无弹簧式振动锤周期运动稳定性的研究

摘要：本文讨论了无弹簧式振动锤锤体在每个运动周期内冲击一次的简单周期运动。通过建立运动方程,分析小扰动量对运动方程的影响,建立了锤体做简单周期运动时的稳定条件,并分析对比了无量纲冲击时间△Ｔ＝０和△Ｔ时的情况。理论分析的结果与实际实验的情况基本相符。     

龙江一型弹簧吊锤简介

在钻孔施工中，利用吊锤起拔套管及处理孔内事故钻具，是一项繁重的体力劳动，实现吊锤机械化则是广大钻探职工的长期愿望。在毛主席的革命路线指引下，我局地质六队广大职工，在队党委的正确领导下，从一九七四年开始，首先参照“钻探技术手册”设计了“差速式吊锤机”，随后在水电部“弹簧起管锤”的启示下，经过对比，认为“弹簧吊锤”较“差速式吊锤”简便、易行，便于一九七四年年底开始了“弹簧吊锤”的设计、试制、实验工作，两年来共进行了三次设计、四次试制、改进和     

系列高效液动锤的研究与应用

传统的液动潜孔锤适应孔深较浅、孔径范围小。传统的正作用式液动潜孔锤阀、锤的工作弹簧对冲击能量影响大、弹簧寿命短,易损坏,其在不正常工作时将截断液流通道,必须提钻检查,否则将会出现烧钻事故;传统的双作用液动锤主要是靠锤、阀各自的上下活塞面积差产生的压力增高而工作,运动密封副多,对冲洗液质量要求高、运动阻卡几率大,固定式节流环对冲锤下行做功将产生一定的阻尼作用。YZX系列高效液动潜孔锤和SYZX系列绳索取心液动锤克服了传统液动锤的诸多不利因素,通过从基础理论研究、结构优化设计、产品规模开发,使我国液动锤技术得到了大幅度的提升,并作为一种高效、简便、节能的新产品,在生产实践中获得了良好的应用效果。     

粘弹性桩打桩过程中的应力波分析

主要讨论了粘弹性桩打进过程中的应力波传播问题。探讨了刚性重锤与桩撞击产生的冲击荷载及粘弹性桩在刚性锤撞击下的振动方程,给出了桩纵向振动的解析解,并分析了桩的粘滞系数及桩端土刚度对桩端质点振动速度响应的影响特点。     

大直径贝诺特桩套管上拔机制分析

目前关于贝诺特桩套管沉拔机制的研究,主要针对套管贯入过程,而对高频振动上拔套管机制的研究还不全面。采用任意拉格朗日-欧拉耦合大变形有限元ALE方法,建立套管高频振动上拔的有限元-无限元耦合模型,对套管高频振动上拔机制进行详细研究。结果表明,套管高频振动上拔过程可分为缓慢和快速上拔两阶段。在套管振动上拔过程中,土体位移、应力、孔隙比和超孔隙水压力均在管端附近突变,靠管心愈近变化愈明显。分析土体参数(土体弹性模量和管-土间摩擦系数)和振动锤参数(激振频率和激振力)对振动上拔套管的影响。土体较软、管土摩擦作用较强时,土体位移和应力变化越显著。振动锤参数仅影响套管上拔速度与土体质点速度,对土体位移和应力影响甚微;振动频率接近地基固有振动频率时,上拔阻力最小,振动振率越大,振动影响范围越小。     

阀式正作用冲击器冲击频率和弹簧的性能分析

阀式正作用冲击器性能测试及使用中出现两种现象: （1）实测冲击频率低于设计频率;（2）锤簧使用寿命短。究其原因,一方面是弹簧自振频率与外载荷变动频率接近,引起弹簧共振,造成冲击器压力波动,延长工作循环时间,降低冲击频率;另一方面是弹簧疲劳强度安全系数小于许用安全系数,造成锤簧折断,缩短使用寿命。改进办法是修改阀的结构尺寸及重新设计弹簧参数以提高弹簧自振频率和安全系数。      

基于Workbench的声频钻机动力头隔振特性分析

声频动力头的隔振是保证其能否安全稳定工作的关键,本文基于单自由度系统有阻尼受迫振动理论建立了动力头隔振机构受迫振动模型,发现隔振橡胶刚度k、阻尼c以及施加外部激励力频率w等是影响动力头隔振性能的主要因素;在此基础上建立动力头的动力学模型,对其进行振动特性仿真研究。研究结果显示,动力头的隔振传递率与外部施加的激励力频率成正比,与隔振弹簧刚度成反比,与隔振弹簧阻尼成正比,且当弹簧刚度增大到一定值时,隔振传递率趋于定值。因此在实际工作时,可通过适当提高外部激励频率,隔振弹簧选择刚度较小、阻尼较大的橡胶材料等方法,以提高动力头隔振性能。研究结论可为设定声频钻机工作频率、优化设计动力头隔振机构等提供参考。     

均质弹性地基中单桩的扭转振动特性研究

利用积分方程的方法研究了均质弹性地基中单桩的扭转振动问题。在分析过程中,首先利用积分变换的方法得出均质弹性地基内作用一埋置扭矩时的基本解。基于基本解,根据变形协调条件建立了控制单桩扭转振动特性的第2类Fredholm积分方程。对所得积分方程进行数值求解得到单桩扭转振动时的扭矩和扭转角及动力柔度系数,并对其进行了参数分析。所得结论对桩基础设计与计算以及桩基低应变扭转波动测技术有一定的指导意义。     

海底取样器的理论探讨及参数计算--海底取样技术介绍之五

阐述了海底取样时岩芯形成的理论过程，推导了有关理论计算公式，得出了形成“桩效应”的条件，并论述了取样器静压力及振动锤多项参数的理论计算公式。     

静动力排水固结法处理淤泥软基振动试验研究

对于高含水率、大孔隙比的深厚淤泥地基,在静动力排水固结法处理中,采用组合式高效夯击减震锤（SAAT）等4种不同形状尺寸的典型夯锤,以975～1 125 kN•m单击夯击能夯击,进行场地振动加速度及夯沉量原位对比测试,获得SAAT夯锤与地基土首次接触、回弹和二次作用历时分别为15,80,35 ms,各锤作用下竖向与水平向加速度分别在10 m与5 m距离内急剧降低,得到满足规范（烈度Ⅶ度）安全要求时SAAT及各夯锤夯击综合安全距离为20～30 m,其中SAAT所需安全距离最小。结果表明,采用SAAT可明显提高夯击效率,并可有效地减小对周边环境的振动影响。此外,对该条件下夯击冲击波的传播及衰减规律进行了总结与分析。     

溢洪道高边坡控制爆破施工

本文分析了单响药量和起爆网络对爆破振动的影响,结合控制爆破技术进行了振速监测,通过爆破监测估算出该地区爆破振动衰减规律,用以指导溢洪道开挖施工,保证了泄洪洞的安全。     

钻柱恶性振动识别与抑制技术研究进展

钻柱振动问题在钻井实践中普遍存在,钻柱恶性振动是造成钻头、钻柱失效的重要原因,其会降低钻井时效,增加钻井成本。如何有效识别钻柱恶性振动并加以抑制是一个重要的课题,国内外对其开展了大量的攻关研究和工程实践。本文详细阐述了钻柱耦合振动的理论研究现状及最新发展趋势,对钻柱振动室内实验研究进行了总结,介绍了国内外井下振动监测装置、钻柱振动抑制工具研发与应用的最新进展;最后提出理论研究与室内试验相结合,研发钻柱动力学分析软件及井下振动识别监测工具,配套合适的抑制、减振工具是解决钻柱恶性振动问题的主要方法;同时建议开展振动抑制一体化解决技术的研究。     

不同振动特性参数对振动沉管/压实的影响

振动钻探或沉管/压实机械在工程中有着广泛的应用,但缺乏频率比、阻尼比对振动沉管机械功率影响的系统研究,施工中有时会出现功率异常增大,其驱动功率如何计算仍然困扰着工程设计人员。本文通过阻尼耗散功率法,来分析计算惯性和非惯性激励振动机械的平均功率、瞬时功率问题。结果显示,大阻尼（0.5＜ ζ ＜1）全频率范围的一般情况,惯性激励系统耗散功率近似与激振力角频率平方成正比,仅在小阻尼（阻尼比 ζ ＜0.5）共振区,功率与激振力幅值的平方成正比,与阻尼成反比,正是小阻尼易引起功率异常增大;非惯性激励机械在有阻尼共振区附近工作才能吸收足够的功率。振动沉管机械设计时不仅要满足系统的平均功率的需求,还要校验最大瞬时功率需求。     

The Frequency Content of Ground Vibration

A detailed examination of the frequency content of ground vibration is presented in terms of the so-called instantaneous frequency and time-frequency analysis. These techniques, and others, are applied to the surface vibration from a mass blast that triggered a large seismic event and to an earthquake vibration measured in the walls of a massive dam. As an associated issue it is shown that the relationship between peak levels of acceleration and velocity also reveals information on the frequency content of ground vibration. It is demonstrated quite clearly that the popular zero-crossing method cannot be used to obtain the frequency associated with the peak vibration level. In fact it is a false notion that one particular frequency can be associated with the peak level except for the ideal (and impractical) case of a single sinusoid. Realistically, there is a distribution of frequencies associated with the peak level, and a technique of sliding filters is suggested in order to examine the dependence of the peak level upon this frequency content. In light of the sliding filter approach, a new frequency dependent criterion for allowable levels of vibration is presented. This criterion is a completely continuous and well-defined function of frequency and so is more realistic than the current criteria which are only piecewise continuous and based upon an ill-defined frequency. The new criterion is applied to vibration data obtained from quarries and underground operations and is also applied to a model of resonant vibrations in urban dwellings.     

航空重力减振系统振动测试与分析

航空重力系统测量中,飞机发动机及机载环境引起的高频扰动将会严重影响航空重力系统的测量结果,而航空重力减振系统是有效解决高频振动的主要途径.因此,航空重力减振系统的减振效果,模态参数(固有频率、阻尼比和模态振型)是减振系统结构设计、评价的重要依据.笔者针对航空重力减振系统进行了多项振动试验,结果表明其固有频率避开了飞机发动机的周期振动频率,并且测点1在100 ～ 500 Hz高频中振动传递率在-18 ～-38dB,减振效果显著.     

上下交叉隧道爆破振动控制技术研究

钻爆法是隧道开挖中一种主要的施工方法,爆破开挖不可避免会对围岩产生扰动。以新建走马岗隧道上穿东深供水走马岗引水隧洞工程为背景,开展上下交叉隧道爆破振动控制技术研究。选取与交叉段岩性一致的爆破施工开挖区域进行爆破振动监测,得到了现场爆破施工方案条件下走马岗隧道爆破振动规律。对实测数据进行回归分析,计算得出走马岗地区爆破质点峰值振动速度（PPV）的Sadovsk公式,反演得到控制爆破振动的最大掏槽药量及安全距离,制定出交叉段施工的安全控制范围以及相应的爆破方案。通过数值模拟进行了验证并付于交叉段现场施工。现场监测数据表明,提出的振速控制标准及爆破方案符合安全要求,保证了在建隧道的顺利开挖以及既有隧道的安全运行。研究成果可为类似工程爆破开挖及振动控制提供参考。     

地铁交通引起的建筑物振动实测与数值模拟分析

结合上海软土地区典型工程实例,现场实测地铁减振前后隧道内及邻近建筑物内的振动加速度,据此对地铁轨道减振效果进行分析评估。在此基础上,提出了有限元与无限元相结合的数值分析简化预估方法,预测地铁交通激发的周边建筑物振动响应,并将计算分析结果与实测结果进行对比,分析地铁交通引起邻近建筑物振动随楼层的变化规律,探讨不同因素对建筑物振动响应的影响。研究结果表明：（1）采用Vanguard扣件较科隆蛋扣件隧道内道床振级降低约16 dB,建筑物楼板中的振级降低10.9～21.1 dB,减振效果明显;（2）随着楼层的增高,楼板中振动的振级呈现先减小后增大的现象;（3）采用提出的数值分析得到的建筑物楼板振级和实测结果吻合较好,表明分析方法合理可行,为预测地铁周边建筑物振动提供一种快速简便的分析方法。     

凸起地形对铁路环境振动的影响分析

建立了列车作用下路基-凸起地形的二维有限元计算模型,研究了凸起地形宽度、形状、高宽比以及地基土性质对铁路环境振动的影响规律。结果表明,凸起地形减弱了铁路环境振动的地面加速度,明显放大了水平振动位移,对竖向振动位移的影响不明显;随凸起地形宽度、高宽比的增大,水平振动位移的放大效应更为显著;高宽比越大,竖向、水平两个方向地面加速度减小越明显;半圆形、梯形凸起地形对铁路环境振动的影响较为一致,但三角形凸起地形的水平地面加速度在凸起地形顶部出现明显的局部放大,水平振动位移的放大效应较半圆形、梯形地形要明显;地基愈软弱,凸起地形的影响效应越显著。     

Hyperbola-Logistic模型预测列车引起的地面振动

振动波在土介质中传播包含呈幂函数关系的几何衰减和呈指数函数关系的阻尼衰减两方面,针对振动波衰减的两种性质,提出Hyperbola-Logistic组合模型来描述振动波沿地表的传播。实例分析表明,Hyperbola-Logistic组合模型既可以用来预测地面位移、速度、加速度及振级的衰减,又可以预测高架桥段、路堤段及地下列车引起的地面振动。Hyperbola-Logistic组合模型具有较高的拟合精度,相关系数R均在0.95以上,决定系数R2均在0.90以上,它对振动衰减的拟合是可信的。通过对比,文中模型无论数值大小还是分布趋势,都能更好地预测列车引起的地面振动。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。