高参数大型游乐设施服役健康管控技术体系设计

1

作者 宋伟科 赵召 +3 位作者 王华杰 陈哲 邝振燕 崔高宇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期409-419,共11页

高参数大型游乐设施结构型式多样,运动型式复杂,失效模式众多。其服役健康管控涉及风险评价、检测/监测、故障诊断、寿命评估、健康评价、使用管理等多方面。只有建立全面系统的健康管控技术体系,才能从根本上保障设施的运行安全。以高... 高参数大型游乐设施结构型式多样,运动型式复杂,失效模式众多。其服役健康管控涉及风险评价、检测/监测、故障诊断、寿命评估、健康评价、使用管理等多方面。只有建立全面系统的健康管控技术体系,才能从根本上保障设施的运行安全。以高参数大型游乐设施为研究对象,以设备失效、故障和事故为问题导向,设计了系统科学的健康管控技术体系,分别从健康管控指标体系、检测/监测关键技术、健康评价关键技术、健康恢复与保持等四方面分析了有待解决的技术问题和服役健康研究方向。研究结果为全行业开展相关技术研究提供了思路和指导。 展开更多

关键词 高参数大型游乐设施 健康管控 健康评价 技术体系设计

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基于拆除构件法的摩天轮立柱结构抗连续倒塌分析

2

作者 纪永宏 宋伟科 阳先波 《中国特种设备安全》 2024年第9期87-94,共8页

建于安徽宣城的“宣城之眼”摩天轮采用了全新的立柱结构支撑体系。本文以该摩天轮为研究对象,对其立柱支撑结构采用拆除构件法进行了仿真分析,分别研究了前立柱失效、单根拉索失效、后立柱失效后设备结构振型、变形、强度。分析结果表... 建于安徽宣城的“宣城之眼”摩天轮采用了全新的立柱结构支撑体系。本文以该摩天轮为研究对象,对其立柱支撑结构采用拆除构件法进行了仿真分析,分别研究了前立柱失效、单根拉索失效、后立柱失效后设备结构振型、变形、强度。分析结果表明在3种失效工况下,所有构件均未发生屈服,该立柱支撑结构体系满足抗连续倒塌的性能要求。 展开更多

关键词 摩天轮 失效 抗连续倒塌 拆除构件法 仿真

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长期服役大型游乐设施安全状态评价方法研究 被引量：5

3

作者 宋伟科 张琨 崔高宇 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3009-3017,共9页

长期服役的大型游乐设施,尤其是达到或超过设计使用期限仍继续使用的大型游乐设施,由于其长期服役造成的部件性能劣化,极易导致设备发生故障或事故。提出基于健康管理理论的大型游乐设施服役状态评价方法,将主要受力部件剩余寿命评估理... 长期服役的大型游乐设施,尤其是达到或超过设计使用期限仍继续使用的大型游乐设施,由于其长期服役造成的部件性能劣化,极易导致设备发生故障或事故。提出基于健康管理理论的大型游乐设施服役状态评价方法,将主要受力部件剩余寿命评估理论引入服役状态评价模型,并考虑历史数据对当前安全状态的影响,使安全状态评价更加全面合理。服役状态评价方法以使用阶段风险评价为基础,综合利用各种先进检测监测手段和经验,获取设备当前工作状态的各项指标数据。在此基础上,利用健康管理理论和剩余寿命评估理论,对设备整机进行定量化安全评价,并得出设备关键部件和整机的安全等级,从而为使用单位的设备维护保养提供指导,全面提升设备的使用安全性能。基于健康管理理论的大型游乐设施服役状态评价方法在某电磁弹射过山车中开展工程应用,并得出设备的安全等级,有效指导了设备的使用维保,表明了服役状态评价方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 公共安全 大型游乐设施 安全评价 寿命评估 电磁弹射过山车

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水轮机筒阀电液同步控制系统研究 被引量：7

4

作者 宋伟科 肖聚亮 +1 位作者 王国栋 单庆臣 《液压气动与密封》 2008年第4期75-79,共5页

根据筒阀的作用及其机构特点,提出筒阀同步控制系统的设计要求及技术指标。在对比分析水轮机筒阀两种同步控制方式,即机械同步与电气液压同步的基础上,提出了一种新的机械、液压、电气同步控制方式。针对该系统的组成和工作原理,具体分... 根据筒阀的作用及其机构特点,提出筒阀同步控制系统的设计要求及技术指标。在对比分析水轮机筒阀两种同步控制方式,即机械同步与电气液压同步的基础上,提出了一种新的机械、液压、电气同步控制方式。针对该系统的组成和工作原理,具体分析设计了液压同步控制系统的控制阀组、马达分流模块、配油模块;电气同步控制系统的位置测量模块、PLC控制模块等。该控制系统在云南红河南沙水电站得到实际应用,其同步控制精度和速度控制指标均达到设计要求。 展开更多

关键词 水轮机筒阀 同步控制 速度控制

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大型过山车服役状态评价研究

5

作者 张琨 宋伟科 刘渊 《中国特种设备安全》 2024年第11期62-67,共6页

基于大型游乐设施健康管理理论,针对双环过山车的结构形式和运行特征,构建了服役状态评价指标体系。通过设备状态评估与检测获取了用于服役状态评价的原始数据,进而通过去模糊化、无量纲化、归一化处理进行多源数据融合,得到了用于健康... 基于大型游乐设施健康管理理论,针对双环过山车的结构形式和运行特征,构建了服役状态评价指标体系。通过设备状态评估与检测获取了用于服役状态评价的原始数据,进而通过去模糊化、无量纲化、归一化处理进行多源数据融合,得到了用于健康等级计算的数据合成值。对双环过山车进行健康等级计算,健康状态值为0.75,健康等级为II级(亚健康),表明设备运行状况较好,允许继续使用,但应缩短检查维保周期,并进一步加强检查维保。 展开更多

关键词 游乐设施 过山车 健康管理 服役状态评价 多源数据融合

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往复式过山车车辆连接器螺栓断裂失效分析 被引量：4

6

作者 宋伟科 张琨 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1106-1110,共5页

分析往复式过山车车辆连接器螺栓的断裂失效机理,为防止游乐设施上相同受力形式螺栓的断裂失效提供指导。首先对失效螺栓开展了化学成分分析、金相组织分析、拉伸力学性能测试和断口宏微观形貌分析,初步得出了螺栓断裂的失效原因,然后... 分析往复式过山车车辆连接器螺栓的断裂失效机理,为防止游乐设施上相同受力形式螺栓的断裂失效提供指导。首先对失效螺栓开展了化学成分分析、金相组织分析、拉伸力学性能测试和断口宏微观形貌分析,初步得出了螺栓断裂的失效原因,然后在分析往复式过山车运动形式、车辆连接器结构特征、安装方式和受力形式的基础上,采用容许应力幅法对车辆连接器螺栓进行了疲劳寿命评估分析。综合定性与定量分析结果确定车辆连接器螺栓由于承受交变载荷而发生了高周疲劳断裂。最后,提出了针对该类往复式过山车车辆连接器的结构优化措施,实施设计改进后,提高了螺栓连接的可靠性和游乐设施运行的安全性。 展开更多

关键词 安全工程 游乐设施 往复式过山车 车辆连接器 螺栓 高周疲劳 断裂失效

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国内大型游乐设施安全水平研究 被引量：6

7

作者 宋伟科 马宁 《中国特种设备安全》 2021年第12期25-28,共4页

大型游乐设施被称为“特种设备中的特种设备”,其典型特点是结构型式多样,参与人数多,且以青少年儿童为主,发生故障或事故社会影响大。大型游乐设施的安全状况直接决定了游客的生命安全,影响社会稳定。本文利用系统安全工程的思想,采用... 大型游乐设施被称为“特种设备中的特种设备”,其典型特点是结构型式多样,参与人数多,且以青少年儿童为主,发生故障或事故社会影响大。大型游乐设施的安全状况直接决定了游客的生命安全,影响社会稳定。本文利用系统安全工程的思想,采用层次分析法构建大型游乐设施四级安全水平评价模型,通过专家两两比较打分法确定评价模型各评价指标权重。通过对各级评价指标的定量打分,结合评价指标权重,获得我国大型游乐设施安全水平,为科学地判定我国大型游乐设施行业发展目标,制定未来我国大型游乐设施安全监管策略提供了依据。 展开更多

关键词 制造安装质量 使用管理 社会监管 安全水平

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大摆锤驱动头动力学建模与仿真研究 被引量：5

8

作者 宋伟科 单宇佳 赵欣 《机电工程技术》 2015年第11期16-20,共5页

在正常满载工况和极限偏载工况条件下,利用虚拟仿真技术对典型旋转类游乐设施-大摆锤驱动头进行了动力学仿真分析研究,考虑了转盘旋转对驱动头回转支承的影响,更加真实的获取了大摆锤驱动头部分的运动学和动力学特性。在此基础上进行了... 在正常满载工况和极限偏载工况条件下,利用虚拟仿真技术对典型旋转类游乐设施-大摆锤驱动头进行了动力学仿真分析研究,考虑了转盘旋转对驱动头回转支承的影响,更加真实的获取了大摆锤驱动头部分的运动学和动力学特性。在此基础上进行了驱动轴疲劳强度计算,为大摆锤的结构优化设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 大摆锤驱动头 动力学仿真 疲劳分析 设计优化

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大型游乐设施结构件焊缝设计计算研究 被引量：4

9

作者 宋伟科 阳先波 《中国特种设备安全》 2016年第12期7-10,20,共5页

本文以大型游乐设施焊接结构件中最常见的直角角焊缝为研究对象,在垂直拉力和水平推力载荷工况下,研究直角角焊缝不同焊脚高度、不同焊接型式(未焊透和全焊透)和不同熔透率条件下的应力分布和应力集中规律,并通过理论计算和有限元仿真... 本文以大型游乐设施焊接结构件中最常见的直角角焊缝为研究对象,在垂直拉力和水平推力载荷工况下,研究直角角焊缝不同焊脚高度、不同焊接型式(未焊透和全焊透)和不同熔透率条件下的应力分布和应力集中规律,并通过理论计算和有限元仿真两种不同计算方式对比其优缺点。研究发现,有限元计算更能反映焊缝的真实应力状态;全焊透结构有利于改善焊缝的应力集中;不同载荷工况下焊缝的应力集中位置不同。 展开更多

关键词 角焊缝 全焊透 应力集中 熔透率

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游乐设施安全相关系统安全完整性评价方法研究 被引量：4

10

作者 宋伟科 单宇佳 《中国特种设备安全》 2018年第3期3-6,9,共5页

针对目前国内游乐设施安全相关系统在安全完整性评价方法方面的空白,本文参照国际通用安全相关系统功能安全相关标准,借鉴安全仪表系统功能安全评价方法,结合游乐设施本身运动特点和结构型式基础上,开发了适用于游乐设施控制安全相关系... 针对目前国内游乐设施安全相关系统在安全完整性评价方法方面的空白,本文参照国际通用安全相关系统功能安全相关标准,借鉴安全仪表系统功能安全评价方法,结合游乐设施本身运动特点和结构型式基础上,开发了适用于游乐设施控制安全相关系统的安全完整性评价方法。该方法以安全相关系统安全功能风险评估为基础,结合失效案例库和风险矩阵法获得安全功能的SIL等级。以典型控制回路四种可靠性指标为基础,参照国际通用标准的SIL验证柱状图对所设计的控制安全回路进行SIL等级验证,以确认安全回路设计的有效性。 展开更多

关键词 安全相关系统 安全功能 安全完整性等级(SIL) SIL分配 SIL验证

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水轮机筒阀电液同步控制系统数学建模与仿真 被引量：4

11

作者 肖聚亮 宋伟科 +1 位作者 王国栋 洪鹰 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期105-112,共8页

为了满足水轮机筒阀在启闭过程中的多缸同步和速度控制的要求,对筒阀电液同步控制系统中的主要液压部件,如电液比例方向阀、同步液压马达、比例节流阀和非对称液压缸进行动态数学建模分析,给出了水轮机筒阀电液同步控制系统非线性数学模... 为了满足水轮机筒阀在启闭过程中的多缸同步和速度控制的要求,对筒阀电液同步控制系统中的主要液压部件,如电液比例方向阀、同步液压马达、比例节流阀和非对称液压缸进行动态数学建模分析,给出了水轮机筒阀电液同步控制系统非线性数学模型.针对筒阀在启闭过程中对同步性能和速度控制要求高的特点,提出一种双闭环(同步闭环和速度闭环)综合控制方式,该控制方式内环负反馈用于多缸同步控制,外环负反馈用于多缸速度控制.利用Simulink对系统进行仿真研究,并和试验结果进行了对比.结果表明,该系统和控制方式能满足水轮机筒阀在启闭过程中对速度和同步性能的要求. 展开更多

关键词 水轮机筒阀 电液同步控制 多缸同步 双闭环控制

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基于多机器人的H型钢切割数控系统研究 被引量：2

12

作者 李淑民 邓海涛 +3 位作者 杨君树 王国栋 肖聚亮 宋伟科 《机床与液压》 北大核心 2011年第21期98-100,共3页

在分析H型钢切割工艺特点的基础上,设计一种多机器人开放式数控系统。介绍系统的基本组成和软件设计方案。实际应用结果表明,采用该数控系统能有效提高H型钢切割的效率和精度。

关键词 工艺规划 多机器人 H型钢切割数控系统

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大型游乐设施设计风险评估方法 被引量：19

13

作者 王银兰 宋伟科 +1 位作者 林伟明 张勇 《中国特种设备安全》 2014年第4期58-62,共5页

针对游乐设施的特点,提出了游乐设施设计风险评估流程,通过信息收集、危险识别、风险评估和风险控制四个过程从设计阶段完善设计方案。结合现有风险评估方法,建立了一套适合游乐设施的设计风险评估方法,集成了基于零部件失效模式分析、... 针对游乐设施的特点,提出了游乐设施设计风险评估流程,通过信息收集、危险识别、风险评估和风险控制四个过程从设计阶段完善设计方案。结合现有风险评估方法,建立了一套适合游乐设施的设计风险评估方法,集成了基于零部件失效模式分析、危险源系统分析和概念设计分析方法,实现了零部件层次和系统层次的风险分析和控制。以典型游乐设施-大摆锤为例,详细说明了该方法具体实现过程,验证了该方法在游乐设施风险评估中的有效性和适用性。 展开更多

关键词 设计风险评估 失效模式分析 危险源识别 大摆锤

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轨道滑索安全分析与设计 被引量：5

14

作者 阳先波 宋伟科 《中国特种设备安全》 2020年第7期53-56,共4页

介绍了新型大型游乐设施“轨道滑索”结构特点和运动特点,分析了该设备运行过程中可能产生的高空坠落风险、乘客相撞风险与障碍物刮碰风险、速度过高产生的相关风险,提出了减小风险的一些方法和设计中应注意的相关事项.

关键词 轨道滑索 坠落 相撞 刮碰

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极限状态法在游乐设施结构设计上的应用 被引量：1

15

作者 邓贵德 沈功田 +2 位作者 张勇 宋伟科 徐永生 《中国特种设备安全》 2018年第4期1-7,共7页

极限状态法是一种以概率理论为基础、以分项系数表达、不使结构超越某种规定极限状态的设计方法,在建筑、铁路、公路、港口、水利水电等工程结构设计方面逐渐取代了传统的许用应力设计法,近年来也陆续被欧盟、美国等国外游乐设施标准采... 极限状态法是一种以概率理论为基础、以分项系数表达、不使结构超越某种规定极限状态的设计方法,在建筑、铁路、公路、港口、水利水电等工程结构设计方面逐渐取代了传统的许用应力设计法,近年来也陆续被欧盟、美国等国外游乐设施标准采纳。本文介绍了极限状态法的基本概念和应用现状,并对2个国外主要游乐设施设计标准EN 13814:2004和ASTM F2291—17中采纳的极限状态法进行了分析和比较,着重对比了极限状态、载荷组合、抗力系数等内容,在此基础上提出了在中国游乐设施标准中引入极限状态设计法的建议,并指出了需要进一步开展研究的内容。 展开更多

关键词 游乐设施 极限状态法 标准比对 可靠性设计 失效概率

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大坡度滑索牵引索失效分析及解决措施研究 被引量：2

16

作者 阳先波 宋伟科 《中国特种设备安全》 2019年第4期13-15,39,共4页

介绍了目前市场上的大坡度滑索的典型结构和运动特点,分析了大坡度滑索牵引索失效原因及可能带来的安全隐患,提出了大坡度滑索的牵引索失效的一些保护措施。措施一是牵引索设置冗余;措施二是利用牵引索失效后其张力迅速下降的特性,利用... 介绍了目前市场上的大坡度滑索的典型结构和运动特点,分析了大坡度滑索牵引索失效原因及可能带来的安全隐患,提出了大坡度滑索的牵引索失效的一些保护措施。措施一是牵引索设置冗余;措施二是利用牵引索失效后其张力迅速下降的特性,利用张力突变触发安全装置动作,使滑行小车速度有效减速或停止,而不会发生乘客失速下滑冲击滑索下站;措施三是承载索制动,利用制动轮与承载索之间产生的压力产生摩擦力对滑车进行减速和制动。经试验和现场应用证明,这些保护措施安全有效,解决了大坡度滑索潜在的巨大风险。 展开更多

关键词 大坡度 牵引索 失效 冲击

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绑腿式高空蹦极Z向加速度的标准适用性研究 被引量：1

17

作者 纪永宏 宋伟科 +1 位作者 阳先波 张建 《机电工程技术》 2020年第10期75-76,103,共3页

Z向加速度是高空蹦极的关键参数,直接涉及到乘客的人身安全。采用能量守恒理论对绑腿式高空蹦极-Z向加速度进行分析,以原始长度55 m蹦极绳作为研究对象,分别以红绳承载90 kg/65 kg和蓝绳承载65 kg/40 kg为例,同时采用ADAMS动力学仿真与... Z向加速度是高空蹦极的关键参数,直接涉及到乘客的人身安全。采用能量守恒理论对绑腿式高空蹦极-Z向加速度进行分析,以原始长度55 m蹦极绳作为研究对象,分别以红绳承载90 kg/65 kg和蓝绳承载65 kg/40 kg为例,同时采用ADAMS动力学仿真与能量守恒理论计算,并将结果进行对比验证。研究结果表明,ADAMS仿真结果与能量守恒理论计算结果误差在1%以内,说明该计算结果是可信的。此外,无论是红绳还是蓝绳,-Z向最大加速度均超过了GB8408规定的加速度要求。这个结果也说明了GB8408中Z向加速度的要求不适用于绑腿式高空蹦极。 展开更多

关键词 安全工程 游乐设施 高空蹦极 绑腿式 Z向加速度

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飞行塔类游乐设施座舱吊挂装置结构分析 被引量：4

18

作者 杨海江 宋伟科 《中国特种设备安全》 2016年第4期73-76,共4页

在分析飞行塔类游乐设施吊挂装置结构特点的基础上,通过对某典型飞行塔类游乐设施-双塔跳楼机安全分析及单一失效点辨识,发现该类游乐设施座舱吊挂装置吊耳连接板存在重大安全隐患。仅采用简单角焊缝连接座舱和驱动钢丝绳,强度计算得出... 在分析飞行塔类游乐设施吊挂装置结构特点的基础上,通过对某典型飞行塔类游乐设施-双塔跳楼机安全分析及单一失效点辨识,发现该类游乐设施座舱吊挂装置吊耳连接板存在重大安全隐患。仅采用简单角焊缝连接座舱和驱动钢丝绳,强度计算得出安全系数不满足规范要求。为此对该结构进行了结构分析,将简单的吊耳角焊缝变更为连接板、连接座结构,采用多向焊缝、定位销(块)、全熔透焊缝等形式连接,通过强度和疲劳计算证明优化后的结构更加合理,保证了设备运行的安全性和可靠性,为飞行塔类游乐设施吊挂装置设计提供了一定的参考。 展开更多

关键词 飞行塔类游乐设施 座舱吊挂装置 角焊缝 连接块 全熔透

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大型复合材料压力容器多排螺接结构失效预测 被引量：1

19

作者 云新尧 梁朝虎 +1 位作者 宋伟科 陈亮 《中国特种设备安全》 2020年第12期63-69,共7页

针对复合材料压力容器在多排螺接位置承受面外集中载荷时的失效风险,对典型多排螺接复合材料压力容器在吊装工况下的失效模式进行了仿真预测及试验验证,同时比较了Tsai-Wu准则和Hashin准则针对多排螺接孔孔边铺层失效预测结果的差别。... 针对复合材料压力容器在多排螺接位置承受面外集中载荷时的失效风险,对典型多排螺接复合材料压力容器在吊装工况下的失效模式进行了仿真预测及试验验证,同时比较了Tsai-Wu准则和Hashin准则针对多排螺接孔孔边铺层失效预测结果的差别。结果表明,多排螺接孔孔边-45°铺层将首先出现基体开裂破坏,且Hashin准则相比Tsai-Wu准则的孔边失效预测精度更高,具有工程参考价值。 展开更多

关键词 复合材料 多排螺接 面外承载 孔边挤压 失效模式

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过山车车轮缓冲吸振装置 被引量：1

20

作者 钱进 宋伟科 《中国特种设备安全》 2013年第4期7-10,共4页

本文通过大型过山车车轮支承系统中的缓冲吸振装置的四个实例,对其中弹簧的类型、组合形式及特点进行了分析,为在缓冲吸振装置设计中正确选用弹簧提供参考。

关键词 大型游乐设施 车轮 弹簧

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