外压薄壁圆筒的计算

外压圆筒的正确计算及圆筒加强圈的合理设计,是保证外压圆筒设计安全、经济的关键。介绍外压薄壁圆筒的稳定性问题,对外压薄壁圆筒设计中的解析公式法和图算法进行了分析概括,并对圆筒加强圈的设计进行介绍。     

中俄外压容器计算方法对比分析

我国压力容器标准GB 150.1~150.4-2011中关于外压容器的设计采用的是图算法,而俄罗斯标准ГОСТР52857.2-2007中对外压容器设计采用了公式法。图算法比较复杂且需要设计者根据经验预先设定圆筒壁厚,还要经过反复计算来验证设定的壁厚是否满足要求。而公式法可以根据设计外压来直接计算出所需的最小壁厚,相比图算法更加简单、直观。通过对两种方法的对比分析,以及用非线性屈曲有限元技术的验证,证明俄罗斯国家标准中的公式法求解是可行的,可作为我国压力容器设计人员的设计参考。     

外压容器设计的公式法及其应用

以外压容器失稳的临界压力公式为基础,得到了外压容器设计的公式法,可用于长、短圆筒弹性失稳的稳定性设计与校核：并对公式的应用条件与适用范围进行了详细分析,给出了弹性失稳条件下厚径比δ／Di与设计外压P应满足的条件。在满足弹性失稳的条件时,公式法的计算结果与图算法的结果相差较小,满足工程设计要求。     

XRE6650e复合式土压平衡盾构机推进系统计算

盾构机是隧道全断面开挖的高效、环保、安全、优质的地下工程施工机械,在国内城市地铁建设中已被广泛应用。盾构选型过程中,推进系统的推力、刀盘驱动扭矩等主要技术参数的计算是盾构隧道施工成功与否的关键。以公司自主研发的XRE6650e复合式土压平衡盾构机为例,运用理论公式、经验方法、施工条件等介绍其推进系统的计算与选型过程,为土压平衡盾构机的设计和应用提供参考。     

基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法

针对现有盾构刀盘轻量化设计计算成本高、多依赖经验的不足,提出一种基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法。通过熵权TOPSIS综合贡献度分析筛选出对刀盘质量、最大变形和最大应力影响显著的结构参数作为设计变量,采用加权径向基函数模型、Kriging模型和支持向量回归模型的聚合代理模型来拟合设计变量与最大变形和最大应力约束响应间的隐式关系。在上述基础上构建了土压平衡盾构刀盘轻量化设计模型,并以序列二次规划算法进行优化求解。有限元仿真实验结果表明,所提出的轻量化设计方法实现土压平衡盾构刀盘减重7.44%,且能满足刀盘应力和变形要求,轻量化效果良好。     

盾构螺旋输送机液压系统的设计与试验

文章介绍了土压平衡盾构的排土设备螺旋输送机液压系统的设计及工作原理,并对所设计的螺旋输送机系统进行了相关的控制螺旋输送机转速,从而控制排土量的盾构掘进试验.试验结果表明,该螺旋输送机液压系统能够很好地实现控制排土量,从而控制土压平衡盾构土舱压力的功能.     

耙式真空干燥器壳体性能改进

介绍了根据外压容器稳定性理论和设计方法 ,通过剖分夹套而改变外压圆筒的计算长度 ,提高其技术参数的经验。     

土压平衡盾构主轴承的结构设计分析

对土压平衡盾构主轴承的结构和设计原则进行了分析和总结,形成了实用的土压平衡盾构主轴承的设计理念,可应用于该轴承的初步选型及设计制造。     

外压圆筒加强圈设计

简要介绍了外压圆筒设计的基本理论、加强圈个数及截面尺寸的确定方法、加强圈快速计算的方法、不等壁厚外压圆筒加强圈的设计及外压圆筒的程序计算。     

试验·研究

GJ20054030 土压平衡式盾构开挖面稳定机理与压力舱土压的控制[刊,中]/魏建华…∥工程机械.—2005,36(1).—18～19以城市地铁隧道施工中所广泛采用的土压平衡式盾构掘进机为背景,结合现场实际阐述了盾构开挖面稳定机理及其压力舱土压力设定与控制的方法等。图5表1参2     

复合地层中盾构机外载荷模型研究

盾构机外载荷是盾构机设计、施工、仿真的重要依据,外载荷主要包括阻力和阻力矩.针对富水、非软粘性、两组分复合地层,根据水土压力时盾构机外载荷的影响特性建立了盾构机水土压力模型,在此基础上利用微元思想推导了盾构机外载荷模型,建立的外栽荷模型是多参数系统,可为盾构机工程应用和仿真计算提供理论依据.以某型号盾构机为研究对象,分析实际外载荷,结果表明:总阻力、总阻力矩受刀盘位置角影响较小,随地层角的变化而有较大变化.     

基于线结构光的盾尾间隙测量方法研究

针对现有盾构施工中盾尾间隙难以实时精确测量的问题,本文提出了一种基于线结构光的盾尾间隙自动测量方法。该方法首先利用线激光器在管片和盾壳之间投射出一道窄线型指示激光并通过工业相机实时采集线激光器投射在盾壳和管片之间的线激光图像,然后通过图像处理对图像目标特征进行识别并根据单目视觉成像原理和线结构光坐标测量算法提取盾尾间隙端点坐标,进而实现盾尾间隙值的精确解算。实验结果表明,本文所提出方法的重复性测量精度优于0.3 mm,绝对测量精度优于1.7 mm。该方法可以实现相机纵深方向0.2～1.9 m范围内盾尾间隙的实时精确测量,满足城市地铁隧道施工应用需求。     

Deviation correction strategy for the earth pressure balance shield based on shield–soil interactions

The control system presently used in shield posture rectification is based on driver experience, which is marginally reliable. The study of the related theory is flawed. Therefore, a decision-making approach for the deviation correction trajectory and posture rectification load for an earth pressure balance (EPB) shield is proposed. A calculation model of posture rectification load of an EPB shield is developed by considering the interactions among the cutter head, shield shell, and ground. The additional position change during the shield attitude correction is highlighted. The posture rectification loads and shield behaviors results can be solved by the proposed method. The influences of the stratum distribution (i.e., bedrock height in the upper-soft and lower-hard strata) on shield behaviors and posture rectification loads are analyzed. Results indicated that the increase of pitch angle in the upper-soft and lower-hard strata causes a sharp rise in vertical displacement. The bedrock height increases the magnitudes of the required posture rectification moments when h_r/D > 0.5. For a tunnel with h_r/D ≤ 0.5, the variation of h_r/D has little effect on the posture rectification moments. Finally, the posture rectifying curves based on the theoretical model are compared with the target ones based on the double circular arc interpolation method. The required results can be obtained regardless of the soil–rock compound stratum distribution. The maximum rectification moment in the rock layer is almost 12.6 times that in the soil layer. Overall, this study provides a valuable reference for moment determination and the trajectory prediction of posture rectification in compound strata.     

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略的动力传递特性实验研究

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略是其顺应复杂地质环境中掘进时突变载荷的一种重要的手段。以盾构机机械结构和工作载荷为基础,设计变负载下冗余驱动推进系统动力传递特性研究实验台,引入分组矩阵建立冗余驱动推进机构的力传递模型,通过数值仿真与实验数据相比较验证实验台的有效性。针对盾构机中两种典型的分组策略,提出实验台相应等效分组方法,对不同载荷下冗余驱动推进系统的动力传递特性进行研究。实验结果表明,不同变载荷条件下冗余驱动推进系统采用不同的分组策略可以有效降低载荷波动,该结果为面向复杂地质条件的盾构机冗余驱动推进系统分组设计方法的建立提供了依据。     

盾构机盾尾变形检测与有限元分析

为研究盾构机施工过程中盾尾的实时变形,提出一种有限元分析与应变检测相结合的方法,研发一种盾尾变形检测系统。建立了盾构机简化的三维模型,并依据盾构机在施工过程中,其壳体的受力与变形情况,通过有限元仿真得到盾尾应力与变形之间的本构关系,结合现场具体情况,确定了应变花的粘贴位置和数量。利用变形检测系统测量了盾尾 2 个截面上共 12 个区域的变形数据,并与现场全站仪测量数据进行了对比,两者之间的差别平均为 2.6 mm 。     

Analysis of the vibration behavior of FGM cylindrical shells including internal pressure and ring support effects based on Love-Kirchhoff theory with various boundary conditions

This paper presents the study on vibration behavior of functionally graded material (FGM) cylindrical shell with the effects of internal pressure and ring support. The FGM properties are graded along the thickness direction of the shell. The FGM shell equations with internal pressure and ring support are established based on strain-displacement relationship using Love-Kirchhoff shell theory. The governing equations of motion were solved by using energy functional and by applying Ritz method. The boundary conditions represented by end conditions of the FGM cylindrical shell are simply supported-simply supported (SS-SS), clamped-clamped (C-C), free-free (F-F), clamped-free (C-F), clamped-simply supported (C-SS), free-simply supported (F-SS), free-sliding (F-SL) and clamped-sliding (C-SL). To check the validity and accuracy of the present method, the results obtained are compared with those available in the literature. The influence of internal pressure, ring support position and the effect of the different boundary conditions on natural frequencies characteristics are studied. These results presented can be used as important benchmark for researchers to validate their numerical methods when studying natural frequencies of shells with internal pressure and ring support.     

On the creep buckling of a long cylindrical shell

The advantages and limitations of a perturbation method of analysis for the creep buckling of shells is explored in this note by examining the particular case of a long cylindrical shell subjected to a uniform external pressure. It turns out that the oval deformation mode is the most critical as assumed in previous theoretical investigations. However, other modes can make important contributions to the deformation of a cylindrical shell and can, in fact, dominate the response if important imperfections are present in these harmonics.     

基于双线激光基准的盾尾间隙测量方法研究

针对现有众多盾尾间隙自动测量方法中普遍存在的精度低和可靠性差等问题,提出了一种基于双线激光基准标尺的视觉测量新方法。通过两道平行布设的窄线形激光构建观测基准,利用传统图像处理技术捕获盾壳与管片的关键特征,结合标尺反算误差补偿技术,实现在盾构掘进过程中盾尾间隙测量值的高精度实时解算。现场实验表明,本文所提出的方法的重复性测量精度优于1.2 mm,绝对测量精度优于2 mm,测量误差小于1.5 mm,该方法可以实现盾尾间隙自动化实时精确测量且具备较高的可靠性,现已应用在我国多个地铁隧道施工现场。