连续突变系统动力学建模

在虚拟样机仿真分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)建模中,若某一构件的约束条件在运动过程中发生连续突变则难以建立与物理现象相符的系统模型。基于多体动力学对这一问题进行分析,针对同一约束在运动过程中发生连续突变现象提出了预定义约束的策略。实例仿真表明:预定义约束的策略能够模拟实际物理现象,实现系统的全局仿真并得到与试验相符的结果曲线。     

基于改进粒子群算法的线缆路径规划方法研究

针对复杂机电产品布线路径规划过程中存在的效率较低、可应用性差等问题,提出一种改进粒子群算法,使用栅格法对布线空间进行划分,对障碍物建模并进行方向包围盒处理。为了避免算法在迭代过程中陷入局部最优,引入非线性逐渐递减的惯性权重与异步变化的学习因子,并且将贴壁约束加入到路径规划的过程中,保证线缆在敷设时路径的合理性。最后在仿真试验中,与标准粒子群算法进行对比,验证了改进后算法的合理性与可行性。     

运输类飞机全机操纵系统功能检查试验技术研究及应用

运输类飞机驾驶舱位于机头内部,常规的试验加载设备难以固定,在全机操纵系统功能检查试验中如何准确地模拟飞行员对机械操纵装置加载成为该类试验亟待解决的问题。为了达到考核飞机结构静强度的同时实现舵面的功能检查,提出一种全新的全机静力试验舵面功能检查试验技术。通过驾驶盘双向大转角加载技术、基于响应的载荷谱自动切换技术及多向转角实时监测技术等模拟飞行员操纵过程及舵面受载情况,获得操纵力曲线及舵面响应曲线,成功解决了试验中的加载、控制及测量问题。最后以大型灭火/水上救援水陆两栖飞机操纵系统功能检查试验为研究对象,采用新方法顺利完成了试验,因此该方法满足试验要求。     

安塞油田暂堵压裂裂缝转向研究

研究了安塞油田暂堵压裂的增产机理,提出了暂堵压裂应具备的增产前提条件。通过研究储层特性、地应力、初始裂缝形态等关键控制因素,有效地控制新裂缝的起裂和延伸。现场整体应用效果显著,创造了良好的经济和社会效益。     

复杂硐室交叉口转向挑顶施工力学行为研究

长大隧道的辅助坑道与正洞交叉段施工工序繁多,围岩易受到开挖扰动,进而产生失稳破坏。以伏牛山隧道为工程背景,借助有限元软件PLAXIS3D构建三维数值模型,模拟了辅助坑道进入正洞的施工过程,研究了小导洞转向挑顶施工及正洞反向台阶法开挖的施工力学行为与三维空间效应,分析了施工过程中围岩应力、拱顶沉降、洞周横向收敛位移及围岩塑性区演化规律。结果表明:横向通道交叉口段施工会导致交叉口附近风机房正洞围岩产生应力重分布,在正洞拱顶及右拱腰处形成拉应力,沿风机房纵向影响范围约为1倍洞径; 风机房拱顶最终沉降量为3.7～3.9 mm,在交叉口及其附近,以小导洞爬坡挑顶阶段和风机房正洞反向开挖通过时引起的拱顶沉降量最大,小导洞转向挑顶施工引起的拱顶总沉降量相对较小; 联络通道左侧进洞使得正洞左侧横向位移增加,进而导致正洞左右两侧横向位移呈现不对称分布; 交叉口处联络通道与风机房产生了连续的塑性区,塑性点主要在开挖侧壁,拱腰处最为集中,向上延伸至拱肩,拱脚处向下发展至一定深度; 针对小导洞扩挖施工过程中交叉口、上台阶侧壁、底面出现的少量受拉破坏点,施工中应对这些部位予以重点关注,及时施作初期支护,防止局部掉块。     

框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数：转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。     

基于等增量敏感性的高层建筑结构反向约束优化设计方法研究

以高层建筑结构为背景,提出了一种降级反向约束优化设计方法。降级反向约束优化设计方法根据工程设计习惯,按照整体、组件、构件、截面、构造的顺序逐级收紧设计约束条件,在每一轮设计中采用等增量敏感性分析方法,以最小的结构材料增量弥补本级冗余不足的设计准则,在满足规范安全性的同时,减少结构材料浪费。应用反向约束优化设计方法,对一个10层钢框架结构和一幢实际超高层钢结构进行了基于等增量敏感性的优化设计,并与正向约束优化设计方法的结果进行对比。研究结果表明,结构能够满足规范各项设计准则的要求,在充分满足安全性要求的同时,有效减少了结构材料用量,两个案例材料用料分别减少了14.2%和7.8%,且在优化过程中没有出现约束条件偏离限值的情况,提高了优化效率。     

资源约束下的海外工程项目进度风险因素分级研究

目前国内对外承包企业“走出去”步伐日益加快,项目规模、类型、分布有了很大的变化,进度风险日益加剧,受资源约束影响日益显著,承包企业管理难度加大。通过对实施项目的资源种类、重要性、特殊性进行分析,说明资源对海外工程项目实施的重要性。通过文献调研、专家调查等方法,从承包商角度对资源约束下海外项目进度风险因素进行识别、分类,采用层次分析法对各影响因素权重进行分析、排序,建立资源约束下海外项目进度风险影响因素的分级体系,为承包商进行海外工程项目进度风险管理防范提供指导。     

铸件多功能作业机器人多臂协调轨迹规划与仿真

以铸件多功能作业机器人的工作臂为研究对象,采用笛卡尔空间变量法对机器人铸件搬运过程进行轨迹规划。结合多臂协调的运动约束条件以及伪逆法,对机器人的4个工作臂关节运动进行优化,得到多机械臂协调运动的关节位置和速度变化曲线。由MATLAB软件仿真得到的运动参数曲线可知,算法优化后得到的运动轨迹均能保持连续、平滑,有利于实现对机器人的精准控制。利用机械臂正运动学方程得到了机械臂末端执行器的轨迹曲线,曲线满足铸件搬运的要求,验证了算法的正确性。