摘要：针对普通渐开线齿轮泵流量脉动大、噪声大以及困油现象等问题,设计出一种以双圆弧斜齿轮为运动副的齿轮泵。对比分析啮合特性,得出双圆弧斜齿轮传动的优越性。以正弦曲线为过渡曲线,利用啮合共轭原理求解出双圆弧斜齿轮端面齿廓方程。采用等面积法求解了双圆弧斜齿齿轮泵的最大和最小瞬时排量,得出理论脉动趋于零的结论。利用FLUENT三维动网格技术,对比分析齿轮参数相同的双圆弧斜齿轮泵和渐开线斜齿轮泵的流量脉动,得出前者的流量脉动远小于后者的结论。

摘要：针对电液负载模拟器中的多余力矩问题,以阀控摆动马达电液负载模拟器为对象,在分析研究多余力矩产生机理及影响因素的基础上,提出一种同步结构解耦新方法,具体实现是将加载执行元件设计成复式双层结构,外层同步马达用于跟踪承载对象进行位置同步控制,内层马达用于加载,通过复式结构加载执行元件实现变被动加载为主动加载,从根本上解决了多余力矩问题。给出了复式摆动马达的参数匹配原则、密封及结构设计方案,仿真分析了内外层马达油道配流方式的合理性。最后,通过小梯度加载下电液负载模拟器性能的仿真分析验证了同步结构解耦新方法的正确性及有效性。

摘要：合理评价预测施工速度关乎隧道TBM施工的成败与效益。现有的TBM施工速度预测模型多利用岩体参数和掘进参数预测瞬时/平均施工速度,对掘进过程中的不确定性和施工风险考虑不足。基于此,引入区间预测方法,提出一种基于Bootstrap-SVR-ANN算法的TBM施工速度预测模型。以兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工为工程依托,分析了单一性输入参数的不足,指出了选择岩体质量分级指标(RMR)、TBM工作条件等级(TWCR)两个综合性参数的合理性,并对构建的TBM施工速度区间预测模型的有效性进行了验证。研究表明,TBM施工速度区间预测模型不但具有良好的点预测效果,而且预测区间可将TBM施工速度的实测值完全包络,模型可靠性较高;模型测试集在90%,95%置信水平下的MPIW分别为9.84,11.73 m/d,随着置信水平的提高,预测区间可容纳的不确定性也不断上升;TBM掘进过程中可能的风险性与区间宽度的异常相互印证,验证了区间预测模型可以定量解释施工过程中不确定性的特点。研究成果可为TBM掘进效能预测、施工工期估算和掘进参数优化等提供科学参考。

摘要：科学预测隧道掘进机(TBM)净掘进速率,对于隧道(洞)工程施工方法选择、施工进度安排以及成本估计具有重要意义。鉴于TBM施工过程具有高度非线性、模糊性和复杂性等特征,为提高TBM净掘进速率的预测精度和计算效率,采用偏最小二乘回归(PLSR)提取影响参数主成分,再利用深度神经网络(DNN)进行训练预测,提出了一种基于PLSR-DNN耦合方法的TBM净掘进速率预测模型。基于兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工实测数据,选择岩石单轴抗压强度、单轴抗拉强度、刀盘推力、刀盘转速、岩体完整性系数和岩石耐磨性指数,共6个影响参数,验证了模型预测的合理性,并对不同预测方法的拟合精度和预测精度进行了对比分析。研究结果表明:(1)偏最小二乘回归可有效克服自变量之间的多重共线性问题,将提取的主成分作为深度神经网络的输入层进行训练,简化了神经网络结构;(2)PLSR-DNN耦合预测模型避免了过拟合与拟合不足问题,具有收敛速度快,求解稳定和拟合精度高等特点;(3)PLSR-DNN耦合预测模型平均相对拟合误差2.96%,平均相对预测误差3.27%,其拟合精度和预测精度均明显高于偏最小二乘回归模型、BP神经网络模型以及支持向量回归(SVR)模型。

摘要：岩碴是岩-机作用的直接产物,也是评价隧道掘进机(TBM)破岩效率和优化TBM掘进参数的有效指标。依托兰州水源地建设工程和龙岩万安溪引水工程,开展不同岩性条件下TBM岩碴筛分试验,得到了岩碴粒径分布规律。基于新表面理论,从滚刀破岩能量转化角度出发,提出了一种新的TBM破岩效率评价指标。基于岩碴粒径分布规律和TBM掘进参数统计,探讨了新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数之间的关系,指出了新表面理论指标在反映岩碴破碎程度和评价TBM破岩效率方面的优势。对新表面理论指标与TBM掘进推力以及刀间距s与贯入度p的比值进行回归分析,得到了硬岩(围岩等级为Ⅱ级)和软岩(围岩等级为III级)掘进条件下的TBM最优掘进推力和s/p取值区间。研究表明:(1)新表面理论指标符合岩石破碎学原理,可准确评价TBM破岩效率。岩碴越是破碎,新表面理论指标越大,掘进能耗越高,此时TBM破岩效率相对较低。(2)新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数均具有良好的线性相关关系。岩碴越是破碎,破碎单位体积岩石的能量消耗越大,新表面理论指标越大,对应的粗糙度指数越小。软岩掘进条件下TBM掘进比能低于硬岩,而岩碴破碎程度高于硬岩。(3)新表面理论指标随着TBM掘进推力和s/p的增加先减小后增大,在硬岩和软岩条件下,当TBM最优掘进推力区间和s/p区间分别为7 400~7 700 kN、13.9~14.4和1 000~1 500 kN、8.0~8.5时,新表面理论指标较小,TBM破岩效率较高。

摘要：管片式衬砌结构作为构建列车低真空运行环境的一种合理方案,其接缝处的气密性是需要解决的关键问题之一。针对该问题,设计一套测试垫片-垫片槽气密性能的试验装置,提出一种评估垫片-垫片槽气密失效行为的力学模型,以实际工程垫片-垫片槽为研究对象,分析其气密性以及失效机理。研究结果表明,力学模型结果与试验结果相吻合,验证了力学模型可行性和合理性;利用力学模型中接触压力路径,可以直观解释接缝垫片密封失效机理;环向接缝垫片密封能力与初始接触压力、气密性系数、垫片等效泊松比呈正相关;纵向接缝垫片密封能力与气密性系数、垫片等效泊松比和隧道外径呈正相关性,而与垫片宽度呈负相关;初始接触压力越大,垫片密封能力越强,但密封安全储备越弱;同等条件下,纵向接缝垫片密封能力明显优于环向接缝。

摘要：针对汽车操纵稳定性实验中的蛇行试验,为解决多约束条件下汽车实验用转向机器人生成满足实验条件轨迹的问题,研究车辆运动学模型特性,采用序列二次规划方法,以最优化轨迹的综合性能为目标,规划出满足运动学约束、速度约束、目标状态约束以及曲率连续约束的最优实验轨迹.设计模糊PID控制器,在人为控制的车速发生波动时前轮转角可进行相应调整.利用Simulink-CarSim搭建车辆模型以及轨迹规划模型,进行路径跟踪实验仿真.仿真实验结果表明,所提出的轨迹规划方法与控制方法能够生成满足车辆运动连续性要求和各项约束条件的平滑轨迹,且轨形跟踪效果较好.

摘要：以在南昌地铁1号线艾溪湖东站至艾溪湖西站区间施工的"英雄号"盾构机为研究对象,针对盾构在复杂地层施工时,常规PID算法无法满足推进油缸速度同步控制的问题,提出单神经元PID控制策略。通过AMESim建立液压推进系统的物理模型,并利用Simulink设计出单神经元控制器,最后进行联合仿真,分析在不均突变载荷下各区间推进油缸的速度响应特性。仿真结果表明,该控制策略与常规PID相比,调节时间缩短0.1s左右,振荡幅值减小至原来的1/2内。由此可得,采用单神经元PID控制能够有效地解决推进油缸速度同步性差的问题,为不良地质环境下盾构推进系统的同步控制提供了理论支撑。

摘要：为研究不同因素下切顶沿空留巷高强锚注控制效果,开展不同切顶角度、切顶高度、注浆加固范围和注浆加固参数等影响因素下切顶沿空留巷围岩控制数值对比试验。研究结果表明:在一定范围内,随着切顶高度和切顶角度的增加,巷道不同部位最大位移和峰值应力呈减小趋势,巷道围岩应力随距巷道表面距离的增加呈先增大后减小的变化规律;随着注浆范围的增加,巷道最大位移和峰值应力呈减小趋势,巷道顶板位移变化率大于帮部;随着注浆加固参数等级的增加,巷道最大位移和位移变化率、围岩峰值应力和峰值应力变化率均呈减小趋势,工作面超前0~10 m范围,巷道帮部位移增幅较大,工作面影响范围为超前工作面30 m和滞后工作面60 m。

摘要：为解决盾构在复杂地层施工时推进速度和压力难以控制的问题,在压力流量控制的基础上提出BP神经网络控制策略。通过AMESim建立推进系统物理模型,并利用Simulink设计出BP神经网络控制器,最后对系统进行联合仿真,分析推进系统液压缸在变流量和变负载工况下推进速度和压力的响应特性。仿真结果表明:该控制策略与常规PID控制相比,波动幅度降低,调节时间快。采用BP神经网络PID控制能够有效地提高盾构在负载突变情况下速度和压力控制精度,稳定性好、适应能力强,为盾构控制系统设计和优化提供理论参考。