Safety margin criterion of nonlinear unbalance elastic axle system

IntroductionAtpresentanewanddevelopingsubject—chaoticdynamicsstartsabroadprospectforanalysisofnonlinearsystem[1～ 5 ].Largerotatingmachineryisatypicalnonlinearnon_autonomoussystem .Thesaferunofrotorsystemisofgreatsignificancetosociallifeandeconomicdevelopment.Thestabilityisthekeytosafeoperation .Thesafestabilityanalysisandcontrolforlargesystemisnotonlyamajorbasicresearchbutalsoisveryimportanttosolvethesafeproblemsinlifeandproduction[6 ,7].Soar,althoughmanymathematicians,mechanistsandengineer…     

边坡稳定性的神经网络估计

应用神经网络理论,本文提出了圆弧破坏和楔体破坏的边坡安全系数估计的新方法。为解决安全系数估计的知识的学习问题,提出了一种推广学习算法。用它对收集到的边坡实例进行学习,然后进行推广,预测出新边坡的安全系数。与极限平衡法和极大似然法的估计结果进行了比较,可以看出,神经网络方法具有推广预测精度高、自学习功能强、考虑不确定性能力强等特点。     

滑坡稳定分析传递系数法若干问题探讨

滑坡稳定性分析传递系数法有隐式和显式两种解法。当前对这两种解法的认识在稳定系数定义、满足的静力平衡方程类型、稳定系数计算公式表达方式、稳定系数大小关系和稳定系数计算误差等方面存在着不清楚或不一致之处。本文对此逐一进行了分析,并在此基础上提出了传递系数法解法选择的建议。     

爆破振动作用下顺层岩质边坡稳定性分析

基于对顺层岩质边坡的受力分析,在极限平衡理论的基础上,应用Mohr-Column准则,按照Bishop关于边坡稳定性安全系数的定义,推导出在爆破振动作用下顺层岩质边坡稳定性安全系数的计算方法。通过算例分析,证实了计算方法的可行性,说明了爆破振动拟静力系数同顺层边坡安全系数的关系。研究结果表明,垂直向下、水平指向坡外的爆破振动荷载以及两者的联合爆破荷载对边坡稳定性安全系数的影响最大;爆破荷载拟静力系数从0起每增加0.05,爆破振动水平指向坡外和垂直向下时,层裂长度为12.76 m的顺层边坡安全系数分别减少7.801%～10.665%、1.366%～1.978%,无层裂的顺层边坡安全系数分别减少7.61%～10.546%、1.473%～2.289%。同时,爆破振动产生的层裂长度、边坡长度以及联合爆破荷载的方向对边坡稳定性也有影响。     

安全工程流体力学创新实践教学模式探究

流体力学是安全工程类本科专业的基础必修课.通过创新安全工程流体力学理论教学模式、融合学科专业知识及改革实践教学方法,提出了教学改革总体思路和方案,梳理了安全工程流体力学中的核心知识脉络体系;将看似孤立的基础理论三大方程穿插融合在一起,并延伸至安全工程专业中的流体力学知识点,使学生明确安全工程流体力学学什么、怎么学、如何...     

On kinematic method in shakedown theory: I. Duality of extremum problems

A kinematic method for determining the safety factor in shakedown problems is developed. An upper bound kinematic functional is defined on a set of kinematically admissible time-independent velocity fields. Every value of the functional is an upper bound for the safety factor. Using convex analysis methods, conditions are established under which the infimum of the kinematic upper bounds equals the safety factor, in particular, conditions under which it is sufficient to consider only smooth velocity fields for the safety factor calculation. The method generalizes that recently proposed for the case of spherical yield surfaces by Kamenjarzh and Weichert. The extension covers a wide class of yield surfaces and inhomogeneous bodies. A shakedown problem for a beam subjected to a concentrated load is considered as an example.     

边坡稳定分析的虚功率法

基于有限元计算所得应力场的改进极限平衡法, 对渗流与有效应力耦合作用强烈的边坡或地基的稳定性分析具有优势. 本文提出了边坡稳定分析的虚功率法, 即基于极限分析的上限定理, 利用机动许可的组合刚体滑动机构和有限元应力场, 用滑动机构的速度间断面上的抗滑力功率与滑动力功率的比值计算安全系数. 通过分步优化方法, 获得边坡给定滑动机制的稳定安全系数. 对2个典型折线滑动机构的边坡案例进行了分析, 比较了采用静力平衡应力场和静力许可应力场对安全系数的影响. 指出基于土体线弹性本构模型所得的有效应力场计算的稳定安全系数, 也是边坡稳定安全性的一个不错的度量. 算例中本文计算所得的边坡稳定安全系数, 与文献中推荐的答案很接近, 其滑动机制与有限元强度折减法分析所得的滑动机制基本一致, 安全系数也接近, 表明本文提出的方法是合理的边坡稳定分析新方法, 为边坡和地基的稳定性分析提供了新的选择.      

新浇筑基础混凝土爆破安全震动速度的确定

针对以往完全依据工程经验来确定新浇筑混凝土爆破安全震动速度这一现状 ,通过爆破地震波(Rayleigh波 )作用下的新浇筑基础混凝土中的震动速度及动拉应变的分布计算并结合不同龄期下新浇筑混凝土的允许极限拉应变分析 ,提出了一种确定新浇筑基础混凝土安全震动速度的理论计算方法。理论分析结果和计算实例表明 ,所提出的理论计算方法是合理可行的 ,新浇筑基础混凝土的极限震动速度随混凝土龄期的缩短及基岩对新浇筑混凝土的基础约束程度的提高而降低。我国现行采用的新浇筑大体积混凝土基础面上的质点安全震动速度具有较大的安全储备。     

P波作用下衬砌混凝土的爆破安全振动速度研究

隧洞爆破开挖诱发的爆破地震会对邻近的衬砌混凝土产生不利影响,利用应力波(P波)在混凝土与基岩结合面处的透、反射规律研究结合面处的应力状态,并通过结合面的抗拉强度分析,提出了一种确定衬砌混凝土安全振动速度的理论计算方法。计算结果表明,新浇筑衬砌混凝土极限振动速度随着基岩弹模的增大而降低,而爆破地震波频率的影响非常有限。我国现行采用的新浇筑大体积混凝土基础面上的爆破安全振动速度有一定的安全储备。     

On kinematic method in shakedown theory: II. Modified kinematic method

A kinematic method for the safety factor calculation is studied in the case of shakedown problem with the polyhedron set of variable loads. The time variable is eliminated, and a simple explicit formula is derived for the kinematic functional when it is considered on a set of regular fields. Conditions are established under which the infimum of functional with respect to such fields equals the safety factor. A finite element discretization of the kinematic extremum problem is considered, and convergence of minimums of the discretized problems to the safety factor is proved.     

爆破振动速度预测安全保证系数的确定

基于爆破振动速度预测公式回归分析的基本原理,提出根据建筑物不同安全等级应选择一定的可靠性指标,并推导了预测爆破振动速度公式中所含安全保证系数的计算过程。为简化计算过程,又进一步提出了基于监测数据量、回归分析相关系数以及可靠性指标的关于安全保证系数计算的经验公式。经过大量监测数据验证了该经验公式的计算精度和可靠性均能满足工程实际需要,从而修正了萨氏公式预测精确度不够的缺陷,可为重要建筑物周边的安全爆破设计提供参考。     

用人工神经网络估算岩质边坡的安全系数

基于工程事例, 介绍了一组初步试验工作, 探讨人工神经网络(ANN)方法用于岩质边坡稳定性安全系数估算的可能性。文中给出三次试验及试验结果, 试验结果表明用人工神经网络估算岩质边坡安全系数不仅是可行的, 而且是一种实时、准确且准备工作简单的估算方法。     

载人航天器火灾安全研究进展

理论上和实际上, 载人航天器都有发生火灾的可能, 载人航天器的火灾安全问题是微重力燃烧研究的重要内容. 氧气浓度和气流速度对给定固体材料的可燃性具有显著影响,在固体表面的逆向和同向传播火焰中, 都存在由氧气浓度和气流速度决定的可燃极限, 即气流速度较高时的吹熄和气流速度较低时的冷熄. 极限氧气浓度和极限气流速度两个极限参数, 是衡量材料可燃性的关键指标. 在微重力条件下, 当低速气流存在时, 固体材料发生有焰燃烧和闷烧的可能性都大大增强. 因此, 剔除材料中的潜在燃料是航天器防火的主要措施.但是, 在航天器使用的材料中, 仅有很少一部分是阻燃的, 为了保证火灾安全, 还必须采取火灾检测和灭火措施. 当前美国和俄罗斯采取的火灾安全方案, 既有相似性, 也有各自的特点. 在载人航天器的火灾安全问题中, 尚有很多问题和方案有待研究或检验. 考虑到我国的实际情况, 作者认为, 通过实验对照和数值模拟的方法, 开展材料在微重力条件下的燃烧特性的常重力模拟, 对于我国载人航天器的火灾安全具有现实意义.      

A hybrid multi-objective imperialist competitive algorithm and Monte Carlo method for robust safety design of a rail vehicle

This paper deals with the robust safety design optimization of a rail vehicle system moving in short radius curved tracks. A combined multi-objective imperialist competitive algorithm and Monte Carlo method is developed and used for the robust multi-objective optimization of the rail vehicle system. This robust optimization of rail vehicle safety considers simultaneously the derailment angle and its standard deviation where the design parameters uncertainties are considered. The obtained results showed that the robust design reduces significantly the sensitivity of the rail vehicle safety to the design parameters uncertainties compared to the determinist one and to the literature results.     

水下爆破冲击波作用下典型鱼类临界安全波压模型研究

为了探究水下爆破冲击波对鱼类损伤的影响,首先通过理论分析探讨了水下冲击波在鱼体的传播过程和对鱼鳔的损伤机理,构建了典型有鳔鱼类临界安全波压模型,并结合实测数据、参考相关文献,确定了模型参数。结果表明,典型有鳔鱼类临界安全波压与鱼体长呈线性关系。其中,水介质和鱼鳔壁介质的波阻抗比、鱼鳔宽度因数、鱼鳔壁厚因数、鱼鳔径向临界拉应力因数和鱼鳔形状因数分别为0.3～2.0、0.04～0.09、0.002、60和0.6～1.1。然后,根据典型有鳔鱼类临界安全波压模型参数,得到最大和最小鱼类临界安全波压模型分别为p_ic,max=30L和p_ic,min=3L(p_ic,max的单位为kPa,L的单位为cm)。最后,通过鱼类损伤情况的实测数据和文献数据,验证了鱼类临界安全波压模型。结果表明,不同体长的鱼类在不同冲击波压力时的受损状况分布,基本与鱼类所能承受的最大和最小的临界安全波压范围符合。并根据鱼类临界安全波压与体长的关系,划分了死亡区、存活有影响区和存活无影响区。     

轨道车辆轮对的关键力学问题及研究进展

从服役失效模式、原因与后果入手,研究了轨道车辆轮对可靠性与安全性相关的关键力学问题与进展.首先总结了5种车轮踏面失效与4种非踏面失效、5种车轴失效和6种轴承失效模式.阐述了与失效模式相关的成因和后果.讨论了可能的解决方法.然后介绍了超长疲劳寿命可靠性分析、光滑表面疲劳短裂纹理论与结构安全评价方法和轮轨接触材料与形貌匹配3个关键力学问题与研究进展.进一步展望了轮轨接触多学科优化、考虑几何与载荷约束及环境影响的轴承接触疲劳理论和轮对集成可靠性与安全性分析评价方法是未来3个值得研究的关键力学问题.     

结构的非概率安全系数方法和非概率可靠性方法的比较

对结构设计的非概率安全系数方法及非概率可靠性方法进行了比较研究,探讨了非概率安全系数与非概率可靠性指标的关系,从设计思想、度量方法及表现形式等方面分析了两种方法的区别,通过一个优化算例对两种方法进行了讨论.     

重大工程场址的地壳稳定度及其应用

依据板块构造和岩石圈动力学研究结果,以不同规模的活动断裂或地壳活动带作为边界可把地壳分成不同规模的地块,相对稳定的地块称为“安全岛”。提出用稳定度(△f)的概念来定量表达“安全岛”的稳定程度,从而为选定和评价重要工程场址提供了一种新的途径。文章以黑山峡水坝选址为例进行了应用研究,提出该峡段小观音和大柳树两地均可作为坝址的结论。     

基于动力与位移耦合的边坡稳定安全系数研究1）

为克服传统边坡稳定安全系数存在的缺陷,提出以基于动力与位移耦合的卸加载响应比作为新的稳定安全系数对边坡稳定性进行评价. 在分析传统的边坡稳定安全系数内涵及局限性的基础上,运用可靠性分析方法,提出以可靠度表达边坡安全程度的设想. 从损伤力学的视角由损伤变量推导求得卸加载响应比参数,通过分析论证了卸加载响应比作为可靠度的一种表达形式,可以定量描述边坡的安全程度. 并对卸加载响应比的实际应用及其优越性进行了分析,结果进一步表明卸加载响应比作为一种新的边坡稳定安全系数具有合理性、实用性和有效性.     

椭圆形织构摩擦片在核电站安全制动器中作用机理的数值研究

核电站安全制动器基于高精度、高可靠性设计,而摩擦片是安全制动器功能执行的核心零件,其摩擦性能影响核电站设备的安全性和经济性. 本文作者将椭圆织构应用于安全制动器的摩擦片中,通过数值方法研究了椭圆织构摩擦片在电磁制动器中的作用机理;建立椭圆织构摩擦片分析模型,同时利用有限元法求解摩擦片端面的压力分布情况,并研究了椭圆倾斜角、长细比、织构深度和摩擦面间隙变化对压力分布的影响规律. 结果表明:增加椭圆织构的长细比可以有效地降低摩擦面的磨损;椭圆织构倾斜角为45°时,气膜承载力最大,可以有效降低摩擦面的磨损;椭圆织构太深或太浅均会增加摩擦面的磨损,当深度为1 μm时,可以起到很好的减磨效果;椭圆织构产生较大的气膜承载力从而增大间隙,但气膜承载力随摩擦片间隙增加而减小,因而使摩擦片间隙固定在一定范围,既减少了磨损又保证了设备的稳定运行. 本文中涉及的数值研究为完善电磁制动器中的椭圆织构摩擦片设计提供解决方法,后续在产品样机中应用并通过了寿命试验验证.