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激振荷载下重载铁路过渡段动力响应及影响因素研究

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激振荷载下重载铁路过渡段动力响应及影响因素研究

作者：张开鑫中南大学

学位级别：硕士

增加列车轴重是提高铁路运输效率的重要手段之一,也是我国重载铁路未来的发展方向。列车轴重的增大会加剧重载铁路过渡段的动力响应,不仅影响路基的服役性能,还可能诱发路基病害的产生。本文基于浩吉铁路路桥过渡段现场压路机激振试验数... 详细信息

增加列车轴重是提高铁路运输效率的重要手段之一,也是我国重载铁路未来的发展方向。列车轴重的增大会加剧重载铁路过渡段的动力响应,不仅影响路基的服役性能,还可能诱发路基病害的产生。本文基于浩吉铁路路桥过渡段现场压路机激振试验数据,结合数值分析方法,对过渡段动力响应分布规律及其影响因素进行研究,主要工作与成果如下:(1)通过分析不同工况下各测试断面动应力、振动加速度、动位移试验数据,获得了过渡段动力响应沿深度方向与线路纵向的分布规律,同时得到了过渡段基床层振动加速度频谱特性。(2)基于现场试验工点,建立振动轮-过渡段三维有限元模型,将计算结果与试验数据对比,结果表明,动应力与振动加速度时程曲线与试验结果基本一致,竖向动应力峰值与振动加速度峰值计算结果与试验数据的相对误差在35%以内,验证了数值模型及计算参数的可靠性。(3)对压路机激振荷载作用下路基动应力横向分布特征与振动轮-路基接触力进行分析,结果表明:在振动轮宽度方向上的路基竖向动应力并非均匀分布,压路机振动轮边缘附近的振动压应力最大,路基刚度越大,振动轮-路基面接触力越大。(4)分析了不同压路机激振荷载参数(激振力幅值、激振频率和速度)对路基动力响应的影响,分析发现:当压路机激振力幅值为353k N,速度为1.38m/s,激振频率为24Hz时,路基竖向动应力最大,且动应力沿深度方向的衰减速度最慢,动应力影响深度最大。采用HayashiⅠ型数量化理论进行参数敏感性分析,发现速度的改变对路基竖向动应力的影响最为显著。图93幅,表8个,参考文献107篇

关键词：动力响应重载铁路有限元模型路桥过渡段数量化理

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潍坊市农业绿色发展水平评价与障碍因子分析

潍坊市农业绿色发展水平评价与障碍因子分析

作者：张开鑫重庆师范大学

学位级别：硕士

农业绿色发展是农业供给侧结构性改革的主攻方向,是生态文明建设及美丽中国建设的积极选择,也是农业可持续发展的主导模式,对实现乡村振兴、农业现代化等具有深远意义。潍坊市作为重要的农产品生产基地,长期以往高投入、高消耗、高产出... 详细信息

农业绿色发展是农业供给侧结构性改革的主攻方向,是生态文明建设及美丽中国建设的积极选择,也是农业可持续发展的主导模式,对实现乡村振兴、农业现代化等具有深远意义。潍坊市作为重要的农产品生产基地,长期以往高投入、高消耗、高产出的农业生产发展方式导致生态环境遭到破坏、农业面源污染严重。探究潍坊市农业绿色发展水平及其障碍因素,对促进该地区农业经济和生态环境协调发展有一定现实意义。通过梳理大量关于农业绿色发展的相关研究及结合潍坊市农业发展的实际情况,从资源利用、产地环境、绿色生产、经济效益四个方面选取16个指标构建了潍坊市农业绿色发展水平评价指标体系。在此基础上根据熵权法确定指标权重,熵权TOPSIS模型探讨潍坊市2011-2020年农业绿色发展水平贴近度等级情况,引用障碍度模型找出制约农业绿色发展的主要障碍因素及存在的问题,最后依据定量分析结果并结合实地情况针对性提出对策建议,以期促进潍坊市农业绿色发展。研究结果表明:第一,潍坊市2011-2020年农业绿色发展水平整体呈先下降后上升趋势,整体提升不明显。第二,从准则层维度来看,产地环境与绿色生产指数与潍坊市农业绿色发展水平总体状态一致,资源利用指数总体呈下降趋势,经济效益指数总体呈上升趋势。第三,通过熵权TOPSIS模型发现2011-2020年潍坊市农业绿色发展准则层指标水平贴近度整体优化程度不理想。资源利用、产地环境相对贴近度处于较高水平及高水平的占比为50%,绿色生产、经济效益相对贴近度处于较高水平及高水平的占比只有40%。第四,利用障碍度模型发现准则层制约潍坊市农业绿色发展水平的是,按障碍度均值排名大小来看,依次是绿色生产、资源利用、产地环境、经济效益。指标层主要障碍因子是水资源总量、化肥施用强度、农药施用强度、农膜施用强度、单位面积粮食产量、耕地复种指数、农业财政支出占比、单位播种面积农机总动力、土地产出率。基于上述评价结果,结合障碍因子分析及潍坊农业发展实际情况,提出对策建议:加强生态环境保护,协调水土资源要素;加强多方绿色发展意识,提高农业面源污染防治能力;提高土地产出效率,增强粮食产量动能;加大财政支农投入力度,拓宽农业发展融资渠道;推进绿色农机创新,提高科技与农业融合水平。

关键词：农业绿色发展熵权TOPSIS模型障碍度模型潍坊市

基于扩展Koppejan模型的被动桩-软土时效性相互作用研究

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岩土力学 2022年第9期43卷 2602-2614页

作者：李双龙魏丽敏冯胜洋何群张开鑫南昌工程学院水利与生态工程学院江西南昌330099 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

基于一维固结-蠕变试验,综合考虑软土主固结效应和蠕变效应,选择一维Koppejan模型刻画软土变形的时效特性,并将该模型以增量形式扩展至三维应力空间,基于ABAQUS平台开发相应的材料模型子程序。将该子程序应用于以桩基-堆载现场试验为原... 详细信息

基于一维固结-蠕变试验,综合考虑软土主固结效应和蠕变效应,选择一维Koppejan模型刻画软土变形的时效特性,并将该模型以增量形式扩展至三维应力空间,基于ABAQUS平台开发相应的材料模型子程序。将该子程序应用于以桩基-堆载现场试验为原型的桩-土耦合作用数值分析,研究长期堆载条件下桩身响应、桩侧附加压力及桩间土拱效应的时效性变化规律,揭示被动桩-软土时效性相互作用机制。结果表明:堆载引发的桩侧附加荷载主要分布在相对软弱土层范围,并随着堆载时间的延长而增大,但其分布范围基本不变;随着堆载时间延长,被动桩段桩间软土的塑性区持续增大,主应力拱拱高持续减小,土拱效应持续弱化,土拱效应的弱化规律随堆载条件的改变而改变;堆载距离越小或堆载强度越大,桩身响应达到稳定增长阶段的时间越长,软土变形对桩身响应的时效性影响愈加显著;软弱土层厚度不同,桩身承受的附加荷载分布范围不同,致使堆载条件和堆载时间对桩身响应分布的影响程度也不同。推导的扩展Koppejan模型较好地反映了被动桩基-软土时效性相互作用过程,可为有关桩基长期横向变形的预测与研究提供参考。

关键词：邻近堆载桩-土相互作用时效性变形扩展Koppejan模型数值分析

基于负表皮层影响的径向溶质运移模型构建与新求解方法

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地球科学进展 2023年第4期38卷 429-440页

作者：张开鑫黄璟胜王晨童晨晨王子成河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098

对于模拟示踪试验的溶质运移,传统方法采用细网格离散小尺度表皮层,存在网格数量多和计算时间长等问题。由于表皮层外缘的参数变化剧烈,即使采用细网格,仍然存在显著误差。因此发展基于完整井的新示踪试验溶质运移模型,提出新的瞬态Robi... 详细信息

对于模拟示踪试验的溶质运移,传统方法采用细网格离散小尺度表皮层,存在网格数量多和计算时间长等问题。由于表皮层外缘的参数变化剧烈,即使采用细网格,仍然存在显著误差。因此发展基于完整井的新示踪试验溶质运移模型,提出新的瞬态Robin边界条件反映表皮层吸附/解吸溶质的影响,实现表皮层的无网格。应用拉普拉斯变换导出模型的解析解,通过有限元法建立基于非完整井的数值解。结果显示新瞬态Robin边界条件精准反映负表皮层的影响。对于求解反演问题,表皮层宽度的估计范围由0.45~0.54 m缩至0.47~0.48 m,纵向弥散度由0.6~10.0 m缩至6.4~7.7 m,参数估计的可靠度显著提升。表皮层的无网格节省97%的数值解计算时间。

关键词：示踪试验溶质吸附/解吸瞬态Robin边界条件解析解有限元解

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基于正交试验的静压径向气体轴承数值分析

润滑与密封 2022年第9期47卷 79-85页

作者：邱春雷段翔田洪雨张开鑫尹洋西华大学机械工程学院四川成都610039

以气动涡轮支承结构静压径向气体轴承为研究对象,建立静压径向气体轴承的微分模型,利用工程数值方法计算轴承承载力、刚度和气体质量流量,运用正交试验法研究节流器参数对轴承性能的影响,以及不同优化方向下轴承的综合性能。结果表明:... 详细信息

以气动涡轮支承结构静压径向气体轴承为研究对象,建立静压径向气体轴承的微分模型,利用工程数值方法计算轴承承载力、刚度和气体质量流量,运用正交试验法研究节流器参数对轴承性能的影响,以及不同优化方向下轴承的综合性能。结果表明:不同的优化方向节流器参数的敏感性不同,以气体质量流量为优化方向明显不符合设计需要,以承载力为优化方向得到的轴承综合性能最好;平均气膜厚度、节流孔直径和数量是影响轴承承载特性的主要因素,节流孔直径越小承载性能越好。

关键词：静压径向气体轴承承载力节流器气动涡轮支承结构

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倍角坐标系下的随机高频信号注入解调策略

电机与控制学报 2021年第10期25卷 21-30页

作者：储剑波朱叶张开鑫南京航空航天大学自动化学院南京211106 航空工业金城南京机电液压工程研究中心南京211106

针对传统高频信号旋转注入法中引入较多带通与低通滤波器的问题,提出一种新的高频信号注入法信号提取策略,将旋转高频电压信号注入估计旋转坐标系来进行电机激励,并依据数学计算,取消传统方法中低通滤波器的使用,来简化信号提取过程,是... 详细信息

针对传统高频信号旋转注入法中引入较多带通与低通滤波器的问题,提出一种新的高频信号注入法信号提取策略,将旋转高频电压信号注入估计旋转坐标系来进行电机激励,并依据数学计算,取消传统方法中低通滤波器的使用,来简化信号提取过程,是永磁同步电机低速无位置控制中一种新的高频注入形式及解调策略。同时,对于定频注入带来的噪声问题,通过将注入信号频率随机化,来抑制电机运行电流频谱中造成的谐波尖峰,从而降低噪声。最后通过仿真及实验,验证了该方法不仅拥有良好的位置估算精度,能有效适应低速下转速及负载变化,提高系统可靠性;同时从电流频谱分析中可知所提方法分散了谐波处的能量峰值,有效降低了噪声,拓展了高频注入的应用领域。

关键词：永磁同步电机矢量控制无位置控制随机高频信号注入滤波器频谱分析

联合CRP、D-D及FIB的监测对脑出血患者早期血肿再扩大的预测价值

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浙江创伤外科 2022年第2期27卷 281-283页

作者：汪亮方宪胡英明张开鑫安徽省黄山市人民医院黄山245000

目的通过收集临床病例分析探讨联合监测血清C-反应蛋白(CRP)、D-二聚体(DD)及纤维蛋白原(FIB)对脑出血患者病情严重分析及早期血肿是否稳定的预测价值。方法选取本院自2017年7月到2021年7月收治的126例脑出血患者作为研究对象,依据脑... 详细信息

目的通过收集临床病例分析探讨联合监测血清C-反应蛋白(CRP)、D-二聚体(DD)及纤维蛋白原(FIB)对脑出血患者病情严重分析及早期血肿是否稳定的预测价值。方法选取本院自2017年7月到2021年7月收治的126例脑出血患者作为研究对象,依据脑卒中NIHSS评分对患者病情危险程度分组,其中低危组38例,中危组32例,高危组56例。同时选取同时间段50例健康体检者作为对照组,抽血化验他们的血清CRP、DD、FIB水平。笔者将126例自发性脑出血患者分为血肿相对稳定组及血肿早期扩大组,分别测定其血清CRP、DD、FIB水平,比较有无统计学差异性。结果脑出血患者的血清CRP和DD水平均显著高于健康体检者(P<0.01),且随着脑出血病情严重程度的加重而明显升高(P<0.01),高危患者组明显高于中低危患者组(P<0.01);而患者血清FIB水平显著低于健康体检者,且随着脑出血病情严重程度的加重而有所降低,高危患者组明显低于中低危患者组(P<0.05)。血肿早期扩大组患者血清CRP和DD水平比血肿相对稳定组明显增高,具有统计学意义(P<0.001)。而血清FIB水平显著血肿早期扩大组也低于血肿相对稳定组,具有统计学意义(P<0.001)。结论脑出血患者血清CRP和DD水平较健康者而言更高,而患者血清FIB水平显著低于健康者。同时对比早期血肿增加组与血肿稳定组,得出早期血肿增加组患者血清CRP和DD水平较高,而血清FIB水平较低,早期血肿不稳定者尽量避免选择单纯置管引流处理,需要更加积极地病情沟通及手术干预。

关键词：脑出血 C-反应蛋白 D-二聚体纤维蛋白原

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永磁同步电机随机高频注入法的优化控制研究

永磁同步电机随机高频注入法的优化控制研究

作者：张开鑫南京航空航天大学

学位级别：硕士

内置式永磁同步电机具有高效率,高功率密度,稳定性好等优点,已经被广泛应用于需要高性能控制的电动工具等工业领域。传统机械位置传感器带来的局限性使无位置方案得到积极发展,高频电压信号注入法是常见的零低速段无位置方法,而如何减... 详细信息

内置式永磁同步电机具有高效率,高功率密度,稳定性好等优点,已经被广泛应用于需要高性能控制的电动工具等工业领域。传统机械位置传感器带来的局限性使无位置方案得到积极发展,高频电压信号注入法是常见的零低速段无位置方法,而如何减少角度估算误差并抑制高频噪声逐渐成为研究热点。本文基于旋转高频注入来获取转子位置,通过对注入方式及算法的改进实现低速下的精确控制,并针对高频注入带来的可听噪声进行优化。对课题研究背景及研究目的进行说明,对应用于电动工具的永磁同步电机无位置控制策略进行概括,并对电机转子初始位置判别方法及高频降噪技术手段进行了阐述。阐述了用于低速无位置控制的四种高频注入方法的控制原理。针对传统方法存在滤波后相移问题,提出一种新型的估计坐标系高频旋转电压注入法解调策略。该策略可以有效减少解调过程中滤波器的使用,降低角度误差。同时选用电流激励法来进行初始位置判定及校正,并通过仿真验证了方案的控制性能。针对定频注入带来的噪声问题,结合功率谱密度从理论上研究了噪声产生原理及双频随机信号注入对抑制高频噪声的可行条件。并进一步通过改进的二阶广义积分器结构取代传统带通滤波器及积分模块,实现对随机频率的自适应滤波及特定格式信号的积分处理。设计并搭建了以MC56F82743为核心的软硬件平台,借助上位机并结合工况对上述方案进行验证,实验结果显示出良好的控制性能。

关键词：永磁同步电机无位置算法随机高频信号注入自适应滤波器功率谱密度

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旋杯雾化器气浮轴承结构优化及动态特性分析

旋杯雾化器气浮轴承结构优化及动态特性分析

作者：张开鑫西华大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,对于汽车的需求不断增加,消费者对于汽车的要求也越来越高,汽车不仅要具备良好的驾驶性能,车身外观也要求具有更好的品质。要获得高质量的车身,就需要具有更高性能的涂装设备。在进行车身涂装时,旋杯静电雾化器... 详细信息

随着我国经济的快速发展,对于汽车的需求不断增加,消费者对于汽车的要求也越来越高,汽车不仅要具备良好的驾驶性能,车身外观也要求具有更好的品质。要获得高质量的车身,就需要具有更高性能的涂装设备。在进行车身涂装时,旋杯静电雾化器喷涂是最为常用的涂装方式,凭借其性能稳定、节能环保、涂覆均匀、对人体伤害小等优点,被广泛的应用于自动化喷涂技术中。大多数的旋杯静电雾化器采用的是气动涡轮来进行驱动的,该涡轮的核心部件为静压气浮轴承,其具有回转精度高、稳定性好、清洁环保等优点。决定雾化器喷涂质量的关键因素是涡轮的转速,转速越高则喷涂的涂膜厚度越薄、覆盖的越均匀,而目前国内所使用的雾化器转速通常为30000～45000rpm,如果采用更高的转速,雾化器会出现振动较大、噪音剧烈和运行不平稳的状况,无法保证喷涂的质量。针对以上问题,本文从对气动涡轮的稳定性产生直接影响的静压气浮轴承出发,创新优化了一组新的静压气浮轴承-转子系统,并通过对其进行动态特性分析和振动实验后,证明了优化方案是可行的,优化后的旋杯雾化器可在转速为60000rpm下平稳运行,且该方案已被用于实际产品中。主要研究内容由以下几个方面构成:1.通过气体润滑理论,对N-S方程、状态方程、连续性方程及一般形式的雷诺方程进行推导,建立了静压气浮轴承的压力气膜数学计算模型,并以此模型进行有限元分析,计算轴承的承载力和刚度。2.利用三维建模软件UG对压力气膜的三维流域建立模型,采用ANSYS Workbench中的FLUENT流体有限元分析软件对静压气浮轴承进行了分析,分别研究了静压气浮径向轴承和止推轴承的静态特性,并探究了不同结构参数对于轴承承载力和刚度的影响,从中选择了最优的轴承结构参数。3.根据气体润滑理论,进行了动压效应的理论推导,并利用FLUENT软件分析研究了动压效应对于静压气浮径向轴承承载力和刚度的影响,验证了在动压效应下优化后的轴承承载力与刚度是否符合设计要求。4.对优化后的气动涡轮轴承-转子系统建立三维模型,并对其进行模态分析和谐响应分析,得到了系统的低阶固有频率和振型,并根据固有频率计算其临界转速;后通过对轴承-转子系统施加一个外载荷进行谐响应分析,研究了其在不同频率的外载荷下轴承安装位置的振动速度响应变化。对优化后的雾化器进行实验测试,通过研究不同转速下的振动速度是否在合理范围内,验证了优化方案的合理性。

关键词：雾化器气动涡轮静压气浮轴承转子系统动态特性