。岩石、矿石微量元素特征表明矿区形成时为贫氧环境;稀土元素Eu异常特征反映矿区古成矿流体温度较低,与厂坝-李家沟铅锌矿床形成条件相似; Ce异常特征亦反映矿区形成于贫氧的还原环境。通过探矿工程揭露,认为银洞湾矿段受其北东侧断层(F)与南西侧陡倾矿体共同控制,构造挤压是矿区形成高品位矿石的主要原因。结合区域上的研究成果,建立了矿区成矿模式,指出矿区应注意寻找块状、网脉状矿体,赋存于标高1700～1500m空间内的矿体,以及被断层(F)断失的矿体。

E-E_(x)广域电磁法横向约束反演

针对E-E_(x)广域电磁法反演剖面横向不连续性问题,在原有Occam反演的基础上添加了相邻测点约束项,使得在模型反演过程中不仅仅考虑到了反演模型的纵向光滑性,同时尽可能使横向相邻测点反演剖面具有连续性。当存在测井先验资料时,该约束项可实现对钻井附近测点的纵向约束,其余测点则通过上一测点进行约束,从而改善反演剖面的横向连续性。为了充分利用先验资料及减小剖面反演误差积累,采用测井附近的点或电场值较稳定的测点为剖面分割点,对整条剖面进行分段反演,可减小累积误差。采用一维横向约束反演目标函数,先后通过进退法和黄金分割法求取拉格朗日乘子。一维模型测试结果显示,采用参考点约束的反演收敛速度更快,反演电阻率在中间层更趋近于模型本征电阻率。二维模型测试结果表明:采用横向约束反演得到的剖面电阻率连续性好,电阻率剖面更光滑。基于横向约束的反演对于地层的精细分层和定量解释优于广域视电阻率解释断面。实际数据反演时,可首先对实测数据进行预处理和光滑,计算广域视电阻率,以此作为反演的初始模型,能够快速收敛到真实模型。最后,对山西某处广域电磁法野外实测资料进行了反演,结果表明:一维横向约束反演比广域视电阻率在横向上连续性更好,纵向分层能力强,该结果和实际出水点以及已知采空区吻合较好,与实际地质情况符合,表明该方法能够改善实测资料的反演效果,提高广域电磁法在煤矿水文地质方面的勘探精度。

老挝爬奔金矿沉积环境及矿床成因研究

爬奔金矿位于老挝西北部琅勃拉邦构造带,是该带内迄今为止发现的唯一大型金矿床。为了解该矿床形成时的沉积环境及矿床成因,对矿区的岩石及矿石进行了微量元素、稀土元素及同位素等方面的地球化学特征研究。矿区岩石的微量元素特征表明,矿床形成时处于相对缺氧的沉积环境;矿石的硫、氢、氧、碳同位素特征证明岩浆流体参与了成矿作用;Eu异常特征说明围岩灰岩不是矿床的成矿母岩;Ce异常特征表明矿区形成于水体深度适中的氧化还原界面附近;Y/Ho特征也说明金矿床与围岩灰岩的源区不同。通过与我国滇黔桂地区的卡林型金矿进行对比研究,爬奔金矿虽然在诸多方面与卡林型金矿有着相似之处,但两者之间更多的是差异性。综合研究认为,爬奔金矿应为与岩浆有关的热液矿床。

UR5机器人运动学及奇异性分析

为了解决UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂家建立的机器人坐标系不一致,机器人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析UR5机器人结构特点的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用D-H参数法建立UR5机器人的运动学方程,描述机器人各杆件的相对位姿关系,依据UR5机器人满足Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求取UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿真结果表明了UR5机器人位置奇异时各关节变量之间的关系。使用MATLAB软件编写运动学程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB运动学程序实验结果与UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确性。研究结果对进一步开展UR5机器人连续轨迹规划研究具有参考价值。

混联贴标机构运动学分析及工作空间研究

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景提出一种新型3T2R混联机构,该机构由3-RRP^(4R)R并联机构和2自由度旋转串联机构串接而成。提出运用两次蒙特卡洛法相结合的办法求解混联机构工作空间。建立混联机构运动学模型,根据并联机构的几何关系得到反解方程,并确定并联机构工作空间的约束条件,采用蒙特卡洛法得到并联机构工作空间内的点集;根据坐标变换矩阵求得串联机构运动学正解及混联机构运动学正解,并将并联机构工作空间内的点坐标代入混联机构位置正解中,采用蒙特卡洛法得到混联机构的工作空间内的点集。

ER7L-C10工业机器人运动学及奇异性分析

为了解决埃夫特ER7L-C10工业机器人的运动控制问题,对其进行运动学和奇异性分析。采用标准D-H参数法建立了机器人连杆坐标系及运动学方程,应用分离变量法求解了机器人的逆运动学解析解,利用C++编程运动学程序验证了运动学分析的正确性。应用微分变换法完成机器人奇异性分析并运用MATLAB进行仿真,展示了机器人位置奇异时各个关节变量间的关系。研究结果可为进一步实现ER7L-C10工业机器人轨迹规划和实时控制提供理论和技术基础。

圆钢端面贴标机器人机构构型综合

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景,采用基于输出自由度和方位特征集的机器人拓扑结构综合方法,给出满足成捆圆钢端面贴标的机器人机构设计原则和步骤,根据贴标需求及输出自由度分析得到圆钢端面贴标机器人宜选用混联机构,其中3个移动自由度由并联机构实现,2个转动自由度由串联机构实现,根据方位特征集分析得到贴标混联机器人并联机构的拓扑结构,分析串联结构的构型设计出面向圆钢端面贴标应用的混联机器人构型。提出的面向特殊应用的混联机器人拓扑结构综合对于特定工业应用的机器人设计具有一定的实践意义。