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基于拓扑优化方法的商用车车架设计与分析

基于拓扑优化方法的商用车车架设计与分析

作者：周宏扬东北大学

学位级别：硕士

商用车车架是非承载式汽车(重型商用车)车身的重要部件之一,承受车辆的大部分载荷。车辆在行驶过程中,车架势必要承担由弯曲、扭转等复杂多变载荷所引起的弯矩和剪切力,而且还会承受路面和动力总成(发动机,驱动桥等)的激励而产生振动。... 详细信息

商用车车架是非承载式汽车(重型商用车)车身的重要部件之一,承受车辆的大部分载荷。车辆在行驶过程中,车架势必要承担由弯曲、扭转等复杂多变载荷所引起的弯矩和剪切力,而且还会承受路面和动力总成(发动机,驱动桥等)的激励而产生振动。其性能会直接影响到车辆整体的质量,因此车架的结构设计就显得非常重要。在很多情况下,设计人员仅靠设计经验对车架进行结构设计,缺乏一种有效的设计方法作为设计标准供设计人员参考。本文采用拓扑优化设计方法对商用车车架进行概念设计,首先查阅相关文献,了解结构拓扑优化方法的发展历程、基本概念以及国内外发展情况;然后以国内某款商用车车架为优化设计对象,利用Catia建立车架的三维几何模型,在Hypermesh划分网格,定义材料属性,施加载荷和约束条件,建立车架有限元模型;根据车辆行驶中常见的七种典型工况,对车架添加应力约束和体积比约束,对车架进行静态单工况及组合工况拓扑优化设计,得到车架静态组合工况下的拓扑优化结构;然后考虑动态因素对车架性能的影响,将固有频率约束引入到优化设计当中,依照静态工况的设计思路,对车架进行动态工况下的拓扑优化设计,得到动态组合工况下的车架优化结构,并以此为模板,将其整体结构分为四个局部优化区域,根据不同区域的具体敏感工况,对车架进行局部二次拓扑优化设计,最终得到了与实际情况相符合的车架新结构;为了验证车架新结构的性能,在文章的最后利用有限元方法对车架进行验证,利用Hypermesh对车架进行静强度分析,刚度分析以及模态分析,并将分析数据与实验数据作对比,验证了新车架的机械性能与原始车架相比有所提高而且质量减轻了 30kg,实现了轻量化设计的目的。

关键词：车架有限元拓扑优化二次优化静力学分析模态分析

基于卷积神经网络的道路场景图像语义分割方法

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基于卷积神经网络的道路场景图像语义分割方法

作者：周宏扬南京理工大学

学位级别：硕士

计算机视觉是当前人工智能领域重要的研究方向和突破口之一,图像语义分割技术是计算机视觉领域中的一个热点研究方向。图像分割技术是通过对输入图像进行逐像素点分类,将图像分类拓展到像素点分类,然后运用到计算机视觉的各个领域,图像... 详细信息

计算机视觉是当前人工智能领域重要的研究方向和突破口之一,图像语义分割技术是计算机视觉领域中的一个热点研究方向。图像分割技术是通过对输入图像进行逐像素点分类,将图像分类拓展到像素点分类,然后运用到计算机视觉的各个领域,图像分割技术已被广泛服务于图像检索、视频跟踪、目标识别和机器人导航等多种实际视觉应用场景。图像分割技术对解决机器人视觉问题有重要意义。目前的图像语义分割算法一般可分为传统分割方法和基于深度学习的语义分割方法两大类。针对无人驾驶对道路场景图像语义分割任务的需求,本文基于深度学习的方法研究语义分割问题,尤其准确的分割出复杂道路场景中对无人驾驶安全性更为重要的目标。使用深度学习方法进行图像语义分割,一般首先使用卷积神经网络结构来提取多级特征图,然后使用上采样的方法来使特征图恢复成原始图像大小的分割结果,达到逐像素点分类的目的。本文的主要工作包括:（1）将道路场景中的各类目标划分重要性等级,设计了一种重要性加权的道路场景图像分割算法,使得模型能更准确地分割道路场景中对无人驾驶安全至关重要的目标,同时对所定义的重要性等级低的目标区域的分割精度影响有限。本文使用City Scapes数据集以及Camvid数据集训练使用本文提出的算法优化的网络模型,并验证方法的有效性和泛化能力。（2）提出邻域类别相关性得分机制及跨层特征融合的网络结构,同时使用迁移学习和微调来优化道路场景的图像语义分割。本文采用了改进版的Res Net101,即Res Net101（V2）,并且和邻域类别相关性得分机制及跨层特征融合机制进行结合,然后进行迁移学习。迁移学习和微调的目的是优化邻域类别相关性得分机制用于图像语义分割的神经网络结构的编码器（卷积层部分）,验证它们在道路场景的图像语义分割中的表现,这种表现的评价包括分割精度和Mean Io U指数。（3）条件随机场在优化图像分割的平滑性和边界的处理上,有着不错的效果。本文提出的邻域类别相关性得分机制及跨层特征融合结构,经过一定的参数调整,在边界处理上同样有着很好的效果。为了验证本文提出的结构的边界处理的效果的优劣。在进行重要性加权算法的基础上,分三组做对比试验,分析实验结果。1)只使用邻域类别相关性得分机制及跨层特征融合结构进行图像语义分割。2)只使用条件随机场进行图像语义分割。3)同时使用两种方法进行图像语义分割。比较三组实验的结果,以便在合适的情景下选择对应的方法。

关键词：图像语义分割计算机视觉卷积神经网络迁移学习条件随机场重要性加权

基于Michelson光纤干涉的GIS局部放电超声信号检测技术

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中国电机工程学报 2019年第21期39卷 6452-6459页

作者：周宏扬马国明张猛王渊李成榕新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

传统的局部放电超声检测技术主要是使用PZT传感器进行检测,但其性能已难以满足电力设备局部放电超声检测需求。近年来,研究人员对光纤超声传感器开展了大量研究,但缺乏针对传感器检测下限的研究,且测试较少在真实GIS平台上开展。为此,基... 详细信息

传统的局部放电超声检测技术主要是使用PZT传感器进行检测,但其性能已难以满足电力设备局部放电超声检测需求。近年来,研究人员对光纤超声传感器开展了大量研究,但缺乏针对传感器检测下限的研究,且测试较少在真实GIS平台上开展。为此,基于Michelson干涉原理研制光纤超声传感系统,并研究芯轴尺寸对传感器性能的影响规律,搭建声发射传感器性能测试平台,探究光纤传感器对微弱超声信号的检测性能,优化传感单元设计方案。在此基础上,基于126 kV GIS开展干涉型光纤超声传感器局部放电检测性能测试。实验结果表明:所研制干涉式光纤超声传感系统可用于实际GIS设备局部放电超声信号检测,所研制的光纤超声传感器平均灵敏度为82.5dB(0dB=1V/(m×s-1)),比PZT传感器(R15a)高18.7dB。对于GIS壳体尖端放电,光纤超声传感器的局部放电检测电压比PZT低44%,可测放电量低37.2%。在相同超声信号激励下,光纤传感器最大响应幅值比PZT高552%。

关键词：局部放电超声光纤传感器 Michelson干涉气体绝缘开关设备

SF6/N2混合气体中直流叠加雷电冲击复合电压作用下绝缘子闪络特性

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电工技术学报 2019年第14期34卷 3084-3092页

作者：王渊马国明周宏扬路士杰李成榕新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

绝缘子在直流电压作用下表面将积聚有大量电荷并对绝缘性能造成影响。然而由于电荷积聚饱和时间长,当前研究鲜有在绝缘子表面电荷积聚最严重的情况下进行叠加冲击电压试验;并且对环保型气体环境中的GIL绝缘子绝缘特性的关注不多。为解... 详细信息

绝缘子在直流电压作用下表面将积聚有大量电荷并对绝缘性能造成影响。然而由于电荷积聚饱和时间长,当前研究鲜有在绝缘子表面电荷积聚最严重的情况下进行叠加冲击电压试验;并且对环保型气体环境中的GIL绝缘子绝缘特性的关注不多。为解决上述问题,该文通过建立油加热系统对实验平台进行加热,加速达到绝缘子表面电荷积聚饱和状态。之后在0.1MPa SF6/N2混合气体中且导杆温度为70℃时对不同清洁状况下的绝缘子施加直流叠加雷电冲击电压,实验结果表明:①绝缘子表面电荷积聚情况在2h后达到饱和状态;②随着预加直流电压时间的增加,复合电压下闪络电压较单独雷电冲击电压作用下闪络电压明显下降,绝缘子在表面电荷积聚饱和后,在表面有无金属微粒时闪络电压比冲击电压单独作用时,下降幅度分别为16.4%、10.34%;③相比表面无金属微粒,绝缘子表面存在金属微粒下的闪络电压显著下降,最大下降幅度达20.54%。因此,在SF6/N2环境下,建议在绝缘子表面电荷积聚最严重条件下施加直流电压与雷电冲击复合电压进行绝缘测试。

关键词：绝缘子 SF6/N2 绝缘特性直流叠加冲击电压金属微粒

基于迈克尔逊光纤干涉的变压器局部放电超声信号检测技术

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中国电机工程学报 2022年第21期42卷 8016-8024页

作者：周宏扬马国明张猛秦炜淇王希林清华大学深圳国际研究生院广东省深圳市518055 华北电力大学北京市昌平区102206

传统的变压器局部放电超声检测技术主要是使用PZT传感器,但其检测灵敏度较低。相比之下,光纤超声传感器具有绝缘性能好、尺寸小等优点,有望植入变压器内部实现高灵敏度局部放电检测。近年来,研究人员在光纤超声传感领域开展大量研究,但... 详细信息

传统的变压器局部放电超声检测技术主要是使用PZT传感器,但其检测灵敏度较低。相比之下,光纤超声传感器具有绝缘性能好、尺寸小等优点,有望植入变压器内部实现高灵敏度局部放电检测。近年来,研究人员在光纤超声传感领域开展大量研究,但对于本征干涉型超声传感系统中传感光纤环的设计仍缺乏理论指导。为此,该文基于迈克尔逊干涉原理搭建变压器光纤超声传感系统,并对传感光纤环的声压灵敏度进行建模仿真,通过理论分析和实验测试,提出光纤环优选方案。经对比测试,所研传感系统的检测灵敏度远高于传统的PZT传感系统。在测试频率范围内,光纤超声传感系统的平均检测灵敏度是PZT的59.2倍,光纤超声传感器系统峰值检测灵敏度则是PZT峰值灵敏度的43.5倍。此外,真型局部放电检测实验结果表明,所研制的光纤超声传感系统的局部放电检测起始电压可比传统PZT传感系统的低22.0%。

关键词：变压器局部放电超声迈克尔逊干涉光纤传感

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光纤GIS局放超声检测系统相位反馈控制

高电压技术 2020年第12期46卷 4138-4145页

作者：张猛周宏扬马国明李成榕吴昱怡崔博源华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 中国电力科学研究院有限公司北京100192

干涉型光纤超声传感是一种高灵敏度的局部放电检测方法,但其现场应用时可能受到环境中低频振动噪声的干扰,降低检测灵敏度。为此,提出了相位跟踪反馈方法,确定了反馈系统参数;然后建立了真型126k V GIS局部放电超声传感研究平台,该平台... 详细信息

干涉型光纤超声传感是一种高灵敏度的局部放电检测方法,但其现场应用时可能受到环境中低频振动噪声的干扰,降低检测灵敏度。为此,提出了相位跟踪反馈方法,确定了反馈系统参数;然后建立了真型126k V GIS局部放电超声传感研究平台,该平台可模拟现场GIS电动力及开关动作所产生的振动噪声;最后,开展了GIS局部放电检测试验。研究结果表明:相位跟踪反馈可以补偿干涉传感系统中的相位变化,保证了传感系统灵敏度的稳定性;相位跟踪反馈方法可有效抑制由1.8 kHz以下低频噪声引发的相位衰落问题;采用相位跟踪反馈方法后,干涉型光纤超声局部放电传感系统测量灵敏度优于传统压电陶瓷传感系统,满足现场应用需求。

关键词： GIS 局部放电 Michelson干涉相位反馈局部放电超声检测

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用“自己”的眼睛看语文

中华活页文选（教师） 2013年第8期 15-16页

作者：周宏扬江苏省东海县教育局

语文是什么？《普通高中语文课程标准》指出：＂语文是最重要的交际工具,是人类文化的重要组成部分。工具性与人文性的统一,是语文课程的基本特点。＂于漪老师认为：＂如果语文能力的培养是纯工具性、纯技术性、纯技巧性的,那只要反复... 详细信息

语文是什么？《普通高中语文课程标准》指出：＂语文是最重要的交际工具,是人类文化的重要组成部分。工具性与人文性的统一,是语文课程的基本特点。＂于漪老师认为：＂如果语文能力的培养是纯工具性、纯技术性、纯技巧性的,那只要反复操作就可取得显著效果。问题在于语言文字毕竟不是僵死的符号,它负载着人的思想、情感、意识、心灵,是活生生的,有灵魂、有生命的,离开了生活,离开了文化熏陶,离开了认识能力的培养,缺情少意,是不可能有效地提高语文水平的。

关键词：《普通高中语文课程标准》 “自己” 能力的培养眼睛交际工具人类文化语言文字文化熏陶

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绿色建筑给水排水的节水途径及技术应用

低碳世界 2018年第11期8卷 216-217页

作者：周宏扬湖南大学设计研究院有限公司湖南长沙410000

随着国家建筑行业不断的发展,在城市当中许多大型的建筑项目非常的繁多。建筑作为一项重要民生工程,满足了人们的使用需求,但同时在建筑当中的能源消耗是非常大的。随着我国的绿色环保理念提出和不断被重视,也推动了建筑行业当中绿色建... 详细信息

随着国家建筑行业不断的发展,在城市当中许多大型的建筑项目非常的繁多。建筑作为一项重要民生工程,满足了人们的使用需求,但同时在建筑当中的能源消耗是非常大的。随着我国的绿色环保理念提出和不断被重视,也推动了建筑行业当中绿色建筑的发展,许多先进环保的绿色施工技术以及施工方式不断的被应用到绿色建筑当中,其中建筑给水排水的节水技术就是其中一种,本文主要从绿色建筑给水排水的节水途径技术应用进行研究,并提出相应的意见,从而帮助促进绿色建筑的发展。

关键词：绿色建筑给水排水技术节水途径

特高压C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体GIL温度分布

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高电压技术 2022年第2期48卷 698-705页

作者：史荣斌秦炜淇张猛周宏扬王浩叶三排马国明华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 中国电力科学研究院有限公司北京100192 平高集团有限公司平顶山467000

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中绝缘气体热学特性会影响GIL整体绝缘性能。目前,国内外对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合新型环保气体应用于GIL的研究刚刚起步,其热学特性尚不明确。为此对特... 详细信息

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中绝缘气体热学特性会影响GIL整体绝缘性能。目前,国内外对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合新型环保气体应用于GIL的研究刚刚起步,其热学特性尚不明确。为此对特高压C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体GIL建立了温度-流体多物理场仿真模型,通过开展现场温升试验对该模型进行了有效性验证,研究了额定电流下GIL内部温度场分布及内部气体密度场、流速场分布,以及不同通流水平下导体和铝合金外壳顶部温升关系,并对比分析了在C_(4)F_(7)N/CO_(2)与SF;两种不同气体下GIL内部温升的差异性。研究结果表明:C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体GIL内部温度梯度整体大于SF;气体GIL,在后续环保型GIL设计中应关注这一问题;相同通流条件下C_(4)F_(7)N/CO_(2)气体GIL与SF;气体GIL温度分布差异的主要原因为SF;对流性能优于C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体;探索了C_(4)F_(7)N/CO_(2)GIL外壳顶部温升与GIL中心导体温升间的关系,GIL导–壳温升比例系数为0.482,该系数可应用于后续基于外壳温度的中心导体温度监测系统中。

关键词： GIL 热传递模型 C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体温度-流体多物理场