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[发明专利]一种复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定方法及系统-CN202110239557.0在审
发明人：张丽婷;张超;郑康泰;张茜;蔡宗熙 -专利权人：天津大学;中铁工程装备集团有限公司
申请日： 2021-03-04 - 公布日： 2022-09-06 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：本发明公开了一种复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定方法，所述确定方法包括：确定影响掘进总推力的特征参数；根据无量纲化计算方法，确定各特征参数的无量纲计算式和掘进总推力参数的无量纲计算式；对各特征参数的历史工程数据和掘进总推力的历史工程数据进行无量纲化处理和规范化处理；根据各特征参数的规范化工程数据和掘进总推力的规范化工程数据对无量纲输入函数的各个系数进行训练；对无量纲预估模型进行规范化还原和量纲还原，获得掘进总推力确定模型；获得特征参数的当前工程数据，输入掘进总推力确定模型进行预测。本发明针对不同风化程度岩层复合地质，在力学分析基础上通过应用量纲分析，确定了反映该工况共性规律的无量纲特征参量，将其结合到机器学习算法训练建模，提高了方法的针对性、实用性和准确性。
一种复合型压平盾构掘进推力确定方法系统

[发明专利]一种硬岩隧道掘进机刀盘比能的预测方法及系统-CN202110711100.5有效
发明人：张茜;刘尚林;周思阳;亢一澜;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-06-25 - 公布日： 2022-05-06 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明涉及一种硬岩隧道掘进机刀盘比能的预测方法及系统，所述方法包括获取待测硬岩掘进机的影响比能参数；将待测硬岩掘进机的影响比能参数输入装备比能预测模型，得到预测总刀盘比能值及其各个分量的占比情况；装备比能预测模型的确定方法为：获取影响比能参数和刀盘比能；根据影响比能参数和刀盘比能确定具有物理映射关系的无量纲因子的；根据损失函数和无量纲因子确定比能预测的目标函数；对目标函数进行寻优，得到无量纲因子的权重；根据权重、无量纲因子和影响比能参数得到装备比能预测模型。本发明综合考虑了多种影响因素，能够给出随施工过程中刀盘比能中各分量的占比及其变化，从而为硬岩隧道掘进机刀盘比能的优化调配提供了基础。
一种隧道掘进机预测方法系统

[发明专利]一种基于量纲分析的盾构掘进总推力计算方法-CN201810033425.0有效
发明人：张茜;周思阳;亢一澜;蔡宗熙;侯振德 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-01-16 - 公布日： 2022-03-18 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：一种基于量纲分析的盾构掘进总推力计算方法，包括：确定影响掘进总推力的参数；计算主控项及无量纲化总推力大小；将计算得到的主控项及无量纲化总推力汇总列表；利用线性回归方法，得到主控项的系数识别；根据主控项的系数识别结果，得到掘进总推力的计算模型。本发明对于地下装备掘进过程中的总推力计算快速准确。由于在满足量纲一致性原则的基础上，综合考虑地质环境、操作状态、装备结构等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。并且能随时根据地质条件与掘进速度等的改变灵活调整总推力参数，为掘进机装备动力系统的设计以及施工过程中推力参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。
一种基于量纲分析盾构掘进推力计算方法

[发明专利]双层套管组织模型制作模具及制作方法-CN202010321178.1有效
发明人：刘洋;刘芮丞;金立帅;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-04-22 - 公布日： 2021-12-07 - 主分类号： C12M3/00 文献下载
摘要：本发明公开一种双层套管组织模型制作模具及制作方法，涉及生物体组织模型制作技术领域，包括模具外壳、第一内芯和第二内芯，模具外壳上设置有圆柱形槽，圆柱形槽中心位置设置有定位元件，用于将第一内芯与第二内芯先后固定在圆柱形槽中心位置，第一内芯与第二内芯均为圆柱体，第一内芯半径大于第二内芯半径，第一内芯与第二内芯半径差值等于双层套管组织模型内层厚度，第一内芯半径与圆柱形槽的半径差值等于双层套管组织模型外层厚度；能够制造与研究对象具有相同硬度与厚度的双层套管组织模型。
双层套管组织模型制作模具制作方法

[发明专利]一种基于生成对抗网络的工程数据增强算法-CN202110528930.4在审
发明人：刘洋;申迎港;王浩成;张茜;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-14 - 公布日： 2021-09-07 - 主分类号： G06F16/215 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于生成对抗网络的工程数据增强算法，旨在为研究人员提供足量的数据资料，从而进行更为准确的研究工作，所述方法包括：获取原始数据，原始数据进行“停机”数据的处理，降噪处理，归一化处理等数据预处理，得到一组平滑稳定的施工数据；将处理后的数据带入GAN生成对抗网络数据增强算法，利用生成器与判别器相互对抗原理进行数据增强；输出与原始数据分布相似的工程数据。本发明方法实现了数据预处理和数据增强的结合，去除了包括噪声在内的多组无用数据，并利用了生成对抗网络中的生成器与判别器对抗原理，实现了对施工机载数据的增强，解决了研究中数据匮乏的问题。
一种基于生成对抗网络工程数据增强算法

[发明专利]一种基于量纲分析的盾构刀盘扭矩计算方法-CN201810034645.5有效
发明人：张茜;周思阳;亢一澜;蔡宗熙;侯振德 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-01-16 - 公布日： 2021-08-31 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：一种基于量纲分析的盾构刀盘扭矩计算方法，包括：确定影响刀盘扭矩的参数；根据所述的影响刀盘扭矩的参数分别计算主控项及无量纲化刀盘扭矩大小；将计算得到的主控项及无量纲化刀盘扭矩进行汇总；利用利用线性回归方法，得到主控项的系数识别；根据主控项系数识别结果，得到刀盘扭矩的计算模型。本发明其模型预测结果可为装备的智能化设计提供理论依据，为不同地质的安全施工提供参考。在满足模型两侧量纲一致的前提下，综合考虑刀盘直径、掘进速度、刀盘转速等影响因素，因而预估准确可靠。并且能根据掘进地层的条件以及操作参数的变化调整扭矩参数，为掘进机装备动力系统的设计以及施工过程中扭矩参数的实时调整提供可靠的理论依据。
一种基于量纲分析盾构扭矩计算方法

[发明专利]一种基于APDL语言的复合式盾构机刀盘的参数化建模方法-CN202011072202.9在审
发明人：刘洋;朱杭运;蔡宗熙;亢一澜 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-10-09 - 公布日： 2020-12-29 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明公开一种基于APDL语言的复合式盾构机刀盘的参数化建模方法，刀盘系统由刀盘结构和布置的各种刀具组成，刀盘结构由辐条、辐板、中心板、扭腿、支撑法兰组成，刀具可以分为刮刀、滚刀、贝壳刀、撕裂刀等。定义能够反映刀盘结构与刀具位置的相关参数，并对刀具位置参数进行可行性检测，随后利用这些参数编制刀盘参数化建模的命令流程序，在ANSYS环境下输入参数并运行此程序即可得到刀盘的有限元模型，然后编写对此刀盘进行有限元静力学分析的命令流程序。本发明能够实现复合式盾构机刀盘结构的自动化创建与刀具的自动化布置，为刀盘系统的有限元仿真、刀具的优化布局以及刀盘结构的优化设计提供了基础模型。
一种基于 apdl 语言复合盾构机刀盘参数建模方法

[发明专利]全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷的确定方法-CN201611075186.2有效
发明人：韩美东;蔡宗熙;亢一澜;侯振德;曲传咏;张茜 -专利权人：天津大学
申请日： 2016-11-29 - 公布日： 2020-09-01 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷的确定方法，包括：确定刀盘掘进推力和确定刀盘掘进扭矩两部分内容，本发明中刀盘掘进推力和刀盘掘进扭矩随岩石单轴抗压强度按比例变化，随贯入度和刀盘直径按幂函数变化。对于刀盘掘进推力贯入度和刀盘直径的幂指数的加和为2；对于刀盘掘进扭矩，贯入度和刀盘直径的幂指数的加和为3。从本质上揭示了刀盘掘进载荷与各类参数的关系，可计算出整个掘进工程中全断面岩石掘进机在不同地质条件和操作状态下的刀盘掘进载荷；本发明为硬岩掘进装备驱动及传动系统的设计提供基础数据，同时也可为施工过程中推力参数、扭矩参数的设定和实时调整提供依据。
断面岩石掘进机掘进载荷确定方法

[发明专利]一种TBM刀盘扭矩确定方法及系统-CN201910004148.5有效
发明人：张茜;周思阳;亢一澜;侯振德;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-01-03 - 公布日： 2020-08-21 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开一种TBM刀盘扭矩确定方法及系统。方法包括：确定影响刀盘扭矩的参数；根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化刀盘扭矩；根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到刀盘扭矩计算模型；根据所述刀盘扭矩计算模型确定TBM刀盘扭矩。采用本发明的方法或系统能够实现TBM装备掘进过程中的刀盘扭矩快速准确的计算。
一种 tbm 扭矩确定方法系统

[发明专利]一种TBM掘进总推力确定方法及系统-CN201910004147.0有效
发明人：张茜;周思阳;亢一澜;蔡宗熙;侯振德 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-01-03 - 公布日： 2020-07-31 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开一种TBM掘进总推力确定方法及系统。方法包括：确定影响掘进总推力的参数；根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。采用本发明的方法或系统能够实现TBM装备掘进过程中的掘进总推力快速准确的计算。
一种 tbm 掘进推力确定方法系统

[发明专利]一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器-CN201811579731.0有效
发明人：侯振德;岳澄;张茜;亢一澜;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-12-24 - 公布日： 2020-07-21 - 主分类号： G01L1/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器。掘进机的刀座内设置有两个用于支撑滚刀刀轴的C形块，C形块分别与滚刀刀轴两端的端头接触安装，滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，C形块传感器包括C形块、弹性插件、应变片和导线，将C形块上与滚刀刀轴安装面相接触的面记为接触面，接触面上开设有垂直于接触面的凹槽，凹槽中插有尺寸相匹配的插件，插件上粘贴有多个应变片，应变片的粘贴方向依弹性插件的形状而定，各应变片通过导线连接成全桥结构，C形块和弹性插件为材质相同的弹性体。本发明提供的测量掘进机滚刀受力的C形块传感器能够准确的测量出掘进机滚刀的受力。
一种测量掘进机滚刀受力传感器

[发明专利]一种测量掘进机滚刀受力的传感器-CN201811579933.5有效
发明人：侯振德;岳澄;张茜;亢一澜;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-12-24 - 公布日： 2020-03-31 - 主分类号： G01L1/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种测量掘进机滚刀受力的传感器。滚刀刀轴两端的端头与刀座接触安装，滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，传感器包括传感器本体和导线，传感器本体镶嵌在刀座上，且镶嵌在刀座与滚刀刀轴安装面相接触的位置，滚刀刀轴的安装面与传感器本体表面全面积接触，将传感器本体与滚刀刀轴安装面相接触的面记为接触面，接触面上开设有垂直于接触面的凹槽，凹槽中插有相匹配的弹性插件，弹性插件上粘贴有多个应变片，各应变片通过导线连接成全桥结构，传感器本体和弹性插件为材质相同的弹性体。本发明提供的测量掘进机滚刀受力的传感器能够准确的测量出掘进机滚刀的受力。
一种测量掘进机滚刀受力传感器

[发明专利]一种盾构掘进总推力确定方法及系统-CN201910004323.0有效
发明人：张茜;周思阳;亢一澜;侯振德;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-01-03 - 公布日： 2020-02-14 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开一种盾构掘进总推力确定方法及系统。方法包括：确定影响盾构掘进总推力的参数；根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力；根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定盾构掘进总推力。采用本发明的方法或系统能够实现盾构掘进过程中的总推力快速准确的计算。
总推力盾构掘进无量纲计算模型系数识别掘进相乘参数确定算法

[发明专利]一种盾构刀盘扭矩确定方法及系统-CN201910004164.4有效
发明人：张茜;周思阳;亢一澜;蔡宗熙;侯振德;曲传咏 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-01-03 - 公布日： 2019-11-29 - 主分类号： E21D9/08 文献下载
摘要：本发明公开一种盾构刀盘扭矩确定方法及系统。方法包括：确定影响盾构刀盘扭矩的参数；根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化刀盘扭矩；根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到盾构刀盘扭矩计算模型；根据所述刀盘扭矩计算模型确定盾构刀盘扭矩。采用本发明的方法或系统能够实现盾构装备掘进过程中的刀盘扭矩快速准确的计算。
无量纲盾构刀盘刀盘扭矩计算系数识别相乘参数确定盾构掘进掘进过程模型确定盾构算法

[发明专利]一种用于力传感器的应变敏感芯-CN201811579704.3有效
发明人：侯振德;岳澄;张茜;亢一澜;蔡宗熙 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-12-24 - 公布日： 2019-10-25 - 主分类号： G01L1/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于力传感器的应变敏感芯。所述应变敏感芯用于制作力传感器，所述应变敏感芯包括：腹板和与所述腹板一体加工成型的翼缘；所述腹板和所述翼缘为板状结构；所述翼缘位于所述腹板顶部；所述腹板和所述翼缘垂直，所述应变敏感芯的横截面呈T型；所述腹板底部具有开口孔。所述翼缘和所述腹板构成T型结构，并且在所述腹板底部设置开口孔，将沿被测外力方向的轴向压应变转换成了弯曲应变，使得测量应变值比弹性体内的原有应变大得多，提高了应力测量的灵敏度。并且本发明提供的应变敏感芯结构简单、紧凑，采用所述应变敏感芯制备的力传感器具有体积小、重量轻的特点。
腹板翼缘敏感力传感器开口孔一体加工成型板状结构腹板顶部外力方向弯曲应变应力测量灵敏度体积小芯结构压应变重量轻轴向制备紧凑测量垂直体内转换制作

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