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融合复杂地质环境的掘锚一体机数值耦合仿真方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2024-11-22 09:18:49
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2024-11-22 09:18:49
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种融合复杂地质环境的掘锚一体机数值耦合仿真方法。本发明考虑了复杂地质环境对掘锚一体机装备实际运行过程造成的扰动效应，通过建立高保真地质环境模型，掘锚一体机与服役环境的耦合模型，通过三维线性插值法与改进经验公式法实时快速计算得到耦合载荷数据，并将载荷数据输入到掘锚一体机关键部件截割大臂的有限元结构仿真分析模型，计算耦合载荷作用下装备性能状态响应值，在保证安全性能条件下，可实时调整状态运行参数，实现掘锚一体机装备智能实时高效掘进。
本发明公开一种融合复杂地质环境的掘锚一体机数值耦合仿真方法，该方法利用地质勘测数据，快速构建掘锚一体机工作环境的地质环境煤岩几何与性能高保真模型，根据工程掘进要求，构建在巷道掘进的掘锚一体机与复杂地质环境耦合掘进模型，利用改进经验公式与三维线性插值法，快速计算耦合过程中的掘锚一体机截割滚筒的三向截割阻力与截割扭矩，将计算得到的耦合载荷输入到截割大臂进行结构仿真分析，快速得到载荷对装备状态性能响应值。本发明构建了复杂地质环境耦合的掘锚一体机装备仿真模型，快速计算耦合过程中的载荷与地质环境对装备状态性能的影响，该方法可用于解决现有掘锚一体机装备难以与地质环境进行耦合的难题。
煤炭开采行业：在煤矿井下开采中，地质条件复杂多变。该仿真方法可以帮助工程师在掘锚一体机的设计和使用过程中，提前预测机器在不同地质环境下的工作性能，如在软岩、硬岩、断层等地质条件下的掘进速度、锚固效果等。通过优化设计和施工方案，提高煤炭开采的效率和安全性。
隧道工程领域：在公路、铁路隧道的挖掘过程中，地质结构复杂。利用该数值耦合仿真方法，可以模拟掘锚一体机在不同地层中的工作状态，为隧道掘进设备的选型、施工工艺的制定提供科学依据。这有助于减少隧道施工过程中的事故风险，提高隧道建设的质量和进度。
地下工程建设与资源开采：对于其他地下工程，如城市地下空间开发、金属矿和非金属矿开采等，该仿真方法可以为掘锚一体机的应用提供技术支持。通过模拟复杂地质环境下的工作情况，优化设备的操作参数和施工流程，提高地下工程建设和资源开采的效率和安全性。
浙江大学是一所历史悠久、声誉卓著的高等学府，坐落于中国历史文化名城、风景旅游胜地杭州。浙江大学的前身求是书院创立于1897年，为中国人自己最早创办的新式高等学校之一。1928年，定名国立浙江大学。2022年，浙江大学入选第二轮“双一流”建设高校，21个学科入选一流学科建设名单，绝大多数学科在第五轮学科评估中取得可喜进步。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明利用地勘数据与大数据信息库，通过克里金插值算法，构建了高保真度的地质环境几何模型与数据模型；
（2）本发明考虑了复杂地质环境耦合效应对掘锚一体机的装备性能影响，通过建立装备与地质环境的耦合模型，利用三维线性插值与改进经验法，可快速计算耦合载荷数据；
（3）本发明通过计算耦合载荷对掘锚一体机关键部件截割大臂的性能状态响应值，通过阈值比较法，可实现对装备运行参数的调节，实现高效快速掘进。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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