Sequence optimization of hull structure assembly based on prediction of welding deformation

Optimization of assembly process is significant for ship construction, thus reducing the time and related costs of construction. Welding Structure Deformation Analysis （Weld-sta） was used to predict welding deformation of a hull block. After the reliability of simulation was proved by comparing with measured results, four kinds of welding sequences was determined. By considering welding deformation and assembly process with the e]ficieney of automation, decreasing the overturn times （times of turning the erections upside down during welding） and working hours etc, one of the welding sequences is assumed to be the most reasonable one. The study shows this method is very useful in optimal assembly program determination of practical engineering structures.

缆上柔性轨道负载走行架梁设备横向抗倾覆稳定性研究

针对设备在负载行走过程中存在的倾覆风险,建立了缆上柔性轨道负载走行架梁设备的基本力学模型,从设备一般受力状态、横向抗倾覆稳定性分析方法、稳定性影响因素、结构优化、姿态调控措施等方面开展了深入研究。首先,将容许最大不平衡吊点力作为设备横向稳定性的评估指标,分析了7种稳定性影响因素与2种失稳方式,推导出了简化的稳定性计算公式,并给出了数值计算方法,计算误差在2%左右;然后,通过参数敏感性分析提取出设备稳定性的关键影响因素,9个敏感参数中,行走小车结构尺寸对设备横向稳定性的影响最大,风荷载、吊点荷载及行走承重索张拉力次之,行走小车自重、行走承重索张拉力不均匀系数的影响最小,并以此为基础对设备结构形态与质量进行了优化设计,将设备的横向抗倾覆稳定性提高了9.4%;最后,制订了4种典型工况下的设备姿态控制标准,为保证设备运行安全,负载时应控制设备与猫道不发生碰撞,空载时控制横向偏转角度不超过5.39°,并结合参数敏感性分析结果,提出了2条设备横向姿态控制措施,可及时有效地修正设备姿态,使其始终保持在最佳的行走姿态。

基于改进遗传算法的架廊机主梁结构优化

为了在保证架廊机强度、刚度和侧向屈曲稳定性等基础上,减小架廊机的自身质量,文中基于改进遗传算法对架廊机主梁结构进行了优化设计与力学性能分析。通过对架廊机主梁载荷工况分析,在ABAQUS软件平台上建立了主梁有限元模型,对优化前主梁的强度和刚度进行了分析。在此基础上,以单节段主梁为研究对象,采用基于精英策略的改进遗传算法建立了主梁结构优化模型,通过MATLAB软件求解获得了优化后的主梁横截面几何参数。最后,建立了优化后主梁的有限元模型并进行受力分析。结果表明:通过结构优化设计实现了主梁自身质量减小11.5%,同时保证了主梁的强度和刚度等性能,满足架廊机的设计要求。

复杂工况下预制梁运架设备设计及施作优化研究

当架桥机下穿既有铁路桥梁段净空比较低,且遭遇高桥墩、小半径、大横(纵)坡、桥面窄小、变跨、部分盖梁呈扇形排列匝道桥,以及大跨度超重桥梁等复杂工况公路桥进行架梁施工时,传统的DJ180步履式单导梁架桥机,以及运梁车因为体积庞大,设备自身存在缺陷,施工比较困难,安全风险大。针对复杂工况,从架桥机和配套的运梁车结构、施工工艺等方面进行优化和改进,极大提高了架梁速度和效率,降低了工人劳动强度和施工成本,确保预制梁体安全高效地实现架设。

生产矿井爆炸材料库建设选址及施工工艺优化技术研究

章村矿作为一个老矿井,原建设爆炸材料发放硐室不能满足生产需要,需要另行选址建设爆炸材料库。针对建设选址面临的外部巷道、硐室密集交错,采空区众多,施工期间通风、出渣等系统布置困难的难题,通过对矿井生产地质情况认真调查,选取了围岩稳定、有利于布置掘进期间各生产系统、以及对现有生产系统影响最小的区域布置爆炸材料库,同时,施工期间,通过反井钻机施工一立风眼,不仅加快了施工速度,且节省了巷道掘进工程量。

起竖系统的优化设计

对起竖系统的优化设计从快速性、受力情况等方面进行了分析,确定了优化目标.对每个目标函数进行无量纲化处理,采用传统的线性加权法进行了多目标优化求解.采用均匀试验设计确定样本点,基于协同仿真获得样本数据,建立了多项式响应面模型,对某起竖系统关键支点的位置进行了多学科优化.通过构造的评价函数,同传统的多目标优化方法得到的结果进行比较,分析了2种方法的差异,表明了多项式响应面方法的有效性,为起竖系统的进一步开发和设计提供了有利的工具.

基于拼装参数优化的盾构机管片拼装节能技术

地铁隧道通常由成千上万的环管片拼接而成,为减少盾构机在管片拼装过程中的能量消耗,提出基于运动参数优化的管片拼装节能技术.以Ф3.2m试验盾构为研究对象,在分析管片定位时管片拼装机构各自由度运动与受力状况的基础上,建立管片拼装机在完成同一环不同位置管片的定位工作过程中系统做功与能量分布的数学模型,通过解决以消耗能量为目标函数、管片目标位置为约束条件的优化问题,得到在实现最小能量消耗的拼装过程中各执行器运动参数确定原则与求解方法.通过对比计算3种不同拼装路径下拼装机消耗能量情况表明,使用参数优化选择方法确定的拼装路径最高可达到4%的节能效果,在实际隧道掘进中累计节能效果将更加明显.

国家体育场钢结构设计中的优化技术

针对国家体育场大跨度钢结构中存在用钢量较大的问题,通过对主结构和次结构的布置进行调整,使结构的受力性能与节点构造得到了改善;在板件应力状态分析的基础上,提出了适用于焊接薄壁箱形构件的设计方法;根据主结构与次结构受力的特点,提出合理确定杆件计算长度系数的方法;提出钢结构分段吊装方案,合理确定临时支撑塔架的位置,并考虑安装顺序对结构抗震性能的影响;通过合理选用新型中国产高强钢材,有效地控制了结构自重;在ANSYS软件平台上开发了设计与优化功能,以满足国家体育场复杂大跨度钢结构设计的需求;通过多种布索方案的综合比较,对采用预应力技术的可行性进行了深入的研究。通过对多种优化方法的研究与应用,有效地减小了国家体育场大跨度钢结构的用钢量,并取得了显著的技术进步及社会经济效益。

斜拉桥成桥及施工阶段的索力优化

为了在斜拉桥成桥过程中合理优化施工索力,以期实现设计思想,利用MIDAS/Civil软件对在建的某斜拉桥进行了有限元分析,实现了对该桥成桥阶段和施工阶段的索力模拟计算.分别采用刚性支承连续梁法、零位移法、弯曲能量最小法确定恒载初始索力,并对这些方法加以比较;认为仅用上述的一种方法对索力进行优化,局限性很大,提出利用综合法计算成桥索力,可达到满意的优化效果.采用正装分析法对各施工工况进行仿真,绘制出施工阶段的索力时程曲线,用于该桥施工控制过程,获得了满意效果.

大型导弹起竖过程最优时间轨迹规划研究

关于导弹起竖优化控制问题,对导弹起竖过程的最优时间轨迹规划问题进行研究,提高导弹起竖过程的快速性和平稳性。由于多级液压缸换级碰撞带来的液压冲击引起系统振动,提出采用分级规划的策略。在对每一级进行轨迹规划时,为保证起竖过程的平稳性,在综合考虑装备实际中的液压系统压力、流量及导弹横向过载约束的基础上,根据五次多项式和非对称组合正弦函数的两种最优时间轨迹规划方法,建立了相应的最优时间轨迹规划模型进行求解。对含二级液压缸的大型导弹起竖过程最优时间轨迹规划仿真算例验证了改进的分级规划策略和最优时间轨迹规划方法的有效性。

900t级架桥机多软件协同仿真平台试验研究

在高速铁路JL900t级架桥机设计制造中,为了降低设计试验成本,加快设计进度,采用了多软件协同虚拟试验方法。提出了智能关联主模型框架,研究了基于多软件协同仿真的虚拟试验和优化设计方法。通过分析数据在系统中的传递关系与接口交换模式,实现了多领域软件数据流的无缝链接,建立了多领域软件协同仿真试验平台,完成了900t级架桥机的6类典型工况模拟。该900t架桥机制造完成后,已经在哈大线高速铁路建设中投入使用。实物样机现场测试数据与数字样机预测结果基本吻合,证明该方法实用可靠。

望东长江公路大桥上部结构装配化架设方法研究

望东长江公路大桥主桥为主跨638m的双塔双索面组合梁斜拉桥,其上部结构采用工厂化、装配化的方案架设。为解决组合梁整体吊装施工时存在的桥面板开裂及梁段不匹配的问题,采用RM2006和ANSYS软件分别建立全桥及梁段局部有限元模型,对斜拉索分次超张退张法和防错台架设法进行研究,提出一种基于节段全过程状态(内力状态、几何状态)优化的上部结构装配化架设方法。结果表明:斜拉索分次超张退张法可优化节段施工全过程内力,解决了新梁段起吊对前序梁段引起的较大桥面板拉应力问题;通过斜拉索张拉与钢主梁工地连接工序的优化调整,改善了已架设梁段与待架设梁段匹配时的几何状态,保证了梁段匹配的可靠性。

钢管混凝土拱桥缆索吊装施工优化

为优化多肋钢管混凝土拱桥缆索吊装施工顺序,研究哑铃形钢管混凝土灌注顺序及混凝土龄期对结构受力影响,确保桥梁在施工过程中的安全及正常使用状态下的受力合理,以4片拱肋组成的哑铃形上承式钢管混凝土拱桥王坡沟南桥为工程背景,采用MIDAS/CIVIL空间有限元分析软件,考虑混凝土的收缩、徐变、强度形成过程以及与钢管的相互作用,对其缆索吊装施工过程进行了结构分析,并对关键的施工工序进行了优化分析。结果表明:单次缆索吊装2片拱肋,可以大大提高劳动效率,缩短施工工期;同时,缆索释放于拱脚固结后灌注混凝土前,钢管内混凝土的灌注顺序采用下→中→上,混凝土灌注时前批混凝土应保证不少于7 d的龄期,上述措施对成桥状态结构受力较有利。

多幅变宽连续箱梁桥逐跨拼装施工方案优化比选

南昌市洪都高架桥PM28~PM31号墩上部结构采用3×35 m多幅变宽连续梁结构,主梁预制后采用2台架桥机在墩顶0号块处同侧同步吊装、“S”形架梁方案(原方案)逐跨拼装施工。针对原方案造成结构局部应力及扭矩过大等问题,提出3种优化方案(优化方案1:“内外交错”架设;优化方案2:“先内后外”架设;优化方案3:“先外后内”架设)。为选择合理的优化方案,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,从结构受力及变形方面进行综合分析比选。结果表明:采用优化方案2施工时,各施工阶段的墩顶位移差均接近0,桥墩受力最优;PM29号墩墩顶0号块底部的压应力储备最大;主梁1-2的应力变化幅值最小,且成桥后梁底压应力储备最大。洪都高架桥后续同类桥梁均选择优化方案2施工。

顶推施工算法及临时墩支座标高调整优化

以连续梁受力与支座标高调整的关系为指导,对包含预拱度制作线形的钢箱梁顶推过程中可能出现的支座脱空问题进行研究。以主梁不动、改变临时墩支撑位置的方法模拟钢箱梁的顶推,程序自动判断支座顶与无应力状态下钢箱梁底板的距离,分别采用接触单元法和强制位移法模拟临时墩的支撑;比较而言,强制位移法计算速度快,为临时墩支座标高的优化所需要的大量计算提供了快速的算法。据此采用ANSYS程序的APDL语言,对某桥钢箱梁的顶推过程临时墩支座标高调整进行了模拟计算,得出"预拱度曲线上凸点经过处支座标高上调,反之下调"的基本优化原则,给出了支座标高优化调整方案。

国家体育场大跨度钢结构修改初步设计

在国家体育场修改初步设计中首次采用CAT IA软件,解决复杂建筑的空间建模问题;中厚钢板采用Q 345G J钢材,有效降低了用钢量;在进行大跨度结构计算与优化时,分别考虑了常遇地震、中震与罕遇地震作用;提出太阳辐射引起结构温升的计算方法,合理确定安装合拢温度;运用单元逐次激活的技术,进行施工过程分析;根据管桁架和次结构杆件的特点,合理确定压杆的计算长度系数;研究了在次结构薄壁箱形构件内部设置纵向加劲肋对改善板件局部稳定性及延性的影响;提出主桁架单K节点、双K节点、桁架柱带有内部加劲肋节点及铸钢转换节点构造;通过动力特性分析,确认了立面大楼梯在人群挤塞荷载下的舒适性.

青藏铁路铺架工程工期优化决策与实施

介绍了青藏铁路铺架工程工期优化决策的背景,分析了工期优化方案的经济性和技术可行性,系统阐述了决策实施过程与措施,主要包括制定详细的工期计划、创造性地解决大型铺架设备解体、运输和组装技术难题、铺架材料的供应和运输、提高新线的运输组织效率等。铺架工程工期优化决策,为青藏铁路提前一年建成通车奠定了坚实的基础,取得了良好的经济社会效益。

柔性组合结构拉索张拉过程的最优控制

提出了以影响结构概念为基础的拉索张拉过程的结构分析方法，建立了张拉过程 最优控制的数学模型，讨论了在各种施工条件下实现算法的途径．所提出的方法能够 在满足所有中间状态的机具能力、内力和位移约束条件下，达到预先给定的设计状 态，解决了大型柔性组合结构施工中的一个困难问题．

TJ165架桥机数值仿真分析

采用通用程序ANSYS对TJ165新型架桥机进行结构强度仿真分析及优化设计,并通过现场静载实验进行验证。实验表明仿真结果和优化方法是合理的,结构满足设计及使用要求。

一种基于滑动铰点的快速起竖方法及优化设计

针对大质量载荷起竖的快速性需求,提出了一种基于滑动铰点的快速起竖方法。针对所提出的起竖机构进行运动解算,结合实际工作过程中的边界条件进行优化设计,并进行多体动力学仿真分析,验证了理论计算与仿真结果的准确性与合理性。