不等跨十车道四连拱隧道施工全过程支护结构受力特征现场测试研究

多连拱隧道开挖洞室多、跨度大,施工过程中荷载转换频繁,支护结构受力特征复杂,对多连拱隧道支护结构受力开展现场测试研究具有重要意义。依托长沙观音岩不等跨四连拱隧道工程,选取典型断面对各洞室初支钢拱架、二次衬砌结构进行施工全过程应力监测,以获得复杂施工步序下支护结构受力特征。测试结果表明:观音岩隧道施工中,先行主洞较后行洞室承担的围岩压力更大,右主洞、左右辅洞开挖顺序居后,施工扰动次数较少,支护结构内力较小;各洞室中,初支钢拱架内力整体均呈“左小右大”的非对称分布特征,其最大轴向压力402.71 kN、最大弯矩7.97kN·m出现在左主洞的右拱脚处,二衬内力整体非对称程度较低,只以左主洞呈显著非对称分布,其余洞室呈整体对称分布;先行左主洞支护结构的内力扰动主要由受后行邻洞的开挖影响所产生,后行右主洞、左辅洞开挖支护阶段,左主洞初支钢拱架、二衬结构绝大部分位置其内力增量超过总增量的一半;采用“先主后辅,左主先行”施工方案,施工全过程支护结构的安全性均满足规范要求,支护结构设计和施工措施合理。研究成果可为复杂条件下多连拱隧道的设计与施工提供借鉴。

门座起重机反四连杆结构风振失效仿真

港口门座起重机象鼻架上的反四连杆结构容易受风影响出现风振现象,并可能因此断裂导致安全事故。利用ANSYS和Fluent有限元软件进行流固耦合仿真、模态分析、谐响应分析,获得其断裂工况下的应力与变形。分析表明,结构共振引起的大变形是事故发生的诱因。通过改进结构连接方式,可有效减小振幅,使杆件受力情况得以改善。研究成果可为该结构设计优化提供参考。

双轮腿机器人腿部四连杆机构优化

双轮腿机器人是一种新型的机器人,其采用双轮和两腿的结构,能够在不平整的地面上行走和移动。为了解决机器人在抬升与下降过程中质心水平位置变化过大而影响其运动稳定性的问题,建立机器人腿部四连杆机构优化设计的数学模型,并利用软件ADAMS建立四连杆机构的参数化模型,对双轮腿机器人腿部杆件尺寸参数进行优化,寻找最优解。经仿真验证,四连杆参数优化后,x向位移的偏差由原来的10.8317 mm缩小到2.3918 mm,机器人腿部在升降过程中的稳定性得到提升。

大跨度四连拱公路隧道的爆破动力响应分析

由于大跨度四连拱隧道具有复杂且特殊的受力结构,爆破荷载作用下的四连拱隧道中隔墙和先行隧道衬砌极易发生损伤甚至产生破坏。以长沙市银星路观音岩四连拱隧道作为实际工程背景,对先行隧道衬砌的爆破振动速度进行实测,通过回归分析,总结先行隧道的振动波传播规律。同时,采用数值模拟的方法,分析了爆破荷载作用下先行隧道中隔墙和衬砌的振速和位移响应。研究表明:在爆破开挖面纵向30 m范围内的中隔墙振动速度较快;中隔墙迎爆侧墙肩的位移值最大,墙顶的位移值次之,背爆侧墙脚的位移值最小;右辅道隧道爆破时,距离右辅道较近的右主线隧道迎爆侧振动速度较快,且主要分布在迎爆侧拱腰处;右主线隧道衬砌迎爆侧拱腰振速峰值约为左主线隧道衬砌迎爆侧拱腰振速峰值的16倍、左辅道隧道衬砌背爆侧拱腰振速峰值的40倍。

煤矿中厚煤层液压支架四连杆机构设计与力学分析

为进一步探究适用于煤矿中厚煤层开采的液压支架四连杆机构,应用几何作图法,对满足需求的四连杆机构进行选型设计,明确该连杆结构的主要参数。而后应用有限元分析方法对四连杆机构进行有限元分析,明确其应力分布情况,以此初步提出可能的优化路径,为该机构后续的优化与现场测试等环节提供一定的参考借鉴。

ZZ5000型液压支架四连杆机构受力分析

为进一步探究如何提升液压支架顶梁部位的运行质量,以煤矿企业常用的ZZ5000型液压支架为研究对象,在建立液压支架仿真模型的基础上,分别对底座与前连杆铰接点相对位置的上下误差、底座与后连杆铰接点相对位置的上下误差、掩护梁前后连杆铰接点相对位置的上下误差、掩护梁长度误差的上下偏差四个角度着手,探究上述偏差如何影响液压支架的运行质量,而后通过多变量遗传算法对上述指标进行优化,结果显示,优化后的液压支架四连杆有效支撑了液压支架支护准确度的提升。

四连杆铰链襟翼机构方案设计分析与优化

最新的大型宽体客机均采用了新型铰链襟翼形式,国内缺乏对铰链襟翼具体结构连接设计和驱动载荷分析方面的研究。为了使气动方案更好地落实到具体机构方案中,开展了四连杆铰链襟翼机构方案设计,包含运动副设计、机构参数设计,进行了机构传载分析。建立了动力学仿真分析模型,综合权衡驱动器位置、襟翼驱动点位置、驱动摇臂的长度和连杆的长度等参数对驱动载荷进行优化,优化后驱动载荷降低了约14%。襟翼机构设计方案确保了气动方案与结构方案的匹配性和可实现性,可指导国内自主开展铰链襟翼机构设计。

基于四连杆的下肢矫形器机械膝关节和市面产品特性分析的综述——一种四连杆膝矫形器的相关分析

背景:下肢矫形器能够帮助老年人,下肢有疼痛、病变的年轻人等患者更平稳、安全地行走。市面机械膝关节的矫形器功能单一,适应症有限,不能满足大多数老年人、患者的需要。智能膝关节的下肢矫形器效果良好,价格昂贵。目的:设计一个简单可靠、适应面广的机械膝关节。方法:调查机械膝关节产品,了解不同类型的机械膝关节的原理在步态中起到的作用、适应症和失效形式。根据人体膝关节的解剖特点,利用四连杆的相对瞬时转动中心位置可变等优势。同时基于人体的解剖特性、运动生物力学、使用者下肢的运动障碍、机械原理来设计机械膝关节。结果:相比市面现有机械膝关节产品,四连杆机械膝关节能更好地满足大部分患者的需求;相较市面智能膝关节产品,四连杆膝关节能控制支撑期和摆动期的下肢运动,性价比高,允许大部分有需求的人士使用。结论:四连杆机械膝关节可以广泛用于批量装配当中,提高患者群体的生活质量。

大跨度四连拱隧道中隔墙厚度对结构受力影响分析

中隔墙作为连拱隧道结构施工的前置工序,对隧道结构安全有重要影响,因此,开展中隔墙厚度对结构受力影响的研究有重要的现实意义。根据“先主后辅”的施工工序,建立有限元分析模型,研究了四连拱隧道的受力特征,分析了中隔墙厚度对结构受力的影响。结果表明:(1)数值计算与现场实测基本相符,两者最大相差18.88%,所建立数值模型及其参数的选取合理可靠。(2)四连拱隧道中隔墙厚度对结构受力影响较大,对结构变形影响较小;中隔墙越厚,二次衬砌弯矩峰值越小。(3)中隔墙厚度从1.5 m增至2.5 m时对结构受力改善较为明显;从2.5 m增至3 m时对结构受力改善趋势减弱,设计中隔墙厚度采用2.5 m合理;(4)左、右主洞二次衬砌拱顶、拱脚和拱底弯矩受中隔墙厚度影响大于南、北辅洞。

不等跨四连拱隧道中隔墙结构受力现场测试与分析

依托长沙观音岩不等跨四连拱公路隧道工程,选择典型断面对主、辅4个正洞施工全过程中隔墙墙身内力进行现场监测分析,获得其在多洞室开挖、频繁扰动下的力学特征,并验算其安全性。结果表明:四连拱隧道中隔墙结构受力受到相邻的先行洞室开挖影响最大,不相邻洞室开挖对其影响较小;中间位置的中隔墙所承受荷载较两侧的更大,正洞开挖对其影响更明显;施工全过程各中隔墙结构的安全性均满足要求,说明其结构设计和施工措施合理。研究成果可为复杂条件下多连拱隧道的设计与施工提供借鉴。

基于ADAMS的平面四连杆机构运动学仿真分析

为了了解柔性部件对机械运动的影响,也为了在机械结构设计过程中减少设计误差,保证机械设计作品的可行性和有效性。基于ADAMS软件,创建平面四连杆机构虚拟模型,并对其进行运动学仿真分析。从影响机械运动的关键参数着手,即:仿真分析位移、速度、角速度、角加速度、各点作用力与力矩变化特性曲线,用特性曲线描述出平面四连杆的运动趋势,同时通过对比仿真数据与理论数据,得出其理论值与仿真值相差不大,表明利用ADAMS软件对平面四连杆机构进行仿真分析可以验证平面四连杆机构的运动可行性。这对于解决机械结构设计过程中出现的机械机构不合理、不可行等问题具有重要的作用,同时也在一定程度上了解了各部件在运动过程中的瞬时状态,增强对机械结构的分析能力,提高了设计效率。

四连拱隧道围岩压力计算方法研究

为研究大跨度四连拱隧道围岩压力作用模式以及计算方法,依托观音岩不等跨四连拱隧道工程,基于太沙基理论及其活动门试验相关结果,分析了四连拱隧道围岩压力的作用模式,明确了不同埋深情况下四连拱隧道的荷载计算体系,推导了四连拱隧道围岩压力的计算公式,其次通过现场实测数据与有限元计算结果对围岩压力计算公式进行了验证。最后结合现有工程以及研究成果,提出了四连拱隧道施工指导意见。结果表明:推导的四连拱隧道围岩压力计算公式结果与现场实测及数值模拟结果吻合较好,表明该公式可作为计算四连拱隧道围岩压力的有效方法;在深埋条件下,四连拱隧道围岩压力作用模式主要受中隔墙顶部岩体承载能力影响,相对于两侧中隔墙,中间中隔墙因受多洞室交叉施工扰动次数和程度最大,其顶部岩体承载能力下降程度决定四连拱隧道承载拱的分布特征;在浅埋条件下,四连拱隧道无法形成完整的极限承载拱,围岩压力主要受埋深范围内太沙基土压力影响;不等跨条件下,各开挖洞室围岩压力具有明显差异,施工过程中应针对不同跨度的开挖洞室进行针对性支护设计。研究结果可为类似的四连拱隧道设计施工提供参考意见。

翻转犁避障四连杆机构设计及运动仿真

目前,新疆土壤翻耕主要使用的翻转犁,搭配大马力拖拉机可大幅提高耕整效率,由于土壤中大石块等障碍物极易损害犁体等翻转犁关键零部件,严重影响翻转犁寿命及作业效率。为此,设计了犁体避障四连杆机构,并通过设计机构的运动轨迹,确定了避障机构的各参数;根据犁柱完全抬起时的角度、连杆的极限位置角度和犁体在土壤中受力,设计出连架杆长度700mm,连杆的极限位置角度20.58°,大小弹簧公称直径为18mm和12mm相套的弹簧组。最后,应用ADAMS软件进行运动学仿真分析,仿真结果表明:机构可以在设计的犁体受力阈值下顺利抬起并落回,使机具零部件在安全强度内工作,可为翻转犁避障从而高速安全作业提供依据。

某型飞机RAT舱门空间四连杆机构设计与优化

空间四连杆机构是一种常用的空间紧凑、可靠性高的运动机构。针对某型飞机RAT舱门收放机构的设计要求,通过在空间坐标系中求解直角三角形的方法,以空间四连杆机构各个杆长以及两个运动平面之间夹角为设计变量,建立了机构从动杆位置角的解析表达式。然后以此为基础研究了空间四连杆机构死点位置、极限位置等特性参数的求解方法。最后针对RAT舱门的设计需求,建立了数学优化模型,并基于遗传算法编写了优化设计程序。通过该方法实现了空间四连杆机构的快速分析及优化,具有较高的工程参考价值。

基于MATLAB的液压支架四连杆运动研究

以液压支架四连杆机构为研究对象,结合四连杆机构的运动简图,构建了四连杆机构的运动模型,借助MATLAB开展了基于牛顿-辛普森法的支架四连杆机构运动理论分析,并与ADAMS仿真结果进行对比,证明了理论分析的正确性,并分析得到了支架升降架过程中前连杆与掩护梁角加速度的变化曲线。同时基于Simulink平台构建了四连杆机构的运动仿真模型,并证明了仿真模型的正确性。可为液压支架的运动检测提供理论基础。

四连杆铰链系统引擎盖的几何解析与操作力计算

引擎盖铰链和气撑杆的布置是整车开发和造型分析中的重要环节,直接影响引擎盖系统的性能表现和造型分缝线甚至是造型风格的调整。对于四连杆铰链系统而言,其转动瞬心、气撑杆动点位置以及引擎盖的操作力、全开保持力、重力平衡等都是系统设计的关键指标。鉴于此,建立了助力式四连杆铰链的几何模型和发动机盖操作力的力学模型;根据建立的模型运用几何解析方法寻找四连杆的转动瞬心、气撑杆动点等运动轨迹;结合力矩平衡方程和气撑杆的特性得出不同温度下发动机盖的操作开闭力曲线,并借助Excel VBA编程达到快速验证。

薄煤层膏体充填液压支架四连杆机构优化

利用ANSYS软件对ZC6400/11/19D型薄煤层膏体充填液压支架四连杆机构进行了受力分析,并对四连杆机构进行了优化设计。提出了3种四连杆优化方案,通过有限元对比分析,确定最优方案,并一次性通过型式压架试验,继而批量投制,缩短了生产周期,为企业和煤矿取得了良好经济效益。

四连杆磁流变假肢设计及迭代学习轨迹跟踪控制

为提高智能假肢行走步态的仿生性以及复杂运动的能力,采用磁流变阻尼器(MRD)作为制动器设计了一种新型四连杆假肢膝关节。首先根据人体肢体尺寸及平地行走的步态数据,对四连杆磁流变假肢膝关节进行结构设计,并建立其动力学模型。利用仿真得到的MRD性能曲线,建立其逆向力学模型。为解决四连杆假肢建模复杂、跟踪精度低以及周期性扰动的问题,设计迭代学习控制器,并对其收敛性进行分析。通过仿真测试得到迭代学习控制下的磁流变假肢膝关节轨迹跟踪最大误差仅为1.6°,实现了对期望轨迹的精准跟踪。

轨枕螺栓冲击扳手用气弹簧四连杆平衡装置设计

针对铁路线路养护作业中用于轨枕螺栓松紧的内燃冲击扳手自重大、手持移动不便引起的作业劳动强度大、作业效率低和作业质量得不到保证的问题,利用平行四边形机构和气弹簧,设计一种轨枕螺栓扳手用气弹簧四连杆平衡装置,并建模、装配和应用。应用效果表明,在保持内燃冲击扳手竖直姿态的情况下,可实现自重20 kg冲击扳手的上下移动,从而使作业人员轻松完成松紧轨枕螺栓作业,大幅降低劳动强度,提高作业效率。

门座起重机四连杆机构平衡点自动读取技术方法

给出一种门座起重机四连杆机构平衡点自动读取技术方法,可通过自动控制,实现绝对值编码器自动测量并得出平衡点位置。该技术方法与设计规范、生产标准相结合,能够提高起重机设备作业的安全性和检验便利性,便于维修人员检修和维护。