六边形柔性绳网展开过程仿真与试验

柔性绳网在工程领域应用广泛,它具有复杂的非线性行为,其建模仿真研究是数值仿真领域的一大难点。针对六边形柔性绳网系统的发射展开过程,建立了动力学模型,利用ABAQUS有限元仿真软件,实现了对柔性绳网展开过程的动力学仿真研究。同时,开展了柔性绳网地面发射试验,试验结果表明：绳网展开过程的网形、张开面积与模型仿真结果基本吻合,说明所建立的动力学模型准确、可靠,有限元法可用于柔性绳网的仿真研究。     

单轴压缩下炭质板岩的应变速率效应及声发射特性

为了探究应变速率对炭质板岩单轴力学特性和声发射特征的影响,开展了4组不同准静态应变速率（8.50×10^-6s^-1、1.70×10^-5s^-1、1.70×10^-4s^-1和3.34×10^-4s^-1）下的单轴压缩试验,并同时监测了加载过程的声发射信号。基于试验数据,总结分析了应变速率对炭质板岩应力-应变关系、能量耗散及声发射特征的影响规律,探讨了应变速率的影响机制。同时,基于加载过程中耗散能密度的演变规律,提出了将耗散能曲线平直段起点作为炭质板岩闭合应力σ_cc、平直段终点作为扩容应力σ_cd的特征应力确定方法。结果表明：在准静态应变速率范围内,炭质板岩的弹性模量和峰值强度随应变速率的增大均先增大后减小,在应变速率1.7×10^-4s^-1时达到最大值;闭合应力、起裂应力和扩容应力与峰值应力的比值基本在0.37、0.55和0.74左右,不随应变速率发生变化;应变速率对声发射信号影响显著,随应变速率增加,0~50kHz内的主频率占比逐渐增加,而100~250kHz内的主频率占比逐渐减小,炭质板岩的破坏形式逐渐由张拉破坏变为剪切破坏。     

板状碎片对建筑屋面的冲击破坏概率模型

飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考虑了在不同风速风向下板状碎片来源、起飞初始条件和建筑相对位置对屋面冲击破坏概率的影响。利用风速15 m·s^-1~45 m·s^-1,风向0°~90°和上游建筑高度8.0 m~12.5 m作为模型的输入,实现了可考虑多因素影响的板状碎片对低矮建筑屋面冲击破坏的概率估计,验证了模型的实用性。该模型计算过程简单,可应用于建筑屋面易损性分析。     

过冷金属熔体的临界形核率确定

将热力学因素和动力学因素对金属临界形核率的影响统一起来,建立了匀质形核和异质形核的临界形核率方程．结果表明：匀质形核的单位体积临界形核率I^*_v与金属液的冷却速度和体积的比值(R_c／V)成正比;异质形核的单位面积临界形核率I^*_s,在异质核心的润湿角因子f(θ)一定时,与金属液冷却速度和异质核心总表面积的比值(R_c／VS,)成正比;在R_c／VS_v,一定时,I^*_s与f(θ)^0.53成反比;单个连续金属熔体中的临界匀质和异质形核率可用一个通式来表示,其值随冷却速度的增大而增大、随润湿角因子F(θ)的增大而减小;金属的本身性质差异对临界形核率的影响很小．得到的理论结果与Turnbull对匀质形核临界形核率的推测结果相吻合．     

空间带网展开动力学与仿真研究

空间飞网技术因其结构简单可靠,易于实现等特点,成为空间碎片抓捕研究热点。本文使用强度更高,缠绕较少的空间网带替代传统绳网,并对其动力学模型进行研究。首先,采用多种弹簧的弹簧-质点法建立了空间带网动力学模型,进行了带网自由悬垂仿真。并通过与ABAQUS所建立的仿真模型进行对比,验证了动力学模型的正确性,并讨论了剪切弹簧与弯曲弹簧对模型的影响。其次,进行了带网与绳网抛射展开对比仿真,测试带网发射性能。最后,分别进行了空间带网的直接抛射展开与旋转展开仿真,讨论了两种展开方式对空间带网展开的影响。结果表明：抛射展开展开速度快,最大展开面积高,旋转展开过程平稳,两者保形时间相同。可见抛射展开优于旋转展开。     

中低速磁浮车辆与U型梁耦合振动响应

为了评估中低速磁浮列车在U型梁上的走行性能,建立了考虑比例?积分?微分（PID）反馈控制的磁浮列车动力学模型,以及轨排和梁高1.7 m、跨度25 m的U型轨道梁有限元模型。利用开发的磁浮交通分布式协同仿真平台,计算了20~100 km·h^-1速度下磁浮车?轨?桥系统的动力学响应。结果表明：U型梁跨中挠度、电磁铁悬浮间隙变化量、车体和U型梁梁体的竖向加速度随车速提高变化不大,U型梁跨中挠度不超过3.00 mm,跨中F型导轨最大竖向位移约3.81 mm,悬浮间隙波动量小于1.00 mm,车体质心最大竖向加速度为0.13 m·s^-2;梁端和跨中接缝处轨排的竖向加速度随车速提高先减小后增大,最大加速度达到5.0g。中低速磁浮列车在U型轨道梁上能够稳定悬浮和安全平稳运行。     

向外长波辐射(OLR)年际变化的时空分布分析

 运用1980～2001年7°S～7°N,0°～360°向外长波辐射(OLR)资料,计算获得各月OLR的均方差.结果表明:从全年的变化趋势来看,就整个全球纬向平均而言,低纬地区向外长波辐射的变化比中高纬地区向外长波辐射的变化约大1个量级;在80°E～10°W热带中东印度洋、西太平洋暖池以及热带中东太平洋一带(20°S～20°N)的OLR变化最显著,约在1 W/m²左右;其中特别是"暖池"附近OLR的年际变化最大,其次是热带中东太平洋地区,再次是中东印度洋地区;1年当中,夏季6～8月OLR年际变化较小,平均在11 W/m²左右;冬季12～2月OLR年际变化大,平均在1W/m²左右.低纬地区向外长波辐射的变化具有明显的季节性突变特征,主要突变时间发生在春末夏初的,6月和秋季的10月.同时,根据上述OLR变化特征确定了OLR年际变化最大的关键区.     

光电器件中有机半导体薄膜的光学和电学性质研究

采用真空热蒸发制备了 AlQ， BAlQ 和 NPB 有机半导体薄膜样品， 探讨了薄膜的透射、吸收和光学性质．制备了有机薄膜样品的夹心结构器件，研究了其电流-电压特性．结果表明: 有机薄膜的透明性能良好， AlQ 和 BAlQ 具有几乎相同的直接光学能隙(4.46 eV) ，大于 NPB 的能隙值(3.11 eV) ． AlQ， BAlQ 和 NPB 内部自由载流子浓度具有相同的数量级(10²² m^-3) ，但NPB 具有最高的零电场迁移率(1.75×10^-8 cm·V^-1·s^-1) 和电导率(1.45×10^-10 S·cm^-1)     

MDYB-3有机玻璃在不同应变率下不同黏弹性模型的比较

对MDYB-3有机玻璃进行了准静态(0.001~1 s^-1)和动态(1 000~3 000 s^-1)压缩实验,以ZWT模型、多Maxwell模型及修正多Maxwell三种黏弹性本构模型拟合了所得应力-应变曲线. 结果表明ZWT模型对于低应变率拟合较好,多Maxwell模型无法准确描述应力-应变曲线的非线性,在三者拟合中,修正多Maxwell模型拟合效果最好. 在实际应用中,ZWT模型更灵活简便,而修正多Maxwell模型更准确.     

铜/石墨复合材料热变形行为研究

通过Gleeble-3500热模拟试验机对铜/石墨复合材料进行热压缩试验，研究变形温度为700～850 ℃、应变速率为0.001～1.000 s^-1时该复合材料的热变行为。通过光学显微镜研究复合材料显微组织的演变，根据实验数据构建该复合材料的本构方程和热加工图。使用Zener-Hollomon参数模型对该复合材料的流变应力进行研究。研究发现，铜/石墨复合材料的流变应力随着应变温度的升高而降低，随应变速度的增大而增大。计算得出该复合材料的热变形激活能为463.02 kJ/mol，表明材料具有良好的成形能力。通过构建的本构方程验证了最大应力的吻合性，发现计算值和试验值的误差在9.5%以内，说明该方程对复合材料的流变行为具有指导作用。热加工图表明了该复合材料的适宜加工温度为780～820 ℃，变形速率为0.050～0.100 s^-1；变形温度为830～850 ℃时，变形速率约为0.001 s^-1。     

泥石流冲击作用下CFRP加强型柔性索网体系动力响应分析

为了使泥石流柔性防护索网体系具有更好的耐久性和抗冲击性,将轻质高强、耐腐蚀性较好的碳纤维复合材料(CFRP)与索网结合,提出一种加强型柔性索网体系.通过九组静力拉伸试验、并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,研究CFRP材料对筋材静力性能的影响,研究冲击荷载作用下单索、组合索以及索网在粘贴碳纤维布后的动力响应,探讨碳纤维布对柔性索网抗冲击性能的影响,并与无碳纤维布的情况进行对比分析.结果表明:在拉伸试验中,碳纤维布对于筋材的屈服强度有明显的提升作用,但对拉伸强度的提升不明显;在模拟的冲击过程中,粘贴碳纤维布的钢索整体刚度有一定的提升,同时在各级冲击荷载作用下的位移有所减小;碳纤维布在不发生失效的情况下能分担一部分钢索应力;冲击点附近以及钢索固定端处的碳纤维布容易发生失效破坏,致使钢索应力产生“突变”现象.     

切割锚环V形罩微爆索结构参数优化分析

锚网支护为煤矿安全高效生产提供了必要的技术保障。工作面回采过程中，往往由于锚网支护强度过高，造成工作面上下端头三角悬顶，给矿井安全生产留下隐患。爆炸切割技术方便快捷，能够快速切断锚环，释放锚索锚固力，达到弱化三角悬顶区顶板强度的目的。因此本文设计了一种V形罩微爆索，研究锥角，装药高度，炸高及罩壁厚4个结构参数对金属射流侵彻靶板深度与射流速度的影响机理。研究结果表明：当分析的可靠性为95%，罩壁厚对射流速度有显著性影响；当分析的可靠性为90%，罩壁厚对侵彻深度有影响；当分析的可靠性为80%，装药高度和炸高对射流速度有一定影响。对于V形罩的微爆索而言，最佳结构参数为：锥角80°，装药高度6 mm，炸高2 mm，罩壁厚0.2 mm，其侵彻深度为0.489 cm，射流速度为4 384 m·s-1。     

基于深度学习神经网络和量子遗传算法的柔性作业车间动态调度

针对柔性作业车间动态调度问题构建以平均延期惩罚、能耗、偏差度为目标的动态调度优化模型,提出一种基于深度Q学习神经网络的量子遗传算法。首先搭建基于动态事件扰动和周期性重调度的学习环境,利用深度Q学习神经网络算法,建立环境■行为评价神经网络模型作为优化模型的适应度函数。然后利用改进的量子遗传算法求解动态调度优化模型。该算法设计了基于工序编码和设备编码的多层编码解码方案;制定了基于适应度的动态调整旋转角策略,提高了种群的收敛速度;结合基于Tent映射的混沌搜索算法,以跳出局部最优解。最后通过测试算例验证了环境-行为评价神经网络模型的鲁棒性和对环境的适应性,以及优化算法的有效性。     

大位移井旋转套管固井顶替模拟分析

旋转套管固井可以改变顶替过程中流体的流场,增加周向的旋流和回流作用,更好地保障顶替界面稳定性,提高固井顶替效率。借助计算流体力学软件对大位移井旋转套管固井顶替进行数值模拟,并得到不同井斜角和井径扩大率条件下的最低套管旋转转速。结果表明:同一套管旋转速度,切向速度随着无量纲环空半径的增加而降低,随着井斜角的增加,截面旋流数在不同位置处各异,但总体趋于减小,套管旋转固井顶替效率明显改善,井斜角越大,改善效果越好;偏心度越大,环空同一位置处旋流数越大,窄间隙的旋流数明显高于宽间隙的旋流数,在偏心度大于0.4以后,顶替效率增加效果明显;环空截面同一位置处,井径扩大率越大,其产生的旋流数越大,旋流程度增强,有利于水泥浆固井顶替;采用旋转套管固井能有效改善复杂井眼条件下大位移井固井顶替质量和顶替效率。     

基于机器学习的锚固岩质边坡变形预测

锚索锚固是一种广泛使用的边坡加固技术,锚固性能的研究是锚固的核心问题之一。利用有限差分程序建立324组物理力学参数不同的锚固边坡,组成包括锚索参数和岩土体性质参数的9维输入指标和以沉降位移和塑性区面积为输出指标的数据集,分析输入输出指标间的关系。随后用随机森林和神经网络方法学习数据并建立层状边坡变形预测模型。分析显示,边坡沉降位移和塑性区面积预测结果变化对锚索性质参数中锚索总长度变化最敏感,锚固力的变化影响最小;其次岩土体物理力学性质中边坡力学指标黏聚力、内摩擦角起主要影响作用,岩土体密度变化影响最小;对预测结果的误差分析表明随机森林变形预测模型预测准确性比BP神经网络变形预测模型高5%~10%;模型预测沉降的偏差率小于预测塑性区面积的偏差率。研究表明随机森林算法在锚固效果预测问题上更加具有适用性,通过建立预测模型可以快速预测锚固边坡沉降位移和塑性区面积,指导锚固方案优化和变形控制设计。     

负载力矩对旋转阀转速的影响分析及转速控制研究

旋转阀的转速控制关系到钻井液压力信号的产生。旋转阀负载力矩随旋转角的变化规律是影响转速控制的关键。根据旋转阀转子的受力情况分析了旋转阀负载力矩的组成及影响因素。通过理论分析结合计算流体力学(CFD)仿真分析建立了负载力矩的计算模型。研究表明,旋转阀负载力矩随旋转角呈严重的非线性变化,负载力矩与钻井液流量的平方有关,与钻井液密度呈线性关系,与钻井液黏度无关。负载力矩的非线性特性对旋转阀转速产生严重影响。基于负载力矩的计算模型,采用负载力矩的前馈补偿进行旋转阀转速控制系统的线性化校正,通过转速负反馈形成PID(比例-积分-微分)闭环实现旋转阀转速的快速随动控制。MATLAB/Simulink仿真结果表明,旋转阀转速闭环控制系统具有快速跟随调相脉冲变化的能力;同时对流量测量误差及负载力矩计算模型偏差产生的干扰影响具有较强的抑制作用,可以满足对32 Hz的压力载波进行相移键控(PSK)调制,实现16 bit/s的数据传输速率。     

减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的应用

以某双塔飘浮体系斜拉桥为工程背景,对比分析了拉索限位器和黏滞阻尼器两种减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的减震特点,并进一步探讨了拉索限位器和黏滞阻尼器联合使用方式对飘浮体系斜拉桥纵桥向地震响应的影响.结果表明:拉索限位器同黏滞阻尼器相比,可以更有效地控制结构位移,而黏滞阻尼器在内力控制上具有一定的优越性;联合使用方式有助于发挥各自的优势,达到拉索限位器控制梁端位移、黏滞阻尼器改善塔底受力的理想状况,是一种更为经济有效的减震措施,且在脉冲型地震动作用下同样具有良好的减震效果.     

钢筋混凝土连续刚构桥柔性桥墩水平力与水平位移的非线性分析

通过6个双墙式钢筋混凝土柔性桥墩试验.利用水平位移模拟温度作用,研究了加载速度及配筋率对柔性墩的H-u(水平力与水平位移)曲线的影响,观察了试验桥墩的破坏过程.通过试验及理论分析,提出温度作用下混凝土的σ-ε模式,建立了压弯构件的M-φ(弯矩与曲率)非线性关系.利用数值分析的方法,建立了与试验符合较好的柔性墩H-u理论关系,为类似桥梁工程柔性墩的设计、施工及监控提供了理论参考和计算分析依据.     

悬索结构大位移分析改进的两节点索单元模型

基于非线性弹性理论,提出了适合悬索结构大位移分析的改进的节点索单元有限元模型,在 移函数的表达式中计及了索元自重垂度的影响,从而克服了目前悬索结构普遍采用的现代了点索元无法直接计及自重垂度影响的缺点。     

基于人体生物力学的颈椎动力外骨骼的设计与运动学分析

针对神经根型与交感神经型颈椎病,基于颈椎牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及旋转运动康复治疗方式,设计了一种基于6-SPS/CS型并联机构的可穿戴式颈椎动力外骨骼.首先,基于人体生物力学进行外骨骼机构设计与颈椎运动分析,采用空间坐标变换方程和闭环矢量法对外骨骼等效并联机构进行运动学逆解分析;其次,利用ADAMS软件对外骨骼等...