摘要：黄土丘陵区易发生震陷型边坡失稳。通过动力离心模型试验和有限差分非线性动力分析方法研究地震时黄土边坡的动力响应及变形机制,探究了地震作用下概化黄土边坡的加速度及位移响应,提出了基于动单剪试验条件下黄土震陷系数经验公式及黄土场地震陷量估算方法,并应用于黄土边坡震陷变形计算。结果表明:黄土边坡对地震荷载具有放大效应,加速度放大系数沿高程呈非线性增大,且坡面动力放大效应大于坡体内部;边坡的震陷量与土层厚度关系密切,土层震陷系数随高程呈对数式增加;地震作用下黄土边坡的破坏形式是水平滑移变形与竖向震陷变形双向耦合的结果,震陷变形表现显著,边坡向临空面滑动,坡顶张拉裂隙和坡面错位裂隙大量发育,震陷沉降不均导致坡面形成错位阶梯。

摘要：巷道围岩由于变形的不协调常常会产生单个或多个离层。根据岩层相对移动时拉拔载荷对锚杆的作用机制,对单个离层产生的锚杆附加应力建立弹塑性力学模型,讨论了弹性状态下离层对锚固体荷载的影响,随着离层进一步扩展,锚固体界面进入弹塑性阶段,基于剪切滑移模型,确定出离层左右两侧的滑移范围。总结出离层作用下锚杆受力全过程分为5个阶段:全弹性、单侧弹塑性、两侧弹塑性、一侧全滑移而另一侧滑移范围增大、全塑性直至锚杆承受极限拉拔荷载而破坏。采用模型试验数据对岩体离层-锚杆轴力曲线特性进行对比验证,结果表明,计算值与实测值吻合较好。根据应力叠加原理,推导出多离层情况下锚杆的应力求解公式,得出应力分布为多峰曲线。通过实例对离层值、离层位置做了参数分析,离层对锚杆的荷载影响应在今后的锚固设计中予以考虑。

摘要：目前煤矿巷道永久支护作业中锚网运输与布放主要依靠工人操作完成,存在工作效率低、劳动强度大,危险系数高等问题。在团队研发的煤矿智能掘进机器人系统的基础上,提出一种自动取网、送网、布网的锚网运输机器人系统。研究设计了锚网运输机器人机械结构,利用Solidworks建立三维模型,对取网机械臂结构进行力学分析;建立系统作业机制,基于D-H法构建机械臂的运动学模型,并进行其工作空间分析,基于五次多项式插值,求解末端运动轨迹。结果表明锚网运输机器人取网单元结构设计合理,可靠性强,稳定性高,具有较高的运输及布放效率。

摘要：中国内陆城市遗存大量的旧工业建筑空间,它们面临重新再利用的迫切现状。根据冶金工业建筑特有的空间尺度与结构特征,将其与当今全民健身设施的空间需求进行关联匹配,是老旧建筑获得新生的有效方法。结合陕西省钢铁厂改造项目的实践案例,对旧冶金建筑的空间改造与全民健身的功能置入进行研究与探索,并通过ABAQUS有限元软件对该案例钢桁架的竖向受力性能进行模拟分析,利用空间功能整合和改造的设计手法对影响新功能的原有建筑结构进行局部改动。结果表明:改进方案可以在促使旧工业建筑活力再现的同时活化利用原建筑的空间,可为类似旧工业建筑空间的改建再利用提供借鉴。

摘要：多源信息融合评价技术是煤层底板突水预测的重要手段,该方法在应用过程中存在专业技术要求高、评价过程复杂繁琐且智能化水平不足的问题。根据突水危险性评价技术流程特点,系统阐述煤层底板突水多源信息综合评价系统的设计原则、设计思路、开发模式和开发方式。构建具有普适性的煤层底板突水评价指标体系、权重计算方法和危险性评价模型等系统核心功能。以GIS技术为基础支撑,依托Visual Studio开发平台,合理调用三方控件(WindowsForm控件、DevExpress控件、ArcEngine控件),引入随机森林机器学习方法,集成开发从数据处理、存储、权重运算、专题图制作到评价结果可视化输出等多功能一体化的煤层底板突水危险性综合评价系统,实现从源数据到评价结果可视化呈现的“一”系统,使煤层底板突水评价技术更加简便和高效,解决了现有技术依赖多平台计算、评价步骤分离化大且智能化水平低的问题。

摘要：针对现有煤矿井下移动机器人运动规划所生成的轨迹存在超调、碰撞、不连续、不光滑等问题,提出了一种由路径规划、轨迹生成、轨迹优化3个部分构成的煤矿井下移动机器人运动规划方法。路径规划采用基于图搜索的A*算法实现,通过开始搜索、路径排序、继续搜索3个步骤循环迭代,快速规划出一条可通行的全局路径作为轨迹生成的初值。轨迹生成通过构建基于Minimum Snap的目标函数,并施加等式约束来实现。轨迹优化则是在轨迹生成的基础上施加不等式约束来实现:通过调整时间分配和构建基于Corridor轨迹规划的不等式约束,解决基于Minimum Snap轨迹生成在求解过程中出现的超调现象,并对整段轨迹本身进行约束,避免发生碰撞;通过引入调和函数Bezier Curve,构建基于Bezier Curve的Minimum Snap的轨迹优化问题,使得轨迹高阶目标函数的求解变得简单高效,最终生成一条适用于煤矿井下移动机器人的能量损失最小、连续、光滑、无碰撞、可执行的运动轨迹。在Matlab仿真环境中设计了随机地图,生成了包含时间分配、位置规划、速度规划、加速度规划的最优轨迹规划结果。实验结果验证了该运动规划方法的正确性和有效性。

摘要：为改善传统防滑链笨重、噪音大、易损伤轮胎等缺点,基于干、湿摩擦因数的差异通过三向正交混杂织物结构设计,制备超高分子量聚乙烯/苎麻混杂织物轮胎防滑套,分析测试了其摩擦因数、耐磨性能和实际路面效果。结果表明:混杂织物轮胎防滑套干湿摩擦因数的转变使车辆制动距离可缩短20.5%;其摩擦因数比市场商用防滑套增加了116%;由于层间间隔结构织物防滑套的苎麻含量最高,织物结构更紧密,混杂效应更明显,其防滑性能和耐磨性能均最好;通过吸湿性能测试,进一步揭示了该新型防滑织物防滑机制。本文研究成果可减少防滑链对车体损伤,拓展三维织物的应用领域,具有重要的实用价值。

摘要：光子晶体光纤的问世,使得光子晶体保偏光纤(Polarization maintained photonic crystal fibers, PM-PCF)的研究一直是光通信领域的研究热点。在综述国内外大量文献的基础上,对高双折射光子晶体保偏光纤的传输机理和保偏原理进行分析,评述了高双折射光子晶体保偏光纤的各种设计方案,并进一步对光子晶体保偏光纤的研究现状、应用和发展前景进行了展望。

摘要：介绍了一种适用于激光雷达应用场景的电磁驱动式双轴MEMS微镜,并设计一种新颖的径向磁场致动系统.利用图案化单匝电镀铜线圈和同心永磁体组件形成的径向磁场作用,驱动直径2.6 mm的大孔径双轴微镜偏转.在此工作原理基础上,理论分析和有限元仿真了不同弹性扭转梁结构的驱动位移响应输出等力学特性,提出选用大位移响应量的蛇形折叠梁作为微镜器件的外扭转轴的结构模型,并对永磁体组件耦合的磁场进行研究分析、仿真,实现驱动线圈处获得最大磁场强度.所设计的微镜水平谐振频率和竖直谐振频率可达3376.2 Hz和419.46 Hz,共振态下的水平光学偏转角度和竖直偏转角度分别约为±25.2°和±17.4°,满足MEMS激光雷达对光束扫描器件的大尺寸镜面和广扫描视场范围的需求.

摘要：针对复杂地质条件煤矿巷道存在的掘快支慢难题,提出一种集钻、护、锚于一体的多履带钻锚机器人群。依据巷道支护需求,设计钻锚机器人本体结构、钻机布置以及支护工艺,完成钻锚机器人三维建模;基于D-H法建立钻锚机器人钻机运动学模型,分析并求解顶板钻机与侧帮钻机正运动学解和逆运动学解,仿真得到钻机可支护区域的点状云图、末端运动轨迹等。结果表明顶部与侧帮钻机支护作业中能够避免钻机与机器人本体之间的干涉,实现准确、平稳运动至待支护位置,具有较强的稳定性和可靠性。