柱脚不均匀沉降对单斜撑钢井架的影响与治理研究

长期的荷载作用可能导致矿井井架变形和不均匀沉降,甚至可能引起结构整体倾覆。针对童亭煤矿钢结构单斜撑井架的沉降和受力特点,采用ANSYS有限元软件构建了单斜撑井架结构模型,研究了斜撑基础不均匀沉降对井架结构内力的影响规律,并对井架内力受不均匀沉降影响机理进行分析。结果表明:①立架与斜撑间的沉降差值会引起立架C柱底和顶部横梁的应力呈线性增加,对斜撑影响较小;X方向沉降率达到2.04‰时,立架最大应力出现于C柱底,约为148 MPa,低于钢材设计强度的限值。②两斜撑基础间的不均匀沉降对单斜撑井架的不利影响更大,断绳工况下的Y方向沉降率为0.88‰时即发生应力超限破坏,略低于《矿山井架设计标准》中对单斜撑式钢井架斜撑基础间最大1‰的沉降差值限制。③不均匀沉降导致井架内力重分布,井架最大应力值和位移值均随沉降值增大而增大,其中立架C柱和斜撑上下天轮梁为最危险部位。针对井架沉降现状,提出了重点部位的加固和顶升方案,加固后井架内力和变形均大幅降低,静力性能提升30%。

K型井架悬挂机械手二层台结构设计与测试

钻机井架上的二层台增加悬挂式机械手可以提高钻采效率,但会导致二层台整体受力增大,而传统井架二层台结构设计时未考虑增加悬挂式机械手,需要改进其结构,提高二层台承载能力以满足加装二层台机械手后的井架整体承载要求。在现有二层台结构基础上,对普通井架二层台改进结构设计,优化力学结构,强化二层台承载性能,用Ansys软件对该设计模型进行了数值计算和结构分析。利用STS-WiFi无线结构测试系统对优化结构后的二层台进行现场应变测试,通过砝码施加阶梯载荷并实时监测二层台关键测试点的应力变化。整理分析测试数据并将现场测试结果与理论计算结果比较,研究表明现场测试结果与理论计算结果相吻合,该增加悬挂式机械手的二层台结构设计满足强度要求,可用于钻采作业。

小波包与遗传算法优化BP神经网络相结合的井架钢结构损伤识别

井架钢结构损伤影响其承载安全性,为快速、准确对损伤位置进行识别,提出小波包与遗传算法优化BP神经网络相结合的井架钢结构损伤识别方法。首先利用小波包处理非平稳振动信号的优良性能对原始振动信号进行特征提取,获得表征井架钢结构损伤的信息;再通过特征参数建立数据集训练并测试井架钢结构损伤识别模型,该模型结合遗传算法自身特点改善了传统BP神经网络的不足。本文识别方法不需要损伤前的数据特征进行对比,便可对损伤位置进行确定。经过对石油井架钢结构模型实验验证:该方法对井架钢结构损伤识别准确率超过90%,相对于BP网络识别准确率以及识别速度均有所提高。

基于APDL的船用电梯井架参数化建模与仿真

基于APDL软件,对船用电梯井架进行参数化建模和有限元分析,实现了电梯井架的快速设计、优化和分析。具体方法是采用多面体拼接法对电梯井架进行几何建模,然后定义参数化变量,通过改变参数化变量的值来实现电梯井架的参数化设计。最后利用有限元分析方法对电梯井架进行仿真分析。结果表明,该方法能够提高设计效率,减少制造成本,同时也能保证产品质量。因此,在电梯井架的设计和制造中具有一定的应用价值。通过调整参数、进行工程设计的优化,可以在设计阶段找到成本效益最佳的设计方案,从而避免了在后期制造和维护过程中出现意外的高成本,帮助预测维护成本和整个产品的生命周期成本。

池州长江大跨越超高输电塔高空摇臂抱杆吊装试验与数值分析

安徽省池州段长江大跨越345 m超高杆塔是国家“西电东送”工程中白鹤滩-浙江±800 kV特高压直流输电线线路的重点工程。在超高杆塔施工中对摇臂抱杆高空吊装全过程受力分析是保证施工安全、保障西电东送工程顺利竣工的重要手段。开展了模拟施工过程的摇臂抱杆调幅加载试验,明确了分级加载下摇臂抱杆的全过程受力特征,建立了考虑动力特性的摇臂抱杆高空吊装有限元分析模型,明晰了在实际荷载工况下结构重要杆件与节点的应力分布规律,并基于诸多关键工况分析优化了高空摇臂抱杆的设计方案。研究成果可为超高杆塔的摇臂抱杆吊装施工提供理论支撑。

基于时域多参数信息融合与机器学习算法的井架钢结构损伤识别

为避免井架钢结构在作业过程中由结构损伤引发的安全隐患,将时域多参数信息融合与机器学习算法进行结合,基于井架钢结构位移响应信号提出了一种基于主成分分析和随机森林算法的井架钢结构损伤识别方法。利用加速度传感器提取在冲击载荷下井架钢结构的加速度响应信号,由加速度响应信号处理得到位移响应信号,并提取包含脉冲因子、裕度因子和峭度的3个时域特征;运用主成分分析法将3个特征融合成1个新的综合性时域特征,将原始信号中包含的大多数信息保留下来;将处理过的数据输入随机森林算法模型进行井架钢结构损伤识别,整个过程只需要采集损伤后的信号,不需要采集损伤前的信号。利用以上损伤识别模型对井架钢结构有限元模型进行仿真计算,同时结合ZJ70井架钢结构实验室模型的实验结果进行分析。分析结果表明:利用上述损伤识别方法可以准确高效地判断出井架钢结构单一或多处损伤,判断结果的正确率为90%以上。

HVD分解和GA-BP神经网络结合的井架钢结构损伤识别

针对井架钢结构冲击载荷振动信号非线性、非平稳性对损伤识别的干扰问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(Hilbert Vibration Decomposition,HVD)与遗传算法优化的神经网络(Genetic BP Neural Networks,GA-BP)相结合的智能故障诊断方法。首先,利用HVD分解的方法处理冲击载荷作用下的加速度非平稳振动信号;其次,由斯皮尔曼相关系数选取HVD分解后的最优(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,以最优IMF分量能量变化率构造特征向量;最后,通过特征向量建立数据集进行神经网络训练,完成信号的特征学习和故障分类。利用ZJ70型井架钢结构模型进行冲击载荷作用下的单处损伤和多处损伤的不同工况实验验证,结果表明:对于单处损伤位置识别率达到90%,多处损伤位置识别率高达96%,利用HVD分解与GA-BP神经网络相结合的方法具有较好的稳定性,能够准确判断出井架钢结构损伤位置,具有一定的实际应用价值。

基于广义柔度矩阵的井架钢结构损伤识别

钻机井架结构在生产过程中会因各种原因而出现不同程度的损伤及破坏,为解决复杂工作环境下石油钻井井架结构健康监测中损伤识别问题,提出了一种基于广义柔度矩阵的井架结构损伤识别方法。相比于柔度矩阵方法,广义柔度矩阵仅需前几阶低阶固有频率及相应的模态振型便可确保计算的精度。在构建损伤控制方程的过程中,采用矩阵分块模式求解方法,与传统方法中需将单元刚度矩阵扩充整体刚度矩阵维数相比较,所提出的求解方法只需针对单元刚度矩阵的行数进行相应扩充,而列数不变,因此从计算量的统计角度分析可大大降低构建损伤识别控制方程的计算量。最后,以实际工程中的K型井架钢结构为例,结果显示对于不同的损伤位置及程度,该方法均具有良好的识别效果,可用于其他大型结构的损伤诊断或健康监测。

可调式大跨距伸缩井架组合用定位装置

针对伸缩井架目前生产中使用一次性工艺撑,造成定位精度差、材料浪费、不易调节,以及对井架母材造成损伤等问题,分析了伸缩井架的结构、制造特点,研制出一种可调式大跨距伸缩井架组合用定位装置。介绍了定位装置的设计原则和结构,给出了技术参数,分析了原理和应用步骤。这一定位装置可以降低生产成本,解决伸缩井架生产中存在的问题。

基于MOSES软件的系泊下大型起重船吊装作业适用性分析

为降低大型锚泊定位起重船在不同水深区域吊装作业的安全风险,以7000 t起重船为例,采用数值模拟方法,在MOSES软件中建立起重船、吊物和系泊系统耦合分析模型,对系泊下大型起重船吊装作业工况进行模拟,结果表明,系泊吊装作业受浪向、波高、波周期、锚缆预张力和作业水深变化的影响,在实际操作中,根据作业水深采取相应的船位和预张力,可以有效地改善大型起重船系泊吊装作业的适用性。

Derrick高频振动细筛在铁矿选矿作业中的应用

通过对美国 Derrick高频振动细筛的技术特征、设备性能及在铁矿选矿作业中的应用实例的介绍 。

中承式拱桥吊杆更换施工监控研究

吊杆是中承式拱桥的主要受力与传力结构,但易损坏,因此桥梁加固工程时常涉及到吊杆更换。为确保结构安全与更换质量控制,在吊杆更换施工时需对主体结构变形、吊杆力等进行监控。以一座中承式拱桥吊杆更换为例,采用位移影响矩阵法,通过仿真计算,对吊杆更换全过程进行监控,保证施工安全与质量,更换完成之后的结构线形、吊杆力等测量结果显示都满足相关要求,可为其他类似工程提供一定的参考。

LNG高架火炬塔架及排气筒的设计与分析

为保证某高度为115.5 m的LNG火炬塔架和排气筒满足强度和稳定性要求,采用STAAD.Pro软件建立结构三维数值模型,对结构在风载荷、地震载荷、温度载荷作用下的构件内力与变形计算并对排气筒进行振动特性分析。计算结果表明:结构在基本载荷及组合工况下强度和稳定性均满足规范要求。同时,结构前10阶振型对应的雷诺数在亚临界范围之内,说明塔架会产生涡激共振,进而给出相应的减振措施。塔架的第3节段是综合应力最大节点,应用ANSYS有限元分析对该节点进行分析核算,得出最大等效应力点位于塔架柱与横杆连接点根部,σ_(max)=286.09 MPa。该值小于材料的抗拉强度,说明节点具有足够的承载力。

大跨度网状吊杆拱桥大吨位大行程落梁技术应用研究

以大望桥拆除重建项目为例,针对大跨度网状吊杆拱桥大吨位大行程落梁技术掌控相关讨论及研究。该工程规模跨度大、吨位大、下落行程大,在国内实属罕见。为实现桥梁安全下落目标,通过自研改进液压千斤顶+机械跟随千斤顶系统及PLC主控系统及千斤顶泵站的控制程序及模块,将8点位移控制改为4点位移控制及4点力均衡控制,确保同步下落的位移高度以及托换力与实际负载力一致,并在下落过程中采用钢结构限位钢架及多个托换点的约束,防止桥梁倾覆,最终通过分阶段、分步骤操作及全程严格把控,安全完成落梁任务。

频率法及千斤顶法在钢桁架悬索桥病害检测中的应用

文中以某钢桁架悬索桥工程为例,对其病害情况进行详细分析,对比主缆、钢桁架加劲梁变形及重要构件锈蚀状况的检测数据,提出维护建议。通过数据比对,文中采用千斤顶法、频率法测量与修正吊杆索力水平,借助空间节点平衡理论获取不同主缆段索力值。结果表明,主缆与吊杆索力、主缆与主桁架的空间变形关系密切。

海洋井架钻井钢丝绳导向轮布置的设计与应用

油田钻修井作业现场指重系统测量经验表明,钻机指重系统往往因死绳固定器安装设计不合理而影响其测量精度,为了提高自举式井架指重系统的测量精度并确保指重表的读数能真实反映钻井钢丝绳死绳端的拉力,文章以某海洋自举式井架为例,通过分析钻井钢丝绳的走向、死绳固定器的安装角度,总结了死绳固定器总成布置的基本原则,并运用C语言程序优化了导向轮的安装角度,合理解决了由于导向轮安装角度不合理而引起死绳拉力损失的问题,从而提高了钻机指重系统的测量精度。

考虑吊杆锈蚀的下承式系杆拱桥地震响应

为研究吊杆锈蚀对桥梁安全性的影响,文章基于Midas Civil的模拟试验分析方法,深入研究了不同锈蚀程度下吊杆损坏对下承式系杆拱桥的抗震性能产生的影响;通过运用钢筋锈蚀剥壳效应计算吊杆在锈蚀后的有效截面,建立基于有效吊杆截面尺寸的模型进行模拟计算。研究结果表明:1)吊杆锈蚀率的增加会导致拱桥的自振频率增加,而在地震作用下,拱桥的纵向位移减小,竖向位移增加;2)吊杆的锈蚀对拱桥的力学性能有一定影响,尤其对Z向剪力和Y向弯矩的影响较大。本文研究成果可为实际工程抗震设计提供一定的理论依据。

Research on image segmentation of weld seam of oil derrick welded by arc welding robot

This paper puts forward a new method of PCNN （pulse-coupled neural networks ） image segmentation, in which the binary matrix of the ignition frequency matrix is employed, for the first time, to act as the final result of image segmentation. It gives the principles of PCNN parameter selection under the guidance of this process. The new method reduces the dependence of PCNN on parameters, improves the effect of image segmentation, and produces good results after being applied to image recognition of weld seam of oil derrick welded by arc welding robot.

Modal Analysis of Drilling Machine Derrick

In this paper, the finite element analysis software (ANSYS) is applied to the modal analysis of a ZJ30/1700CZ's drilling machine derrick under a natural condition and a loaded condition, respectively. The preceding nine step natural frequencies and the corresponding mode shapes of the derrick are calculated. By means of the comparison of the natural frequency of the derrick with the design work frequency of the drilling machine and the analysis of the step mode shape of the derrick, the drilling machine derrick structure design is proved to be correct.