城市工程管线共沟建设用异形顶管机刀盘设计研究

刀盘是顶管机掘进的重要组成部分。文章对城市工程管线共沟建设用异形顶管机刀盘的整体布置做了合理分析,对刀盘进行了受力分析和有限元分析,检验其强度、刚度,均满足施工要求,还有很高的安全富余量。     

土压平衡顶管机刀盘的力学分析及优化设计

刀盘作为土压平衡顶管机的重要组件,是土压平衡顶管机的支撑与切削机构.当刀盘处于不同的地质环境中,其受到的载荷是复杂且多变的,再加上刀盘的配置和掘进参数的不合理性,最终就导致了刀盘结构的变化较大.为了使刀盘的强度和刚度有所提高,使用Ansys Workbench对刀盘进行静力结构分析,得到了刀盘的等效应力云图与位移量云图...     

某型土压平衡盾构刀盘有限元分析

根据某土压平衡盾构刀盘结构特点,在Solidworks中建立其三维实体模型,并应用ANSYS软件建立了刀盘相应的有限元计算模型,对刀盘在正常工况和脱困工况下的受力特性进行分析,得到了刀盘在各工况下的应力应变分布规律.分析结果表明,危险截面位于180～210°辅梁与辅条间,在牛腿与法兰盘、辅梁连接处也有较大应力,最大应力为204 MPa,最大变形为1.568 mm,研究结果为刀盘的结构设计和工程施工维护提供了基础数据.     

管线偏转对GRP顶管接头影响的数值分析

采用三维有限元方法研究了管线偏转对GRP顶管接头的影响,得到了GRP顶管接头在管线发生偏转时的受力状况,对管道接头处的接触压力、Mises应力及其分布情况进行了分析,并对在不同偏转角情况下的最大应力进行了比较。说明了管线偏转对GRP顶管的影响非常大,由于管线偏转,管道往往会在远小于实际所能承受的顶力的情况下发生破坏,必须对最大允许偏转角度进行限定。     

土压平衡矩形顶管正面附加推力对地表隆起变形影响研究

以全国最长的大截面矩形顶管综合管廊工程为背景,基于弹性力学Mindlin解和随机介质理论,分析顶管施工对地表隆起变形的影响.研究发现:地表隆起过程可分为四个阶段,分别为缓慢隆起阶段、快速隆起阶段、沉降阶段和稳定阶段,并得到地表隆起超限主要集中在快速隆起阶段,该阶段地表快速隆起变形的主要诱因是正面附加推力,其次为顶管机摩擦力和后续管节摩擦力;刀盘挤土压力对正面附加推力影响很大,基于弹性力学Kelvin解,并引入刀盘转速比,得到大、小刀盘转速比在0～0.2范围内时对刀盘挤土压力影响很大;基于进出土平衡理论,并引入螺旋机转速比,得到它对刀盘开口处土压力影响很小,但顶进速度对刀盘开口处土压力影响很大;综合各因素得知,在矩形顶管施工参数中,刀盘转速比和顶进速度对正面附加推力影响很大,是造成地表隆起变形的主要原因.     

基于ANSYS的缸筒扩径机有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件,对扩径机的整体框架及主要受力部件进行应力和变形分析,通过分析计算,确定扩径机的最大应力及最大变形区域和数值,缩短设计周期,降低设计成本,并为扩径机的优化提供依据。     

注塑机拉杆卸载槽的应力分析与优化

针对注塑机拉杆上螺纹近卸载槽处出现断裂的问题,以各模板和拉杆为整体建立有限元模型对拉杆进行应力与应变分析.为降低卸载槽的最大应力、改善其应力分布和确定合理加工量,建立以限制局部最大应力、切削加工量和确保应力分布均匀为约束条件,并结合有限元分析方法对卸载槽的参数进行优化.经参数优化后卸载槽的最大应力下降14%,沿其长度方向受力较均匀,为拉杆的设计提供了理论依据.     

典型TBM刀盘力学性能分析与对比

为了对比不同典型全断面岩石掘进机(TBM)刀盘的力学性能,对刀盘倾覆力矩计算模型进行了修正。在理想工况、上软下硬地质和部分刀具磨损3种工况下,计算得到刀盘倾覆力矩的分布情况,并采用有限元法模拟得到刀盘掘进过程中应力分布规律。结果表明:刀盘的径向载荷远小于刀盘倾覆力矩,倾覆力矩对刀盘性能的影响远大于径向载荷;刀盘正面滚刀受载产生的倾覆力矩最大,其次是边缘滚刀,中心滚刀受载产生的倾覆力矩最小;在刀具磨损工况下,A刀盘总倾覆力矩在2 800 k N·m以上,比理想工况下要大7%;星形布局刀盘B的倾覆力矩比螺旋线布局刀盘A小,其力学性能和强度特性优于螺旋线布局刀盘。     

超浅层顶管施工引起路基地层移动数值模拟

覆盖土层薄的超浅层顶管穿越路基施工引起管道周围土体移动会对路面结构造成破坏。结合实际工程,运用有限元模拟超浅层顶管穿越路基引起的地层移动和现场地表变形监测,研究了管道摩擦力、注浆率、顶推力、路面交通荷载等因素对覆盖土层变形的影响。研究表明:地层移动是先隆起后沉降,覆盖土层下部的移动速度比表层的大;地表变形的有限元计算结果和现场实测数据基本吻合;超浅层顶管施工对浅埋覆盖路基土层移动,横断面地表沉降变形在工具管纵向通过2倍顶管外径后基本趋于稳定,横向地表沉降沿侧向分布近似为正态分布,主要影响范围在顶管轴线左右两侧各1.5倍顶管外径的范围内;变形要求严格的地面下进行超浅层顶管施工,可以通过有限元分析对周围环境影响程度的评价。     

水泥装车机机架有限元静力学分析

为了保证装车机在不同工况下的工作性能,针对水泥装车机在工作过程中的几种典型工况,对装车机机架进行基于有限元的静力学分析,以了解机架在不同工况下变形和应力分布情况,为装车机机架的设计与改进提供理论依据。     

多滚刀顺次作用下岩石破碎模拟及刀间距分析

相邻滚刀刀间距设计是全断面岩石掘进机(TBM)刀盘设计的关键技术之一,刀间距设计的合理与否直接关系到刀盘刀具掘进效率和寿命.刀间距设计不仅与岩石边界条件、刀盘掘进参数及刀具参数有关,而且与刀盘结构相互耦合相互影响,且相邻滚刀之间是一种顺次破碎岩石的过程.基于有限元岩石破碎仿真平台RFPA2D,考虑相邻多滚刀的顺次约束关系,分别以2种典型岩石(泥质粉沙岩和花岗片麻岩)为边界条件,建立多滚刀顺次作用下垂直压入岩石的破碎仿真模型,模拟多滚刀在顺次压入和同时压入岩石的仿真过程,建立了刀间距与岩石破碎能量之间的映射关系,进而建立了多滚刀最优刀间距下顺次角度与岩石破碎能量之间的映射关系,通过此映射关系可以确定滚刀在刀盘上不同位置的最优刀间距和最优的顺次角度,并为下一步滚刀在刀盘盘面上的布置设计提供设计依据.     

下穿既有铁路大跨度架空顶进箱涵的设计与施工关键技术

高速公路穿越既有铁路时,对于上覆填土较低大跨度斜交顶推箱涵的设计和施工始终是一个难点.结合洛三高速公路改扩建工程渑陈立交桥的工程,根据其上覆填土较低的特点,采用了架空顶进的方案.该方案针对铁道线路架空安全可靠性要求高、施工过程中不间断铁路行车等特点进行了设计,系统地对线路加固方案中的便梁支墩挖孔桩的验算、顶进设计中的顶力计算、顶进设备、钢轨桩后背设计、施工时的施工条件、顶进作业工作顺序、施工注意事项等进行了详细阐述,解决了下穿既有铁路大跨度架空顶进箱涵的设计及施工关键技术,为同类工程提供了理论基础和工程实例,为解决上覆填土低的大跨度顶推箱涵提供了重要的技术支撑.     

大型泵站水工建筑物裂缝分析

建立了复杂的大型泵站水工建筑物混凝土施工温度应力的三维有限元计算模型，结合典型工程对混凝土浇筑过程中平均温差形成的温度应力进行了计算分析，计算成果与实际情况基本一致，得出了对工程设计及施工具有重要意义的结论．     

基于ABAQUS的秸秆还田机刀轴有限元应力仿真

秸秆还田机是秸秆机械化还田的主要机具,而埋草刀轴是承受扭矩及振动的关键部件.本文以1ZT-210型水稻整株秸秆还田机为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对刀轴进行静力及瞬态动力仿真,得到刀轴薄弱部位在刀轴中部;确定了产生最大位移响应时的时间及响应,同时确定了梁的最大弯曲应力,并利用模态扩展确定了不同弯刀入土时,刀轴中部所受的应力.试验数据为刀轴结构的改进设计提供理论依据.     

基于ANSYS的绞吸式挖泥船齿式绞刀结构强度分析

绞吸式挖泥船是一种常用的疏浚设备,绞刀是其挖掘水下泥土的核心部件。将水饱和沙的二维平板切削理论应用于绞刀切削过程进行受力分析;从绞刀的三维造型入手,以球锥状绞刀为例,创建绞刀模型,应用有限元软件对绞刀应变应力进行计算分析,为绞刀的设计制造与强度的校核提供参考。     

异构有限元网格多场信息的等效集成方法

针对受多场作用的异构有限元网格信息集成问题,提出主/辅网格等效集成方法,即将异构有限元网格其中之一作为主网格,其他作为辅网格.采用等参逆变换方法将辅网格单元信息向主网格结点等效,最后在主网格中使用RGB三原色模型实现多物理场的集成化显示.将零件的四边形单元网格的结点属性向三角形单元网格结点属性等效,两者的应力分布图和等值线图的高度一致,验证了方法的正确性.本方法用于集成显示盾构刀具、刀盘的应力场和温度场综合作用分布,结果表明:两场在刀具刀刃部位的作用均较强,而对刀盘盘身的作用相对较弱.研究结果为刀具、刀盘的结构设计提供了有限元分析依据.     

柴油机配气机构动力学建模与分析

发动机配气机构有限元分析作为基础试验的重要支撑,在现代机械设计中非常必要.以直列四缸柴油机配气机构性能优化设计为研究目标,系统计算与确定柴油机热力学与动力学关键参数.首先采用多体动力学方法建立配气机构动力学模型,计算静应力有限元分析结果,得出零部件动力学模型中的模块参数.然后利用Sharp 3D软件对配气机构进行动力学...     

福建省某高速公路匝道桥梁体顶升有限元程序分析

应用有限元分析软件ANSYS建立了桥梁结构的有限元模型,模拟梁体顶升施工过程中箱梁本身及墩体的受力变形情况,对梁体顶升施工现场尺度的把握提供指导,增强了监测的目的性。     

筒子染色机染缸碟形封头的可靠性优化设计

染缸的碟形封头对筒子染色机使用的安全可靠性有着极其重要的影响。以筒子染色机染缸碟形封头为研究对象,采用ANSYSWorkbench软件对其进行参数化建模和有限元分析;通过灵敏度分析得到了影响其等效应力和总变形的关键参数,利用实验数据法和多目标驱动优化方法对封头的结构尺寸进行优化设计;建立考虑应力和变形相关性的可靠性计算模型,运用6西格玛设计准则和拉丁超立方体抽样方法,得到了最大等效应力和最大总变形的概率分布,得出了优化前后封头的可靠度,并且优化后可靠度有明显提高。     

基于ANSYS的渐开线直齿圆柱齿轮仿真分析

利用有限元软件ANSYS的建模功能,建立渐开线标准直齿圆柱齿轮的二维和三维有限元模型,在此基础上对静载荷作用下齿轮的齿根应力和齿轮变形进行有限元分析,比较二维模型和三维模型的模拟结果,并与传统的齿轮强度计算方法作比较,指出传统计算方法的不足,为齿轮优化设计提供1种新的设计方法和理论依据。