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基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法

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中国机械工程 2024年

作者：朱雨何智成赵亮湖南大学机械与运载工程学院蔚来汽车科技(安徽)有限公司

时域传递路径分析（TPA）方法的出现为瞬态工况下复杂系统振动噪声问题的解决提供了一种有效的手段。然而，该方法不仅未能克服自然频率附近频响函数（FRF）矩阵的病态问题，还存在利用现有频域信息转换提取得到所需时域信息精度较低的... 详细信息

时域传递路径分析（TPA）方法的出现为瞬态工况下复杂系统振动噪声问题的解决提供了一种有效的手段。然而，该方法不仅未能克服自然频率附近频响函数（FRF）矩阵的病态问题，还存在利用现有频域信息转换提取得到所需时域信息精度较低的挑战，这些困难严重限制了时域TPA方法的发展。因此，提出一种基于增广卡尔曼滤波器（AKF）的时域TPA方法，该方法首先采用AKF辅以遗传算算法（GA）估计时域工况载荷，其次通过最小二乘算法（LS）辨识单位脉冲响应函数（IRF），最后将时域工况载荷和对应的IRF进行线性卷积计算各传递路径贡献量。算例表明，所提方法的AKF载荷识别精度要高于传统方法的去卷积滤波器，最小二乘算法辨识的IRF精度也要高于对FRF直接进行快速逆傅里叶变换（IFFT）或者构造有限单位脉冲响应滤波器（FIR），且所提方法即使在复杂结构也同样具有较高的分析精度。

关键词：时域传递路径分析方法增广卡尔曼滤波器遗传算法最小二乘算法

UHMWPE纤维复合材料超声振动辅助制孔工艺研究

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UHMWPE纤维复合材料超声振动辅助制孔工艺研究

作者：何智伟盐城工学院

学位级别：硕士

定形态隧道压力波激扰下车内压力迭代学习控制

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西南交通大学学报 2024年第1期59卷 20-28页

作者：陈春俊曹宇啸何智颖杨露西南交通大学机械工程学院四川成都610031 西南交通大学轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

同一列车重复通过同一隧道时所产生隧道压力波激扰具有形态相似、变尺度变幅值的特性.针对现有控制策略未考虑这一定形态特性的问题,提出一种基于高阶反馈遗忘迭代学习的控制方法.首先,建立高速列车车内外气压传递数学模型,并利用实测... 详细信息

同一列车重复通过同一隧道时所产生隧道压力波激扰具有形态相似、变尺度变幅值的特性.针对现有控制策略未考虑这一定形态特性的问题,提出一种基于高阶反馈遗忘迭代学习的控制方法.首先,建立高速列车车内外气压传递数学模型,并利用实测车内外压力数据进行修正与验证;其次,通过控制列车通风设备的阀门来减缓车内压力变化,提出阶反馈遗忘迭代学习控制算法,并设计变幅值和变尺度处理方法;最后,利用实测压力波生成一组定形态的随机压力波,并进行仿真分析.仿真结果表明:在重复定形态的隧道压力波激扰下,高阶反馈遗忘迭代学习控制算法能够使车内压力在第8个迭代周期后1 s变化率基本收敛到200 Pa/s以下,而且均方根误差也在第4个迭代周期后降低到15.0000%以下.

关键词：高速列车隧道压力波迭代学习控制重复定形态

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复杂路径规划的机构分区运动学拓扑构型设计

机械工程学报 2024年

作者：徐文琳彭羽何智成姜潮湖南大学机械与运载工程学院

复杂路径规划的机构拓扑构型设计一直是行业的难题。目前，基于弹簧连接刚性块模型(Spring-connectedrigidblock mode,SBM)的拓扑优化算法，以功传递效率为目标函数，可以实现了多精度点路径拓扑构型设计反求。然而，传统SBM模型进行机... 详细信息

复杂路径规划的机构拓扑构型设计一直是行业的难题。目前，基于弹簧连接刚性块模型(Spring-connectedrigidblock mode,SBM)的拓扑优化算法，以功传递效率为目标函数，可以实现了多精度点路径拓扑构型设计反求。然而，传统SBM模型进行机构设计时，存在迭代结果构型不清晰、收敛速度低、复杂路径机构合成能力较差等问题。因此，在SBM模型的基础上提出了复杂路径规划的机构分区运动学拓扑构型设计方法。该方法首先对模型的弹簧刚度进行二值化判定，然后根据刚性块的运动情况以及约束度进行浮动块判定和刚度清理，最后再使用邻接矩阵图论的方法获得刚性块组的划分以及机构分区，从而实现大梯度变化复杂路径下对机构拓扑构型设计。通过实际的算例表明，面向复杂路径规划的机构分区运动学拓扑构型设计方法在保证路径精度的前提下，能显著提升计算效率与适应复杂路径规划的能力。

关键词：弹簧连接刚性块拓扑模型复杂路径规划运动学拓扑机构分区

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时间约束多导弹协同制导律

航空学报 2024年

作者：刘子超王江王鹏林德福何智川北京理工大学宇航学院

本文针对弱机动目标的时间协同打击问题，分别研究了基于匀速运动模型的隐式协同制导问题与基于速度时变模型的显式协同制导问题，以提升反坦克导弹对高价值目标的突防与毁伤能力。首先基于导弹匀速运动假设，采用预测校正的思想与最优... 详细信息

本文针对弱机动目标的时间协同打击问题，分别研究了基于匀速运动模型的隐式协同制导问题与基于速度时变模型的显式协同制导问题，以提升反坦克导弹对高价值目标的突防与毁伤能力。首先基于导弹匀速运动假设，采用预测校正的思想与最优误差动力学理论，在比例导引制导律的基础上加入时间约束偏置项，并基于最优误差动力学得到时间约束制导律，从而提出了对通信弱依赖性隐式时间协同制导律。针对速度时变导弹打击时间预测不准确影响隐式协同性能的问题，进一步提出了基于神经网络的显式时间协同制导方法。该方法采用预测校正的制导框架，根据比例导引制导律的特性采用迁移集成神经网络设计预测器以精确预测剩余飞行时间，并提出指定时间收敛的一致性动力学，使导弹在分布式通信架构下协调各自弹道长度，最终保证多枚导弹同时命中目标。仿真结果表明，所提出的隐式时间协同制导方法可保证多枚导弹同时精准命中目标，所设计的基于神经网络的显式时间协同制导方法可保证多枚导弹在变速条件下的协同打击。

关键词：时间协同最优误差动力学速度时变迁移学习指定时间收敛一致性动力学

叶片多尺度表面对压气机气动性能影响及其高性能制造研究进展

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航空学报 2024年

作者：张定华何智伟张学宝罗明中国航发四川燃气涡轮研究院西北工业大学航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室

叶片几何形状误差精细化控制、表面波纹度控制和布置合理的介微观仿生减阻结构是提升压气机叶片气动性能的有效手段，也是目前新一代航空发动机重点关注的方向之一。这类结构通常几何形状复杂，制造难度较大。首先，综述了叶片几何形状... 详细信息

叶片几何形状误差精细化控制、表面波纹度控制和布置合理的介微观仿生减阻结构是提升压气机叶片气动性能的有效手段，也是目前新一代航空发动机重点关注的方向之一。这类结构通常几何形状复杂，制造难度较大。首先，综述了叶片几何形状误差、表面波纹度和介微观仿生减阻结构等不同尺度的表面特征对流场特性的改变以及不同尺度的表面结构特征对压气机气动性能的影响规律，分析了多尺度表面的制造工艺及其最新进展。其次，引出了对气动性能约束下的压气机叶片高性能制造中对几何形状公差范围、表面波纹度以及介微观仿生结构制造技术的要求。最后，结合多尺度表面高性能制造发展现状，对进一步提升压气机叶片气动性能的研究内容与发展方向进行了展望。

关键词：多尺度表面几何形状误差表面波纹度仿生减阻结构气动性能高性能制造

流-热-力耦合的高性能结构拓扑优化设计方法

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中国机械工程 2024年第3期35卷 487-497页

作者：李荣启闫涛何智成米栋姜潮郑静湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

拓扑优化和增材制造技术的快速发展为高性能复杂装备提供了高效的产品设计和制造方法。目前高性能结构拓扑优化只考虑热-力耦合或者流-热耦合的设计,且大多局限于简单结构,未考虑流-热-力三场共同作用下的设计,限制了结构性能的提升。... 详细信息

拓扑优化和增材制造技术的快速发展为高性能复杂装备提供了高效的产品设计和制造方法。目前高性能结构拓扑优化只考虑热-力耦合或者流-热耦合的设计,且大多局限于简单结构,未考虑流-热-力三场共同作用下的设计,限制了结构性能的提升。针对流-热-力多物理场工况下的高性能复杂结构设计这一挑战,提出了一种流-热-力耦合拓扑优化方法,以提高复杂结构的承温能力。首先引入流场、温度场和结构位移场的控制方程,对计算域的流固材料进行统一表征;然后以最小化平均温度为目标,以流动能量耗散和结构柔度为约束,建立了流-热-力耦合的拓扑优化模型,并结合变分法和拉格朗日函数开展了设计变量的灵敏度分析;最后将所建立的拓扑优化模型应用于涡轮的结构设计,得到了散热性能良好、流道分布合理的可增材制造结构。

关键词：拓扑优化变密度法多物理场高性能结构

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钢-铝混合驾驶室材料-结构轻量化设计

汽车工程 2024年第4期46卷 735-744,690页

作者：王超李明成艾国何智成于万元湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 广西科技大学机械与汽车工程学院柳州545006 柳州职业技术学院柳州545001

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通... 详细信息

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通过折衷规划法的拓扑优化识别了驾驶室关键传力路径,并加强了相关结构。其次考虑驾驶室零件厚度、截面尺寸设计参数,建立了驾驶室质量、刚度及模态性能的径向基函数的代理模型,并采用多目标粒子群优化方法对驾驶室进行多目标优化设计。优化结果表明,在满足驾驶室刚度、模态和碰撞性能的要求下,驾驶室质量减轻了12.8%。该方法对钢-铝混合驾驶室轻量化有实际的工程指导价值。

关键词：商用车驾驶室钢-铝混合轻量化拓扑优化多目标粒子群优化

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基于单轴密闭压缩试验的草炭离散元参数标定

农业机械学报 2024年第5期55卷 87-97页

作者：王斌斌何智丁辛亭郝伟杨珍崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100

为了提升穴盘播种过程中草炭装盘、压穴、覆料的仿真准确性,基于草炭的物料特性,选择Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion(EEPA)模型在EDEM软件中建立草炭离散元仿真模型,通过单轴密闭压缩和虚拟仿真试验对草炭参数进行标定。通过物理试... 详细信息

为了提升穴盘播种过程中草炭装盘、压穴、覆料的仿真准确性,基于草炭的物料特性,选择Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion(EEPA)模型在EDEM软件中建立草炭离散元仿真模型,通过单轴密闭压缩和虚拟仿真试验对草炭参数进行标定。通过物理试验测得草炭密度、粒径分布和接触参数,应用Plackett-Burman Design和最陡爬坡试验设计显著性分析试验,发现草炭间恢复系数、静摩擦因数、草炭切向刚度因子和剪切模量影响显著。应用Central Composite Design试验建立响应值与4个显著性参数的二次多项式回归模型,以单轴密闭压缩20%、50%轴向应变对应的轴向压力3.83、91.45 N为目标值对显著性参数进行寻优,得到最优组合为:草炭间恢复系数0.202、草炭间静摩擦因数0.595、切向刚度因子0.667、草炭剪切模量0.613 MPa。最后将该参数组合下的仿真值与实测值进行对比验证,在轴向应变范围20%~50%内实测值与仿真值的平均误差约为8.08%。相对误差在轴向应变40%左右达到最大值,为15.34%。结果表明基于响应面法标定的EEPA模型参数可用于离散元仿真研究。

关键词：草炭单轴密闭压缩离散元轴向压力参数标定