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空中加油对接过程的动力学建模与仿真

航空学报 2012年第7期33卷 1347-1354页

作者：张雷雨张洪杨洋黄龙北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 中航工业成都飞机设计研究所机电部四川成都610041

空中加油的成功与否主要依赖于加油锥套与受油插头的顺利对接,对对接过程中产生的动力学行为的研究是实现顺利对接的前提。利用多刚体系统动力学建立对接过程的动力学模型,求解出加油锥套与受油装置间的广义速度;并依据建立的接触动力... 详细信息

空中加油的成功与否主要依赖于加油锥套与受油插头的顺利对接,对对接过程中产生的动力学行为的研究是实现顺利对接的前提。利用多刚体系统动力学建立对接过程的动力学模型,求解出加油锥套与受油装置间的广义速度;并依据建立的接触动力学模型,得到局部接触点间的相对速度。基于非线性连续碰撞理论,提出对接过程中碰撞力的计算方法,并在机械系统动力学仿真软件ADAMS的环境下,构建加油锥套和受油装置的对接虚拟样机。通过对虚拟样机的动力学仿真,得到了对接过程中的碰撞力及速度响应曲线,同时,得出能够实现成功对接时各参数的具体范围。结果表明,制约对接成功的主要参数是初始相对速度、加油锥套的俯仰角和相对偏距。该研究对空中加油的对接和受油机的导航控制具有重要的意义。

关键词：空中加油对接接触动力学非线性连续碰撞理论碰撞力

热处理工艺对Ti-53合金显微组织和力学性能的影响

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金属热处理 2012年第9期37卷 110-112页

作者：王悔改张楠张雷雨张磊河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471003

对Ti-53(Ti-5Al-1Sn-1Cr-1Fe)钛合金在不同热处理条件下的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,完全退火处理后,β相明显减少,α相发生再结晶,组织由针片状α相+少量β相组成,强度、硬度较低,塑韧性较高;固溶处理后,部分β相无扩散... 详细信息

对Ti-53(Ti-5Al-1Sn-1Cr-1Fe)钛合金在不同热处理条件下的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,完全退火处理后,β相明显减少,α相发生再结晶,组织由针片状α相+少量β相组成,强度、硬度较低,塑韧性较高;固溶处理后,部分β相无扩散转变为α'相;时效处理后,固溶时出现的部分不稳定α'相发生分解,最终组织为片状α相+高度弥散的β相+少量α'相,还出现一定量的β斑,强度和硬度明显提高,塑韧性也有所提高。Ti-53合金的室温拉伸断口表现为韧脆混合断裂特征。

关键词： Ti-53合金热处理显微组织力学性能

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装甲车辆用立式弹药舱的设计与动力学分析

兵工学报 2017年第5期38卷 843-851页

作者：张雷雨李剑锋杨洋北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为分析输送链条的动力学特性和弹药的稳定性,将所有链节及弹架两侧双排滚子简化为弹簧阻尼单元,采用多体系统动力学和运动弹性动力学理论,建立输送链条的完整动力学模型和弹药的稳定性模型。借助Matlab软件,对输送链条的整体动力学模型... 详细信息

为分析输送链条的动力学特性和弹药的稳定性,将所有链节及弹架两侧双排滚子简化为弹簧阻尼单元,采用多体系统动力学和运动弹性动力学理论,建立输送链条的完整动力学模型和弹药的稳定性模型。借助Matlab软件,对输送链条的整体动力学模型进行数值仿真,并求解弹药的稳定性模型。通过数值仿真结果可知:在不同驱动功率下输送链条的速度、加速度均窄幅波动;轨迹线的形状特征决定了弹药离心力的动力学响应和突变特性,离心力的突变特性对弹药运动法线方向稳定性具有较大的影响,而弹药在运动切线方向上的稳定性主要受自身惯性和输送链条的动力学参数影响。根据弹药上部的摆动位移响应可知,弹药在运动法线方向和切线方向具有较好的动态稳定性。采用试验测量方法,得到输送链条的切线方向加速度与弹架的法线方向加速度值,测量数据与仿真结果较为吻合。

关键词：兵器科学与技术立式弹药舱输送链条弹簧阻尼系统多体系统动力学稳定性

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摆动输出活齿凸轮机构的凸轮廓面分析

工程科学与技术 2018年第1期50卷 149-156页

作者：李剑锋赵宏伟张雷雨于洋北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

传统摆动从动件凸轮机构具有体积小、价格低廉、运动特性良好、可产生复杂运动规律等优点,在印刷机械、农业机械、纺织机械、自动化办公设备等方面有着广泛的应用。随着自动化机械不断朝着高速化、精密化、轻量化的方向发展,对传统的摆... 详细信息

传统摆动从动件凸轮机构具有体积小、价格低廉、运动特性良好、可产生复杂运动规律等优点,在印刷机械、农业机械、纺织机械、自动化办公设备等方面有着广泛的应用。随着自动化机械不断朝着高速化、精密化、轻量化的方向发展,对传统的摆动从动件凸轮机构提出了更高的要求。传统摆动从动件凸轮机构在实现大摆角范围输出时需要较大结构尺寸,且凸轮与从动件间多为单个高副接触,承载能力较弱,使其应用受到了一定程度的限制。作者以活齿传动和凸轮机构为基础,提出了一种综合两种传动形式优点的摆动输出活齿凸轮机构,具有齿数灵活、摆角范围宽、可按多种既定凸轮曲线规律摆动输出的特点。介绍了摆动输出活齿凸轮机构的结构组成及传动原理,通过引入凸轮曲线运动规律建立了输入–输出凸轮转角关系,推导了输入、输出凸轮的理论廓线方程和实际廓面方程。给出了凸轮理论廓线曲率公式,分析了凸轮理论廓线曲率最值的变化规律以及凸轮实际廓面不发生干涉的条件。由图形结果可以看出,输入、输出凸轮理论廓线曲率最值分别出现在齿顶及齿根处、始末端点处,其最大值曲线随比值e/R变化过程中存在增长拐点、顶点,并且干涉最先发生在理论廓线的最大偏置距的廓面截线上。因此,在凸轮实际廓面参数R、e、r取值过程中,应满足活齿半径r不超过限定值的条件,并尽量保证比值e/R小于曲线增长拐点所对应的比值且远离曲线顶点所对应的比值,以使凸轮廓面不发生干涉,机构能够平稳运转。

关键词：活齿凸轮机构摆动输出廓面方程曲率分析廓面干涉

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基于分布计算的心电特征波检测算法研究

仪器仪表学报 2022年第11期43卷 142-150页

作者：苏鹏郭强王思锴王美淳张雷雨北京信息科技大学机电工程学院北京100192 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京100124

体外反搏装置依据心电信号对下肢进行加压及释放,需要识别率高、实时性强的心电特征波检测方法。借鉴传统医学信号处理方法,本文提出一种基于改进差分阈值和分布计算的心电特征信号检测算法,采用低通滤波和移动平均滤波等预处理方法对... 详细信息

体外反搏装置依据心电信号对下肢进行加压及释放,需要识别率高、实时性强的心电特征波检测方法。借鉴传统医学信号处理方法,本文提出一种基于改进差分阈值和分布计算的心电特征信号检测算法,采用低通滤波和移动平均滤波等预处理方法对心电信号进行平滑预处理,借助自适应差分双阈值法和分布计算法,识别和确定R波、P波及T波的位置。基于MIT-BIH数据库及心电采样模块进行仿真分析和实验验证。结果表明:该算法对心电信号R波的综合识别准确率为99.9%,识别P波和T波准确率为99.87%,算法平均耗时仅为0.65 s,可识别常见类型心电信号特征波,能很好地满足体外反搏等装置快速识别心电特征波的需求。

关键词：体外反搏心电信号分布计算改进差分算法特征波检测

基于复杂网络理论和分子动力学模拟的脂肪酶热稳定性的研究

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基于复杂网络理论和分子动力学模拟的脂肪酶热稳定性的研究

作者：张雷雨江南大学

学位级别：硕士

在许多的工业生产活动中需要用到脂肪酶。然而野生型脂肪酶由于其较差的热稳定性,使得它的应用受到诸多限制。因此研究影响脂肪酶热稳定性因素是非常必要。本文运用分子动力学模拟方法研究野生型脂肪酶(WTL,PDB ID:1I6W,T50=56℃)和两... 详细信息

在许多的工业生产活动中需要用到脂肪酶。然而野生型脂肪酶由于其较差的热稳定性,使得它的应用受到诸多限制。因此研究影响脂肪酶热稳定性因素是非常必要。本文运用分子动力学模拟方法研究野生型脂肪酶(WTL,PDB ID:1I6W,T50=56℃)和两个突变体(2D9,PDB ID:3D2B,T50=67.4℃,6B,PDB ID:3QMM,T50=78.2℃)的盐桥、氢键动力学和氢键网络。此外,我们构建了氨基酸全原子网络,计算氨基酸网络不同的网络参数,分析比较野生型脂肪酶和突变体差异,并运用时间序列算法和BP神经网络算法预测氨基酸网络拓扑属性变化趋势,系统地研究脂肪酶的热稳定性。本文的主要研究内容如下:1.运用分子动力学模拟方法,模拟300ns时间段内5个温度下(300K,325K,350K,375K,400K)野生型脂肪酶和突变体的蛋白质分子运动情况。分析比较不同模拟温度下野生型脂肪酶与突变体突变点的氢键的稳定性。发现两个突变体的突变点N166Y形成的氢键的稳定性显著的强于野生型脂肪酶的。值得注意的是,A15S,A20E,G111D,M137P这四个突变点(仅出现在更耐温的突变体6B中),它们的氢键的稳定性高于野生型脂肪酶和突变体2D9的。此外我们还分析了非突变位点氢键的稳定性差异,结果表明这些差异影响了蛋白质的二级结构稳定性,是造成它们热稳定性差异的直接因素。2.计算野生型脂肪酶和它的两个热稳定性突变体(2D9和6B)中所有氢键的保持值(氢键的保持值设定为大于0.3)。发现这些氢键形成了6个氢键网络,我们关注其中3个氢键网络,因为他们其中一些氢键保持值随着温度升高,突变体氢键的稳定性显著地高于野生型的。随着温度升高,第一个网络在维持突变体二级结构β3,β5,loop和310 helix显示出更强的能力,第二个氢键网络使得突变体loop,αC,β3和β5的稳定性显著高于野生型脂肪酶,第三个氢键网络使得突变体增强了loop,αB和αC的相互作用。3.计算野生型脂肪酶和突变体各个温度下盐桥的保持值。分析盐桥和盐桥网络的稳定性差异,研究盐桥稳定性与脂肪酶热稳定性的关系。发现突变体中盐桥Lys35-Asp34,Asp118-Lys70,Glu171-Arg147和Asn181-Lys122的稳定性与野生型脂肪酶中的有较大的差异。此外,由于突变的产生,突变体中形成了4个新的盐桥网络。第一个盐桥网络(只存在于突变体6B中),增强了螺旋αA的内部相互作用,使得αA,loop和310-螺旋彼此紧密连接。第二个盐桥网络降低突变体2D9和6B螺旋αB的柔性。第三个盐桥网络加强了突变体6B中loop区域,αE和αD之间的联系。第四个盐桥网络增强突变体2D9氨基酸序列末端的loop区域的刚性。4.以野生型和突变体的三维空间信息为基础,构建全原子网络,计算复杂网络拓扑属性,如:平均度,特征路径长度,接近中心性等,发现嗜热突变体中氨基酸网络特征路径普遍低于野生型,其他参数略高于野生型。5.运用时间序列算法和神经网络算法对野生型和突变体的每个温度下的全原子氨基酸网络参数进行预测。时间序列算法分别运用了指数平滑法和ARMA模型,神经网络运用BP神经网络。三种方法预测野生型脂肪酶和突变体各个温度下网络拓扑参数都呈现出较高的准确率。这说明时间序列算法和BP神经网络可以被用于预测脂肪酶网络参数,研究脂肪酶的热稳定性。本文通过上述研究发现,突变点直接或间接改变了部分氨基酸之间盐桥和氢键的稳定性,影响脂肪酶内部盐桥网络和氢键网络的稳定性,从整体上影响了脂肪酶的二级结构的稳定性,造成了它们之间热稳定性的差异。此外,氨基酸网络的拓扑属性的动态变化也显示出脂肪酶突变体对温度的不敏感性,这也与突变体较好的耐热性质一致。最后利用时间序列算法和神经网络预测不同温度下的网络拓扑属性都得到较高的准确率,这进一步表明了网络拓扑与耐热性之间的相关性。

关键词：分子动力学模拟盐桥氢键氢键网络氨基酸网络时间序列算法神经网络

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星载SAR影像的定位与几何纠正

计算机工程与应用 2015年第18期51卷 175-179页

作者：张雷雨张飞连云港职业技术学院建筑工程学院江苏连云港222006 重庆佳祥建筑工程有限公司重庆400060

高精度几何纠正算法对SAR影像的广泛应用具有重要意义,而SAR影像纠正中的一个重要问题是建立影像定位模型。在阐述了距离多普勒定位模型的基础上,利用一景高分辨率的Terra SAR-X影像进行了地理定位实验,实验结果表明采用2次参数方程和3... 详细信息

高精度几何纠正算法对SAR影像的广泛应用具有重要意义,而SAR影像纠正中的一个重要问题是建立影像定位模型。在阐述了距离多普勒定位模型的基础上,利用一景高分辨率的Terra SAR-X影像进行了地理定位实验,实验结果表明采用2次参数方程和3次参数方程描述卫星轨道位置所得的定位精度相差不大,且都能满足精度要求,为了计算方便和减少控制点的数目,通常可以采用二次参数方程来描述卫星位置。定位参数解算完成后,又采用了间接纠正法对影像进行了几何纠正,得出纠正精度不超过3个像素,表明该算法合理可行。

关键词： TerraSAR-X 距离多普勒模型图像定位几何纠正

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摆动输出活齿凸轮机构传动及齿廓方程

机械工程学报 2018年第23期54卷 23-31页

作者：李剑锋赵宏伟张雷雨于洋北京工业大学机械工程与应用电子技术学院

融合活齿传动和凸轮机构两种传动形式的优点,提出了摆动输出活齿凸轮机构,并分析了其结构及传动原理。作为一种新颖的传动形式,该机构具有齿数灵活、全齿啮合、摆角范围宽,可按简谐曲线、等加速度曲线以及无停留修正梯形曲线等多种既定... 详细信息

融合活齿传动和凸轮机构两种传动形式的优点,提出了摆动输出活齿凸轮机构,并分析了其结构及传动原理。作为一种新颖的传动形式,该机构具有齿数灵活、全齿啮合、摆角范围宽,可按简谐曲线、等加速度曲线以及无停留修正梯形曲线等多种既定规律摆动输出的特点。借助凸轮曲线位移的已知性建立了输入、输出凸轮转角在任意时刻的对应关系以解决传动比不恒定而无法直接创建传动关系的问题,进而推导出了输入、输出凸轮的理论齿形方程和工作齿廓方程。在理论分析的基础上,给定设计参数并绘制输入、输出凸轮的理论齿形与工作齿廓啮合线以及机构啮合位形,皆未发生干涉现象,验证了方程推导的正确性,为以后进一步的研究及应用提供了分析基础。

关键词：全齿啮合摆动输出凸轮曲线变速比齿廓方程啮合位形

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眼科显微手术机器人研究进展及关键技术分析

机械工程学报 2013年第1期49卷 15-22页

作者：肖晶晶杨洋李大寨黄龙张雷雨北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

部分眼科手术由于人类生理颤抖及精细操作限度,手术成功率较低,成功完成手术任务必须融合机器人技术。为促进我国眼科机器人技术的研究和发展,在论述眼科机器人研究意义的基础上,总结国内外眼科手术机器人的研究进展。对研究眼科机器人... 详细信息

部分眼科手术由于人类生理颤抖及精细操作限度,手术成功率较低,成功完成手术任务必须融合机器人技术。为促进我国眼科机器人技术的研究和发展,在论述眼科机器人研究意义的基础上,总结国内外眼科手术机器人的研究进展。对研究眼科机器人所涉及的机器人机构设计、微力感知与控制、眼组织的生物力学建模、约束空间运动规划、精密运动控制等关键技术进行了详尽的分析。在总结角膜移植手术机器人研究成果及分析眼内手术机器人关键技术的基础上,指出今后的发展方向、研究思路和面临的挑战,包括末端操作器的集成、新型手术器械的开发等,阐述将眼科手术辅助机器人应用于临床仍需要解决的问题。对于医疗外科机器人及相关的研究工作,具有一定的指导意义。

关键词：眼科手术机器人远程运动中心点机构微力控制约束运动规划生物力学建模