顺倾及反倾层状碎裂结构斜坡地震反应的大型振动台试验研究

西南艰险山区分布着大量的不同倾向的层状碎裂结构斜坡,地震作用下极易发生崩塌、滑坡等灾害,对在建的川藏铁路造成严重威胁。通过大型振动台模型试验,研究了强震条件下顺倾、反倾层状碎裂结构斜坡的动力响应、失稳破坏模式以及能量传递规律。试验结果表明:反倾斜坡的抗震性能显著优于顺倾斜坡;顺倾斜坡的破坏模式主要为拉裂-剪切-隆起-滑移型破坏,反倾斜坡的破坏模式主要为拉伸-弯曲-倾倒-崩塌型破坏;反倾斜坡的自振频率高于顺倾斜坡,顺倾斜坡的自振频率随震级的增加而逐渐降低,而反倾斜坡的自振频率在地震波幅值为0.4g~0.7g时出现反复震荡现象;顺倾斜坡存在明显的高程放大效应和趋表效应,反倾斜坡存在高程放大效应,其内部的加速度响应大于坡表。边际谱识别显示:顺倾斜坡的边际谱幅值(peak of marginal spectrum amplitude,简称PMSA)突变在坡腰上部最显著,说明该位置附近地震波的能量损失最大,反映出顺倾斜坡在坡腰上部附近形成了滑动破坏面;反倾斜坡的PMSA在坡肩处降低得最为显著,反映出坡肩部位损伤最为严重,易发生局部崩塌破坏。分析结果与试验现象能够较好地吻合,进一步揭示了不同结构类型层状碎裂结构斜坡在强震作用下的动力响应与失稳破坏模式,为川藏铁路的安全建设提供了依据。

基于实测载荷的牵引车双腔油箱失效研究

针对某牵引车双腔油箱内部实心隔板结构失效且载荷不易获取、量化等问题,提出了一种基于实测载荷的油箱失效研究方法。使用扫描电镜对样件断口进行观测分析,确定失效模式为疲劳失效;基于燃油的力学特性分析,双腔油箱失效主要原因是由单阻尼挡板提供的晃动阻尼不足,导致实心隔板受到冲击力过大;增加多孔阻尼挡板,可降低行车过程中燃油晃动对实心隔板的冲击力,对油箱进行结构优化;油箱优化前、后关键位置安装了传感器,在试验场进行双腔油箱优化前、后两种状态下实心隔板应变载荷采集,对载荷数据进行幅值、雨流及统计分析,对优化前、后油箱实测载荷进行量化分析,优化后载荷最大幅值下降比例超过60%,表明增加阻尼挡板可显著减小实心隔板受到的冲击载荷;优化后试验场路试未出现油箱失效问题,表明优化后实心隔板应变载荷低于油箱的疲劳极限,提高了油箱实心隔板的疲劳寿命;油箱结构优化后满足安全需求,为产品后续优化和下一代新产品开发提供理论指导和数据依据。

自动抓渣起重机智能控制系统改造

智能控制是起重机未来发展的一个重要方向,尤其像钢铁企业工作环境恶劣、效率低下的抓渣起重机。为了解决这个问题,研究了抓渣起重机的智能化控制系统改造。该智能化控制系统由机上操作系统、视频监控系统、地面操作系统及通信传输系统组成。关键技术涉及防摇和定位系统、自动抓渣任务识别和抓斗控制系统研究。防摇和定位系统采用格雷母线进行数据传输;自动抓渣任务由PLC控制,通过抓斗上的编码器数据来监测渣土剩余情况;抓斗控制系统由变频器控制。改造完成并通过试验后,自动抓渣起重机能够远程监控抓渣,不受现场环境影响,并且可以无极调速自动抓渣,大大提高了抓渣起重机的工作效率。

单、双排桩支护路堑边坡动力响应特性的振动台试验研究

结合西部艰险山区铁路实际工程背景,开展了El-Centro波作用下单、双排桩支护路堑边坡大型振动台模型试验,基于位移、加速度等参数深入研究了两种模型边坡动力响应特性的差异,并结合快速傅里叶变化(fast Fourier transform,简称FFT)谱探讨了两种边坡出现差异的原因。结果表明:抗滑桩的支护效果和差异均随输入波幅值的增大而逐渐体现;当输入波幅值为0.1g~0.3g时,单、双排桩边坡均处于稳定状态,总体动力响应特性差异较小;当输入波幅值为0.4g时,两边坡动力响应开始出现较大差异,单排桩边坡宏观破坏更明显,坡表位移增大较多,土体损伤累积,非线性特征显现;当输入波幅值为0.5g~0.6g时,两种模型边坡的地震波峰值加速度(peak ground acceleration,简称PGA)放大系数高程效应明显,且均在路堑面和桩后坡面处出现塑性区,抗滑桩的存在有效地抑制了PGA放大系数沿坡面向上的增大趋势和坡表双塑性区的贯通,而单排桩边坡PGA放大效应更明显,塑性区范围更广,深度更大,局部失稳更严重,抗震支护作用相对较弱;引入FFT谱比可知,单、双排桩边坡在5~10 Hz频段振幅放大效应的不同是造成单、双排桩边坡动力响应差异的主要原因;在地震作用下,单排桩边坡破坏历经边坡自稳定→坡表土体塑性变形→边坡局部塌陷溃散3个阶段,双排桩边坡破坏历经前两阶段。

基于改进PID的倾转翼飞机过渡控制系统研究

针对倾转翼飞机过渡模式下工作点切换过程的控制,提出了一种禁忌退火混合粒子群(TAHPSO)算法优化模糊PID控制的倾转翼飞机过渡切换动态控制策略。上述控制策略将模糊控制与防抖切换控制相结合,同时将标准粒子群(PSO)算法与禁忌搜索、退火机制融合,采用所提算法优化切换模糊PID控制参数,强化全局寻优能力,提高控制效率。为了验证上述控制策略的有效性,建立了倾转翼飞机过渡模式仿真模型。仿真结果表明,上述控制策略使倾转翼飞机在过渡模式下的最大高度波动降低40%,切换时刻旋翼拉力最大抖动幅度降低70%、升降舵附加升力最大抖动幅度降低86.3%,提高了系统的控制稳定性。

模块式金属隔震支座设计方法与试验研究——以电流互感器为例

提出了模块式金属隔震支座的构造与解耦设计方法,通过电流互感器振动台试验验证了隔震装置和设计方法的可行性。研究结果表明:隔震支座具有良好的隔震效果,隔震设备顶部加速度响应为非隔震设备的7.32%~32.57%;隔震支座具有良好的自复位能力,实际残余位移在不同地震动类型、地震动强度下均小于设计值。隔震支座具有较强的抗倾覆能力,可满足支柱类电气设备层间隔震需求,竖向地震输入影响时隔震支座的性能有所削弱,变形增大。电气设备的隔震设计应充分考虑设备本体的抗震性能与支架的动力放大作用,慎重选择隔震设计目标,避免支座达到极限位移。

铜冶炼企业中原料库智能天车的功能需求及关键技术探析

铜冶炼行业中原料的搬运大多依靠人工驾驶天车进行,员工劳动强度大,天车运行效率不高,信息及现场管理原始粗放,急需借助智能化手段优化原有作业模式,以减轻员工劳动强度,提高生产效率,改善工作环境,实现无人化管理。针对以上问题及优化目标,对多品种物料原料库智能天车的软硬件功能需求以及精准定位技术、吊具防摇摆等关键技术进行探析,为后续深入设计和实施提供技术支撑。

ABB电子防摇在转炉75T包子吊的应用

中色大冶环保升级改造转炉车间新增3台75T双梁起重机实现吊包作业,由于车间上方温度高,吊车操作环境恶劣,为改善人工作业环境,将传统自动化行车升级为智能行车,实现远程遥控及半自动控制。转炉车间3台75T智能包子吊主要用来转运冰铜、渣、冷料,是电炉、转炉、阳极炉转运的关键设备,为公司重点管控的A类设备,安全系统要求高。冶化改造后的75T智能包子吊采用ABB的ACS880变频驱动系统N5050电子防摇功能,有效的解决了原来转炉50T继电控制方式包子吊转运过程中包子摆动的安全隐患问题,有效提高了转运含铜物料的安全性。

交流接触器耐受特性及抗晃电装置响应特性实验研究

当前石化企业的电压暂降问题十分突出,在分析交流接触器及抗晃电装置工作原理的基础上,通过搭建电压暂降实验平台,开展了交流接触器电压暂降耐受特性实验,提出了临界耐受曲线的概念,根据抗晃电装置电压暂降响应特性实验,将临界耐受曲线进一步划分为不完全响应区域和完全响应区域,从机理角度揭示了交流接触器耐受特性及抗晃电装置响应特性的配合关系,并从3个方面进一步提出了电压暂降治理的设备选型建议,为提升石化企业电压暂降治理水平提供了科学依据。

基于深度相机的咽拭子机器人采样系统研究

本文提出一个基于深度相机的咽拭子采样系统。首先,基于Mujoco仿真平台搭建了一套机械臂协作平台。基于此仿真平台,构建了一套视觉检测系统,用来准确获取口腔的位姿信息,并提出了两个视觉优化算法。一是基于关键点检测,提出一种防抖算法,其利用前后帧信息的差分滤波,用来克服口腔位姿估计过程中因噪声和干扰而导致的抖动问题;其二是基于非刚体的法向估计算法,其融合面部关键点信息和先验面部三维信息进行PnP估计面部法向量。最后,基于获得的鲁棒关键点信息和姿态信息完成了对采样信息的映射,为后续咽拭子采样机器人高效、安全地使用机械臂完成采样任务提供条件。实验表明,基于所提视觉检测系统可以准确、稳定的完成机械臂采样任务,在保证实时检测准确率的基础上能够有效去抖,在非限定环境下具有更高的鲁棒性和稳定性。

供电系统“晃电”治理研究

为有效解决供电系统晃电问题导致的空分装置运行故障,提出一种基于电控技术的抗晃电措施。该措施的主要思路为:根据空分装置的运行工况,计算电压瞬时下降时的暂态电压,采用电控技术连接空分装置的线路与蓄电池的SW启动键,改善电压输送形态,从而设计出空分装置晃电时的电压补偿方法。最后通过实验对比表明,该抗晃电措施能够满足空分装置运行中的抗晃电需求,确保供电系统设备安全、连续且稳定运行。

抓斗门座起重机关键技术研究与应用

随着自动化、智能化控制技术的快速发展,广泛应用于港口码头的抓斗门座起重机的自动化研究与应用成为很多港口企业、高校及科研院所的关注热点。文中以抓斗门座起重机为研究对象,重点叙述了基于GNSS高精度冗余控制定位系统、高精度智能三维扫描技术、抓斗智能防摇技术、甩斗及掏舱作业技术、多机安全防撞系统、多机协同作业技术、自动化综合安防系统、基于HMI系统的远程操作平台、门座起重机智能运维技术、自动化门座起重机标准化等关键技术,实现了抓斗门座起重机自动化,改变了司机的传统作业模式,减轻了司机工作强度,提升了抓斗门座起重机装卸作业本质安全水平。

振动台控制室抗倾斜空气弹簧三维隔振平台研究

大型地震模拟振动台的运行给周围环境带来不可忽略的振动问题,影响精密仪器设备的正常使用及工作人员的舒适度。针对国家大型地震工程模拟研究设施振动台控制室面临的振动问题,提出一种基于带附加气室的空气弹簧和抗倾斜装置的大质量三维隔振平台。开展了隔振部件以及隔振平台的试验研究以及数值模拟分析,提出了抗倾斜装置的抗倾斜刚度理论计算公式。研究结果表明,带附加气室的锥型与直筒型膜式空气弹簧可实现约1 s竖向隔振周期,阻尼比达23%。试验中抗倾斜装置可有效控制人员偏心荷载造成的平台倾斜问题,平台倾斜角度减小达66%。所设计国家大型地震工程模拟研究设施隔振平台可大幅降低振动台运行产生振动影响,隔振效率达86%以上。

1000MW级小倾角新型间冷塔振动台试验研究

在对1000 MW级小倾角新型双曲线混凝土冷却塔进行振动台试验中,主要通过1∶25的缩尺模型进行三向地震作用下的动力试验,测定模型结构的动力特性及其不同阶段的变化,实测分别经受多遇、设防、罕遇等不同水准地震作用时模型的动力响应,包括结构在弹性和弹塑性阶段的位移、加速度及主要构件应变反应,观察、分析结构抗侧力体系在地震作用下的受力特点和破坏形态及过程,掌握超大型小倾角冷却塔的结构动力响应特性,并结合动力分析的结果,评价结构的可靠性,提出合理的抗震措施和结构建议。

安装新型铅减震器的220kV断路器振动台试验

通过对安装新型铅减震器的220 kV断路器振动台试验,分析了新型铅减震器的减震效果。试验结果表明:新型铅减震器不仅可以降低断路器顶部的加速度和位移,使底部瓷套管最大应变减少53%以上,而且输入地震动越强其减震效果越明显。此外,这种减震器还可为断路器提供一定的初始刚度。

抗液化刚性排水桩振动台试验的数值模拟研究

抗液化刚性排水桩的基本原理是,在桩身部分范围内设置排水体,以便形成良好的排水通道,在地震作用下,桩周土体积累的超孔隙水压力可以由桩身的排水体快速排出,从而增大桩周土体的有效应力,达到抗液化的目的。利用小型振动台,对刚性排水桩和未设置排水体的普通桩在振动荷载作用下的抗液化性状进行研究,得到抗液化刚性排水桩的基本特性。基于试验结果,建立排水桩和普通桩振动台试验的三维数值分析模型,通过振动台试验与数值分析的比较,发现两者在土体超孔隙水压力发展和分布的主要规律方面表现一致,进一步验证了抗液化刚性排水桩的抗液化特性。数值分析结果还表明,在动力作用下,排水桩工况由于排水体的存在,形成良好的排水通道,孔隙水得以及时排出,桩身附近一定范围内土体的超孔隙水压力得到及时有效的消散,其消散作用随着与桩体距离的增大而逐渐减弱。桩周土体的孔压分布呈漏斗状,渗流矢量指向桩体,桩身附近土体的超孔压比峰值较小且在达到峰值后有明显的下降趋势。

智慧煤矿数据驱动检测技术研究

数据驱动检测技术是智慧煤矿发展的有效组成部分,其在无需知道智慧煤矿大数据系统精确解析模型的情况下完成对未来对象系统行为的预测。针对智慧煤矿的生产运行智能化、安全生产本质化、运营模式科学化等难题,分析了数据驱动检测技术在煤矿设备故障诊断、胶带运输异物检测、煤矸检测辨识等3个方面的应用现状。展望了数据驱动检测技术在这3个方面的发展趋势:①模糊数学与人工神经网络应更加有效融入煤矿设备故障诊断中;②视频防抖、图像分割及目标检测技术应更加有效融入胶带运输异物检测中;③分拣机器人、计算机视觉及图像识别技术应更加有效融入煤矸检测辨识中,提高算法普适性将是煤矸图像识别发展的方向之一。

双排抗滑桩抗震性能振动台试验研究及数值分析

为探讨双排抗滑桩支护下边坡的地震响应及破坏机理,进行振动台模型试验及数值分析。研究结果表明:由于边坡上部缺乏必要支护,裂缝首先在靠近坡顶的坡面与滑面相交处产生;随着地震作用的增大,裂缝沿着滑面向下发展,由于抗滑桩的支挡作用而改变下滑方向,最终发生越顶破坏;监测点加速度响应能够反映边坡的物理特性,当坡体产生裂缝或临近最终破坏时,加速度响应规律将发生突变;桩身动土应力分布形式受地震波峰值影响很大,在高烈度下边坡接近破坏时,滑坡推力主要由靠近滑体的桩体上部承担,因此,在抗震设计时桩体上部同样需要加强。

基于VHDL的矩阵键盘及显示电路设计

为了有效防止机械式键盘按键抖动带来的数据错误,这里在Quartus Ⅱ开发环境下,采用VHDL语言设计了一种能够将机械式4×4矩阵键盘的按键值依次显示到8个7段数码管上的矩阵键盘及显示电路。仿真结果表明,所设计的矩阵键盘及显示电路成功地实现了按键防抖和按键数据的准确显示。以ACEX1K系列EP1K30QC208芯片为硬件环境,验证了各项设计功能的正确性。

基于可编程逻辑器件的计分器系统设计

用可编程逻辑器件设计的计分器,本质上是一个具有高集成度的单芯片系统.考虑到实际操作中按键抖动问题,采用了易控制的计数器延时方案,实现防抖,时序仿真显示,系统可以很好地完成计分功能.