基于点云数据的大型复杂钢结构智能化施工方法

大型复杂钢结构施工过程中,常面临施工尺寸质量难以把控、构件提升变形监测困难和合拢段现场配切效率低等问题。三维激光扫描技术可全覆盖地、快速精准地获取复杂构部件在施工过程中的点云数据,这为解决上述问题提供了新方法。为此,该文以重庆两江新区寨子路钢拱桥为工程背景,开展基于点云数据的大型复杂钢拱桥智能化施工方法的全流程研究。基于标靶球检测算法、快速四点一致集算法、迭代最近邻算法等实现标靶球点云数据的自动检测及多站点云数据之间的自动配准;通过BIM点云化技术、kNN算法等完成目标点云数据的半自动化提取,实现拱肋尺寸的智能化检测;基于八叉树算法、区域增长算法等实现拱肋提升变形的智能检测;为缩短拱肋的合拢工期,基于BIM模型焊缝信息提取技术、主成分分析算法、Canny边界检测算法、霍夫变换算法等提出数字化预拼装算法,得到合拢段的配切量。工程应用表明,该文所提出的智能施工方法效率高、自动化程度好,研究成果可为大型复杂钢结构的施工质量和安装效率的提升提供理论和算法支撑。

基于零件分道切割的船厂分段钢材集配策略

针对某船厂分段钢材集配与切割管理现状,分析基于分段详细装配工艺(Detailed Assembly Procedure,DAP)的零件需求,探讨基于后道工序需求的零件加工系列划分原则,进行零件分道切割与分段钢材集配的套料设计。工程应用表明,该设计可有效提升零件理料与集配效率、缩短零件存放周期、提高场地利用率,为船厂分段钢材的精益化管理提供有力支撑。

松软破碎厚顶煤大跨度切眼变形破坏特征与控制技术

安阳主焦煤矿大断面切眼常采用被动支架沿顶布置,围岩变形量大、易漏冒,工人劳动强度大。针对上述问题,采用数值模拟方法研究了裂隙发育、位移和应力分布与切眼跨度之间的关系,提出了围岩控制策略和支护方案。结果表明,随着切眼跨度的增大,围岩塑性区范围逐渐增加,顶板以剪切滑移或拉剪破坏为主,两帮以泊松效应膨胀拉伸—剪切破坏为主;顶板下沉量、巷帮内挤和底鼓量均逐渐增大;顶煤、直接顶和基本顶部分岩层逐层渐次移动,顶板部分区域出现较大的裂隙,冒落拱以上深部顶板发生整体移动;巷道顶底板中有害拉伸应力区域范围呈现拱形分布,且逐渐增大。根据切眼围岩变形破坏特征,提出了高强度、高刚度、高预紧力的强力支护和被动单体液压支柱补强的主被动联合支护方法。现场工业性试验表明,切眼围岩得到了有效控制,可为类似裂隙发育托顶煤大断面切眼围岩控制提供参考。

中等断面隧道长进尺直孔掏槽爆破开挖与超欠挖控制现场试验

中等断面隧道受施工范围限制易导致爆破难度大,循环进尺短,超欠挖问题严重,长进尺开挖和超欠挖控制是降本增效的有效途径。基于某中等断面隧道工程设计了长进尺直孔掏槽爆破方案,进行了40个循环的爆破开挖现场试验,结果表明:(1)按照爆破手册设计中等断面隧道开挖爆破参数,往往大块率高,掌子面不平整,适当增加直孔掏槽孔单孔装药量(现场试验掏槽药量占比由12.8%增至18.1%),可获得较好的爆破效果;(2)在初步设计参数基础上调整了中等断面隧道周边孔单孔装药量,线装药密度最终确定为0.27 kg/m,轮廓成形效果好,半孔率达90%以上,现场40个爆破循环超挖平均值为18.6 cm,分析可知超挖量主要由轮廓线处留置错台造成,在超挖控制方面,除了周边孔参数的合理设计外,应在钻孔施工过程中尽可能减小错台宽度,从而降低超挖;(3)直孔掏槽方案能很好地匹配凿岩台车钻孔施工,实现机械化长进尺爆破开挖,但超欠挖精细控制和爆破施工成本控制是重难点问题,需从钻孔人员操作技术和现场施工管理模式方面进行优化提升。研究成果可为中等断面隧道机械化钻爆施工、长进尺爆破开挖与超欠挖精细控制设计和施工提供参考依据。

多连杆式下斜刃横切剪剪切力数值分析

针对多连杆式下斜刃横切剪剪切力求解问题,采用有限单元法建立了数值求解模型。用装配后的实物进行了剪切实验,将数值解和实验解、文献解进行对比,三者结果之间比较吻合,验证了数值求解模型合理性。对不同带材厚度h、剪刃侧向间隙Δ、下剪刃斜度tanα、剪切液压缸伸出速度v及上下剪刃磨损量ω下的横切剪剪切力分布规律进行了归纳。分析结果表明,下剪刃磨损对剪切力的分布影响大于上剪刃的磨损,剪切厚度为6mm的带材的最佳剪刃侧向间隙Δ可取为(0.4±0.1)mm、下剪刃斜度tanα可取为1/25、剪切液压缸伸出速度可取为(300±50)mm/s。提出了横切剪在设计、选型、电气调试以及实际使用过程中的一些建议。

一种基于割集断面树的电网关键输电断面搜索方法

关键输电断面是大电网运行调度中的重点监控环节。运行方式分析中需要有效的搜索算法识别关键输电断面,以便调度人员提前掌握和预判系统可能存在的热稳定风险。为此,提出了一种基于割集断面树的电网关键断面搜索方法,可以实现快速准确的关键断面搜索。首先在图模型中搜索桥结构,实现图模型简化;其次根据线路间开断灵敏度和潮流方向一致性构造断面构成关系矩阵,提出了割集断面树的定义和构造方法;最后,结合重过载辨识,实现了具有割集性质的电网热稳定关键断面搜索。IEEE 39节点系统的测试结果表明:所提方法可以快速准确地得到电网的关键断面,相比现有方法得到的断面结果更加全面。

应力区大断面切巷支护优化

基于牛山煤矿15102切巷在掘进施工过程中受围岩集中应力影响,切巷施工后围岩破碎严重,分析了原支护设计及主要存在的问题,并进行支护合理优化,提出了“恒阻锚索+桁架锚索+水力膨胀锚杆+单体液压支柱”等联合支护技术。通过实际应用效果来看,采取联合支护技术后控制了围岩变形现象,保证了后期工作面设备安装安全,取得了显著应用成效。

采煤机截割部齿轮故障预测模型设计及试验

井下采煤机结构复杂、工况环境差,容易出现各类故障,且处置难度较大。针对MG1000/2500-WD型采煤机截割部齿轮故障诊断需求,结合卷积神经网络的故障特征提取原理,设计了DCNN故障预测模型,并实施了数据训练及模型测试。测试结果表明:预测模型的故障甄别准确率达到98.17%,故障训练值与标准值的准确率达到99.13%,故障预测具有较高的可靠性,实现了预期的研究目的。

小断面地质探洞爆破掏槽方式现场试验

【目的】研究不同的掏槽方式对探洞爆破掘进的影响。【方法】在辅助孔和周边孔采用相同的布孔前提下,统计地质探洞实际爆破掘进中两种不同掏槽方案的爆破效果,分别从钻凿工作量、爆破进尺、爆破块度等三方面进行对比。【结果】统计结果表明,在坚硬岩层中,14孔掏槽方案比10孔掏槽方案多钻凿4个炮孔,用时占整个作业循环时长的4.4%,平均进尺超后者14.9%,且前者更具稳定性,破碎块更加均匀。【结论】通过对比两种不同掏槽方式的爆破效果,可为坚硬围岩条件下,小断面爆破掘进掏槽孔布置提供参考。

近距离采空区下大断面切眼支护技术应用

以9101采煤工作面为工程实例,该采面切眼跨度为8 m,且上覆为8^(#)煤层采空区及煤柱。切眼拟采用分次掘进方法施工,首先掘进巷道宽度4.5 m,后刷扩3.5 m;在掘进期间,通过探测切眼顶板与上覆8^(#)煤层采空区层间距,再设计切眼顶板支护方案;现场应用后,切眼顶底板、巷帮变形量分别为60 mm、73 mm,实现了近距离采空区下大断面切眼围岩变形有效控制。

路堑过渡段对高速列车气动荷载的影响:基于IDDES方法

当高速列车在横风条件下通过路堑过渡段时,列车的气动荷载将发生显著变化。本文基于改进的延迟分离涡湍流模型建立了列车-路基-风的三维空气动力学耦合模型,重点探讨了路堑深度对列车气动载荷变化和气动性能恶化的影响,揭示了相应的列车周围流场的演化机制。结果表明:当路堑深度为6 m时,头车所受的气动冲击能量最高。在列车完全驶入下一运行场景后,随着路堑深度的增大,来流对列车气动荷载的影响减弱,相应的波动幅度降低。头车气动载荷的突变幅值与风速近似满足线性正相关关系。

激光切割机横梁蠕变行为对加工精度影响分析

激光切割机每使用一段时间就需要重新进行加工精度校准,大大降低了使用效率和经济性。针对这一问题开展横梁蠕变行为对加工精度影响分析。首先,基于乌曼斯基薄壁梁约束扭转理论,建立了横梁导轨-滑块-激光发射孔蠕变理论计算简化模型。其次,采用有限元软件对横梁蠕变行为仿真计算,结合理论计算数据研究了激光发射孔x、z方向的蠕变机理。再次,获知激光发射孔x方向蠕变量对加工稳定性起主导作用,并且横梁板厚和截面形状是关乎其性能的主要参数。最后,通过优化横梁截面参数δ(s)和ρ(s),增加了Ω^(2)/J_(d)值,从而提高了横梁抗蠕变性能。研究有助于提高激光切割机长期工作时的加工稳定性,具有良好的工程应用价值。

分段掏槽法在井下巷道快速掘进中的应用

随着井下作业技术水平的不断提升,综采效率得到了大幅提高,但矿山巷道掘进效率低,导致采掘失衡,影响了井下综采效率进一步提升。针对广西佛子冲铅锌矿井下巷道掘进爆破中炮眼利用率低,单次循环进尺少的问题,采用分段掏槽爆破的掏槽方式,利用水袋、炮泥等介质对掏槽孔内的炸药进行间隔,同时两段炸药各装一发雷管,并设置不同的起爆时间,实现同个掏槽孔微差起爆。通过在井下多个中段进行试验,证明了分段掏槽爆破可以提高井下巷道掘进的效率,同时为后期全面推广井下巷道快速掘进提供技术性参考。

主动柔性防护网锚杆锚固段长度设计研究

随着我国高速公路建设加速推进,越来越多的高速公路进入到运维期,路堑边坡会出现局部崩塌、岩石风化剥落等现象。对于存在落石风险的岩质边坡,工程中一般采用主动柔性防护网进行防护。文章结合工程实际技术指标,通过简化边坡局部崩塌计算模型,得出路堑边坡主动柔性防护网锚杆锚固段长度的简化算法,为锚杆锚固段的长度设计提供技术支持。

大断面切巷支护技术应用

针对长春兴煤矿307工作面切巷施工期间受煤层赋存、围岩应力影响,切巷在施工过程中很容易出现顶板破碎、冒漏等现象。采用FLAC^(3D)数值模拟分析307工作面切巷支护过程中围岩塑性分布区和水平应力分布区,提出了“桁架锚索+恒阻锚索+柔性纤维网+水力膨胀锚杆”协同支护技术。实际应用效果表明:采取联合支护技术后顶板最大下沉量为76 mm,回采侧巷帮最大鼓出量为30 mm,达到了控制巷道围岩变形的目的。

采煤机摇臂传动系统振动及故障监测研究

采煤机大大提升了煤炭开采的效率,采煤机的截割部直接决定这采煤的实际工作效率。由于煤矿井下煤炭工作面的地址不同以及各地段所处的环境也不相同,因此采煤机摇臂在实际应用过程中需要对采煤机摇臂传动系统进行检验检查。在日常活动中要及时的观察其运行情况。以摇臂传动系统为研究对象,结合目前现有的故障情况,构建采煤机摇臂传动系统振动及故障监测平台,验证了其功能和功效,能够在井下开展实际工作,具有着深刻的实际意义。

采煤机截割部齿轮结构瞬态动力学性能与疲劳寿命分析

以MG300/700WD型采煤机为研究对象,分析该采煤机截割部传动系统中的两个关键齿轮,通过有限元分析方法对其进行瞬态动力学分析,确定两个齿轮啮合部位的应力和应变较为集中;同时进一步应用n Code Design Life软件对齿轮疲劳寿命进行分析,确定齿轮啮合部位疲劳寿命最低,约为175 d,与实际情况基本相符,因此初步印证了本次研究的有效性,可为后续的同类型采煤机预防性检修工作提供参考。

采煤机截割部齿轮受力分析与疲劳寿命研究

基于采煤机截割部截割煤岩过程与齿轮动力学特性,介绍一种采煤机截割部齿轮受力与疲劳寿命仿真分析方法。此仿真分析方法需先构建采煤机截割部齿轮仿真模型,由此可分别实现采煤机截割部齿轮受力仿真分析和疲劳寿命仿真分析,获取截割部齿轮受力情况和疲劳寿命情况。为验证此种方法的应用价值,将仿真分析方法应用于某煤矿采煤机生产工程实践。

采煤机截割部齿轮传动系统的齿轮疲劳寿命分析

以MG132/320-WD型采煤机为研究对象,介绍一种基于有限元分析的采煤机截割部齿轮传动系统的齿轮疲劳寿命分析方法。以采煤机规格尺寸、材料特性等参数为基础,构建出齿轮的有限元模型,之后分别对齿轮有限元模型的瞬态动力学特性与疲劳寿命特性进行分析,以此判断齿轮的薄弱点,从而为采煤机截割部齿轮传动系统的优化设计提供支持,确保齿轮传动系统在采煤机运行过程中发挥出最大的作用。

集装箱船分段制造无修割装配数据关联分析与应用

以集装箱船分段制造修割数据为研究对象,进行数据采集和关联关系提取。精准发掘分段制造中的修割位置、修割数量、修割长度、修割原因、修割耗时和间接影响平台周期等关键数据的关联逻辑。根据数据的完备性、精准性和创造性,为集装箱船分段制造无修割装配精度控制提供可行的管理目标,并确定无修割装配技术优化方案,可增强集装箱船分段制造精度控制策划的综合水平。