KCM130型可控气动冲击矛结构优化设计

在分析断裂原因基础上对KCM130型可控气动冲击矛进行拨转轴及辅助承载机构的结构改进和优化,尽量避免其结构上存在形状和尺寸突变,从而消除或降低应力集中。为了验证优化的结果,利用ANSYS软件对改进优化后的拨转轴及辅助承载机构进行了有限元分析,并与原模型作了比较,分析表明这种改进和优化是可行的。     

KCM130型可控冲击矛矛头结构优化

针对KCM130型可控冲击矛样机在室外试验中发生控向机构中的拨转轴断裂失效问题，分别对矛头在直线和曲线两种钻进情况下的受力进行分析。通过分析得知在曲线钻进中，由于矛头将所受的偏转力矩传递给拨转轴，造成退刀槽处应力集中，导致其断裂破坏。提出将矛头偏转力矩通过控向机构传递给矛体的优化方案。利用COSMOSworks对优化后的矛头控向机构进行有限元内部应力场数值模拟，并与原设计进行分析对比，结果表明：改进后控向机构所受的应力、应变、位移都明显下降，在曲线钻进时拨转轴的受力得到很大改善，改进方案有效可行。     

KCM130型可控冲击矛矛头结构优化

针对KCM130型可控冲击矛样机在室外试验中发生控向机构中的拨转轴断裂失效问题,分别对矛头在直线和曲线两种钻进情况下的受力进行分析。通过分析得知在曲线钻进中,由于矛头将所受的偏转力矩传递给拨转轴,造成退刀槽处应力集中,导致其断裂破坏。提出将矛头偏转力矩通过控向机构传递给矛体的优化方案。利用COSMOSWorks对优化后的矛头控向机构进行有限元内部应力场数值模拟,并与原设计进行分析对比,结果表明:改进后控向机构所受的应力、应变、位移都明显下降,在曲线钻进时拨转轴的受力得到很大改善,改进方案有效可行。     

KCM130型可控气动冲击矛及附件的研制

简述了KCM130型可控冲击矛的设计思路，结构原理，介绍了其主要机构和附件的设计。     

KCM130型可控冲击矛的研制

研制了一种可进行曲线钻孔的KCM130型可控冲击矛，介绍了该冲击矛的性能参数、工作原理及结构组成，并结合其气动冲击机构和矛头调整机构的结构特点，阐明了该冲击矛的设计思路，同时对样机进行了室内和室外试验，验证了该设备的可行性。     

KCM130型可控冲击矛拨转轴断裂原因分析与优化设计

拨转轴是KCM130型可控冲击矛矛头控向机构中的关键零件。在样机室外试验过程中曾出现因拨转轴断裂而导致矛头控向机构失效的情况。针对拨转轴断裂失效问题，分析了矛头处于两种不同工作姿态时拨转轴的受力状态，确定施工曲线轨迹钻孔时拨转轴的承载状态为其危险工况。运用有限元软件对拨转轴内部应力场分布规律进行了数值模拟，分析结果显示拨转轴内部存在高应力危险截面，结合拨转轴断口的宏观形貌特征分析得出拨转轴断裂失效的主要原因是应力集中和疲劳。提出了旨在降低拨转轴内部应力集中程度和应力水平的两种优化设计方案，并与原模型进行有限元对比分析，结果表明改进设计是合理的和可行的。     

KCM 130型可控冲击矛矛头自锁机构的运动仿真分析

KCM130型可控冲击矛是一种用于非开挖铺设浅埋、小直径、短距离地下管线的气动穿孔工具,其穿孔方向是由矛头的偏转角和转动角决定的.试验证明,通过在地表回拉、转动供气胶管可以调整冲击矛的穿孔方向,实现曲线穿孔或直线穿孔以及二者之间的转换.但冲击矛穿孔过程中,矛头在外力作用下其偏转方向会自行改变,失去人为控制.即冲击矛不能锁定矛头的既定偏转方向,使其运行轨迹发生偏离.因此,必须设计矛头自锁机构,在不影响正常调整矛头偏转方向的前提下实现对矛头偏转方向的锁定.根据冲击矛矛头偏转的工作原理分析了矛头不能自锁的原因,改进了矛头控向机构,在偏心套两侧设置两个卡块,由此实现锁定矛头的偏转方向.利用SOLIDWORKSCOSMOSMotion进行了自锁机构运动仿真,验证了设计的可行性,为实现矛头自锁提供参考.     

KCM130型可控油击矛拨转轴断裂原因分析与优化设计

拨转轴是KCM130型可控冲击矛矛头控向机构中的关键零件.在样机室外试验过程中曾出现因拨转轴断裂而导致矛头控向机构失效的情况.针对拨转轴断裂失效问题,分析了矛头处于两种不同工作姿态时拨转轴的受力状态,确定施工曲线轨迹钻孔时拨转轴的承载状态为其危险工况.运用有限元软件对拨转轴内部应力场分布规律进行了数值模拟,分析结果显示拨转轴内部存在高应力危险截面,结合拨转轴断口的宏观形貌特征分析得出拨转轴断裂失效的主要原因是应力集中和疲劳.提出了旨在降低拨转轴内部应力集中程度和应力水平的两种优化设计方案,并与原模型进行有限元对比分析,结果表明改进设计是合理的和可行的.     

国内外非开挖可控气动冲击矛的发展现状

介绍了一些有关非开挖可控气动冲击矛的专利技术和目前国内外几种可控气动冲击矛产品和样机,简要阐述了它们的结构和工作原理,并作了一些简单比较。     

非开挖可控冲击矛的技术现状

冲击矛法是使用较早、应用最广泛的非开挖铺设地下管线技术，适合于浅埋、小直径、短距离的地下管线非开挖铺设。     

基于ANSYS的钢筋混凝土坡屋盖优化设计

以目前实际工程中应用较多的钢筋混凝土坡屋盖作为研究对象,使用ANSYS有限元软件分析结构受力特性,并按分部优化法对结构进行了优化,从而使坡屋盖结构在减轻重量、节省材料、简化施工的同时,结构的受力状况得到改善。     

试验设计方法在结构优化中的应用

研究了试验设计中的均匀设计法在结构优化中的应用,提出了余表的概念,解决了搜索方向的问题,考察了体积约束条件下悬臂梁的刚度优化问题,并对优化过程及结果进行了分析,结果表明均匀设计法用于结构优化是可行的.     

基于ANSYS的新型空心砌块的拓扑优化设计

提出了一种新型混凝土空心砌块模型,利用ANSYS自带的优化模块,对混凝土空心砌块进行静力学分析,并对其拓扑形状进行了优化设计,使其在满足强度的基础上达到重量最轻,拓扑形状最佳。     

风力机叶片结构拓扑优化设计

通过建立某1.5 MW叶片有限元模型,对其进行结构拓扑优化设计,得到了材料最佳拓扑分布形式,并提出了改进结构形式的概念设计方案,可为叶片新型结构设计或改进提供参考。     

大学生结构设计竞赛中的结构创新设计与优化

全国大学生结构设计竞赛是土木工程学科培养大学生创新精神、团队意识和实践能力的最高水平学科竞赛。第十届全国大学生结构设计竞赛与往届相比,命题中引入了刚柔并济的思想,除了要求结构具有足够的承载力,还对结构正常使用极限状态下结构的跨中挠度做了限制。从第十届全国大学生结构设计竞赛特等奖作品入手,分析特等奖作品的结构选型和结构优化方法,以期为学生准备结构设计竞赛提供参考。     

基于ANSYS分析的平面桁架结构优化设计

以六杆平面桁架结构为例,利用大型有限元分析软件ANSYS5.7对其按照重量最轻的原则进行了优化分析,实现了利用ANSYS5.7进行结构优化设计的全过程,得到了重量最轻的优化分析结果,在满足工程要求的前提下,节约了大量的工程材料。     

异形柱框架结构优化设计

通过对相关规范进行分析,提出了异形柱框架结构优化设计的内容及异形柱正截面承载力的简化计算方法,便于工程设计应用,为异形柱框架结构的构造设计提供了理论依据,解决了各地规范取值不统一的问题。     

大学生结构设计竞赛模型结构设计与优化

大学生结构设计竞赛是培养学生动手实践能力和创新精神的重要平台。以2018年第九届吉林省大学生结构设计竞赛赛题为例,阐述了模型结构设计过程,并对参赛模型进行了结构选型,模型结构分析及优化,为今后的比赛提供借鉴。     

Structural optimization for performance-based design in earthquake engineering: Applications of neural networks

This work addresses an approach to performance-based design in the context of earthquake engineering. The objective is the optimization of the total structural cost, under constraints related to minimum target reliabilities specified for the different limit states or performance requirements. The problem involves (1) the use of a nonlinear, time-stepping dynamic analysis to investigate the responses of relevance to the performances’ evaluation and (2) the integration of the responses into measures of damage accumulated during the earthquake. The random responses are deterministically obtained for different combinations of the design parameters and the intervening random variables, of which some are associated with the structure and some with the earthquake characteristics. The approach uses a neural network representation of the responses and, for each one, the variability associated with different earthquake records is accommodated by developing two networks: one for the mean response over the records, and another for the corresponding standard deviation. The neural network representation facilitates the estimation of reliability by Monte Carlo simulation, and the reliability achieved in each performance level, for a specific combination of the design parameters, is itself represented with a neural network. This is then used within an optimization algorithm for minimum total cost under reliability constraints. An application example uses a reinforced concrete, multi-storey plane structure with seismic demands corresponding to the city of Mendoza, Argentina.