小型土石坝下游坡墙式结构稳定性分析

针对下游坡墙组合结构小型土石坝安全稳定问题，现行规范理论将挡土墙视为坝体结构的一部分评价结构稳定性，具有一定的局限性，且由于获取相对刚性的干砌石挡墙抗剪强度指标难度较大，工程上常选用经验值。为准确评价组合结构的稳定，厘清坡墙组合结构失稳的主要影响因素，视坝体和干砌石挡墙为独立结构，采用Geo-Studio有限元软件首先选用Morgenstern-Price法分析了正常运行工况下游坝坡稳定性，然后依据孔隙水压力分布和坝体与挡土墙接触面处x向应力与高程分布曲线，得到接触面上作用荷载进而计算得到了抗滑和抗倾覆稳定安全系数，综合坝坡和挡土墙稳定分析成果，明确了导致坡墙整体结构失稳的主要原因。分析成果表明挡土墙与坝体高度比、下游坝坡坡比是影响组合结构稳定的主要因素，提出了运用边坡和挡土墙稳定系数曲线交汇法评定最优设计参数。     

基于有限元方法的重力坝稳定可靠

借助于混合模拟法（HSM）,通过响应面法拟合一个响应面来代替未知的真实状态曲面,再进行Monte Carlo随机抽样从而对重力坝进行稳定可靠度分析。计算中考虑上游水深、上游泥沙高度、抗剪断摩擦系数、抗剪断凝聚力、扬压力折减系数,作为随机输入变量。进一步的研究随机输入变量对抗滑可靠指标的敏感性以及材料的变异系数对抗滑可靠指标的影响,得到了一些重要的结论。指出了影响抗滑可靠度指标的最敏感因子,及提高抗滑可靠度指标的途径。算例表明HSM法计算大型非线性复杂结构的可靠度简便可行,计算结果能达到所需的精度要求。     

挡土墙几何高度划分及设计选型探

挡土墙是工程中应用最广的建筑物，工程中可按其不同材料和结构形式进行分类。但在墙高日趋增大的形势下仅按上述分类是不够的，应与其他建筑物一样进行高度分类。高度划分可根据挡土墙整体稳定性，从抗滑、地基允许承载力和受力条件的普遍性和特殊性进行划分。低挡墙以易满足抗滑要求的高度作为控制划分条件，确定受水压力荷载较小，即高度4m以下为低挡墙；高挡墙以常见土基粉质粘土、粉土地基允许承载力200kpa为上限高度作控制条件划分，确定10m以上为高挡墙；居此中间者为中挡墙。挡土墙按此低、中、高度分类分析，低挡墙主要采用浆砌石材料，结构形式以重力式为主，高宽比一般为2~1.7；高挡墙主要采用钢筋砼材料，结构形式以重力式、半重力式、扶臂式和空箱式为主，设计高宽比一般为1.5~1.0之间；中挡墙材料和结构形式兼有低高挡墙的特征、高宽比一般介于高低挡墙之间。     

重力坝坝基参数对3斜面法安全系数以及滑移形态的影响

基于传统的刚体极限平衡双斜面法,弥补了完全的人为假定因素的不足,建立了三个滑裂面同时满足刚体极限平衡方程的三斜面力学模型。并以某重力坝为例,探讨了重力坝坝基参数对三斜面法安全系数K以及滑移形态的影响并揭示了一般的规律。结果表明：坝基参数（软弱夹层埋深和倾角、抗剪强度指标、抗剪强度指标相对变化）对安全系数K以及滑移形态均有一定的影响。在实际工程中应充分考虑这些影响,以使工程达到经济安全的目的。此一般规律不仅对工程实际应用具有重大的参考价值,而且还对重力坝深层抗滑稳定分析具有一定的推动作用。     

射流式水田株间除草装置设计与试验

针对水田株间除草作业劳动强度大、株间除草率低、易损伤秧苗等问题,提出一种水射流除草方法,以此设计了一种射流式株间除草装置。首先通过理论分析与参数计算确定了射流倾角为31°,喷嘴直径为0.004mm,运用动量守恒定理、粘性流体力学和土力学原理进行分析,建立了喷嘴临界破土压力模型,得出喷嘴临界破土压力为0.53MPa。进行水稻根系抗冲断极限水压试验,确定了喷嘴出口压力上限为1.5MPa。进行台架试验,选取装置前进速度和喷嘴出口压力为试验因素,以除草率为试验指标,采用二次正交旋转组合设计,建立了试验指标与影响因素回归模型。运用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据分析并进行验证试验,结果表明,当装置前进速度为0.3m/s,压力为1.5MPa时,除草率为90.62%。满足水田机械除草作业农艺和技术要求。     

基于集对法的土工袋砌护农田排水沟道边坡稳定性评价

针对宁夏引黄灌区农田排水沟道局部滑塌严重的实际状况,采用土工袋砌护沟道边坡,并进行了边坡稳定性的监测与评价。介绍了课题组在宁夏引黄灌区青铜峡邵岗镇东方红村高标准农田建设项目区实施的土工袋砌护农田排水沟道边坡稳定性监测仪器布置概况,分析讨论了2018年原型监测试验数据。在此基础上,选取沟道边坡土压力、孔隙水压力以及边坡内部位移等参数,结合影响土工袋砌护农田排水沟道稳定性的其他因素,采用集对法评价土工袋砌护固坡模式下农田排水沟道的稳定性,并且与草土木桩护坡效果进行对比。结果表明,土工袋砌护农田排水沟道固坡效果良好,集对分析法应用于农田排水沟道稳定性评价是可行的。     

含复杂结构面RCC高拱坝坝肩抗滑稳定研究

复杂地质条件对坝体抗滑稳定极为不利,尤其是存在结构面相互切割成岩块,削弱岩体完整性,对坝肩抗滑稳定影响较大。某RCC高拱坝最大坝高132m,坝址区地质条件复杂,断层和长大裂隙密集带纵横交错,层间剪切带横切山谷,坝肩抗滑稳定问题突出。为了探讨复杂地质条件下结构面对坝肩稳定和变形的影响,采用三维地质力学模型超载法破坏试验并结合有限元计算,对各结构面变位进行分析,揭示了影响左坝肩稳定的结构面是f5、f4、Lp285、L2、fj2、fj3、fj4,影响右坝肩稳定的结构面是f4及Lp4-x、fj3、fj4;模型试验求得坝肩整体稳定非线性变形超载安全系数K_2=3.4~4.3,有限元计算K_2=3.0~4.0,坝肩整体稳定满足要求;在此基础上,基于块体理论,根据坝肩结构面产状及组合,开展了典型滑移块体的失稳研究,并总结滑裂面失稳判定区间,分析得出两岸坝肩3种典型块体中"关键块体"位于左岸,试验得到"关键块体"安全系数为2.4~3.0,说明复杂结构面削弱坝肩稳定,需进一步进行处理,以提高坝肩抗滑稳定性。     

多软弱夹层坝基高重力坝深层抗滑稳定与加固措施研究

抗滑稳定分析是多软弱夹层高重力坝坝基设计工作中的关键内容.针对某一高重力坝工程,采用刚体极限平衡三滑面法与有限元强度折减法相结合的研究手段,开展了抗滑稳定计算分析,并确定了适宜的泥化夹层坝基处理措施.研究结果表明,刚体极限平衡三滑面法与双滑面法相比,抗滑稳定结果更为准确、合理,更适合用于软弱夹层坝基的重力坝深层抗滑稳定...     

废菌棒粉碎分离机的设计和试验

为实现食用菌废弃菌棒的机械化粉碎和脱袋,设计一种粉碎机构。该机构利用挤压和滑切复合产生撕搓效应的原理进行粉碎和脱袋。在废菌棒的力学性能试验结果的基础上,设计粉碎杆和割袋刀。结合废菌棒粉碎分离机的工作原理,研究菌棒径向受力、轴向输送速度和割袋刀的滑切角。搭建试验台,通过分析粉碎合格率、菌袋脱净率和生产率来检验设计的可行性。试验结果表明,在粉碎杆倾角α固定的情况下,驱动转速是影响粉碎合格率、菌袋脱净率、生产率的重要因素;随着驱动转速的增加,粉碎合格率升高,生产率升高,菌袋脱净率降低。该研究结果可为菌袋分离机的整体设计与优化提供重要依据。     

高衡重式挡土墙后多层填土填筑层序及分层厚度优劣比较研究

以水利类软岩基上的高衡重式挡土墙为研究对象,利用北京理正岩土软件挡土墙设计软件包,按墙后两层填土和3层填土分别计算不同填筑层序和不同填筑厚度时挡土墙抗滑稳定安全系数Kc及墙基边缘垂直应力σy趾与σy踵比值,用Kc和σy趾/yσ踵大小或变化状态来评价和对比分析各填筑层序方案及层厚的优劣。计算成果表明,2种土分两层填筑时,综合内摩擦角Φ值大的土层筑于上层、Φ值小的土层筑于下层或2种土分3层填筑时Φ值大的土层分筑于上下层、Φ值小的土层筑于中层的填筑层序为优,上层或中层土层厚度取填土总高度1/3合适;3种土填筑时,Φ值最大的土层筑于上层、Φ值次大的土层筑于下层、Φ值最小的土层筑于中层的填筑层序相对最优,各土层厚度取填土总高度1/3合适。     

联合收割机半轴方花键冷挤压工艺的应用研究

以联合收割机半轴方花键为例,研究了方花键冷挤压工艺及影响成形的主要因素,并应用上限法分析了金属流动规律及挤压力。结果表明,应用上限法计算挤压力,为模具设计提供了理论依据,整体凹模冷挤压方花键可满足花键产品的设计要求。     

双向钢闸门反向挡水启门力CFD分析与减载对策

为解决工程中发生垂直提升式双向挡水钢闸门反向挡水时,启门力过大,常规选用的启闭机启门力不足等问题,以江苏省某闸站的节制闸为研究对象,对反向挡水启门过程中的闸门进行受力分析,采用CFD方法计算闸门不同开高时的过流流场和水流对闸门的作用力,计算启门力,并实测验证,分析启门力影响因素和增大的原因,提出采用增大横梁排水孔面积的方法减小启门力,采用Ansys Workbench对排水孔加大后的闸门横梁强度进行校核.结果表明:启门过程中,下泄水流冲击闸门底部主梁上表面,造成上下表面压力差,是启门力增加的主要原因;增大排水孔面积,启门力呈线性规律下降,同时,由于水流对闸门水平作用力减小,主梁最大应力减小,强度能够保证.当排水孔面积增大到原面积8倍时,启门力下降7.6%~11.9%,效果显著.成果对于改进双向挡水闸门设计、减小启门力、保障启门安全具有重要意义.     

内冷油腔振荡冷却仿真方法研究

为了得出一种较为通用的活塞内冷油腔仿真分析方法,采用数值仿真研究方法,从湍流模型、多相流模型、压力速度耦合算法以及油腔几何模型进行油腔CFD仿真分析方法的研究。通过对比分析仿真所得的平均机油填充率、机油分布、壁面平均换热系数和换热系数分布,得出在进行活塞油腔CFD模拟时,标准k-ε湍流模型可以更为经济地进行流动传热计算。可保证计算模拟精度的多相流模型CLSVOF计算结果周期间变化更小,计算结果稳定。活塞油腔瞬态仿真计算时,压力速度耦合算法PISO计算得出的流动换热结果精度更高,收敛速度和达到计算稳定的速度更快,模拟所得流动传热情况更接近实际。全油腔模型模拟效果相对于简化模型效果更好。通过对油腔各壁面区域换热系数随曲轴转角变化的分析得出:振荡过程极大增强了顶面和底面的换热,油腔内壁面中顶部壁面周期平均换热系数最大;底部壁面换热系数变化趋势与顶部壁面变化趋势基本相反,这是由机油分布以及振荡规律决定的;由于侧部壁面未收到机油强烈的冲击,换热系数随曲轴转角变化相对较平缓。     

高水头阶梯溢流坝掺气坎体型优化试验研究

针对阶梯溢流坝前端设置掺气坎,以提高坝面减蚀能力与坝体消能率的研究理论尚不成熟的现状,通过9组不同掺气坎的水工模型试验,采用极差与方差分析方法得出了掺气坎角度与高度对阶梯溢流坝联合消能方式水力特性的显著性影响.试验结果表明:与掺气坎高度相比坎角度对台阶面最大负压影响较大.掺气坎角度为11.3°,坎高度为1.0, 1.3 m时,台阶面最大负压最小,分别为-9.25 kPa, -8.56 kPa;掺气坎角度对影响反弧段时均压强的显著性不如掺气坎高度,而两者对消力池最小时均压强的显著性影响相差不大.当掺气坎角度为11.3°,高度为0.7, 1.0 m时,上游水流对下游的冲刷强度较小,水体掺气充分,反弧段最大时均压强分别为424.44, 431.73 kPa;根据坝体消能效果,掺气坎高度是影响阶梯溢流坝消能率的主要因素.根据各因素综合分析,推荐掺气坎角度为11.3°,高度为1.0 m时为最优坎型,其消能率为53.63%.     

水闸闸室体系可靠度分析

在结构体系可靠度研究的基础上，根据水闸的工作特点，对服役水闸的体系可靠度计算方法进行了探讨．并分析了建子软基上的水闸闸室的体系可靠度。对水闸闸室的安全性进行了评价。软基上的水闸可看成由4种主要失效模式（沿闸基面的滑动、下游闸趾压坏、上游闸踵拉裂和上下游应力不均匀）所组成的串联体系。通过工程实例，建立了水闸极限状态功能函数，运用Monte-carlo法求得对应的可靠性指标与失效概率；并用常用的体系可靠度计算方法得到水闸体系可靠度和失效概率。由计算结果看出，水闸闸室沿闸基面滑动为水闸的最主要失效模式．上下游应力不均匀、上游闸踵拉裂、下游闸趾压坏为次要失效模式。可采取相应措施来提高水闸的抗滑穗定性。另外，某些变量的随机特性对失效模式的可靠性指标影响甚大。变量摩擦系数、粘聚力为影响水闸稳定的关键参数。而变量上下游水位则影响上下游应力的不均匀性。     

小型山地履带拖拉机爬坡越障性能分析与试验

小型山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)在田间行驶时,常遇到台阶、砖头、石块、田埂等障碍,严重影响其通过性及稳定性,进而引发侧滑甚至倾翻等安全问题。为此,选取最难跨越的台阶作为研究对象,对山地拖拉机爬坡越障性能进行研究。首先,对山地拖拉机爬坡时跨越台阶的运动过程进行分析,得到求解最大越障高度的计算公式;然后,基于多体动力学分析软件Recur Dyn进行了正交和单因素变量仿真试验,仿真结果表明:越障速度、坡度角和拖拉机质心位置均显著影响山地拖拉机的最大越障高度,增大越障速度和质心-支重轮距、减小坡度角和质心高度均可提高山地拖拉机的爬坡越障性能;最后,基于自主设计的山地拖拉机进行了爬坡越障田间试验。结果表明,在速度1.6 km/h、坡度角为0°～15°工况下,试验结果与理论计算及仿真试验结果基本一致,理论计算与仿真试验的最大相对误差分别为5.17%、6.47%;在坡度角大于15°工况下,理论计算与仿真试验最小相对误差分别为13.25%、19.21%。说明所得到的山地拖拉机最大越障高度计算公式及仿真模型在坡度角为0°～15°时有效。     

极限工况下汽车轮胎侧偏角测试方法研究

轮胎侧偏特性识别是汽车动力学稳定性控制的基础,而极限工况下因侧倾转向和变形转向的影响,基于动力学模型的轮胎侧偏角估计方法精度变差。提出一种基于直接视觉测量转向轮转角和车身姿态的轮胎侧偏角测试方法,为极限工况下转向轮转角和轮胎侧偏角观测模型研究提供技术手段。首先分析了侧偏角测试原理,基于高精度定位定向差分GPS和图像实时处理器CVS 1456等构建了实车试验系统。在对试验车转向系统传动比进行标定的基础上,原地转向和小侧向加速度行驶试验表明:基于图像获取转向轮转角与基于转向盘转角方法一致性好。圆周加减速行驶试验表明,在侧向加速度约0.8 g时,汽车达到极限工况,基于图像方式获取的转向轮转角曲线体现了侧倾转向和变形转向的影响,试验车具有不足转向特性。实车试验表明所提出方法是有效、可行的。     

土坝在水库水位下降期的滑坡机理

采用有限元法模拟土坝在水库水位下降过程中的瞬态渗流，在此基础上采用极限平衡法计算土坝临水坡的稳定性。通过时均质土坝和心墙土坝的时比研究，揭示了坝体土料性质、水位降落过程线特征与土坝孔隙水压力之间的关系及其在坝坡失稳时所起的作用。研究结果还表明：基于稳定渗流分析的坝坡稳定分析不能考虑孔隙水压力、渗流动水压力的变化及其时坝坡稳定性的影响，因而不能准确评估水库水位下降条件下土坝临水坡的稳定性。     

连续平压机入口角度动态控制方法

基于钢材弯曲变形的特点,提出一种矩形截面的入口上热压板弯曲变形来调节入口角度的方法。在分析上热压板弯曲变形原理并推导曲率半径与拉弧高度几何关系的基础上,仿真计算上热压板弯曲强度,构建基于现场总线的分布式系统和人机交互控制系统,设计油缸位移梯度渐进算法并在国产连续平压机上实现控制。研究结果表明:入口上热压板弯曲变形满足弯曲强度要求,入口角度调节方法及控制算法能够实现油缸位移梯度变化的渐进性和入口角度调节的动态性;当入口曲率半径R为100 000 mm时,入口上热压板拉弧高度理论值与实际值最大偏差为0.4 mm,横向实际值最大偏差为0.6 mm,达到控制精度要求。