古塔结构损伤的系统识别Ⅰ:理论

在结构损伤的系统识别中,损伤是结构参数的减小来反映的。由于存在模型误差和测试误差,并不是所有的参数值减小代表损伤。本文提出的损伤区域的判别分析法将对每一个可能的损伤状态定义为一个随机总体,通过比较样品到第一个总体的距离来确定样品与哪个总体最靠近,进而对损伤区域作出判断。算例表明,这一方法可以避免确定损伤单元数时的主观测断,减小误判的风险。本文提出的条件分布下损伤程度估计方法不仅利用参数变化量的均值信息,还利用它的协差阵信息,因而具有更高的识别精度。     

一种对多层建筑随机地震响应控制的新方法

为了降低多层钢筋混凝土框架结构的地震响应，建立了包含TMD与LRB贡献在内的结构非线性运动方程.采用复模态理论解耦由结构第一阶振型展开得到的非经典阻尼、非对称刚度和质量的方程，编制了以第一振型表示的结构随机地震响应解析解的求解程序，并通过与确定性算法计算结果的比较，验证了求解程序的可靠性.研究结果表明:TMD+LRB联合控制比TMD控制能更显著地降低结构位移和加速度响应.     

超声变幅杆振动温升及其对振动稳定性的影响

在变幅杆振动中,变幅杆的自身阻尼特性以及与螺栓/工具头的耦合会导致明显温升.为研究该温升特性并探讨其对变幅杆振动稳定性的影响,采用数值模拟得到了纵振变幅杆的总功耗密度和温度分布;通过红外热成像测试对变幅杆理论温升进行了验证,并分析了不同材料的螺栓与工具头连接对温升的影响.结合数值模态分析与实验分析,进一步探讨了温升对变幅杆谐振频率与振幅的影响规律.结果表明,变幅杆连续运行时温升趋于平衡,该平衡点取决于螺栓材料、变幅杆材料和环境因素.对于低阻尼TC4钛合金变幅杆,螺栓处能量损耗为主要热源,其中45钢螺栓发热量占97.7%,而采用TC4钛合金螺栓和TU2紫铜工具头可显著减小温升.同时发现,变幅杆谐振频率与温升成线性负相关,振幅因温升有所降低,二者均稳定在平衡温度点.     

基于快速终端滑模状态观测器 的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.     

基于凸轮机构驱动的无级变速器设计与仿真

针对现有无级变速器变速范围窄、最大传动比小的问题,提出了一种基于凸轮机构驱动的无级变速器.该无级变速器通过变速装置调整中间摆臂支点位置,改变力臂,从而调节从动件的旋转速度,实现无级变速目的.根据摇臂输出端转速的变化规律,控制摆臂转速按一定规律变化,对输出速度进行反向补偿,提高了运动输出的平稳性.利用反转法原理,分别对凸轮轮廓曲线、摆臂轮廓曲线进行设计,并将凸轮组中4组凸轮均匀错开22.5°,保证无级变速器在运行的过程中,至少有一组凸轮处于推程状态,实现运动连续输出.利用NX10软件对传动机构进行运动学仿真,通过分析不同传动比状态下摇臂的角位移曲线图,验证了无级变速器总传动比在一定调速角范围内,可实现运动连续平稳输出.本文无级变速器可获得较宽的变速范围和较大的传动比,弥补了现有无级变速器变速范围窄、最大传动比小的不足.     

避雷线预绞丝端口的电磁损耗分布分析

避雷线预绞丝端口所产生的电磁损耗是预绞丝端口高温的主要热源,局部高温可能导致避雷线发生损伤.基于避雷线与预绞丝之间接触点的实际分布特征,利用Comsol有限元分析软件构建预绞丝端口的三维电磁场仿真模型.通过仿真计算得到预绞丝端口的电磁损耗密度分布,并进行分析讨论.结合稳态温升实验与接触电阻测量实验对仿真模型的准确性进行验证.基于该仿真模型,探究了预绞丝端口电磁损耗与钢的相对磁导率和绞线绞合参数之间的关系.研究结果表明,仿真模型具有足够的准确性,误差没有超过8%.预绞丝端口的电磁损耗主要集中于避雷线与预绞丝之间的接触点,各排接触点的电磁损耗随着轴向距离的增加逐步递减.此外,预绞丝端口的电磁损耗与钢的相对磁导率、相邻接触点的轴向距离呈正相关.     

隧洞块体破坏过程及稳定评价的数值方法研究

为分析块体在复杂围岩作用下的破坏形态及稳定性,提出一种基于连续介质力学的块体破坏数值分析方法.首先,在已有的单元重构-节点分离的结构面建模方法基础上,实现基于网格的块体识别;其次,基于显式求解的接触力算法,推导多种接触状态下的接触力表达式,并提出块体和围岩的接触分析方法;然后,采用结构面强度折减法求解块体安全系数.该数值分析方法可同时计算围岩和块体的变形特性.通过一个块体沿双面滑动的简单算例也论证了在一定条件下,数值计算可得到与刚体极限平衡法一致的结果;最后,结合某一断层穿过的隧洞工程,分析其开挖后的围岩及块体稳定性.结果表明,该数值方法有效反映了围岩应力和变形对块体稳定性的影响;关键块体发生破坏后,潜在危险块体发生较大变形,局部安全系数低.该数值方法为复杂地质条件下隧洞块体稳定性评价提供了一种有效的分析思路.     

基于多块体的非对称双层临坡地基上限承载力

为进一步解决条形基础荷载作用下双层临坡地基的承载力和稳定性问题,对现有研究成果进行对比分析,并对其假设的合理性进行判断,根据临坡地基破坏模式的非对称性的基本特征,考虑到双层地基分层界面处速度的间断性,采用一种新的多滑块模式来构建其破坏模型.根据速度相容关系、速度三角形闭合条件确定该模型的相容速度场.引入极限分析法的上限分析理论,推导条形基础非对称双层临坡地基上限承载力的计算公式.采用MATLAB二次规划算法的优化计算方法对双层临坡地基的上限承载力进行优化求解.最后通过工程算例来验证理论公式的合理性,并与现有研究方法以及软件计算结果进行对比,证明了本文方法的可行性.     

基于深度学习的地铁隧道衬砌病害检测模型优化

地铁盾构隧道衬砌病害检测面临的最主要问题是如何获取高质量的病害图片以及如何快速、准确实现病害检测.基于CCD线阵相机设计制造了地铁隧道病害检测车,并针对上海运营地铁1、2、4、7、8、10、12等线路采集了大量的衬砌图像,通过手工标注建立高质量隧道病害样本库.基于卷积神经网络Faster R-CNN(Faster Region-based Convolutional Neural Network),构建了病害自动检测深度学习框架.考虑到裂缝及渗漏水病害的特殊性,采用数据统计分析及K-means聚类算法分析其几何特征,结合病害特征优化VGG-16网络模型中的anchor box相关参数.结果表明,修正后的模型病害检测准确度有明显的提升(约7%),同时模型的训练时间减少.经验证,上述方法同样可提高裂缝或渗漏水单一病害识别模型的准确度.     

嵌入弹簧式气体箔片轴承动态特性实验研究

对嵌入弹簧式气体箔片轴承（NSFBs）的动态特性进行实验研究. 首先,设计搭建了NSFBs动态特性测试平台,分别对NSFBs进行转子静止和旋转（24.00 kr/min）状态下的冲击实验,从冲击实验结果中识别出轴承的动态刚度和等效黏性阻尼系数,并研究了轴承动态系数随弹簧个数的变化规律. 在测试过程中,为保证冲击载荷下不同弹簧数实验轴承的名义间隙相同,将轴承组装后进行静态推拉实验以测量实验轴承的名义间隙,然后根据测试的实际轴承间隙计算敲击实验中转子的直径. 实验结果表明：无论转子旋转还是静止,轴承的直接刚度系数、等效黏性阻尼系数和损耗因子都随着弹簧数量的增加而增加,并且,转子旋转状态下的直接刚度和等效黏性阻尼系数小于转子静止状态下的结果.