仿生六足机器人步态规划策略实验研究

采用日本弓背蚁进行常规步态实验学研究和仿生学探索,通过对高速数字摄像机采样结果的判断和分析,发现了蚂蚁后足的滑行过程并定义为“滑动相“.此外,还针对蚂蚁直线前进步态给出了合理的步态关系表达式,通过与周期规则步态的对比证明了该式的现实可行性,为仿生六足机器人进行周期不规则步态的规划奠定了理论基础.所采用的实验学研究和仿生学探索相结合的方法能有效提高仿生机器人的技术水平.     

管道缺陷超声导波监测信号匹配追踪去噪

采用超声导波进行管道缺陷监测过程中混入干扰噪声严重影响缺陷反射回波的提取和识别,提出了一种新的管道缺陷超声导波监测信号匹配追踪去噪方法。将Hanning窗调制的正弦波激励信号经过时间平移和幅值调制作为基本原子形成自定义过完备波形字典,对管道缺陷超声导波监测信号进行匹配追踪稀疏分解,提取其中有效成分进行信号重构,经多次迭代实现信号去噪。对有限元数值模拟和实际管道缺陷监测信号分别采用传统小波阈值和提出的匹配追踪法进行去噪处理,结果表明,当信噪比较低时匹配追踪法明显优于小波阈值法,即使在干扰噪声完全淹没缺陷反射回波的场合,仍然可以提取出清晰干净的缺陷反射回波信号,为正确分析和评估现役管道安全运行状况提供了一条新的途径。     

基于深度学习的公路路面病害检测算法

针对公路路面病害图像存在背景干扰多、病害信息弱、尺度差异大等问题,提出了一种基于深度学习的公路路面病害检测方法。以YOLOv4算法为基础,在检测网络中引入可变形卷积,并提出基于路径聚合网络(path aggregation network, PANet)的自适应空间特征融合结构,充分学习公路路面病害的细节特征,实现不同尺度特征信息的高效融合;采用平均准确率损失(average precision loss, AP-loss)函数作为分类损失函数,促使网络在训练过程中更加注重于正样本。实验表明,在公路路面病害检测中,改进YOLOv4算法的平均准确率达到了95.34%,每张图像的平均检测时间为0.071 s。与快速基于区域的卷积神经网络(faster region-based convolutional neural networks, Faster R-CNN)算法相比,所提出的算法在持有较高检测准确率的同时,减少了运算时间,可以满足公路路面病害检测的准确性与实时性需求。     

岩溶台地高压富水特长隧道勘察的精细化探索

岩溶台地高压富水特长隧道精细化勘察应在收集和分析区域地质资料、前期勘察成果、前人研究成果及类似工程案例的基础上,找出主要的水文与工程地质问题,针对这些问题进行水文地质与工程地质调绘和地球物理探测,在此基础上构建地质模型,并采用有针对性的水文地质钻探、工程地质钻探、现场监测与测试及数值仿真等方法与手段,对地质模型进行验证、丰富与优化。以G59呼北高速张家界—官庄段沅古坪隧道为研究对象,为了查明岩溶台地高压富水特长隧道的水文地质与工程地质条件,在水文地质与工程地质测绘、地球物理探测、地质钻探及工程评价等方面进行了精细化勘察的探索与研究,提出了精细化勘察技术思路。根据精细化勘察技术思路,细分隧道区域的地下水系统,划为17个地下水系统,隧道穿越9个地下水系统。采用空气潜孔锤(down-the-hole, DTH)-孔内电视复合方法查清了大湖村段水文地质结构,在此基础上,采用解析法和数值法预测了隧道涌水量,隧道涌水量在150 mm降雨量条件下为26.93×10⁴ m³/d,评价了突水突泥风险,在大湖村岩溶泉系统及柏杨坪岩溶地下河系统为高风险区。     

节点刚度对管桁架拱稳定性的影响

为研究节点刚度对管桁架拱稳定性的影响,在节点弹簧单元和壳单元滞回性能一致性得到验证的基础上,采用往复荷载下的变刚度弹簧模型代替壳单元考虑节点的半刚性。弹簧模型的节点刚度方程由节点域壳单元模型在往复荷载加载作用下的骨架曲线确定。以矢跨比为0.29、跨度为50 m的管桁架拱为算例,采用材料与几何非线性有限元法对节点域弹簧模型和普通模型进行稳定性分析。结果表明：“静力失稳模态”为空间管桁架拱的最不利初始缺陷形式;节点刚度对管桁架拱的承载力影响程度与考虑初始缺陷的大小、分布形式和荷载作用范围有关。     

消拖船节油航速优化研究

针对港口作业消拖船主机的高油耗问题,从船舶管理节能的角度出发,提出了基于改进天牛须算法的消拖船节油航速优化方法。通过分析消拖船的船、机、浆的能量传递机制,建立了其主机燃油消耗的优化模型,并对消拖船某航次中各航段的航速开展优化研究。天牛须搜索算法(beetle antennae search algorithm, BAS)是近年来出现的智能优化算法,在处理结构复杂的数学模型优化中优势很明显,但是也存在收敛慢、容易进入局部最优状态等问题,为此建立了一种改进的天牛须搜索算法(improved beetle antennae search algorithm, IBAS),以更好地满足应用要求。通过实例计算分析,采用所提出的优化算法进行消拖船主机燃油消耗优化。结果表明：所提算法的收敛速度快,寻优效率高。与天牛须算法和蚁群算法(ant colony algorithm, ACO)对比分析,所提出的优化算法保持较快的运算时间的同时,提高了优化结果的准确率。     

季冻区隧道冻胀力影响因素交互性及敏感性正交试验分析

为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性,依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道,通过建立ANSYS数值模型,对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹性模量等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明：(1)考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。(2)融圈厚度、冻胀率、衬砌弹性模量、冻结围岩弹性模量以及未冻结围岩弹性模量均对冻胀力的影响较为显著;各因素敏感性排序为：冻结围岩弹性模量>冻胀率>未冻结围岩弹性模量>冻融圈厚度>衬砌弹性模量。(3)相比于原始参数,实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施,为河北地区季冻区隧道建设提供指导。     

成兰铁路特长深埋隧道岩爆段应力特征

为了探究高地应力环境下深埋隧道岩爆发生机理,掌握岩爆孕育规律,通过现场测试、数值分析及室内实验,对平安特长深埋隧道岩爆段围岩的二次应力场进行了分析,探明了隧道岩爆发生的力学机制,并运用经典应力岩爆判据指标,预测判断出岩爆发生强度及位置。研究表明：隧道侧壁处存在较大的压应力,是造成岩爆发生的主要原因;高地应力条件下,由于结构面等不利因素的存在,造成掌子面中部处原岩应力突发释放而引发高烈度的岩爆;在岩爆区段进行应力释放孔的布置,能够有效地释放原岩应力,减少岩爆发生的可能性。相关研究成果能够深化人们对于高地应力环境下岩爆发生机制的认识,为类似工程岩爆的防控及建设提供科学依据。     

选区激光熔化Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究进展

选区激光熔化(selective laser melting, SLM)技术具有一体化快速制备复杂和高精度零件的能力,在航空航天等工业生产中有巨大的发展潜力。高强铝合金是近年来在增材制造领域发展迅速,可实现结构轻量化的重要材料,其中Al-Mg-Sc系高强铝合金在结构和性能方面具有极大的潜力。针对增材制造领域Al-Mg-Sc系高强铝合金的应用与发展,结合增材制造工艺技术,从增材制造高强铝合金合金成分、微观组织和力学性能三个方面,全面总结了增材制造Al-Mg-Sc系高强铝合金的研究现状和进展趋势。在增材制造高强Al-Mg-Sc合金领域内,应当重点关注强化元素的多元化、SLM成形合金微观组织调控以及性能特征的多元化研究等方向。     

基于核密度估计的干接缝装配式桥墩概率性地震损伤特性分析

为研究装配式桥墩的地震损伤特性,建立了干接缝拼装桥墩的纤维模型,以150条近场地震动为激励,开展了不同混凝土强度、初始预应力水平及节段个数的预制拼装桥墩增量动力分析,并采用核密度估计法获得了拼装桥墩和同尺寸现浇桥墩的地震易损性曲线.结果表明,相较于现浇桥墩,拼装桥墩各级损伤状态的超越概率更大.当混凝土强度在C30～C4...