摘要：为准确描述形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)弹性耦合系统的驱动特性,考虑模型复杂程度与工程实际需求,提出了一种基于Brinson本构方程和SMA相变原理的改进相变模型。针对Brinson相变模型SMA马氏体正相变过程中马氏体分数不连续的问题,将孪晶马氏体相转化为孪晶马氏体相和非孪晶马氏体相相混合相终点时各晶体体积分数,作为马氏体正相变终点时的晶体体积分数,视马氏体正相变为一个连续的过程,对原Brinson相变模型中马氏体正相变方程进行修正。以偏置式SMA丝驱动器为研究对象,建立了SMA弹性耦合系统模型,采用改进的Brinson相变模型分别对具有不同偏置弹簧的系统进行仿真分析,并与相应试验结果比较。结果表明,改进相变模型的计算结果与试验吻合较好,且在相变过程中马氏体相和奥氏体相体积分数和为1,符合实际情况。分析发现,对于SMA弹性耦合系统,偏置弹簧的刚度越大,驱动器响应速度越慢,相变温度区间和完全马氏体逆相变所需的加热电流越大,驱动应变先增加后减小。研究结果可更准确地描述SMA驱动器的作动过程,为偏置式SMA丝驱动器的设计提供参考。

摘要：为提高叠堆式超磁致伸缩驱动器(GMA)高速开关阀的平均磁场强度和均匀度,设计一种无气隙叠堆式GMA高速开关阀结构。用Ansys Maxwell建立叠堆式GMA磁场仿真模型,与理论分析结果进行对比,验证仿真模型的可信度。通过分析无气隙新型套筒、无气隙传统套筒与气隙式传统套筒等3种GMA结构的磁场特性,发现无气隙GMA的平均磁场强度略高于气隙式GMA,两者的磁场均匀度接近;无气隙新型GMA的平均磁场强度和磁场均匀度明显优于气隙式传统GMA,3根GMM棒的平均磁场强度分别增大6.3、9.7、8.1 kA/m,均匀度分别提高75.2%、51.2%、79.1%。结果表明:无气隙新型GMA磁场性能明显优于传统无气隙与气隙式GMA,可见GMA设计结构有效,为高频响大流量高速开关阀的设计提供理论基础。

摘要：使用杂合车安装路谱采集传感器,采集耐久试验场路谱载荷。基于实测试验场载荷谱数据,建立整车多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到副车架各连接点上的载荷时间历程曲线。建立副车架有限元模型计算得到结构的强度计算结果,再结合载荷时间历程曲线通过FEMFAT软件计算得到副车架疲劳损伤结果。对不满足疲劳耐久性能要求的结构进行优化,修改后结构有效降低了疲劳损伤值,最终满足疲劳损伤设计要求。基于该流程可以在研发设计阶段发现副车架结构的疲劳设计薄弱点,大大缩短开发周期、节省试验开发成本。

摘要：为解决我国钢桥面冷拌树脂铺装实践经验缺乏等问题,以文献查阅、交流问询和实地观察相结合的方式,对17座采用冷拌树脂铺装方案的钢桥进行了调研,对病害原因进行了分析,结果表明:冷拌树脂铺装方案服役状况总体良好,裂缝和车辙不容忽视,施工缝开裂在17座桥梁中占比超60%,纵向裂缝、车辙病害在10座RA+SMA桥梁中占比均超50%。此外,冷拌树脂铺装方案还存在鼓包、层间黏结抗剪性能不足、抗滑层耐磨性能不足、平整度差等问题,以及表面抗滑层存在掉粒现象。冷拌树脂铺装方案在跨线桥、匝道桥等单体面积较小的工程中具有一定的优势,为保障及提升冷拌树脂铺装方案的服役寿命,宜提升冷拌树脂的韧性,宜采用黏结抗剪性能更优的二阶热固性环氧树脂等作为黏层,宜加强施工缝界面处治,不宜将冷拌树脂混合料作为磨耗层,应避免雨季、高湿度环境下施工,施工后天气应良好以保障养生强度的形成。

摘要：为了阐明浇注式沥青混合料室内60℃车辙试验结果与实体工程应用中表现出的高温稳定性不一致的原因,揭示钢桥面浇注式沥青混合料+改性沥青SMA组合结构车辙变形发展规律,采用理论研究与工程应用相结合的方法,以马鞍山长江公路大桥为依托,采用建设期现场铺装用沥青混合料成型试件,进行了40℃、60℃、70℃温度条件下、接地压强为0.5,0.7,1.0 MPa的组合结构车辙试验,建立了车辙深度与温度、接地压强、作用次数之间的函数关系。通过试件模型的有限元分析和混合料抗剪强度计算,提出了不同温度、接地压强条件下的抗剪性能参数,建立了与温度、荷载作用次数、抗剪性能参数相关的车辙深度预估模型。同时,根据实桥温度场、轴载谱,分温度、荷载区间进行了轴载作用次数统计和车辙深度计算,并用实桥车辙对预估模型进行验证。结果表明:车辙深度与荷载作用次数呈对数函数关系,与温度和抗剪性能参数呈幂函数关系,相关性显著;所提出的预估模型计算所得车辙累计深度与现场历年实测结果基本一致,该桥15年设计寿命期末的车辙深度预估值将达到2.354 mm;基于实桥结构、铺装材料、交通、气候条件所建立的预估模型,可实现车辙破坏深度的有效预估,对指导中国钢桥面浇注式沥青铺装设计具有重要作用。

摘要：港珠澳大桥钢桥面铺装标准高、规模大、施工环境复杂,在分析实桥结构、交通、气候、施工条件的基础上,对该桥钢桥面铺装结构进行设计。以工程病害率、成熟程度、施工可控性、抗疲劳性能、高温稳定性、重载承受能力为评价指标,对多种典型铺装方案进行综合评定,最终推荐浇注式沥青混合料+改性沥青SMA方案。通过工艺改进,确定采用MA配合比设计方法和GA生产工艺制备浇注式沥青混合料 GMA。铺装结构设计为:对钢板表面喷砂除锈后,按顺序涂装防腐层、防水层、黏结层,然后在行车道范围内依次铺装30mm浇注式沥青混合料GMA 10+38mm改性沥青SMA 13(层间洒布改性乳化沥青);在中央分隔带范围内铺装68mm全厚式浇注式沥青混合料。该铺装方案符合全寿命设计理念,具有综合性能优、质量可靠度高、施工效率高等优点。钢桥面铺装实施过程与验收结果均表明该铺装方案合理、可行。

摘要：针对煤矿井下钻探工作环境恶劣,工人劳动强度大,容易发生安全事故的情况,设计开发了ZYWL-4000SY型遥控钻机,介绍了该钻机的总体方案,简述了钻机的基本性能参数和主要结构特点,并结合井下钻进施工的流程,详细论述了钻机的液压系统、自适应钻进技术及关键零部件的优化设计等关键技术问题。通过智能防卡钻技术,降低了钻进作业中因地压、瓦斯压力突变导致的抱钻等事故发生的概率,提高了接、卸扣过程中电控比例电磁阀的控制精度及增设溢流系统,满足了动力头钻进与旋转速度的匹配需求,使主动钻杆使用寿命延长2倍以上。通过四关节机械手实现了将钻杆箱中的钻杆准确运送至双夹持器,并与主动钻杆轴线保持一致,为接扣做好准备;并将夹持器卸完扣的钻杆准确送回至钻杆箱,代替人工操作。钻杆箱作为钻杆的盛放系统,与机械手配合实现了打钻和卸钻的完整结合,为钻机连续性工作提供了保障。通过对现场生产应用案例分析证明,遥控钻机可以通过机械手代替工人进行上下钻杆工作,实现一键自动化打钻卸钻,有效降低了工人的劳动强度,实现减人增效;钻机通过防卡钻程序控制钻进过程,有效避免卡钻事故的发生;通过遥控无线操作,避免施工过程中工人与钻机的接触,提高了钻机的安全系数。

摘要：为指导瓯江北口大桥上层桥钢桥面铺装实施,针对桥梁结构特点、区域外部环境、运营阶段交通环境、施工工期安排等因素,提出了3种行车道铺装方案,通过方案论证,确定行车道采用3.5 cm GA10+3.5 cm高弹改性沥青SMA10的铺装方案,并对其正交异性钢桥面铺装体系刚度进行了验算,对组合结构性能进行了验证。结果表明该方案各项性能指标均满足实桥服役性能要求;优化确定了中央分隔带采用7.2 cm GA10铺装方案,其厚度比行车道高0.2 cm。同时提出了钢桥面铺装材料关键控制指标:改性沥青用基质沥青10℃延度≥30 cm、聚合物改性沥青软化点≥90℃、GA用矿粉0.075 mm筛孔通过率为85%~95%及亲水系数<0.8%、5 mm~10 mm规格集料的4.75 mm筛孔通过率为0%~10%。

摘要：为了研究相关截割参数对截割比能耗的影响,基于直线截割试验装置,在不同截割角条件下,使用5种不同锥角的镐形截齿对一种砂岩进行截割试验,研究了相关角度参数对截割力和比能耗的影响;在截割角为55°时,使用锥角80°的截齿,在不同截割厚度和截线距条件下进行截割试验,探讨了截割厚度和截线距对截割力和截割比能耗的影响。试验结果表明,清理角对截割力和截割比能耗有显著的影响,当清理角过小时,截齿与岩石之间产生严重的摩擦使截割力明显较大,从而使截割比能耗较大。当清理角小于等于10°时,平均截割力随截齿锥角的增大呈线性增大,随前角的增大呈线性减小,此时截割比能耗明显小于清理角大于10°时的截割比能耗,但锥角和前角对截割比能耗未见明显的影响趋势。平均截割力随截割厚度和截线距的增大呈线性增大。截割比能耗随截割厚度的增大呈幂函数减小。截线距与截割厚度的比值存在一个最优值使截割比能耗最小,此时截割比能耗相对无截槽影响时约降低65.1%。截线距与截割厚度比值的最优值为2或3,且该比值不受截割厚度和截线距的影响。这些结论对镐型截齿工作角度的设计及采掘机械工作机构截齿布置有重要的指导意义。

摘要：为攻克煤矿开采重复扰动地层导致地面井变形破坏的技术难题,深入分析了重复扰动下地层的移动规律、地面井的变形破坏力学机理、失效方式与特征,发现地面井破坏的直接原因是发生了过量的位移变形,据此总结分析出地面井破坏失效的判识条件:①套管剪切位移量超过其管内直径;②套管的最小拉伸安全系数小于阈值“1”。在此认识基础上提出了“避、抗、让、疏、护”五大地面井防护技术理念,能够从井位选择、井身结构、钻完井工艺、安全防护装置等方面有效减少重复扰动地面井的破坏性位移量。应用技术成果在岳城煤矿设计5口地面井,实现了“采动-采空”地面井持续抽采,累计抽采标况纯瓦斯量约5240万m^(3),保障煤矿安全生产的同时提高了瓦斯抽采利用量。进一步分析地面井抽采数据发现,采动区地面井经过5 a持续运行后的抽采影响半径超过800 m。