大型游乐设施加速度评价系统开发与应用

加速度是大型游乐设施的一项重要技术参数,其是否满足标准要求对乘客安全至关重要。本文提出了单向加速度和组合加速度评价算法,运用MATLAB软件开发了加速度评价系统,该系统具有加速度数据处理、3个单向加速度评价和yz组合加速度评价功能。应用该系统对某滑行车游乐设施开展了加速度评价,证明该系统的推广可规范加速度评价方法,并提高加速度评价效率。     

游乐设施G加速度分析与判别方法

加速度是游乐设施安全性的一个重要指标,分析游乐设施加速度对乘客刺激性和安全性的影响,详细解读新颁布游乐设施安全规范中的G加速度的含义和要求,针对动力学仿真分析提出游乐设施G加速度的确定方法。研究新规范中加速度允许值的解析公式及单向加速度与联合加速度之间的关系,结合测试与仿真分析数据的特点,提出一种简单方便的G加速度判别方法。该方法对游乐设施加速度标准的理解和执行有较大的指导意义。采用提出的加速度分析判别方法,给出弹射蹦极最大G加速度估计、过山车组合加速度判别的工程实例。     

道路行车安全性虚拟评价方法研究

针对在道路建成之前很难对设计道路进行有效的安全性评价的问题,在介绍运行车速评价法、速度分布评价法、线形指数评价法和驾驶人工作负荷评价法等国外道路安全评价方法的基础上,提出包括运行车速与设计车速差、相邻路段运行车速差、速度降低因子、横向力系数变化因子以及路段间的加速度值等5个评价因子在内的道路安全评价模型,并确定了相应指标的评价标准.该方法的评价过程包括自行模式和互动模式.自行模式是在驾驶员模糊车速控制模型的基础上预测路段的运行车速,从而进行线形的安全评价;交互模式主要是在虚拟仿真的基础上对道路、隧道、桥梁的交通工程设施、照明等系统进行安全性评价.通过该评价方法可以在道路的设计阶段发现存在的行车安全性问题,通过修改设计或进行安全改善,提高道路的运营安全性.     

基于期望运行轨迹的车道变换行为安全性分析

为解决车道变换行为对交通运行安全影响的定量分析难题,基于车辆和驾驶员行为特性,构建车道变换行为期望运行轨迹,提出基于缓和曲线的轨迹形式,并结合车道变换行为引发的4种碰撞形式,在车辆运行纵向和横向分别构建安全运行判断方程和安全运行限制方程,分析安全距离对运行速度和车辆侧向加速度梯度的敏感度,给出车道变换行为安全运行判断方程的应用案例。研究结果表明,侧向加速度的变化梯度直接影响车道变换的安全性。     

基于API极限工况下修井机井架强度计算研究

为研究井架在复杂工况下的强度与安全问题,以现场使用的350型修井机井架为研究对象,采用数值模拟对井架进行参数化建模;按照极限作业工况下24种组合载荷对井架进行强度分析,得出操作工况、非预期工况和可预期工况下井架的最大变形和应力云图;提取计算井架构件UC值的相关数据,对井架进行强度、刚度和整体安全性校核。结果表明:井架在常规风力作用下,最大钩载作业工况为其主要受力工况,此时井架最大等效应力小于许用应力,可满足安全需求;在相关工况中,井架的最大等效应力集中出现在上下体连接处、二层台和底部大腿处,计算井架构件各工况下的UC值均小于许用最大UC值,表明井架结构综合强度足够,满足API标准使用要求。     

人-车-路耦合环境中车辆稳态安全仿真

为揭示驾驶员、道路、车辆综合作用下车辆运行状态的失稳机理,基于多Agent建模与安全仿真技术,构建包含驾驶员、道路、车辆、协调中心、人机接口等5方面的多Agent车辆稳态安全仿真框架;建立车辆多体动力学、道路三维空间、驾驶员预瞄控制与跟随仿真模型,从车辆稳定性和驾驶员操作负荷2方面分析车辆稳态安全性。以小轿车为代表车型,针对某二级公路开展车辆稳态安全仿真试验。仿真结果表明,当汽车以60和70 km/h行驶时,前后轮总体围绕平均轴重波动,稳态运行;以80 km/h行驶时,汽车冲出车道,轮胎最小垂直反力仍然大于0;3种速度下侧向加速度均大于0.3 g(g为重力加速度),且速度越高,侧向加速度越大,表明汽车冲出车道由侧滑引起。     

滑索运动特性及关键部件受力分析

本文主要研究不同无荷拉力对滑索的运行速度以及承载索拉力变化的影响。首先建立承载索数学模型,获得承载索的静力线型;然后导入动力学分析软件ADAMS进行运动仿真分析,获得运行速度曲线,得到无荷拉力与进站速度之间的关系;最后提取滑具运行过程中对承载索施加的动载荷数据带入线型模型进行有限元分析,得到承载索的拉力变化规律,在此基础上对承载索进行了强度分析以及对滑具轮轴进行了疲劳分析,为滑索安全性设计提供可靠的理论支持。     

客车侧翻评价指标的估计与灰色预测研究

为精确评价客车侧翻危险程度和补偿防侧翻控制系统的时滞,提出客车横向载荷转移率(LTR)在线估计和灰色预测方法。首先,根据车辆结构参数和车辆动力学理论建立3自由度客车侧翻动力学模型;然后建立客车LTR的估计模型,并基于Trucksim和Matlab/Simulink联合仿真模型,在J-Turn试验工况下分析估计模型的精度;最后,为补偿控制系统的时滞,利用灰色预测模型在线预测车辆LTR,同样基于联合仿真模型分析预测精度。分析结果表明,用估计模型能准确估计客车的LTR,相对误差在4.3%以内;用灰色预测模型能准确预测客车LTR,最大相对误差在5%左右,且建模维数和提前预测时间对预测精度有较大影响。     

校车正面碰撞下儿童胸部骨骼局部应力应变分析

为深入研究儿童胸部骨骼损伤机制,考察正面碰撞下校车3点式安全带约束系统对儿童乘员的保护效果,采用带胸部生物力学模型的6岁儿童人体模型与已验证校车正碰工况模型,分析碰撞过程中安全带肩带作用下胸部骨骼的动态响应。在胸部中心区域选取局部参考点,计算不同外载加速度下各参考点内外侧产生的应力应变,对比分析其曲线形态、峰值大小、内外侧差异以及随外载荷变化率。结果表明:胸骨与肋骨前端应力应变明显大于其他损伤部位,且内侧大于外侧;肋骨前端应变峰值在外载加速度较大时超过失效阈值,是该工况下骨折危险区域;肋骨腔侧面内侧危险程度其次,肋骨腔侧后方受力较小。     

地震作用下列车过桥安全性分析

通过建立的地震荷载作用下车桥系统动力响应分析模型,对不同的高速列车在典型地震荷载作用下通过秦沈客运专线上多跨双线简支箱梁桥的全过程进行了仿真分析,对影响地震发生时高速铁路常用跨度简支梁桥动力响应行为和车辆运行安全的主要因素进行了分析和研究,其结果表明增大桥梁结构的阻尼比可有效改善桥梁本身的抗震性能,但对提高列车在地震时过桥的安全性意义不大;地震作用使车体的横向振动加速度以及脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力等各项安全评价指标均随列车速度的提高而增大,因此,在评价地震作用下高速铁路简支梁桥上列车的走行安全性时,必须考虑列车运行速度的影响;给出了确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值。     

基于虚拟仿真的过山车轮架疲劳寿命分析

针对过山车轮架结构疲劳问题的特点和传统疲劳分析方法的不足,研究了基于虚拟仿真的结构疲劳寿命分析方法;采用多种虚拟仿真手段,对过山车进行了多体动力学分析,对轮架结构进行了有限元分析及动态响应分析,对比了多轴疲劳理论的各种损伤模型的特点和适用范围,分别依据最大剪应变准则和Brown-Miller组合应变准则对轮架结构进行了寿命分析,给出了疲劳寿命,并找出了轮架结构的薄弱部位。基于虚拟仿真的过山车轮架疲劳寿命分析方法,为过山车的设计制造、日常维护、安全监察提供了科学依据,同时为结构的多轴疲劳分析提供了新思路。     

大型游艺机——过山车的安全性分析

研究基于虚拟样机技术的过山车的安全性问题,旨在解决传统设计的弊端,有效降低设计成本,提高过山车的安全性能。在ADAMS软件中建立过山车的虚拟样机模型。研究轨道圆环直径、车厢重量、制动力对过山车安全性能的影响,获得以上各参数的合理范围,使车厢连接副受力状况与加速度得到改善,制动力精确性得到提高。为探索运动类特种设备———过山车的安全保障技术提供了新途径。     

薄膜结构在动风荷载下的安全性能分析

从理论和实践两方面对薄膜结构在风荷载下的安全性能进行了研究。根据随机过程理论 ,用计算机模拟生成具有空间相关性的风场。发展建立了膜结构几何非线性动力响应问题的有限元公式 ,并以此为基础对一具体的膜结构进行了动力时程响应分析。通过观察膜结构在不同风速下的位移时程曲线 ,笔者发现 :当外界风速小于一定的临界风速时 ,结构的位移响应会逐渐趋于稳态 ,结构的振动逐渐趋于稳定 ,这时结构是安全的 ;当外界风速超过或接近临界风速时 ,结构的振幅会逐渐增大 ,膜结构将可能发生驰振损坏。进而提出了通过增大膜内预应力或提高膜曲面的曲率来防止膜结构风振破坏的方法 ,并指出了在设计和施工中为保证膜结构的风振安全应当采取的措施。     

大前石岭岩堆斜坡坡面爆破振动动力响应特征*

为探究爆破振动作用下岩堆斜坡动力响应特征,防止爆破引起坡面岩堆失稳,构建大前石岭岩堆斜坡爆破振动三维有限元模型,基于实测数据进行数值模拟验证,研究爆破引发的岩堆斜坡坡面位移、速度及加速度在不同方向、坡面位置及用药量下的响应规律。研究结果表明:岩堆体位移、速度及加速度呈波浪状“先快后慢”式衰减;垂直振动最剧烈,隧道轴线和水平方向振动较弱且相差不大;坡面位移、速度、加速度峰值与爆心距呈负相关关系,与药量呈线性增大关系;离爆破掌子面最近的坡面处垂直方向峰值速度最大,应将该点作为爆破振动安全评价关键点,且K,α推荐值分别为30,1.2左右。研究结果有助于深入认识爆破作用下岩堆坡面动力响应特征,为经济、安全施工提供参考。     

某地铁多层车站的防排烟系统设计及模拟研究

在分析地铁车站火灾烟控和乘客疏散要求的基础上,分析了地铁防排烟设计的基本思路和模式,结合某多层结构地下车站,给出了通风排烟系统的设计方案。利用模拟仿真的方法对通风排烟系统火灾事故情况下的运行效果进行了验证评估。计算表明,隧道烟控流速、楼扶梯开口流速、可用安全疏散时间等指标均可达到规范的要求。提出的设计方案和事故运行模式可提供作为一种地下车站通风排烟系统设计的模式。     

Model-based hazard identification in multiphase chemical reactors

Chemical productions operated in extreme conditions (high pressure, high temperature) require a detailed analysis of all potentially dangerous situations that can lead to a major industrial accident and thus cause a loss of life and property. Many accidents in the near or distant history underline the need of a detailed safety analysis in process industries, not only in the phase of plant design but also during the operation of the plant. It would be shown that simulation of a chemical unit using an appropriate mathematical model and the nonlinear analysis theory can be a suitable tool for safety analysis. This approach is based on mathematical modeling of a process unit where both the steady-state analysis, including the analysis of the steady states multiplicity and stability, and the dynamic simulation are used. Principal objective of this paper is to summarize problems regarding the model-based hazard identification in processes. A case study, focused on phenomena of multiple steady states in ammonia synthesis reactor will be presented. The influence of the model complexity and model parameters uncertainly on the quality of safety analysis would be underline.     

基于系统仿真的飞行风险科目安全性预测预防方法

为了提高飞行安全预测预防的科学性和透明度,在总结分析其种类和优缺点的基础上,提出了一种基于人-机-环复杂系统仿真的飞行安全预测预防方法的基本思路和评估步骤。选取GJB 626A—2006中的低空大表速科目进行飞行安全预测预防方法研究,通过潜在危险分析给出该科目在飞行中易出现2条事故链,并对故障元件进行可靠性建模。通过人机系统建模对事故场景进行仿真,得到风险决定性参数样本极值,并应用极值理论和马尔科夫法进行定量评估,提出了飞行安全性预防措施。     

过山车立环轨道设计方法

基于加速度研究过山车立环轨道曲线的设计方法。分别研究向心加速度恒定的立环曲线,加速度恒定的立环曲线和以欧拉螺线为基础的立环曲线。建立三种立环曲线的方程,通过数值方法进行求解,借助Matlab计算在给定初始条件和边界条件下的轨道曲线。以加速度为评判标准来分析三种曲线的优点和缺点,最终得到以加速度为基础的立环轨道曲线设计方法。