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高速列车轴装制动盘紧固螺栓失效分析及改进研究

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高速列车轴装制动盘紧固螺栓失效分析及改进研究

作者：黄志迪北京交通大学

学位级别：硕士

高速列车制动盘是列车实现调速、停车的重要安全部件,制动盘盘体与盘毂采用紧固件连接。由于制动盘服役时承受交变的热机载荷作用,使得制动盘紧固件的受力状态复杂,螺栓断裂事故时有发生。本文针对动车组轴装制动盘螺栓断裂问题,采用试... 详细信息

高速列车制动盘是列车实现调速、停车的重要安全部件,制动盘盘体与盘毂采用紧固件连接。由于制动盘服役时承受交变的热机载荷作用,使得制动盘紧固件的受力状态复杂,螺栓断裂事故时有发生。本文针对动车组轴装制动盘螺栓断裂问题,采用试验和模拟仿真相结合的方法探究制动盘螺栓断裂的原因和影响因素,进一步提出预防螺栓疲劳失效的结构改进建议。本文主要研究内容和结论如下:（1）开展了断裂螺栓的宏观和微观失效机制研究。通过对断裂失效的制动盘螺栓进行理化分析,发现其断裂形式为疲劳断裂;进一步对螺栓的材料成分、晶粒度、表面脱碳层及非金属夹杂物进行检测,结果表明螺栓的材料组织特性符合GB/T 3098.1要求,排除了由于材料本身缺陷导致螺栓断裂的因素。（2）进行了苛刻制动工况下制动温度场和应力场仿真。研究发现,紧急制动和长大坡道持续制动工况下,盘体、盘毂、压圈不均匀的受热膨胀及其引起的相对滑移,使螺栓承受径向弯曲载荷作用,螺栓与螺母啮合处第1、2螺纹牙底为高应力区,裂纹易在此处萌生,随着制动盘的长期服役,裂纹将不断扩展直至断裂。（3）利用超声波螺栓轴力测量设备对制动盘螺栓轴力进行测量。结果显示,服役后螺栓轴力增幅达17.6%,表明螺栓在服役过程中轴线偏离了初始位置、处于一种弯曲伸长状态,且服役时间越长弯曲伸长量越大,螺栓能够承受的应力波动幅值不断减小,萌生疲劳裂纹及发生螺栓疲劳断裂的风险逐渐增大。（4）利用仿真手段研究预紧力、冲击载荷对螺纹啮合处最大应力的影响。发现螺纹啮合处最大应力随着预紧力的增加而增加,当预紧力为48 k N时,最大应力为804 MPa;根据IEC 61373标准中所规定的载荷极限,横向冲击载荷对于螺纹啮合位置最大应力的影响较垂向冲击载荷明显,但不会影响螺栓的安全服役。（5）基于VDI 2230标准对螺栓进行安全校核,发现苛刻工况下原结构螺栓的疲劳安全系数小于1,螺栓有可能发生疲劳断裂。理论计算、仿真分析和试验结果表明,增大螺纹长度和增加螺栓长度都能够提升螺栓柔度,从而达到提高螺栓抗疲劳性能的目的。本文通过对断裂螺栓的理化分析试验研究,借助有限元模拟、理论分析和试验验证等方法确定了螺栓断裂的主要原因,提出了螺栓的改进建议,对制动盘用紧固螺栓的设计及安全运用具有重要的指导意义。

关键词：制动盘紧固螺栓失效分析有限元仿真安全校核

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多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测

光学精密工程 2024年第5期32卷 740-751页

作者：邓耀华黄志海广东工业大学机电工程学院广东广州510006

针对单可见光或单红外条件下的IC器件表面缺陷对比度不足,缺陷检测精度低的问题,提出多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测方法。针对IC器件可见光与红外图像配准中存在尺度不一致和对比度反转问题,引入拉普拉斯金字塔和特征描述符重组... 详细信息

针对单可见光或单红外条件下的IC器件表面缺陷对比度不足,缺陷检测精度低的问题,提出多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测方法。针对IC器件可见光与红外图像配准中存在尺度不一致和对比度反转问题,引入拉普拉斯金字塔和特征描述符重组策略改进ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)图像配准算法。在图像配准的基础上,提出NSST_VP图像融合方法,以非下采样剪切波变换(Non-Subsample Shearlet Transform, NSST)得到红外图像和已配准可见光图像的低频和高频子带,对低频子带采用视觉显著图(Visual Significance Map, VSM)加权融合规则,高频子带则采用自适应脉冲耦合神经网络(PA-Pulse Coupled Neural Network, PA-PCNN)决策融合规则,进而通过NSST逆变换得到高质量多光谱融合图像。最后,将融合图像输入YOLOv8s模型进行检测。实验结果表明,改进ORB的图像配准平均精度为87.8%,比ORB图像配准精度提高了62%,NSST_VP图像融合算法在主观视觉效果和客观评价指标上均有所提高。在缺陷检测实验中,NSST_VP融合方法的均值平均精度(mean Average Precision, mAP)达到83.15%,比单可见光、单红外缺陷图像检测的mAP分别提高了22.97%,28.31%,比双树复小波变换融合、曲线变换融合、非下采样轮廓波变换融合方法的mAP分别提高了13.14%,15.01%,20.35%。

关键词：缺陷检测 IC器件多光谱图像融合图像配准非下采样剪切波变换 YOLOv8s

论马克思对现代化的探索与反思——以《政治经济学批判大纲》为中心

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教学与研究 2024年第10期 55-62页

作者：黄志军中国人民大学哲学院

在《政治经济学批判大纲》中，马克思立足于历史唯物主义的理论视野和当时资本主义社会发展的现实状况，通过理性分析资本主义社会的内在机理，揭示了现代社会与世界的进步性和鄙俗性这两种基本定向，把握到了创造交换价值作为社会现代... 详细信息

在《政治经济学批判大纲》中，马克思立足于历史唯物主义的理论视野和当时资本主义社会发展的现实状况，通过理性分析资本主义社会的内在机理，揭示了现代社会与世界的进步性和鄙俗性这两种基本定向，把握到了创造交换价值作为社会现代化的核心要义，并从生产方式、交换方式、消费方式、人的能力体系等方面的现代化阐述了社会现代化的一般规律。在此基础上，马克思以自由个性的发展程度为根据，从现代生产体系、交换体系、财富作为个体价值的尺度等维度展开了对社会现代化的反思，尤其是对个体在现代的处境做了批判性的剖析。就此表明：一方面，相较于之前的文本，马克思对现代化探索的广度和深度在《大纲》中达到了新的高度；另一方面，它对于把握中国式现代化仍具有时代价值，尤其是在促使现代化的手段和目的归位，以及结合中国实际情况展开现代化探索方面具有重要的启示意义。

关键词：现代现代化交换价值自由个性

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TC18钛合金电子束熔丝成形塑性调控

金属热处理 2024年第6期49卷 177-182页

作者：黄志涛中国航空制造技术研究院北京100024

针对电子束熔丝成形TC18钛合金成形件,结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TC18钛合金的显微组织特征、断裂行为及断裂原因进行了研究。结果表明,TC18钛合金拉伸断裂模式为正断与切断两者相混合的断裂,... 详细信息

针对电子束熔丝成形TC18钛合金成形件,结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TC18钛合金的显微组织特征、断裂行为及断裂原因进行了研究。结果表明,TC18钛合金拉伸断裂模式为正断与切断两者相混合的断裂,断裂机制为沿晶韧性断裂和穿晶韧窝断裂,断裂起源于晶界;在热等静压后产生了大量魏氏组织,是导致塑性下降的重要因素之一;利用高温热处理可改善晶界组织,在强度变化不大的条件下,沿成形方向拉伸塑性可提高至7%以上。电子束熔丝成形后由于晶粒异常粗大,且尺寸不均匀,薄壁结构性能受单个晶粒的影响较大。

关键词：电子束熔丝成形 TC18钛合金显微组织断裂机制塑性

移动社交时代的信任重构:社会互动与信息传播视角的双重考察

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系统工程理论与实践 2024年第1期44卷 166-189页

作者：李江一荔迪四川大学经济学院成都610065 中国人民大学劳动人事学院北京100872

社会信任作为一种重要的社会资本,是推动社会进步与经济增长的润滑剂.传统理论普遍认为社会互动和信息传播在很大程度上决定了社会信任,而移动社交网络的使用与普及深刻地改变了社会互动和信息传播的方式,但目前关于其是否会以及如何影... 详细信息

社会信任作为一种重要的社会资本,是推动社会进步与经济增长的润滑剂.传统理论普遍认为社会互动和信息传播在很大程度上决定了社会信任,而移动社交网络的使用与普及深刻地改变了社会互动和信息传播的方式,但目前关于其是否会以及如何影响社会信任仍不清楚,这为移动社交时代的信任重构带来了挑战.本文使用具有全国代表性的微观家庭与社区数据,利用社区建立微信群构建准实验,采用双重差分(DID)与三重差分(DDD)模型识别了移动社交网络与社会信任之间的因果联系.研究发现,在本文样本覆盖期间,社区建立微信群可使群成员的社会信任水平提高0.109个标准差,约使该期间社会信任下降幅度减缓了27%.进一步的机制分析发现,移动社交网络对社会信任的提升作用并没有通过促进社会互动这一渠道产生,而是通过扩大正面和负面信息传播所产生的叠加效应,这与社区微信群作为一种弱关系型社交网络而主要发挥信息供给作用的功能特征十分契合.研究还发现,重视移动社交网络中信息传播的监督和管理不仅有助于发挥其对社会信任的“助推器”作用,而且有利于减少社会分割,实现社会的和谐稳定发展.

关键词：移动社交网络社会信任社会资本社会互动信息传播

隧道下穿诱发既有管道-土体非协调变形解析研究

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 637-645页

作者：潘钦锋张丙强黄志斌福建理工大学土木工程学院福建福州350118 中铁二十四局集团有限公司福建铁路建设有限公司福建福州350013

为分析隧道下穿既有管道施工时既有管道底部脱空对其挠曲响应的影响,提出隧道下穿施工诱发既有管道-土体非协调变形理论模型及其解析解.首先,将既有管道视为无拉力Pasternak地基上的Euler梁,根据管道与底部土体的接触状态,建立下穿施工... 详细信息

为分析隧道下穿既有管道施工时既有管道底部脱空对其挠曲响应的影响,提出隧道下穿施工诱发既有管道-土体非协调变形理论模型及其解析解.首先,将既有管道视为无拉力Pasternak地基上的Euler梁,根据管道与底部土体的接触状态,建立下穿施工引起既有管道-土体非协调变形控制方程,并推导出既有管道挠曲计算式;然后,采用提出的理论方法,探讨了既有管道脱空区上部竖向土压力、抗弯刚度及其所处位置地层沉降槽宽度和最大值等参数对其底部脱空区长度的影响;最后,提出下穿施工引起既有管道底部脱空区长度的参数归一化经验计算式,进一步简化新建隧道下穿施工引起既有管道挠曲的计算方法.研究结果表明:既有管道底部脱空区长度与2个归一化参数(既有管道抗弯刚度与地基刚度比、既有管道脱空区上部竖向土压力与地层自由沉降槽最大值比)呈较好的相关性,其拟合公式计算值与理论数据的相关系数接近于1.

关键词：管道-土体非协调变形脱空区长度 Pasternak地基隧道下穿隧道挠曲轨面变形

2023年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

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中国机械工程 2024年第4期35卷 571-579页

作者：叶鑫黄志权张军辉国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京100085 太原科技大学机械工程学院太原030024 浙江大学机械工程学院杭州310027

介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基... 详细信息

介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基金改革探索、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,并展望了2024年的主要工作。

关键词：机械设计与制造学科国家自然科学基金科学基金改革项目资助

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基于双层梁理论的隧道下穿诱发无砟铁路变形计算方法

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 646-652,669页

作者：雷鸣张丙强刘海黄志斌长沙学院土木工程学院湖南长沙410022 福建理工大学土木工程学院福建福州350118 中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司福建福州350013

为研究隧道下穿无砟铁路轨道时板底部脱空对轨道变形的影响,提出一种改进的隧道下穿引起无砟铁路变形的计算方法.首先,将无砟铁路轨道结构简化为双层地基梁模型,建立隧道下穿施工引起无砟铁路变形的控制方程;然后,将无砟铁路分为中间脱... 详细信息

为研究隧道下穿无砟铁路轨道时板底部脱空对轨道变形的影响,提出一种改进的隧道下穿引起无砟铁路变形的计算方法.首先,将无砟铁路轨道结构简化为双层地基梁模型,建立隧道下穿施工引起无砟铁路变形的控制方程;然后,将无砟铁路分为中间脱空段和两端接地段共三部分,推导隧道下穿施工诱发无砟铁路变形的计算式,对比路基不均匀沉降引起无砟轨道变形的理论计算值与数值模拟结果,验证了理论计算方法的正确性;最后,探讨了新建隧道埋深、隧道下穿施工引起周围地层的损失率,以及既有铁路与隧道间的水平夹角对无砟铁路轨道变形的影响.研究结果表明:当隧道从铁路下方6 m处垂直穿越既有铁路时,轨道中点变形将达到最大值;隧道施工引起周围地层损失率从0.25%增大到2.50%时,轨道中点变形和轨道板底部脱空区宽度将分别增大4.0倍和2.2倍.

关键词：轨道变形隧道下穿双层梁模型 Winkler地基理论方法

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意外充分性引导的深度神经网络测试样本生成

计算机研究与发展 2024年第4期61卷 1003-1017页

作者：郭虹静陶传奇黄志球南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016 高安全系统的软件开发与验证技术工信部重点实验室(南京航空航天大学) 南京210016 计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 南京210023

由于深度神经网络(deep neural network,DNN)模型的复杂性和不确定性等属性,对模型的一般行为和边界行为进行充分的测试是保障模型质量的重要手段.当前的研究主要基于制定的覆盖准则,结合模糊测试技术生成衍生测试样本,从而提升测试充分... 详细信息

由于深度神经网络(deep neural network,DNN)模型的复杂性和不确定性等属性,对模型的一般行为和边界行为进行充分的测试是保障模型质量的重要手段.当前的研究主要基于制定的覆盖准则,结合模糊测试技术生成衍生测试样本,从而提升测试充分性,但较少综合考虑测试样本的多样性及个体揭错能力.意外充分性指标量化测试样本与训练集在神经元输出方面的差异,是测试充分性评估的重要指标,目前缺乏基于此指标的测试样本生成方法.因此,提出了一种意外充分性引导的深度神经网络测试样本生成方法,首先,筛选对于决策结果贡献较大的重要神经元,以其输出值为特征,改进意外充分性指标;其次,基于测试样本的意外充分性度量筛选具有揭错能力的种子样本;最后,利用覆盖引导的模糊测试思想,将测试样本的意外充分性值和DNN模型预测的类别概率差异作为联合优化目标,利用梯度上升算法计算扰动,迭代生成测试样本.为了验证所提方法的有效性,选取5个DNN模型作为被测对象,涵盖4种不同的图像数据集,实验结果表明,改进的意外充分性指标能够有效捕捉异常的测试样本,同时减少计算时间开销.在测试样本生成方面,与方法DeepGini和RobOT相比,基于所提的种子样本选择策略生成的衍生测试集的意外覆盖率最高提升了5.9个百分比和15.9个百分比.相比于方法DLFuzz和DeepXplore,所提方法的意外覆盖率最高提升了26.5个百分比和33.7个百分比.

关键词：软件测试测试样本生成测试覆盖深度神经网络意外充分性