超磁致伸缩微位移致动器的理论分析与设计

科学技术的快速发展使得机电设备越来越趋于微型化,为了在体积不足1cm^3的空间里达到精确测量,超磁致伸缩材料成为当下研究的热点。本文以J-A模型和磁-机效应法为依据,建立超磁致伸缩的磁机耦合模型,设计了以圆弧形超磁致伸缩薄片为核心部件的微型位移致动器。利用COMSOL Multiphysics仿真软件分析了当给予线圈电流密度为10^6A/m^2的驱动电流时,不同厚度的超磁致伸缩薄片模型,得到相应的应力张量图和磁致伸缩曲线。文中展示0.35mm厚度的铁镓合金辅以1mm厚度硅基底的致动器模型,并获得了较为理想的0.8μm输出位移量。将仿真与实验结果进行对比,证明了理论模型的准确性以及执行器结构的可行性。该微位移执行器具有体积小、响应快、精度高、便于集成等优点,在振动控制、微定位、机器人等领域有着广阔的应用前景。     

Reissner-Nordström时空下试验粒子的进动研究

通过粒子在Reissner-Nordstrm时空中的运动方程,运用作用角变量法研究了粒子在Reissner-Nordstrm时空下近圆轨道的近日点进动,并给出了进动的具体表达式。     

SH波作用下浅埋隧洞的动应力集中特性

针对平面SH波作用下浅埋隧洞的动力响应问题,采用复变函数和多极坐标方法,研究了入射波频率、入射角度以及隧洞埋深对隧洞动应力的影响规律.研究结果表明:低频波入射时隧洞埋深对动应力集中系数分布影响不大,但高频波入射时影响较为明显;随着入射波与水平面角度逐渐增大,隧洞动应力集中系数(dynamics stress concentration factor,DSCF)分布越来越复杂,最大值从低频段逐渐转移到高频段;当入射角θ0>0时,最大DSCF略大于3,远大于深埋隧道的2.3;当θ0=0、波数小于0.5且隧洞埋深h>4a(a为半径)时,最大DSCF的谱分布较均匀,此时从最大DSCF的角度可将隧洞近似当成深埋隧洞来分析入射波对隧洞的动力作用.     

基于主成分分析的PSO-ELM与Adaboost算法耦合模型在极震区泥石流物源动储量计算中的应用

针对极震区泥石流物源动储量受到多种因素的影响呈现出非线性特征不易计算的问题,提出了一种基于主成分分析(PCA)的粒子群优化极限学习机与AdaBoost算法耦合(PSO-ELM_AdaBoost)的计算模型。以汶川地震极震区区内的60条泥石流样本,从泥石流物源形成与启动方式入手,考虑沟域面积、相对高差、主沟长度、距发震断裂带距离、沟床平均纵比降和物源静储量六种泥石流物源动储量影响因子。运用Person相关性系数(PCC)、灰色关联度(GRG)和最大互信息系数(MIC)对影响因子进行敏感性分析,验证选取因子合理性；基于PCA对样本数据进行降维,避免信息冗余；使用PSO-ELM_AdaBoost耦合模型对处理后的样本数据进行训练和预测,并将结果与BP、SVM、ELM和PSO-ELM模型计算值进行比较；为验证模型适宜性,从每个子研究区中抽取一条泥石流沟和其他极震区的三条泥石流沟应用PSO-ELM_AdaBoost模型进行泥石流物源动储量计算。结果表明,该模型计算精度优于传统计算模型和其他神经网络模型,具有较好的适宜性和稳定性,是一种可靠的极震区物源动储量计算方法,能够为泥石流防治工程的设计提供有价值的参考。     

关于悬臂梁受重锤冲击时的动载荷系数分析

研究了悬臂梁受重锤的冲击问题,建立了重锤的运动方程及悬臂梁的振动控制方程,并利用Galerkin原理求得重锤对悬臂梁的冲击力表达式.研究结果表明:重锤质量大于悬臂梁质量时,冲击力的近似解以及有限元解与实验结果之间的误差较大;重锤质量小于悬臂梁质量时,冲击力的近似解与有限元解与实验结果之间的误差小于5%.     

5阶CKF在捷联惯导非线性对准中的应用研究

为了提高动基座下车载捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system, SINS)的初始对准精度和缩短对准时间，在不进行粗对准的前提下，利用5阶容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)完成非线性对准。针对3阶CKF滤波精度不高、5阶高斯厄密特滤波器计算量过大的问题，基于多项式逼近的思想详细推导了5阶球面径向容积规则，继而提出了5阶CKF并分析了该算法的滤波精度、采样量和数值稳定性，利用奇异值分解代替Cholesky分解来增强滤波稳定性。实验结果表明，该方法能够有效完成大失准角下的非线性对准，精度高于3阶CKF。     

武汉地区地铁隧道非线性地震反应分析

通过有限元模拟的方法进行了武汉地区软土—双隧道模型的动力非线性分析。在ABAQUS软件中建立了考虑软土动力非线性的二维土体—双隧道有限元模型,并通过在基岩位移输入SH波对该模型进行了动力非线性地震反应分析,主要研究了地表以及隧道上下两顶点位置的加速度与位移反应。通过对比分析,可以发现土层及注浆加固区能有效降低衬砌的加速度与位移反应;在SH波作用下衬砌上下两顶点将发生相对侧移,并呈椭圆形。     

人体足底-蹦床接触动压力实验研究

为了在提高蹦床运动成绩的同时避免蹦床运动员在训练和比赛中受伤,需要了解运动员在触网过程中足底的受力状态与压力分布规律。本文通过实验研究方法,对两名运动员在蹦床上的运动过程进行了人体足底与蹦床接触压力的实测,测得了运动过程中的足底的动态压力分布。进而通过实验数据分析,获得了运动员和蹦床接触瞬间足底的动态压力分布规律。研究结果表明,蹦床运动过程中运动员的足底在接触瞬间产生的最大动压力可达其静态压力的4-5倍,因此在蹦床运动中防止足底接触动压力损伤是十分必要的。     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度，通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验，得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量，分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制，建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小；经历60次冻融循环时，其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降；混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土，而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土；通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合，得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式；分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。