基于膨润土力学测试的海底自行式开沟机牵引性能分析
王 猛1,王旭阳1*,孙元宏2,谷志珉2
(1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;
2.国家海洋局北海海洋技术保障中心,青岛 266061,山东)
创新点说明:
(1)通过对沉积物变形特征的分析,结合履土作用剪切实验数据,总结出一种新的海底沉积物剪切经验模型“饱和软塑土剪切模型”(saturated soft-plastic soil shear stress-displacement model, SSP model);
(2)基于“饱和软塑土剪切模型”(SSP模型),结合自行式开沟机作业过程中受力情况,利用有效拖曳力推导履带切向牵引力计算公式,最终建立海底履带有效拖曳性能计算模型。
目的:
结合海底开沟埋缆工程需求,开展深海自行式履带开沟机的实验室预研工作,通过模型实验及理论分析,解决海底沉积物稀软表层履带开沟机的承载驱动计算与预测问题。
方法:
(1)研究过程所用方法——文献调研、实验分析、理论推导、模型验证实验;
(2)主要设备——带板综合测试台(UEST05),六分力(力/力矩)传感器(SI-475-20),数据采集模块(NET F/T 9105),履带测试带板,履带开沟机缩尺模型(SMT-T 01-05),拖曳力测试台架(UEDT05)
结果:
(1)海底沉积物剪切应力-剪切位移关系模型对于自行式履带开沟机牵引性能分析及预测非常重要,目前剪切模型大多针对陆用设备所提,不适用高含水量、流塑态的海底沉积物;通过对海底沉积物剪切变形及实验的综合分析,总结出适用于沉积物的饱和软塑土剪切模型;
(2)通过对典型工况海底履带开沟机的受力分析,结合饱和软塑土剪切模型,建立基于SSP模型的履带有效拖曳性能分析模型和求解方法。
结论:
(1)带板剪切实验结果显示,陆用剪切模型对于黏性软塑沉积物有一定的局限性,“饱和软塑土剪切模型”(SSP model)能较好地描述带板在沉积物中的力学响应;
(2)拖曳模型实验结果表明,海底沉积物中基于SSP经验模型建立的履带有效拖曳性能分析模型合理有效,这也从牵引性能角度证明“饱和软塑土剪切模型”(SSP model)对于海底沉积物可行有效。
关键词:
剪切应力-剪切位移模型;饱和软塑土剪切模型;牵引性能;拖曳力;自行式海底开沟机
相似文献城市群道路交通安全的时序指数评价模型
胡启洲1,黄仕进2,李婉莊2,谈敏佳1
(1.南京理工大学 自动化学院,南京 210094;2.香港大学 土木工程学院,香港999077,中国)
中文说明:
城市群由空间区域,自然因素和社会经济组成,其中一个或两个超大城市是区域经济的核心。 这些城市共同构成一个相对完整的集群,具有现代交通和综合交通网络的可达性,并通过信息网络的发展在个体之间建立内在关系。因此对城市群交通安全进行评估很有必要。本研究提出一种用于估算城市群道路交通安全的指数模型。在研究我国城市群的实际情况后,本文在模型中引入了交通流内在属性,并利用交通发展的特征和规律模式来识别城市群中道路交通的安全水平。此外,本文基于时空分布构建了城市群道路交通安全评价指标体系。
该指标分别是:
I1是人类; I2是车辆; I3是道路; I4是环境; I11是交通安全的执行率; I12是驾驶合规率; I13是交通安全意识; I14是车辆载荷系数; I21是车辆驾驶性能的连续运动率; I22是车辆定期检查合格率; I23是人均机动车辆的数量; I24是救援设备的完整性; I31是车辆密度; I32是平均速度; I33是道路几何; I34是道路设施的完整性; I41是地质和水文条件; I42是气候条件; I43是道路系统的设计合理性;而I44是道路系统的管理理性。
从分析“人 - 车 - 路 - 环境”系统各要素之间的相互作用,并研究它们的相互影响,以帮助开发优化道路环境和交通的方法,并获得解决方案符合安全舒适运动的要求。
然后,在考虑了交通事故的主要特征和产生过程后,通过阶指数函数提出了道路交通安全综合评价模型。该模型可以有效控制交通系统的不安全行为,可以定义城市群中的道路交通安全水平,并动态检测道路安全风险。通过与道路交通安全通用模型(理想模型)的比较,对中国三个城市群的统计数据进行验证。
本文首先通过估算三个中国城市群的安全值来验证订单指数评估模型(OEEM)的有效性:京津冀(城市群),珠江三角洲(城市群)和长江三角洲(城市群)集群)。结果表明,城市群比安全城市更安全。从整体排名值可以清楚地看出三个城市群的道路交通安全水平。因此,它可以帮助运输管理人员在交通建设方面做出一些政策决策,以避免交通事故,保证交通顺畅。结果符合2016年这3个城市群的实际事故数和死亡人数。然后,本文设计了一种基于理想模型的道路安全评估方法,用于与所提出的模型进行比较。理想模型显示了与所提模型的一致性结果,并获得了相似性数据。然而,阶指数评估模型的计算误差为0.055227,理想模型的计算误差为0.0598。此外,该方法的相对误差为0.038,理想模型的相对误差为0.1005。它验证了所提出模型的优越性。
该研究的主要贡献在于,所提出的方法可用于通过订单指数函数来识别城市群中道路交通的安全水平,并建议改进措施。它还可以考虑具有各种权重的道路交通系统的各种指标的评估矩阵。该研究提供了一个可以解释各种评估矩阵的综合模型。最后,它可用于深入评估城市群中的道路交通安全。 OEEM可以克服干扰对交通安全状况的影响,并估计道路安全水平,从而清晰地反映整个城市群的交通状况。
关键词:城市群;道路交通安全;评价模型;阶指数函数
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