摘要：钢轨磨耗直接影响铁路运行安全,为了替代目前手工测量方式,提高测量精度和效率,研究并设计了线激光钢轨断面全轮廓视觉测量系统来实现钢轨磨耗动态测量.首先通过计算激光视觉测量模型完成激光测量单元的结构设计,然后采用平面标定法对测量头进行精确标定,获取激光平面与传感器成像平面之间的映射关系,将拍摄的钢轨轮廓光条图像还原为实际钢轨断面轮廓;利用钢轨同一截面两侧轮廓中轨头踏面轮廓相同的特征获取钢轨断面全轮廓数据,采用ICP精确配准将钢轨两侧测量轮廓合并,其中轨头踏面轮廓采用欧式聚类和距离分割方法提取;最后以双侧未磨损轨腰轮廓及其特征点为基准,将测量钢轨全轮廓与标准钢轨轮廓进行配准对比,获取钢轨磨耗值;将线激光钢轨磨耗测量单元装载于自行研制的轨道测量小车上进行现场测量试验.研究结果表明:该测量系统标定精度可达4.922×10^−3 mm,测量速度可达21.6 km/h,与钢轨磨耗尺测量值对比垂直磨耗、侧边磨耗平均偏差约为0.023 mm和0.093 mm,对同一对象多次重复测量最大偏差小于0.05 mm,该测量精度满足公务要求,提高了测量效率,便于铁路测量数字化管理.

摘要：隔震结构由于隔震层的刚度较小,结构的变形绝大多数集中在隔震层。在强震作用下,隔震装置虽然能够很好地满足大变形的需求,但是变形结束后,在某些地震作用下隔震装置很难自动复位到初始状态。隔震层明显的残余变形可能会导致主体结构正常使用功能的中断,难以保证隔震装置在多次余震或未来地震中继续发挥作用,并且在震后难以修复到初始位置。基于此,本文对比分析当前设计规范中对隔震支座复位能力的规定;以超弹性形状记忆合金(SMA)良好的变形自恢复能力为基础,结合铅芯橡胶隔震支座(LRB),提出自复位隔震支座(SMA-LRB);通过压剪往复加载试验,对比传统LRB与SMA-LRB的力学行为;对基于不同规范限值的LRB及SMA-LRB的单自由度体系进行非线性时程分析。结果表明:SMA-LRB具有良好的自复位能力;在满足规范设计的情况下,LRB隔震体系在震后仍可能出现较大的残余变形;残余变形值与隔震层的最大变形值无直接关系,在中等地震作用下(如设防烈度地震)可能更容易出现残余变形;SMA-LRB隔震体系增强了隔震结构震后的复位能力,能有效减小震后残余变形。

摘要：锆(Zr)合金包壳在高温和管内外压差作用下存在鼓胀及爆破失效行为,其中热蠕变是关键影响因素之一。针对α相Zr蠕变存在的各向异性特点,基于Hill准则推导了应力更新算法和一致切线刚度算法,并基于有限元方法加以实现,结合与温度和辐照相关的热-力学物性、α-β相转变模型和爆破失效限值经验模型,获得了Zr包壳的鼓胀行为分析工具。采用厚壁圆管蠕变问题的理论解析解进行了确认,通过与PUZRY系列鼓胀爆裂实验对比进行了验证,结果表明:相较于常规的各向同性蠕变算法,各向异性蠕变算法能够更好地预测α相区间的Zr包壳高温鼓胀;对于α+β混合相区间,目前常用的加权混合方法计算蠕变速率还存在较大误差;对于加压速率较大的工况,如果仅仅考虑蠕变的影响,则会存在较大误差。

摘要：小轮径转向架技术是驼背运输车辆的关键技术,小轮径低地板驮背车车轮型面磨耗问题严重,对其动力学性能造成严重影响,为了进一步提升其服役性能,对小轮径低地板驮背车车轮型面进行优化设计。首先建立小轮径低地板驮背车动力学模型,然后利用轮径差反向设计方法对车轮型面进行优化,最后利用车辆动力学模型对优化后型面的车辆动力学性能和磨耗特性进行验证分析。结果表明,优化后型面进一步降低了车轮等效锥度,同时减小了轮轨法向接触应力。通过对比优化前后动力学特性,优化后车轮型面有效提升了空重车状态下的临界速度,空车临界速度较LM踏面提高23.3%,重车临界速度较LM踏面增大17.54%。同时优化后型面有效提升了车辆的平稳性和曲线通过性能,最后利用车轮磨耗模型计算了直线段和曲线段的车轮磨耗,优化后曲线外侧车轮磨耗最大深度减小54.8%,曲线内侧车轮磨耗最大深度减小48.13%,型面优化可以有效减小小轮径低地板驮背车直线段和曲线段的车轮磨耗,为抑制车轮磨耗,提升服役性能具有重要作用。

摘要：随着城镇化的快速发展,大量密集的建筑群体在各大城市和小城镇中不断涌现。土与建筑群的动力相互作用不同于单个结构与土的动力相互作用,研究土与建筑群动力相互作用对上部结构响应的影响规律,使研究结果能够用于考虑群效应的上部结构抗震设计。提出土与建筑群动力相互作用的群效应概念,并在已完成的土与建筑群动力相互作用振动台试验基础上,采用有限元方法研究群效应对结构动力响应的影响规律。此有限元模型采用了Davidenkov地基模型模拟土体的动力非线性特性。采用试验数据验证此有限元模型,开展了土与建筑群动力相互作用的群效应分析,研究土体特性、建筑物净距和建筑物数量对群相互作用的影响。最后,针对位移的响应规律,进行了土与建筑群动力相互作用的群效应机理分析。全面总结了土与建筑群动力相互作用的群效应规律和参数影响,结果如下:在地震作用下,建筑群中结构位置不同反应不同,表现出动力相互作用的群效应。与单个结构相比,群相互作用使得结构的加速度减少,速度则有时增大、有时减小,与输入的地震波特性和结构位置相关。而中间建筑位移反应减少,沿振动方向结构的位移增大,建筑群中远离中间建筑的周边建筑位移反应最大。位移的群效应影响系数的绝对最大值达到770.794%。建筑群数量是影响群效应的最显著的因素。土–建筑群动力相互作用随着结构间距的增大,影响不断减弱,当建筑物净距大于建筑物基础平面尺寸的1.32倍时,群效应相对较弱。由以上结果可知,土与建筑群动力相互作用对上部结构动力响应影响较大,在上部结构抗震设计时,不能忽略土与建筑群动力相互作用的群效应。

摘要：为了进一步提升基于离散元法对免耕作业机具与土壤互作关系研究的准确性,以华北麦玉两熟区免耕壤土为研究对象,基于离散元软件(Discrete Element Modeling,DEM)扩展的The Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion非线性弹塑性接触模型开展常年免耕农田土壤离散元仿真模型参数标定研究。应用Plackett-Burman设计敏感性分析试验,选择对土壤压板试验沉陷量影响显著的关键参数(即土壤颗粒恢复系数、土壤颗粒-颗粒静摩擦系数、土壤颗粒表面能和土壤颗粒-颗粒塑性变形比),以土壤压板试验沉陷量为评价指标,应用Box-Behnken试验建立了沉陷量与4个显著性参数的二次多项式回归模型,以物理试验得到的实际沉陷量6.2 mm为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合为:土壤颗粒恢复系数为0.47,土壤颗粒-颗粒间静摩擦系数为0.62,土壤颗粒表面能为6.12 J/m^(2),土壤颗粒塑性变形比为0.41。最后通过标定优化的参数进行土壤颗粒应力传递试验,与室内试验结果对比发现,仿真的土壤颗粒接触传力特性与实际土壤压实过程中应力传递差别较小,误差范围在9.21%以内,并对比分析仿真和实测的土壤应力传递特性曲线的拟合情况,两者之间的决定系数R^(2)为0.91,表明两条曲线的拟合相似度较高,验证了免耕土壤参数标定的准确可靠,参数标定后的离散元免耕土壤模型精确度高。研究可为快速构建免耕模式下的土壤离散元模型及免耕农机装备优化提供技术支撑。

摘要：多年冻土区的地基土经常受冻胀的影响,但由于斜坡或边坡的存在,塔杆不仅存在拔起还同时存在侧向偏移现象,其病害机理倾向复杂化。为研究多年冻土区临坡塔杆桩基位移变化以及桩周路基土的温度规律,基于模型实验,研究路基在持续非对称冻结情况下塔杆桩基周围的温度场分布以及桩位移变化规律,并发明和试验一种非对称扩底锥形桩。研究结果表明:分阶段加载温度条件下,土体温度呈阶梯型下降,且初始变化规律异于后续加载阶段的变化规律,桩周温度场分布非均匀。初始试验阶段冻拔量以及侧向位移随时间稳定增长,后续加载阶段表现出位移曲线平台,且初始阶段量值最大。第1和第2温度加载阶段完成后新型桩的抗拔以及抵抗侧向偏移的效果显著,当温度加载条件下降至−20℃,抗侧向位移能力减弱,抗拔效果仍显著。针对多年冻土区的临坡塔杆桩基应避免路基遭受持续非均匀冻结作用的情况,在施工以及投入使用后期应随着环境温度变化采取足够的保温措施,并且设计时可对桩基设置适当的抗拔以及抗侧向偏移措施,以减弱非均匀冻结对桩基产生的法向以及切向的叠加作用效果。

摘要：煤层气井排水阶段是产煤粉的关键时期,煤粉运移不但会降低煤层渗透率,而且还会堵塞井筒和损坏设备。基于水动力学原理、扩展DLVO理论和JKR接触理论,开展了单相水流阶段裂缝面黏附煤粉的受力分析,建立了以"压力梯度"为判决条件的煤粉启动力学模型,分析了颗粒尺寸、颗粒类型、裂缝缝宽和离子强度对煤粉启动的影响,并围绕"适度出煤粉"和"阻止煤粉运移"两大思路提出了相应的防控对策。结果表明:煤粉启动压力梯度随着粒径的增加,先减小、后增大;裂缝缝宽越大,煤粉启动压力梯度越小;在不利化学黏附条件下有机质颗粒的启动压力梯度小于黏土矿物微粒,但在有利条件下却大于黏土矿物微粒;有利条件下的煤粉启动压力梯度远大于不利条件下的启动压力梯度。基于"适度出煤粉理论"设计煤层合理压力梯度区间时,应以优先改善最大缝宽裂缝的渗透性为原则,向煤层中注入煤粉稳定剂可提高煤粉-裂缝面间的黏附力,从而有效阻止煤粉运移。

摘要：传统的PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头磨损预测方法未考虑切削齿温度、切削受力和磨损的动态变化过程,使得磨损预测结果存在偏差,从而导致钻头磨损后受力恶化、快速失效。为解决这一问题,基于磨料磨损理论、微积分基本理论以及迭代算法,构建了PDC钻头切削齿体积磨损量和线磨损量之间的函数关系以及切削齿隐式线磨损模型,提出了PDC钻头动态磨损趋势预测方法,并对某直径为215.9 mm的六刀翼PDC钻头展开磨损趋势预测。结果表明,当PDC钻头未磨损时,其内锥齿的初始受力较大,切削齿齿体温度普遍偏高;随着PDC钻头的不断磨损,其外锥齿的受力呈快速增大趋势,切削齿齿体温度逐渐降低。在破岩初期,PDC钻头冠顶齿的磨损最为严重,外锥齿的磨损速度最快;一段时间后,外锥齿的磨损最为严重。研究结果可为磨损钻头破岩受力特性分析、基于磨损的PDC钻头布齿设计、地热钻头设计以及钻头寿命预测等提供理论基础与支撑。

摘要：容器技术以其轻便、灵活和快速部署等特点提高了应用分发部署效率.然而,资源隔离性低和共享内核的特性却给容器和云平台引入了新的安全风险.本文提出了一种基于系统调用序列和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的容器内进程异常行为检测方案,通过无代理监控模式采集进程全生命周期的系统调用序列数据,并利用LSTM捕获序列的语义特征,同时采用局部窗口内累积偏差的方式,提出了两种异常判决方法.此外,为优化模型训练效率,设计了一种短序列样本同比去重算法.在公开数据集和复现的实际攻击场景下的实验结果表明,该方案能有效检出容器内进程的异常行为,且检测效果优于同类的其它方法.