Numerical Simulation of Dynamic Response of an Existing Subway Station Subjected to Internal Blast Loading

In order to design and retrofit a subway station to resist an internal blast, the distribution of blast loading and its effects on structures should be investigated firstly. In this paper, the behav-ior of a typical subway station subjected to different internal blast loadings was analyzed. It briefly introduced the geometric characteristics and material constitutive model of an existing two-layer and three-span frame subway station. Then three cases of different explosive charges were consid-ered to analyze the dynamic responses of the structure. Finally, the maximum principal stress, dis-placement and velocity of the columns in the three cases were obtained and discussed. It con-cluded that the responses of the columns are sensitive to the charge of explosive and the distance from the detonation. It’s also found that the stairs between the two layers have significant effects on the distribution of the maximum principal stress of the columns in the upper layer. The explicit dynamic nonlinear finite element software——ANSYS/LS-DYNA was used in this study.

Numerical Simulation of Dynamic Response of an Existing Subway Station Subjected to Internal Blast Loading

In order to design and retrofit a subway station to resist an internal blast, the distribution of blast loading and its effects on structures should be investigated firstly. In this paper, the behav-ior of a typical subway station subjected to different internal blast loadings was analyzed. It briefly introduced the geometric characteristics and material constitutive model of an existing two-layer and three-span frame subway station. Then three cases of different explosive charges were consid-ered to analyze the dynamic responses of the structure. Finally, the maximum principal stress, dis-placement and velocity of the columns in the three cases were obtained and discussed. It con-cluded that the responses of the columns are sensitive to the charge of explosive and the distance from the detonation. It’s also found that the stairs between the two layers have significant effects on the distribution of the maximum principal stress of the columns in the upper layer. The explicit dynamic nonlinear finite element software——ANSYS/LS-DYNA was used in this study.

基于集装箱运用数据的铁路集装箱装卸站聚类融合算法研究

为了在集装箱造箱质量评价中排除集装箱不同运用工况造成的影响,通过分析近10年涵盖了运输品类、办理站特性及装卸频次等多维度因素的集装箱运用和维修数据,针对铁路集装箱办理站在运用方面的差异性,构建了基于集装箱运用数据的装卸站聚类指标体系,并通过数据预处理技术,形成可用于聚类分析的数据集。采用多种聚类算法对处理后的数据集进行综合分析,以识别出具有相似集装箱运用特征的办理站群体。为克服不同算法可能导致的结果偏差,研究引入一种基于“投票原理”的算法融合策略,以消减算法间的依赖性。聚类结果的对比分析表明,融合后的聚类效果优于任何单一算法的效果,可为铁路集装箱维修综合分析提供基础数据。

袋装物料自动装卸装备仿真设计及优化

目的为解决市场上袋装货物装卸工作繁重、装卸自动化程度低,复杂的装卸环境影响工人的身心健康的问题,本文基于市场需要,设计一套可自动装卸袋装物料的装卸装备。方法本文首先采用SOLIDWORKS软件对装卸装备进行三维模型的研发设计,并完成装置的虚拟装配,然后利用FLUENT软件对主要的受力部件进行静力学分析,最后采用响应面优化设计法对主要零件进行结构优化。结果通过FLUENT软件分析,确定了装备的强度、刚度及稳定性满足工作的需要,同时经过响应面优化得到零部件的最优尺寸。根据优化前后各项数据可知,优化后的零部件质量比优化前质量减少了27.76%,最大等效应力减少了26.78%,最大变形量减少了59.66%。结论该装卸装备可广泛应用在水泥行业、化肥行业和食品行业等应用袋装货物的场景,为下一台样机的生产提供理论依据。

煤矿井下钻杆装卸机械臂设计与应用

针对液驱钻杆装卸机械臂控制精度低,动作连贯性差,不利于实现钻机智能化的问题。以防爆伺服控制技术为切入点,结合钻探施工工艺技术,设计六自由度电驱防爆机械臂,用于煤矿井下钻杆自动装卸,打造新一代智能化钻杆装卸平台。首先分析了钻杆装卸机械臂主要参数,根据参数要求设计机械臂结构方案,再进行机械臂驱动部件选型计算,最后通过运动学仿真与分析,验证机械臂满足钻杆装卸要求。现场试验表明,设计的钻杆装卸机械臂运行稳定,智能化程度高,适用于煤矿井下恶劣环境。

三峡库区油品码头的大高程差工艺管道水击分析与防护

在三峡枢纽油品翻坝装卸码头工程项目中,针对罐区与码头面存在大高程差、沿线管道走势曲折、有多个翻越点的问题,重点考虑在该设计条件下日常码头卸船作业中可能出现开关阀水击工况,借助水击计算仿真软件AFT Impulse 9对项目实际管道进行了详细建模,设计不同关阀方案,对比分析关阀时间和关阀方案对于水击的影响,得出了能够更好地控制水击压力的具体二段式关阀方案,最终对该段工艺管道提出了合理的水击防护措施,对于同类码头项目的设计及建设具有一定的参考意义。

基于CFD-DEM耦合的装车站溜槽设计参数优化

为提高装车站溜槽的物料分布均匀性,降低粉尘质量浓度,提出基于CFD-DEM耦合的装车站溜槽设计参数优化方法。分析装车站溜槽的工作流程,采用CFD-DEM耦合的方法建立装车站溜槽有限元模型;建立卸料方程、物料与溜槽、挡板的撞击方程、滑行方程和运动方程,同时结合有限元模型展开颗粒运动分析和压力流场分析;根据分析结果优化装车站溜槽物料对应的动堆积角参数、流线控制参数、物料入射角参数、挡板与物料之间的摩擦角参数,实现优化物料流、物料速度、溜槽横截面积和物料重力分布。实验结果表明:所提方法设计溜槽的物料分布均匀性高,并且粉尘质量浓度降低至912 mg/m 3。

双立柱式堆垛机三级货叉刚度建模与优化

堆垛机的多级货叉在叉取货物时易产生较大的变形,为了解决多级货叉取货的精度问题,基于力学理论与有限元方法,对多级货叉进行了末端刚度建模与优化设计。首先,提出了一种堆垛机的整体结构与工作原理,详细地分析了货叉组件的结构与多级直线差动式货叉的工作原理;其次,基于理论力学与材料力学建立了货叉组件的力学模型,并求解了货叉在多组载荷下的挠度值;然后,建立了货叉组件的有限元模型,求解出了货叉组件的刚度并与理论计算结果进行了对比,验证了理论计算的准确性;最后,对货叉组件进行了参数优化,选取了三级货叉的最优截面参数,并完成了优化后货叉组件的静力学有限元分析。研究结果表明:优化后的三级货叉整体刚度提升了14.5%,在实际应用中效果良好。

堆垛机行走机构V型滚轮接触力及导轨刚度分析

为了解决传统堆垛机在运行过程中出现刚度不足、振动大、易产生侧向倾覆等问题,设计了一种新型堆垛机,并对堆垛机行走机构中V型滚轮接触力与导轨接触刚度进行了分析。首先,提出了一种新型堆垛机的工作原理,对堆垛机各个部分的结构进行了分析;提出了一种V型滚轮的布置形式,并对其结构特点进行了分析;然后,针对堆垛机行走机构的力学模型,分析了V型滚轮的接触力,基于该方法给出了V型滚轮与导轨的接触刚度与接触寿命的理论求解方法,并进行了实例计算;最后,采用有限元方法对新型堆垛机整机进行了静力学分析,求解出了堆垛机V型滚轮的接触力大小以及接触变形量,从而求解出了V型导轨的接触刚度;并对比分析了有限元结果与理论求解结果。仿真结果表明:该堆垛机滚轮理论计算寿命为5 192 km,导轨理论计算寿命为1.9×10^(5)km;初始状态下的理论与仿真刚度分别为7.92×10^(5)N/mm与7.55×10^(5)N/mm,极限状态下理论与仿真接触刚度分别为8.14×10^(5)N/mm与7.86×10^(5)N/mm。研究结果表明:该堆垛机具有较高的使用寿命,且理论模型计算与仿真分析所得的两个接触刚度大小很接近,在处理V型滚轮接触方式的力和刚度分析时,该理论模型可以作为工程适用的快捷计算方法。

混凝土强度缺陷下泵站主厂房结构抗震复核

某供水工程的新建泵站主厂房封闭圈墙体混凝土强度未达到设计要求,针对这种情况,采用振型分解反应谱法对该厂房结构的抗震安全进行了复核,计算中考虑了封闭圈墙体地震主动动土压力与整体结构地震作用效应的叠加。结果表明,由于泵站封闭圈墙体刚度大、配筋充足且钢筋强度等级高,在地震作用组合下,即使封闭圈墙体混凝土强度由C30降低到C20,主厂房框架柱顶部的位移以及墙体的截面承载力都能够满足要求,且对上部框架结构的荷载效应影响很小,不会对泵站主厂房结构的稳定造成影响。

桁架式SGLT自动上下料码垛装置机构设计与仿真分析

针对结构用集成材(SGLT)生产过程中各道工序之间上下料码垛作业仍以人工操作为主,劳动强度大、生产效率低等问题,设计研发了一种用于SGLT自动上下料码垛装置,系统地阐明其工作机理,进行桁架式SGLT上下料码垛装置的升降机构、平移机构动力学分析,完成机构设计。通过建立支架有限元模型,利用有限元分析理论进行模态分析等仿真验证,证明设计的正确性与合理性,为进行结构用集成材自动上下料码垛装置的机构设计提供参考。

高铁桥式站房结构的车致振动特性研究

桥式站房是高速铁路广泛采用的一种高架车站结构形式,其在高速列车通行状况下的振动舒适度亟需进一步研究。文中以国内高速铁路某典型桥式站房为研究对象,通过建立列车通过时的振源模型和车站有限元模型,求得各测点处的加速度时程数据,然后与现场测试数据进行对照,进而对站房结构站台层和候车层的车致振动特性进行了研究。分析结果表明:在列车高速运行荷载的作用下,靠近列车行车线路的站台层振动响应最大,加速度峰值为-0.15 m/s^(2);在水平方向上,站房结构车致振动水平与距行车线距离的远近有关,距行车线越远,振动水平成倍的衰减,其中对于候车层,C2响应点相比C1响应点振动响应减小了4~5倍;在竖直方向上,由于桥式车站特殊的结构形式,桥梁结构下方候车层处振动水平衰减并不明显;站房结构振动以低频为主,振动频率主要位于20~60 Hz之间,其中站台层的主频率在40 Hz左右,候车层的主频率在0~20 Hz之间;站台层的Z计权振动加速度级在60~75 dB之间,候车层在55~65 dB之间;各测点的峰值加速度和Z计权加速度级模拟值与实测值整体吻合较好,证明了文中振源荷载和有限元模型的准确性。

GS水电站泄洪出口边坡工程地质特征及稳定性评价

岩体倾倒变形失稳是我国西部大型水电工程建设面临的主要地质灾害问题之一。以古水水电站泄洪出口边坡为例,综合采用野外精细调查、平硐勘查、理论分析以及数值模拟相结合的方法对研究区工程地质特征及边坡稳定性等问题进行了深入研究。结果表明,研究区地形陡峭,受澜沧江及支流木水河的双向下切作用影响,呈现出典型的双向临空地形地貌特征;受大型地质构造作用影响,出露岩体多呈碎裂、碎块状,破碎程度极高,风化及卸荷发育深度较大,并且还发育有多级结构面。研究区内岩体的倾倒变形最初是由澜沧江下切导致岩体卸荷拉裂及变形过程中的倾倒拉裂引起的,随后续木水河的下切及坡体变形的进一步加剧,浅层倾倒变形逐步向深层扩展,最终导致区内岩体演变为双向倾倒折断。稳定性分析结果表明,未开挖时,边坡处于基本稳定状态,但在开挖过程中,受开挖应力调整的影响,边坡可能会出现岩体倾倒变形的进一步的加剧甚至发生失稳破坏。根据边坡开挖加固方案,采用离散元模拟,论证了预应力锚索+抗剪洞支护方案的可行性。

无人机物流系统的自动卸货装置设计

为解决携带货物的无人机到达地面物流站后仍需人工或大型卸货装置进行接货、卸货的问题,对智慧物流系统地面站的自动卸货装置进行研究,通过Solidworks建立自动卸货装置三维模型,对开舱部分的关键受力零件进行有限元分析;搭载试验平台,将重量范围分别在(0,1)kg,[1,5)kg,[5,8]kg的快递分别连续测试20次。测试结果表明,自动卸货装置测试成功率均为100%,能够实现对无人机吊舱中(0,8]kg快递的卸货。自动卸货装置总体运行良好,能够较好地满足工作要求,为无人机智慧物流系统的全自动化奠定基础。

分级加卸载作用下冻结界面黏弹塑性剪切蠕变解耦分析研究

桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(S_(ip))、黏塑性(S_(vp))以及黏弹性变形(S_(ve))。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较小的加载阶段。蠕变过程中冻结界面的强化效应可能与剪应力作用下界面接触带压密、负温环境下界面重冻结有关。

新型双层式高铁站房结构的车致振动舒适度分析

为了提升高铁车站旅客候车的舒适性,以国内某一新型双层式高铁车站为研究对象,对其站房内人体振动舒适度问题进行了研究.首先,采用改进后的迭代算法求解振源荷载,建立站房结构的有限元模型,并结合实测数据加以验证.然后,设置了4种分析工况,全面研究了行车速度和减振垫的铺设情况对双层站房结构振动特性和传递规律的影响.最后,选取2种振动舒适度指标,对轨行区和站房区的舒适度情况进行了评估.研究结果表明:站房结构以垂向、低频振动为主,列车速度增加可使站房结构的振动响应明显增加;采用道床减振垫可显著降低站房结构的振动响应,尤其对12.5~80 Hz频域内的振动降低最为明显;轨行区Z振级最值和分频振级最值均出现在地面轨道层,分别为84.7和81.6 dB,而站房区Z振级最值和分频振级最值则均出现在高架候车层,分别为69.1和68.4 dB.

基于集散控制系统的装卸数字化解决方案

介绍了以浙江中控的集散控制系统(DCS)为核心控制单元,结合物流SOP系统,在浙江蓝卓的SupOS工业操作系统平台上开发的功能模块,实现物料装卸数字化比对分析和统计分析等应用场景,具有低成本投入、自动化程度高,通过精准比对分析降低了装货计量误差。

集装箱作业流程智能化控制系统设计与研究

近年来,随着国家运输结构调整政策的实施,集装箱运输量逐年大幅上升。为适应运输市场需求变化和现代物流发展的需要,在对铁路集装箱运输管理现状进行分析的基础上,针对全路集装箱作业流程管理中存在的共性问题,以安全卡控为基础,结合全路现执行的规章、标准、制度和各集装箱作业站的设施设备特点,对既有的作业流程、管理模式进行分析与研究,设计了集装箱作业流程智能化控制系统,采用物联技术、智能识别技术和数字技术,并探索现代化管理手段,通过对作业过程自动卡控,以实现集装箱作业全流程管理,通过深度学习、智能分析等手段,切实提高集装箱运输安全管理水平和作业质量、效率。

一种基于便携装置的重载铁路简化调车作业系统方案研究

针对重载铁路装卸车站亟待解决的减轻人员作业强度和提高效率的需求,在分析重载铁路车站的站型、车列、作业方式等特征的基础上,针对现有以单一作业装置为主要途径的方案在可用性及可靠性方面存在的问题,提出采用流程再造与研发配套系统结合的简化调车作业系统方案。该方案基于一套具有定位、多角度摄像、风压控制为一体的5G通信便携设备,以及一个与之配套的手持终端实现全站范围内的自动领车和试风作业,结合室外设置的摄像头设备和室内作业岗位设置的自动化设备管理平台,满足便携装置自动定位、配对,以及一个岗位同时控制多个调车过程的需求,实现调车作业过程的简化与作业效率的提升,避免穿行股道的风险点,保障调车作业过程的安全。

基于分体柱的地铁车站结构抗震性能研究

浅埋地下车站结构中柱和地面高层结构底层中柱相似,地震作用下均需承担较大的竖向压力,易因变形能力不足发生脆性破坏。在某2层3跨地铁车站结构中引入地面高层结构中的分体柱设计理念,形成新型地下车站结构抗震体系。首先,通过拟静力推覆分析对比了传统钢筋混凝土中柱和分体柱在轴向压力作用下的水平变形特性;然后,建立了土-结构相互作用的拟静力推覆分析有限元模型,从关键截面内力、关键构件变形能力、关键构件塑性损伤等角度对比了传统钢筋混凝土中柱和分体柱的地下结构抗震性能差异。研究结果表明,将分体柱应用于2层3跨地铁车站结构中可提高整体结构抗震性能,其工作机理是避免分体柱承担过大的剪力和弯矩,并充分发挥分体柱竖向支撑能力和水平变形能力。