摘要：针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场景出发,结合数字孪生五维模型,设计起重机结构承载能力数字孪生框架;以多指标下的结构承载能力动态综合评估方法为支撑,围绕虚实映射、数据交互与服务交互,分层分级阐述结构承载能力数字孪生系统构建方法;从模块内聚,功能集成的角度,搭建数字孪生系统平台。以YDC20/30轻小型移动式起重机为例,验证了所提方法及系统的有效性,为及时精准判断起重机服役过程中的安全性提供了一种新途径、新策略。

摘要：针对双高双立柱式堆垛机结构设计时存在的结构非线性与设计参数响应值之间复杂的隐式关系。采用三维参数化建模和最佳填充样本空间(OSF)进行试验设计,利用Kriging模型建立双高双立柱式堆垛机设计参数和最大应力、最大位移和质量之间的映射关系,通过精英保留策略快速非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),实现堆垛机结构尺寸、箱型梁壁厚的最佳寻优化方案,以满足强度、刚度、稳定性和优化设计目标。结果表明,采用该方法能够有效提高双高双立柱式堆垛机的静态结构优化设计精度和效率。

摘要：为减轻起重机重量实现节能减排的目的,提出一种基于篮球联赛优化算法的通用桥式起重机主梁轻量化研究方法。基于建立的起重机主梁数学模型,通过篮球联赛优化算法并且以起重机主梁轻量化为目标进行了计算。结果表明采用篮球联赛优化算法不仅迭代速度快,而且能够取得最优解,验证了该方法的可行性。

摘要：为提高电动单轨吊在井下运行时的操作舒适性,通过人机仿真软件建立符合中国驾驶员身体数据的人机虚拟仿真模型,结合可控性、可视性和工作姿势舒适性探讨电动单轨吊司机室设计缺陷。结果证明:电动单轨吊能够较好地符合第5百分位和50百分位的人体需求,但由于其整体尺寸受到井下巷道的限制,对95百分位人群使用和操作中略有不便。通过计算机虚拟仿真等技术,可为井下特殊工况下电动单轨吊人性化设计提出优化策略。

摘要：为了分析起重机运行过程中轨道连接处缺陷对金属结构冲击系数的影响,通过正、余弦函数分别模拟高低缺陷和间隙缺陷所引起的不平度,并提出起重机越过轨道缺陷过程的动力学模型。理论推导起重机通过轨道连接处高低缺陷和间隙缺陷时的运行冲击系数方程,并将其与GB/T3811:2008和ISO8686—1:2012中方法进行形式和结果的比较,从而证明理论推导结果的正确性。基于起重机车轮尺寸及两种轨道缺陷不平度函数,分析轨道连接处高低缺陷和间隙缺陷发生耦合作用的临界条件,结果表明高低缺陷在冲击过程中起主要作用,二者同时存在时可忽略间隙缺陷影响。通过试验测试满载工况下无轨道缺陷和7mm高低缺陷时主梁最危险点的应变时间历程,并计算危险点的最大应力;将理论推导的运行冲击系数应用到有限元模型中,计算在无轨道缺陷和7mm轨道高低缺陷时对应测点的最大应力值,有限元分析结果与试验测试相对误差为2.63%,从而通过工程试验验证运行冲击系数理论推导的正确性。分析轨道缺陷对起重机剩余寿命的影响发现,起重机的临界裂纹长度、疲劳剩余寿命均随着轨道高低缺陷增大而减小,而影响度随着轨道缺陷增大而增大,轨道高低缺陷增大会使运行冲击系数增大且导致起重机主梁剩余寿命降低。

摘要：为了解决设备结构健康监测中传感元件大量布设所带来的经费成本增加、海量数据处理复杂、维护保养不便等问题。根据易损性分析在特种设备结构健康监测中的作用,提出对结构模型融合采用重要性系数和冗余度、失效模式和路径、应变能和流动势等计算分析方法,研究设备结构体系中的最易损区域或最薄弱环节,最终确定并形成传感系统区域分布的最优布设。结果表明:在传感系统区域分布最优布设理念下,提供了一套以易损性分析为基础的计算、分析、判定的评估体系,可进一步完善设备结构健康监测技术,为后续的工程设计提供一定的理论依据和实践指导。

摘要：针对某型叉车行驶时座椅处振动强烈的性能缺陷开展研究,结合多体动力学方法,充分考虑叉车车架为空间柔性体以及路面对叉车动态性能的影响,建立基于约束刚柔耦合的叉车动力学模型,进行叉车行驶时动态特性仿真与评价。根据相关试验结果验证理论模型与仿真模型的正确性。在此基础上,针对座椅垂直振动对叉车的整车系统提出改进设计的措施:转向桥采用转轴为椭圆形且支座内有橡胶垫块的弹性铰接以及护顶架通过4处橡胶垫块与车架相连接,发动机盖铰接在护顶架上,座椅安装在发动机盖上,将发动机通过两处橡胶垫块(隔振垫)与车架连接。对改进后的整车系统在相同条件下进行仿真并通过试验加以验证,结果表明,叉车整车系统结构修改以后,其基频及座椅振动频率降低,振动能量减小,研究结论对叉车的整车开发或部件的振动性能优化具有一定的实用价值。

摘要：为了分析土基和沥青面层材料的横观各向同性特性对半刚性基层沥青路面结构的影响,基于建立的横观各向同性沥青路面设计理论,运用编制的基于该理论解的路面结构分析程序ANISOLAYER,利用沥青面层及土基横观各向同性特性,对半刚性基层沥青路表(路表面)弯沉进行了研究。同时运用ANISOLAYER程序分析了在不同厚度沥青面层及不同半刚性基层弹性模量情况下,土基横观各向同性特性对路面结构关键性设计指标的影响(路表弯沉、半刚性基层底部拉应力及路基顶部压应变,沥青层底应变为压应变或较小的拉应变,故未考虑)。研究结果表明:无论是面层还是土基,其各向异性度(水平弹性模量与垂直弹性模量之比)对路表弯沉的影响曲线变化趋势是一致的;随着土基水平模量的增加,延长了路面的寿命;随着半刚性基层弹性模量的增大,土基水平模量的变化对路表弯沉及基层底部拉应力的敏感性将降低,对路基顶部压应变的敏感性更加显著,但其绝对值较小。

摘要：针对起重机的安全性问题和传统的安全评价方法计算效率低下等复杂问题,提出Sobol方差结合代理模型的计算分析方法来研究桥式起重机的结构安全评估。根据桥式起重机的结构特点和2种失效模式的安全评价准则,通过Sobol方差的概念建立量化评价模型,利用克里金代理模型提升计算效率。结果表明:采用克里金代理模型的计算方法可以将结果误差控制0.80%~4.41%,节省90%计算成本;在各种失效阈值下,翼缘板厚度对于结构强度和刚度的失效概率影响是最大的。该方法不仅提高了起重机结构安全评价效率,节省了试验成本,而且弥补了多种设计变量下的起重机结构安全评价的不足。

摘要：为了分析碎石材料横观各向同性特性对沥青路面结构设计的影响,评价其使用特性,运用状态空间理论,基于横观各向同性层状弹性体系理论解,使用路面结构分析程序ANISOLAY-ER,对基于土基和碎石类材料横观各向同性特性的路面结构设计进行了分析,给出了5种典型沥青路面结构三层体系设计诺谟图,并对一碎石基层沥青路面结构厚度进行了程序化设计。结果表明:在考虑沥青路面关键性设计指标的情况下,对于碎石基层沥青路面结构,沥青层底部拉应变和路表弯沉都普遍比容许值小50%左右,其控制设计指标主要为路基顶部的压应变,车辙为其主要破坏模式。