半铰接柔性钻具模型建立及载荷传递规律研究

半铰接柔性钻具的载荷传递规律直接影响超短半径水平井钻进的成功率。为此,首先推导出半铰接柔性钻杆的单元刚度方程并揭示了半铰接柔性钻杆的弯矩传递规律;然后,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,验证了半铰接柔性钻杆有限元模型的正确性;最后,建立造斜段半铰接柔性钻具力学模型,对不同井眼曲率半径下半铰接柔性钻具的载荷传递规律进行研究。结果表明:井深位置相同时,井底扭矩值随曲率半径的增加而增大;半铰接柔性钻杆未锁死时,柔性钻杆不传递弯矩且井底扭矩波动较大,相关研究成果为柔性钻具的设计提供理论依据。

半挂铰接列车山区高速路段协同水平分析

现阶段半挂铰接列车动力性能不足,导致山区高速公路设计指标与车辆行驶性能存在协同水平低的问题。文章以东风天龙半挂铰接列车为研究对象,开展了自然驾驶实车连续行驶试验,根据车辆运行状态参数及道路纵面高程变化,剖析了纵坡路段下车辆连续速度、平衡车速以及短下坡-上坡衔接路段速度变化特征,并以20 km·h^(-1)作为速度折减量,获取了适用于半挂铰接列车的临界坡长指标。试验结果表明:相比于相关公路路线设计规范中的代表车型,半挂铰接列车平衡车速下降了25%~35%,临界坡长降低了44%~58%;在短下坡-上坡山区高速路段,车辆车速主要分布在80~90 km/h区间,呈现区间控制状态。该研究可为山区高速公路纵断面设计、车路仿真及车速管控提供基础数据,进而提高半挂铰接列车行车安全。

全轴转向半挂铰接车辆通过性优化及验证

传统半挂铰接车辆在转向过程中会形成内轮差,在增大车辆通道宽度的同时,还存在着严重的安全隐患,全轴转向技术能有效减少内轮差,提高车辆通过性。建立基于一阶延时转向控制策略的半挂铰接车辆运动学模型,对一阶延时控制方程可变参数展开解耦分析,并运用虚拟样机仿真技术验证策略的有效性。结果显示在不同工况下,一阶延时可变参数跟随最优取值,且与第一轴速度线性相关、与第一轴转角的相关性较低。研究表明:与传统前轴转向车辆相比,最优参数下的一阶延时控制策略会使车辆轨迹偏移量降低约80%。该研究为改善半挂铰接车辆通过性问题提供思路,也为方案的后续工程化应用提供数据参考。

节点刚、铰接时环向折线形单层球面网壳静力和稳定性能的分析研究

环向折线形单层球面网壳是一种新型的具有双层网架和单层网壳特点的空间桁架体系,结构分析简捷,加工制作方便,建筑造型优美,有推广应用前景。专门研究了当节点采用不同连接方案时,即当构成4种节点形式与杆件特性的连接构造时对环向折线形单层球面网壳基本结构体系和加强结构体系静力和稳定性能的分析,可进一步了解这种单层网壳结构的受力特性,也是对现行《空间网格结构技术规程》(JGJ 7—2001)第3.1.8条强制性条文规定单层网壳应采用刚接节点的讨论,并得出一些对工程设计有重要参考价值的结论。

新型六杆四面体柱面网壳的构形、静力和稳定性分析

提出一种新型的由投影平面为四边形的六杆四面体单元组成的柱面网壳(简称六杆四面体柱面网壳).这种网壳结构的构形的构造简单,节点和杆件数相对较少,网格抽空率高,具有单层和双层网壳的主要优点.对于上、下弦杆为梁元,腹杆为杆元,可称为上、下弦节点均为半刚接半铰接的六杆四面体柱面网壳,进行静力和线性与非线性稳定性分析.结果表明:其结构的整体刚度好,内力分布合理,线性特征值屈曲分析和考虑几何缺陷的双非线性稳定性分析都能获得较好的性能,结构的技术经济指标和用钢指标良好.柱面网壳可采用统一几何轴线尺寸的六杆四面体单元体集成,有利于标准化设计、工业化生产和装配化施工,符合绿色结构建筑推广应用的要求.

六杆四面体单元组成的新型球面网壳及其静力性能

提出了一种新型球面网壳,它由投影为四边形平面的六杆四面体单元集合组成,网壳的成形构造简单,便于工业化预制生产和装配化施工.这种杆件数和节点数相对较少、网格抽空的球面网壳,也能发挥双层网壳的作用.文中给出并讨论了新型球面网壳的基本结构体系和加强结构体系.为提高结构的刚度和稳定性,网壳的上、下弦节点可采用刚接节点、半刚接半铰接节点和铰接节点,可形成四种节点布置方式和杆件特性,即四种不同计算模型的球面网壳.本文作了竖向荷载作用下的受力特性分析,获得了基本与加强结构体系、四种节点布置方式的网壳内力、位移的基本规律和相互差异,为工程设计和结构选型提供了依据.

六杆四面体单元组成球面网壳的节点构造及装配化施工全过程分析

平面投影为四边形的六杆四面体单元是一种几何不变体系,由此集合组成的球面网壳构造简单,杆件数和节点数相对较少,且能起到双层网壳的作用.本文着重研究了半刚接半铰接球面网壳的节点构造,上、下弦采用梁单元,选用带法兰盘的焊接空心球连接;腹杆采用杆单元,选用耳板连接.为便于在工厂工业化加工制作六杆四面体单元,以及在现场高空悬臂安装网壳结构,提出了一种能重复使用的工具式A型拼装架及安装工序.与此同时,详细给出了在网壳自重作用下,与安装工序对应的装配化施工全过程内力分析,文中并附有算例说明.

双向双车道公路曲线段加宽研究

车辆外廓尺寸及轴距等参数是道路几何线形设计的关键控制要素。在公路工程技术标准中对设计车型的分类和其外廓尺寸已有详尽清晰的规定,而目前我国道路营运车辆仍存在部分外廓尺寸超规的现象,如大型构件运输车辆过长、过宽等情况。因此,现行标准中所规定的曲线段加宽值很难满足此类特殊情况下车辆转弯的需求。本论文将首先对国内、外的曲线加宽测算模型进行深入的理论对比分析,随后将以我国云南省某高速公路大件运输公路为案例采用上述模型进行实例应用。通过对比分析结果,确定我国与国外模型确定的曲线段加宽值保持一致,分析表明这一系列加宽值可以完善我国现行标准中对极限交通条件的曲线段加宽值的相关规定。