拖拉机动力输出轴载荷经验模态分解软阈值降噪研究

针对拖拉机旋耕作业动力输出轴(PTO)载荷降噪中载荷先验特性预判的问题,提出了PTO载荷经验模态分解(EMD)软阈值降噪方法,得到了PTO载荷相同时域内不同频率固有模态函数(IMF)。利用边界局部特征尺度延拓算法对IMF出现的端点效应进行了抑制,与镜像对称延拓算法和多项式拟合延拓算法比较,在运行时间、正交指数及IMF数量3项评价指标中均占优势。利用IMF分量与载荷相关系数,辨识出前3阶IMF分量为噪声主导分量,对前3阶IMF分量分别进行了软阈值降噪,与剩余分量叠加重构了降噪后的PTO载荷。降噪后的PTO载荷主频为4.492 Hz,与试验中旋耕机刀轴旋转频率相符。与EMD低通滤波降噪算法比较,EMD软阈值降噪算法属于自适应数据驱动,不需要设定截止频率。以含噪信号与噪声误差比(d_(nSNR))为降噪性能评价指标,EMD软阈值降噪算法的d_(nSNR)为12.712 5,小于EMD低通滤波降噪算法的d_(nSNR)值13.266 6,对比结果表明EMD软阈值降噪算法对实测拖拉机PTO载荷降噪效果明显。     

个体化骨肌多体动力学和有限元联合建模的肩胛骨锁定板生物力学评估方法

为解决难以在体内生理载荷条件下评估植入物力学性能的问题,建立了个体化骨肌多体动力学联合有限元建模方法,在个体抬高运动体内载荷状况下调查肩胛骨骨折板的设计和生物力学性能。以一例个体的相关数据为材料,基于骨肌多体动力学软件Anybody和有限元软件Abaqus,建立与个体上肢相对应的骨肌多体动力学模型和肩胛骨骨折固定有限元模型,模拟右臂外展90°和前屈45°运动;采用骨肌多体动力学方法,预测个体体内所有的肌肉力和关节力,然后将预测的肌肉力和关节力加载至肩胛骨骨折固定有限元模型,调查新设计骨折板的生物力学性能,并与传统重建板进行了对比。结果表明:在右臂外展和前屈运动中,最大盂肱关节接触力分别为428 N和379 N;2.6 mm厚度新设计骨折板的最大范氏应力分别为118 MPa和113 MPa,均小于3 mm厚度重建板的最大范氏应力128 MPa和142 MPa。与传统的植入物失效评估方法相比,个体化联合建模方法增加考虑了个体的解剖差异和体内生理载荷状况,允许在个体日常活动体内载荷下调查植入物的生物力学性能,可为假体设计、医生手术和术后康复提供理论指导。     

金属微粒与电极碰撞恢复系数的理论和实验研究

金属微粒是降低气体绝缘金属封闭输电线路(GIL,gas insulated transmission lines)绝缘强度的关键因素之一,研究金属微粒与电极的碰撞恢复系数可为微粒陷阱等金属微粒抑制措施提供理论基础。基于弹塑性变形理论,给出了法向恢复系数和切向恢复系数计算公式,并通过碰撞恢复系数测量平台研究了微粒材质特性、微粒直径以及碰撞速度对碰撞恢复系数的影响规律,实验测量结果验证了理论计算公式的可靠性。理论计算和实验测量表明:按金属材质铝、铜、钢的顺序,法向碰撞恢复系数逐渐减小,切向碰撞恢复系数逐渐增大;法向碰撞恢复系数和切向碰撞恢复系数均与微粒直径呈负相关;同一斜碰撞角度下,法向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加而减小,切向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加先减小后增加,并且不同斜碰撞角度下的法向碰撞恢复系数或切向碰撞恢复系数变化规律类似。文中关于碰撞恢复系数的计算方法可为微粒陷阱等工程设计提供理论支撑。     

附加法向信息的三维网格预测编码

为提升三维网格的压缩性能,提出了一种网格法向与几何帧内-帧间预测编码方法.该方法充分利用法向数据内部分量间（帧内）及几何与法向数据间（帧间）的相关性,实现附加法向信息的三维网格压缩,有效保持解码后三维网格的几何特性.实验结果表明,提出的预测编码方法相比分别压缩三维网格法向与几何数据,能够显著提高附加法向信息三维网格的压缩效率.      

核主泵叶轮能量转换与叶片载荷的关联性分析

为了研究核主泵叶轮能量转换规律与叶片载荷分布规律之间的关联性,基于RNG k-ε湍流模型,对不同流量工况下核主泵模型泵进行全三维定常数值计算.结果表明:从叶片吸力面到压力面,叶片做功能力逐渐增强;为了使叶轮获得较好的水力性能,叶片载荷的变化趋势应保持平缓,且其载荷峰值应在靠近叶轮出口处;根据不同流量工况下的叶轮性能曲线,叶片载荷有最优变化梯度;叶轮叶片中间流线上的动压载荷随着流量的增大逐渐减小,且动压载荷变化幅度较静压载荷更为明显,叶片动压载荷占总载荷的比重越低叶轮效率越高.     

基于Udwadia-Kalaba理论的悬架零部件动态载荷计算方法

以轮心六分力作为输入,研究了基于Udwadia-Kalaba理论的悬架零部件动态载荷计算方法.以五连杆后悬架作为建模对象,建立了悬架系统动力学模型,并将系统总约束力进行分解,得到各部件所受动态载荷的解析表达式.与传统拉格朗日建模方法相比,该方法无需借助拉格朗日乘子,降低了建模复杂程度.为验证方法的正确性,将数值计算结果与传统建模软件Adams/Car仿真结果进行对比,结果表明:该方法准确、高效,计算所得动态载荷与Adams/Car仿真结果均具有较好的吻合性;最后将该方法应用到实车试验中,进行了某SUV后悬架的动态载荷预测.     

格构式塔架顺风向脉动风荷载空间相关性研究

为了研究格构式塔架顺风向脉动风荷载的空间相关性,选取2段典型的格构式塔架节段模型,采用2个高频测力天平同步测力风洞试验技术,得到了不同水平距离和竖向距离情况下的模型基底剪力和弯矩的风荷载时程.在此基础上,通过数据处理分析,得到了各工况下塔架的顺风向风荷载相干函数.试验结果显示:格构式塔架顺风向风荷载相干函数与频率,水平距离和竖向距离等参数有关;结构顺风向风荷载相干函数与顺风向风速以及高层建筑等结构的风荷载相干函数存在一定差别.最后,采用最小二乘法,拟合得到了格构式塔架顺风向风荷载相干函数经验公式,试验结果与经验公式吻合较好,可为格构式塔架风荷载及风致响应计算提供有用的参考.     

螺旋式全混合日粮搅拌机揉切过程分析

为探究全混合日粮搅拌机揉切机理,以麦秸秆为研究对象,对秸秆的揉切过程进行周向和轴向两个方向研究分析,将秸秆的揉切过程在空间上按顺时针依次均匀的分为4个区域,采用理论分析和高速摄像试验验证的方式进行分析,明确秸秆在箱体中剪切、揉搓、混合分布的主要区域,确定各区域物料具体的运动形式.试验结果表明:秸秆在Ⅰ区内存在离心现象,Ⅱ区是切割的主要区域,Ⅲ区是揉搓的主要区域,且在底壳最低点处揉搓作用最强,在Ⅳ区秸秆存在对流混合作用,理论分析与试验结果相吻合.     

一类自适应网络上的传染病模型研究

利用多项分布下的三元组逼近公式,对自适应网络中的SIS矩封闭传染病模型进行封闭,研究多项分布下自适应行为对传染病传播的影响,通过定性与稳定性理论,得到了模型的基本再生数R0,分析了平衡点的稳定性.得到断边重连自适应行为对传染病传播具有多重作用:当相对传染率足够小时,模型发生标准的前向分支,R0<1时疾病趋于灭绝;反之,从数学理论上严格证明了重连可导致后向分支和鞍结点分支等复杂动力学行为的发生,因此R0<1不足以控制传染病的传播。