考虑分部开挖的超大跨度公路隧道围岩压力计算方法研究

为了提出一种新的超大跨度公路隧道围岩压力计算方法,基于邻近隧道施工力学理论,研究分部开挖各导洞围岩压力之间的影响关系,分析分部开挖法各导洞相互影响机制。通过选取3个地区5座典型单洞四车道公路隧道18个测试断面,采用现场测试的方法,获得III,IV,V级围岩上下台阶法施工和上台阶CD法施工的围岩压力测试数据,发现后导洞围岩压力受先导洞开挖影响而普遍较大的规律,提出采用导洞影响系数η定量化分析先导洞开挖对后导洞围岩压力的影响程度,进而修正隧规公式中的围岩压力增减率,提出考虑分部开挖法施工的超大跨度公路隧道围岩压力计算方法。结果表明：(1)邻近隧道周边应力的弹性解析结果表明平行(左右)隧道对周边应力影响比较显著,重叠(上下)隧道对周边应力影响较小,应重点考虑左右平行导洞开挖对围岩压力的相互影响;(2)导洞影响系数η整体以大于1为主,IV级围岩η平均值为1.12,V级围岩为1.28;(3)基于隧规提出修正后的围岩压力增减率i’=0.017(S-1);(4)与隧规相比,采用本文提出的围岩压力计算方法,IV级、V级围岩压力分别减少14.6%和2.4%,更接近实测值。     

基于颗粒流的富水岩石冻融后拉伸力学行为研究

为了研究岩石冻融作用下的拉伸力学行为,提出基于孔隙水颗粒和颗粒膨胀的方法模拟岩石孔隙水低温相变膨胀过程,推导得到了孔隙水颗粒体积与温度和未冻水含量的关系方程。然后,采用提出的新方法开展了富水岩石冻融循环和冻融后巴西劈裂数值计算,通过与室内试验结果对比验证了提出的岩石冻融颗粒流方法的可行性和可靠性。计算结果表明：冻融循环过程中圆盘内的裂隙容易在圆盘表面聚集;冻融循环次数较少时,劈裂试验中圆盘内裂隙主要集中在中心线附近,冻融循环次数较大时,在远离圆盘中心线位置会产生大量裂隙;冻融循环和劈裂试验中,试样的拉伸破坏率均远大于剪切破坏率。     

基于Udwadia-Kalaba理论的协作机器人轨迹跟踪控制

协作机器人通常应该跟踪给定的轨迹来与人类一起工作,给定轨迹认为是施加于机器人的约束(可能是非理想的)。因此,获得约束力成为核心问题。已有拉格朗日乘数法等多种基于d'Alembert原理的方法来处理这个问题。其缺点为,如果约束是非完整的,动态模型是复杂的,只能得到数值解。这里提出了一种基于Udwadia-Kalaba方法的轨迹跟踪控制的新方法。该方法为具有完整或非完整约束的约束协作机器人系统以及可能是理想的或非理想的约束提供了新颖、简洁和明确的运动方程。在上述基础上,分析不确定性因素的影响并构建自适应律,设计一个产生近似约束的控制器以保持系统稳定性。由于约束力由给定轨迹确定,协作机器人的运动完全符合要求。以一个数值例子来说明实现过程的细节。结果表明,与传统鲁棒控制相比,该方法具有更好的性能和更少的计算量。     

全长锚固锚杆拉拔荷载传递规律的研究

在对全长锚固锚杆受力分析的基础上,得出了弹性应变范围内拉拔荷载在锚杆杆体上的分布规律理论公式,并应用ANSYS软件对拉拔荷载下单锚杆受力进行了数值模拟,其结果与理论分析得出的分布规律公式较为吻合。研究表明,全长锚固的锚杆荷载在锚杆露头处最大,沿锚杆锚固深度的增加而逐步递减。     

基于混合插值的工业机器人关节轨迹规划算法

B样条曲线由于其多阶导数连续和局部支撑性的特点,被广泛用于工业机器人关节空间的轨迹规划。标准B样条在起止点位置存在导数值的突变,致使工业机器人在启动和停止时产生振动。提出一种采用高次多项式与B样条混合插值优化的方法,使机器人关节运动学参数连续无突变,在不增加机器人控制系统运行负担的情况下,能够使机器人运行更加平稳,改善了机器人的运行状态。