基于PTC法的既有铁路纵断面调整优化方法

以整体优化抬落道量最小为目标进行纵断面重构时,由于纵断面整体优化中各线元数学模型不同,拟合后的线元连接处会存在错位现象,不满足相邻线元首尾相接的平顺性条件。因此,本文提出了利用引入相切条件的方向加速(Powell with Tangent Condition,PTC)法来重构纵断面线形。首先利用方向加速(Powell)法进行各线元拟合优化,然后对竖曲线圆心坐标进行调整,通过调整后的圆心坐标重新计算纵断面竖曲线半径及直圆点和圆直点坐标,使竖曲线与左右两侧相邻直线坡段相切。对比利用PTC法与传统的曲率分段结合最小二乘法重构线形的抬落道量,结果表明,PTC法对线路重构的扰动更小,优化效果更好,在减小抬落道方面有显著优势。通过动力学仿真对比Powell法和PTC法优化线形后的车体动力学指标,结果表明,PTC法重构纵断面所得的线元连接处平顺性显著提高,各车体动力学性能指标明显减小,车辆运行的安全性和舒适性得到明显改善。

GIS分析模型在江河湖库无堤防河段管理范围线自动划定中的应用研究

江河湖库管理范围线是河长制江河湖库管理的基础性工作,一直以来,无堤防河段管理范围线主要通过勘察设计人员依托地形图及洪水水面线成果人工勾绘形成。针对人工勾绘效率低下、成果质量参差不齐的问题。本次研发集成了一种GIS分析模型并将其应用于江河湖库无堤防河段管理范围线划定工作中。试验结果表明:该分析模型操作简单,可替代人工勾绘自动生成管理范围线,10 km河段管理范围线划定误差数从平均5.5处降为0处,效率提高近百倍,解决了人为因素误差问题并提高了工作效率,为江河湖库无堤防河段管理范围线划定提供了简易自动划定方法,拓展了GIS在河长制工作中的应用。

大模数齿条齿根应力计算方法研究及测试

目前,尚缺乏模数超过50 mm的齿条齿根弯曲应力计算方法。为提高大模数齿条齿根应力计算的准确性,依据齿根疲劳裂纹扩展轨迹对折截面法进行修正,建立新的折-平截面齿根应力计算模型,并首次引入应力渗透因子标识折截面的宽度,采用积分迭代法推导出齿根弯曲应力和齿根压缩应力计算公式。对影响折-平截面法计算准确性的因素进行分析,研究折截面角、应力渗透因子和弯曲力臂长的计算方法;由模型计算得到的齿条齿根截面上各点的应力解析值与有限元计算得到的数值解基本一致。依托三峡升船机齿条试验平台对齿条齿根弯曲应力进行测试,应用最小二乘法拟合出转矩与齿根应力的关系,并得出名义转矩下的齿条齿根应力。将测试值、数值解与解析解进行对比分析,结果表明:折-平截面法的解析解误差约为5%,更接近实测值。提出的折-平截面法可用于齿根应力计算。

比例因子法在冲压件外轮廓线优化中的应用

汽车覆盖件中,存在着大量的翻边特征,而翻边零件的修边线直接影响到修边模的设计和翻边后零件的质量。在实际生产中,为了得到合适的拉延件翻边高度,要反复修正修边模轮廓,造成大量人力财力的浪费。运用计算机仿真技术模拟修边、翻边工序,提出了一种轮廓线优化方法———比例因子法,运用该方法并结合截面线法解决了工程中某翼子板的修边线优化设计问题,并通过与逆算法的比较,显示了该方法的高精度性。实践证明,比例因子法不仅能够缩短模具设计周期,还可显著节约设计制造成本。

基于高弯曲承载能力的齿轮加工关键技术研究

齿根过渡曲线是影响齿轮弯曲承载能力的重要因素,它由刀具齿顶圆弧共轭形成,因此研究齿轮加工方式及刀具刀顶形状对于提高齿轮弯曲承载能力具有十分重要的意义。针对渐开线圆柱齿轮弯曲承载能力,考虑不同的齿轮加工刀具及齿高系数和变位系数等因素,建立相应的齿根过渡曲线模型,通过折截面法探究齿轮加工方式及刀具刀顶形状对齿轮弯曲承载能力的影响,并通过有限元分析对理论结果进行验证。研究表明:当齿轮基本尺寸不变时,对于不同使用要求,高变位时用齿条型单圆弧刀具加工的齿轮弯曲承载能力高于齿条型双圆弧刀具和齿轮型刀具;角变位且小齿轮变位系数为零时,用齿轮型单圆弧刀具加工的齿轮弯曲承载能力高于齿条型刀具。

基于黄金分割二分法鞍点线抽样的可靠性分析

为解决非正态变量空间中复杂多变的隐式非线性功能函数的可靠性问题,融合鞍点估计与线抽样法的优点,结合二分法的特点与黄金分割法的求解效率,提出基于黄金分割二分法的鞍点线抽样法.在标准化变量空间中,沿重要线抽样方向,利用黄金分割点的二分法快速找到各样本点对应于功能函数的零点,从而可按照鞍点估计的思想将结构的失效概率转化为一系列线性功能函数失效概率的算术平均值.研究表明:基于黄金分割二分法的鞍点线抽样法在求解非正态变量空间中复杂多变的隐式非线性功能函数的结构可靠性时不仅精度高,而且速度快.

一种基于矢量控制的异步电动机节能策略

为了降低异步电动机运行时的损耗,提高运行效率,提出了一种在线搜索节能优化控制方法。通过在一定工况条件下,在线搜索定子电流isq与isd最优比值,使得电动机输入功率最小,损耗最低。该方法不需要随电动机转矩变化而重新搜索最优值,减少了搜索次数、搜索时间和搜索过程的转矩脉动,且该方法不需要复杂的算法,易于实现。通过搭建硬件实验平台,验证了该方法的正确性和有效性。

输气管道静态模拟及管道末段储气量计算

在对稳定流动理论分析的基础上,建立了较真买反映管内气体稳定流动的基本数学模型,该模型包括连续性方程、动量方程、能量方程和状态方程。采用四阶龙格-库塔法编制了该模型的通用数值计算程序,以陕甘宁至北京长输管道为例进行验证,并在此基础上,对稳定流动工况输气管道末段储气量进行了详细研究和计算。

非均匀变截面梁弯曲问题的折线折算法

本文在折线折算的假定下，讨论了任意非均匀变截面梁的弯曲问题，给出了梁的挠曲线的解析表达式，该结果收敛速度和计算精度高于在阶梯折算假定下求得的结果，文末给出了计算实例。

基于直线三维模型剖切方法的研究与应用

文章利用三维轻量化模型,在React框架下,采用WebGL技术在HTML5页面上开发了Web端系统,提出了1种基于直线三维模型剖切方法,实现了基于轻量化模型的直线剖切方法,适用于大土木工程模型可视化仿真分析。实践证明,该方法高效、灵活度高、易于实现,能够精确地剖切三维模型,易于达到预期的剖切效果。

隧道断面面积与测点偏离值通用计算方法

隧道及地下工程设计阶段需确定隧道断面设计线的组合形式、计算设计断面面积以及建筑限界和受力分析;施工阶段则需测量实际轮廓并与设计断面线比较,计算超欠挖量和测点偏离值。针对现行隧道断面设计和计算存在的不足,提出了引入里程概念并采用积木法确定隧道断面设计线;通过计算设计线任意里程点坐标获取设计断面面积,以及通过测点坐标反算其对应隧道断面设计线的里程和偏距,进而计算超欠挖面积的方法,适用于由任意线元构成的隧道设计断面,且每一线元无须确定始终点和圆心坐标;卵形曲线可作为隧道断面设计线,为隧道空间利用和受力提供了更多选项。

客运专线超大断面隧道不同工法引起地表变形数值分析

研究目的:通过数值分析方法分析客运专线大断面隧道施工工艺、施工方案的可行性。研究方法:为研究同一围岩条件下隧道开挖而引起地表变形的特性及机理,借助于计算机技术和数值模拟计算,主要介绍了台阶法、CD法的施工工艺及施工方案、建模及计算成果等。研究结果:通过对大断面隧道开挖引起地表变形的数值模拟成果的分析,得出了在同一围岩条件下,采用不同的施工方法开挖隧道引起地表变形的特性和机理,在此基础上提出了相关的施工技术措施。研究结论:客运专线大断面隧道施工工艺繁多,各种工艺在具体应用前必须进行数值模拟计算,使整个隧道过程都处于安全可靠控制范围之内。

利用动态规划法进行既有线纵断面改建的优化设计

介绍以既有轨面测点数据为基础形成初始纵断面，以轨面抬降量加权和为目标函数，采用动态规划法原理进行纵断面优化设计的方法。实例验算表明其优化效果显著。且目标函数的改变对优化程序和优化速度的影响不大。

一种解决光刀断线问题的新方法

用光切法测量物体的三维形貌 ,由于其原理简单、速度快、精度高等特点 ,所以得以广泛应用。针对光切法中一直存在的光刀断线问题进行了讨论 ,并提出采用自适应阈值的光刀中心提取法与一维、二维光刀数据修补技术相结合来解决此问题 ,可同时消除噪声的影响。实验证明 :采用此方法可以取得很好的效果。

大断面盾构隧道结构整体化分析方法

针对大断面盾构隧道管片接缝面构造复杂、管片大体积效应显著、衬砌结构纵-横向空间效应突出,受水压与地层条件影响敏感、施工期结构体系脆弱,常规方法难于准确处理大断面盾构隧道的结构分析问题,为此,提出准确获取局部参数、正确表征整体结构、精确体现交互作用的整体化分析要素,建立大断面盾构隧道的结构整体化分析方法,其主要技术内容包括:准确获取管片接缝面的接头刚度,建立反映地层-管片结构-地下水交互作用特征的多体分析模型,充分考虑运营与施工阶段荷载演变的荷载体系,采用迭代分析方法实现结构内力与变形的精确计算。经模型、足尺、原型、现场等多层次的试验验证,该方法可准确体现高水压、多体接触、注浆层影响以及施工阶段等的力学效应。盾构隧道整体化分析方法已纳入国家标准GB/T 51438—2021《盾构隧道工程设计标准》,是对大断面及特殊盾构隧道所要求的结构计算分析方法。

基于广义塑性铰线法的压弯钢构件极限承载力计算

采用广义塑性铰线法对H形截面钢构件绕强轴压弯区段板件组的极限状态进行了分析,并选用合理假定求解受压翼缘屈曲后达到的极限承载力;分析了表征极限状态截面的应力分布,并研究了周边板件约束与受压翼缘板件厚实程度对屈曲翼缘发展塑性的影响;采用考虑板件屈曲相关的等效荷载法分析了构件截面极限状态应力分布,针对广义塑性铰线法相对于传统塑性铰线法的适用性拓展及其应用现状,分析其存在的问题并做出解答;将计算结果与试验结果及有限元结果进行了对比。结果表明:基于广义塑性铰线法可准确预判构件绕强轴压弯的极限承载力。

消除挤压铝型材表面机械纹的研究

通过生产观察与实验分析找出了模具与铝合金型材摩擦副间在热状态干摩擦条件下产生机械纹的因素。探索出一套消除机械纹的工艺措施。提出了铝型材表面机械纹的产生模式机理。

基于最小二乘法的光纤光栅Bragg波长直线拟合

针对基于可调谐法布里珀罗(F-P)滤波器的光纤光栅解调系统存在波长解调准确度不够高的问题,从理论上系统地分析了在解调过程中对光纤光栅B ragg波长进行直线拟合的可行性,即光纤光栅B ragg波长与F-P滤波器的调谐电压之间存在线性相关性。在实验研究的基础上,用最小二乘法对光纤光栅B ragg波长和F-P滤波器的调谐电压进行直线拟合,结果表明:它们之间的确存在密切的线性相关性。为提高拟合的效果,提出了分段直线拟合,它可以使测量误差降低至少1个数量级,从而提高了F-P滤波器光纤光栅解调系统的准确度。

SFRC管片正截面设计方法适用性比较研究

为解决在盾构隧道领域没有相对统一的钢纤维-钢筋混凝土管片结构设计方法的问题,选取目前世界上常用的3种钢纤维混凝土结构设计规范针对某一具体工况进行计算,将不同规范得到的正截面承载力及裂缝宽度进行对比。同时,设计钢纤维-钢筋混凝土管片力学性能试验,对上述计算工况进行试验。得到主要结论如下:1)ACI 544计算结果较为保守,低估了钢纤维的作用;而CECS 38:2004模型和Model Code 2010模型计算结果较合理。从管片的承载能力上考虑,CECS 38:2004模型和Model Code 2010模型可以用于指导管片结构设计。2)德国标准DIN1045-1和CECS 38:2004规范中对钢纤维-钢筋混凝土管片最大裂缝宽度的预测结果较为保守,不能较好反映管片结构的裂缝宽度。3)综合考虑钢纤维掺入对管片承载力的影响以及管片最大裂缝宽度的大小,推荐采用Model Code 2010中的方法进行盾构隧道管片结构设计。

扇形截面杆扭转问题的差分线法

导出了扇形截面杆扭转问题偏微分方程的差分线法常微分方程组,并解析求解了该方程组,得到了扭转应力函数的半解析解,计算了扭转应力及扭转刚度.计算过程中,用追赶法计算常微分方程组的特解,用公式计算三对角矩阵的特征值与特征向量,利用实对阵矩阵的特征向量相互正交的特性避免矩阵求逆计算,利用复化梯形公式计算扭转刚度.整个求解过程在角度方向离散微分方程和用复化梯形公式进行面积积分时引入了误差,其他求解过程是精确的.计算结果与已有结果进行了对比,显示了算法的正确性.该算法对工程中扇形截面扭转杆的设计有一定的实用价值.