高速铁路信号系统的安全管理评价研究

高速铁路信号系统要通过安全管理来保障其开发与运行中的安全相关活动符合系统安全计划的要求。为了评估安全管理活动的可信性,提出基于系统安全分析技术的安全管理评价方法。通过建立安全管理流程与系统安全功能相关联的概念模型,使用安全文化危险与可操作性研究(SCHAZOP)辨识出安全管理流程中的行为偏差,基于失效传导转换符号(FPTN)建立管理角色的安全文化失效模型,最终将管理行为失效模式转换成组件故障树作为安全管理评价证据。研究结果表明,安全管理行为偏差体现了信号系统开发与运营过程中的安全文化特征;辨识与分析安全文化失效,为信号系统安全管理活动的可信性提供了评价依据。     

基于剪切梁理论的爆破扰动对巷道顶板稳定性影响研究

厚煤层沿底布置巷道顶板维护难度较大,从爆破扰动影响顶板稳定性的角度对此进行了研究.在分析爆破应力波远区破坏效应的基础上,建立了沿底布置巷道顶板的剪切梁模型,依此研究了顶板煤、岩体的水平位移及应力分布规律,最后以某矿地质条件为原型利用Flac3D数值软件进行了模拟研究.研究发现:基于爆破应力波的远区破坏效应,沿底布置巷道的顶板煤层与上覆岩层的相对错动可以用剪切梁理论加以分析.基于此得到了厚煤层巷道顶板中煤层与岩层单调加载过程及循环加载条件下的位移及应力分布,单次爆破对顶板的影响有限,多次扰动的累积效应会对其产生一定程度的损伤.模拟中,随着装药量的增加,沿底布置巷道顶板煤、岩体的水平位移随之增加,且煤体的位移量大于岩体;持续扰动条件下,煤、岩体的水平位移均出现了累加效应,且随着动力扰动作用次数的增加,煤、岩体的相对错动逐渐增大,容易产生顶板离层垮落等动力灾害.研究成果对加强扰动作用下顶板的支护管理具有一定的理论与指导意义.     

保护层分析中独立保护层的识别研究

为阐述保护层分析(LOPA)中独立保护层(IPL)的识别规则,以及这些规则在实际应用中要注意的问题,以生产聚氯乙烯(PVC)的间歇聚合反应为例,对8个不同的LOPA场景进行分析,给出不同场景的IPL和要求时的失效概率(PFD),以及建议增加的IPL。分析结果表明,在进行IPL的识别时,应重点确认IPL的有效性和独立性。在评估IPL有效性时,应关注具有共同元件的IPL,IPL的行动能力、人员行动有效性及IPL的PFD等。在评估独立性时,应确保IPL独立于初始事件和同一场景中的其他IPL的任何构成元件。通过分析,发现PVC工艺中安全阀(PSV)设计、安全仪表功能(SIF)设计和人员行动等IPL中存在的问题,并提出相应的建议。     

堆积体边坡渐进性破坏的随机模型

为精确模拟堆积体边坡变形破坏过程,根据堆积体所固有的非连续性、非均质性、各向异性等特点,以及边坡变形破坏的渐进性特征,采用改进的有限单元法(FEM)对堆积体边坡进行模拟。考虑堆积体边坡从连续位移函数到不连续位移函数的突变。破裂发生前,用连续位移函数进行计算;破裂发生后,引入不连续位移函数。研究结果表明,破裂面上不同点的安全系数(FOS)是不同的,但都随着破坏过程而降低。同时,可以得出不同非均匀程度下安全系数的概率分布。     

深部软岩巷道变形机理及卸荷本构关系研究

安全发展是构建和谐社会的前提,煤炭行业的安全生产又是重中之重,随着煤炭开采深度的增加,巷道支护和管理方面存在的困难将无疑超过浅部其他水平,深部高应力软岩巷道围岩控制成为制约矿井安全、高效生产的主要因素之一.当前我国在安全生产理论方面的研究成果已经对煤矿的安全生产产生了重大影响,并取得卓越成就,而安全生产科学理论的贯彻执行必须借助技术、设备和工艺的创新性研究,并在现场实践中得以全面应用.本文通过对深部巷道开挖过程的应力调整机理、破坏特性及本构关系的研究,提出以锚杆、锚索为主的深部软岩巷道联合支护控制对策,并强调支护材料性能的互补性和施工的适时性.经现场实践,取得良好支护效果.     

含缺陷圆轴结构极限承载规律研究

目的 研究车辆传动轴在受损情况下极限承载能力的变化规律。方法 在圆轴上预制缺陷,并对含缺陷圆轴结构承受扭转载荷的能力进行试验和数值模拟研究。结果 当圆孔缺陷深径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷孔径比的增加而减小;当圆孔缺陷孔径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷深径比的增加而减小。当深径比大于0.4时,圆轴极限扭矩下降比与圆孔缺陷孔径比近似呈负线性相关。当缺陷孔径比大于0.4、深径比大于0.2时,圆轴最大扭角减小为15°~35°,各存在缺陷的圆轴的最大扭角差距不大。结论 圆轴扭转失效时,其最大扭角、极限扭矩与圆孔缺陷孔径比、深径比整体均呈负相关趋势。在孔径比和深径比逐渐增大的过程中,极限扭矩呈近似线性关系逐渐降低,而最大扭角先急剧减小,后逐渐趋于平稳。     

基于重要抽样法的耐压球壳可靠性计算方法研究

目的 解决耐压球壳极小失效概率的可靠性计算问题。方法 在自适应Kriging的基础上,结合重要抽样法提出耐压球壳可靠性计算方法。该方法在较大失效概率下构建的Kriging模型基础上获得重要方向,在重要方向上计算得到较低失效概率下的设计点,以设计点为中心,构建小失效概率的Kriging模型,并通过此模型采用重要抽样法开展可靠性计算。结果 分别使用提出的重要抽样法和蒙特卡洛法计算了2个算例的失效概率,计算结果表明,该方法具有较高的精度和效率。使用该方法对某耐压球壳工作载荷下的失效概率进行了计算,计算得到该球壳失效概率为4.094×10^–96。结论 研究结果可为无失效方程下极低失效概率的可靠性计算问题提供参考。     

航电电源板层间CAF短路失效机理及退化时间分析

目的 掌握CAF失效机理MTTF分析方法,以便于在实际案例中实施工程优化决策,从而降低故障危害风险和寿命周期总费用。方法 以某航电电源母板CAF失效为例,基于CAF失效机理的物理化学变化时间特性模型算法,建立电压、介质间距和MTTF变化关系,以辅助工程优化决策。结果 基于仿真计算数据,形成对特定范围产品的改进和处置决策,从而限制失效危害风险的进一步扩散,降低了产品生命周期维护费用,并提升了客户满意度。结论 掌握装备常见失效机理和采取适宜的应对措施,是持续改进装备可用性、可靠性和环境适应性的必要条件。     

汽车用钢板弹簧失效分析

目的 研究汽车用钢板弹簧断裂失效原因.方法 通过宏观分析、金相检验、力学性能分析、材质分析、断口电镜扫描及能谱分析等测试手段,对汽车用钢板弹簧的断裂失效原因进行分析.结果 汽车用钢板弹簧的失效模式为疲劳裂纹源于表面腐蚀坑处的高周腐蚀疲劳断裂.首先,板簧表面存在异常磨损,导致防护漆层局部脱落,裸露的金属基体在腐蚀环境下出现表面腐蚀坑,外界拉应力作用及腐蚀坑底部应力集中叠加导致早期疲劳裂纹在腐蚀坑底部萌生并扩展.其次,板簧表面存在脱碳现象,导致板簧表面硬度及强度降低,表面耐腐蚀性能下降,为早期疲劳裂纹的萌生创造了条件.结论 控制热处理质量,避免表面脱碳;做好定期维护保养,在簧片间加石墨润滑剂,防止长时间干磨或挤压碰撞导致漆层早期脱落;及时清理附着的泥水,减小腐蚀几率;对存在隐患的在用板簧及时更换.     

含裂隙岩石裂纹扩展与剪切特性的数值研究*

为研究直剪条件下含交叉裂隙岩石的裂纹扩展模式和剪切特性,基于PFC2D研究直剪条件下含裂隙岩石的裂纹扩展模式和剪切特性。研究结果表明:直剪过程可分4个阶段:Ⅰ初始平静阶段、Ⅱ裂纹单一扩展阶段、Ⅲ裂纹复杂扩展阶段、Ⅳ破坏阶段;法向应力越大,Ⅱ,Ⅲ阶段的裂纹扩展程度受到抑制;岩石中含单裂隙时,随裂隙角度α的增加,抗剪强度的变化趋势基本一致,遵循先降后增的规律;含交叉裂隙时,当主裂隙角度α=120°,150°时,抗剪强度随次裂隙角度β的增加呈先减小后增大的趋势,抗剪强度最小值均出现在β=30°;加固含裂隙岩体时,预防裂隙或者潜在破坏面两侧的岩体产生位移差,使其加固后成为1个稳固整体,是避免岩体产生裂纹导致破坏的重要手段。