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基于轴箱垂向振动加速度的波磨谷深值估算方法及应用

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中国铁道科学 2023年第1期44卷 25-38页

作者：牛留斌祖宏林徐晓迪王韫璐中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

针对利用轴箱垂向振动加速度虽可定性、但不可定量评价波磨的问题,结合中国以波磨谷深值作为波磨整治依据的现状,基于中国高铁线路和典型服役车辆参数建立轮轨动力学模型,并采用实测轴箱垂向振动加速度数据进行验证;定义波磨谷深值与波... 详细信息

针对利用轴箱垂向振动加速度虽可定性、但不可定量评价波磨的问题,结合中国以波磨谷深值作为波磨整治依据的现状,基于中国高铁线路和典型服役车辆参数建立轮轨动力学模型,并采用实测轴箱垂向振动加速度数据进行验证;定义波磨谷深值与波长比值为轨面变化率ξ,统计轴箱垂向振动加速度上包络线累积概率99.73百分位数作为波磨状态表征量A,采用非线性最小二乘法和有理式方程,拟合300 km·h^(-1)速度下40~180 mm波长波磨激励下A与ξ关系式;推导基于高速综合检测列车轴箱垂向振动加速度的谷深值估算式,并在高铁线路上应用谷深估算值评价波磨状态。结果表明:基于实测轴箱垂向加速度得到的谷深估算值与谷深实测值相关系数为0.95,两者均方误差为0.016 mm;采用谷深估算值进行波磨整治决策时的误判率约为9.73%;应用基于高速综合检测列车轴箱垂向振动加速度估算的谷深值既能定性、又能定量地评价波磨状态,还能为波磨整治决策提供技术手段。

关键词：钢轨波磨轨道管理轴箱垂向振动加速度打磨策略曲线拟合

柔性基底强界面黏附作用下应变石墨烯的拉曼光谱研究

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柔性基底强界面黏附作用下应变石墨烯的拉曼光谱研究

作者：王韫璐浙江大学

学位级别：硕士

石墨烯因为其优异的电学、力学等性能,一直被视为理想的柔性电子器件材料,它在柔性电子器件等方面的应用价值也吸引了越来越多的研究兴趣。在目前的研究中,通用的方法是用柔性基底(如聚二甲基硅氧烷,polydimethylsiloxane,PDMS)直接作... 详细信息

石墨烯因为其优异的电学、力学等性能,一直被视为理想的柔性电子器件材料,它在柔性电子器件等方面的应用价值也吸引了越来越多的研究兴趣。在目前的研究中,通用的方法是用柔性基底(如聚二甲基硅氧烷,polydimethylsiloxane,PDMS)直接作为石墨烯的支撑层,然而石墨烯与柔性基底间的界面问题始终困扰着研究人员。尽管石墨烯和柔性基底间均为范德华力,但不同类型的界面能够传递给石墨烯的最大应力有着显著差别。因此,设计一种可靠且相对较强的界面,使石墨烯与柔性基底间有良好的应力传递,成为了石墨烯应用过程中的一个亟待解决的问题。本论文首先提出了一种基于方华的石墨烯与柔性基底间增强型复合界面结构,改善了石墨烯与柔性基底间的界面突变,极大地增强了界面剪切强度。因为石墨烯与基底间的界面作用可以通过应力传递来间接衡量,而石墨烯的拉曼特征峰具有高应变敏感性,因此我们利用拉曼光谱作为检测手段,定量地评估石墨烯与柔性基底间的应力传递:通过石墨烯的单点拉曼光谱随应变变化情况可以确定石墨烯可以达到的最大应变,而区域扫描拉曼光谱能判断整个样品范围内的应变均匀性。我们发现在该强界面下,石墨烯可达到近2%的应变,远高于其他类型的界面(0.2%-1.3%),并且石墨烯的应变表现出很好的均匀性,进一步证实了该强界面的良好作用。该界面结构设计实现了石墨烯与柔性基底间的良好应力传递,为今后在柔性器件方面的应用提供了一种有效的手段。基于该增强型界面结构,我们进一步探究了强界面下晶向及晶界(domain boundary,DB)对应变石墨烯拉曼光谱的影响。分别沿扶手椅(armchair,AC)和锯齿形(zigzag,ZZ)方向对单晶石墨烯进行单轴拉伸,对比其拉曼特征峰(G峰和2D峰)随应变的分峰情况和峰移频率,我们发现强界面下沿不同晶向对石墨烯进行拉伸,其拉曼光谱变化情况没有明显区别。另外我们又对双晶石墨烯、多晶石墨烯的拉曼光谱进行了研究,通过对比它们的单点拉曼光谱变化情况和晶界处的2D峰区域扫描拉曼光谱,可以得到结论:在强界面下晶界对应变石墨烯的拉曼光谱没有影响。该方法通过实验手段探究了强界面下晶向及晶界对应变石墨烯拉曼光谱的影响,为理论研究提供了有力的支撑。并且基于该强界面,我们通过研究G峰(石墨烯在约2450 cm-1处的拉曼特征峰)的应变敏感性,探讨了G峰的成因。首先我们在单轴拉伸过程中,发现G峰具有良好的应变敏感性:峰位随着应变的增加不断变化,而峰形(不对称)和峰宽未改变。接着我们基于第一性原理计算及应变条件下的动量守恒条件,对G峰现有理论中涉及到的声子能量及其因为应变引起的能量差进行求解,发现在小于1%应变时,iTO与LA声子沿不同的拉曼光谱跃迁途径(Г-K-S与Г-R-M)的能量和一致,因此不会发生G峰的劈裂,并且得到了iTO+iLA声子随应变的理论频率变化速率。这些理论数据与实验数据极好的吻合,说明G峰的成因源于iTO+LA的多声子跃迁。该方法采用全新的“应变-峰移”实验手段揭示了G峰的成因,并为以后进一步研究石墨烯拉曼光谱的物理成因提供了新的思路。

关键词：石墨烯拉曼光谱增强型界面晶向晶界 G*峰

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大跨度铁路桥梁变形控制标准研究

铁道学报 2023年第3期45卷 137-143页

作者：杨静静高芒芒赵文博李国龙王韫璐蒙蛟中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 中国铁路设计集团有限公司天津300251

为保证大跨度桥梁运行的安全性与旅客乘坐的舒适性,动力性能分析时应考虑风、温度、徐变、沉降等环境变形的影响。确定运营阶段多种荷载组合状态下的变形控制标准时,不能将现行设计规范中单独给定的变形限值直接叠加,而应对这些变形的... 详细信息

为保证大跨度桥梁运行的安全性与旅客乘坐的舒适性,动力性能分析时应考虑风、温度、徐变、沉降等环境变形的影响。确定运营阶段多种荷载组合状态下的变形控制标准时,不能将现行设计规范中单独给定的变形限值直接叠加,而应对这些变形的总量值进行控制。本文按照发生概率、作用时间以及桥梁变形特点,对运营阶段桥梁承受的荷载及各类环境因素进行分组,并采用分级管理的原则对大跨度铁路桥梁在长期运营条件下的变形控制标准进行研究。最后以某大跨度斜拉悬吊桥梁为例,介绍动力性能评估与变形控制标准的工程应用。研究结果表明:对于不同荷载作用下的车辆响应,可分别采用车桥耦合动力分析与中点弦测法;采用中点弦测法对长波不平顺进行管理时,高速铁路与普速铁路的合理控制弦长分别为60、30 m;经过对多个典型路基区段轨道不平顺和车体加速度检测数据统计,并对轨道不平顺采用对应的弦长输出,可得到车体加速度与不平顺弦测输出的相关关系曲线,为动力性能评估提供一种简便的计算方法。研究成果给出不同的荷载组合及车辆响应建议限值,为设计阶段桥梁变形控制提供参考。

关键词：大跨度铁路桥梁变形控制分级管理车桥耦合动力分析中点弦测法

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高速铁路大跨度连续梁桥竖向共振现象研究

铁道建筑 2022年第12期62卷 117-122页

作者：王韫璐高芒芒高彦嵩简方梁孟鑫中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部北京100844 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

调研我国高速铁路典型桥梁的实测自振频率和运营列车的实测竖向加速度,发现在列车荷载的周期性作用下(40+56+40)m和(40+64+40)m连续梁可能发生共振,阐述了列车与桥梁结构之间的共振作用机理。以(40+64+40)m连续梁桥为例,基于实桥参数和... 详细信息

调研我国高速铁路典型桥梁的实测自振频率和运营列车的实测竖向加速度,发现在列车荷载的周期性作用下(40+56+40)m和(40+64+40)m连续梁可能发生共振,阐述了列车与桥梁结构之间的共振作用机理。以(40+64+40)m连续梁桥为例,基于实桥参数和通用图的设计参数分别建立车桥耦合动力模型进行仿真分析。结果表明:实桥自振频率通常高于设计值,导致列车实际共振速度与设计频率对应的共振速度存在差异,当实际桥梁的自振频率处于共振频率范围内时,需要根据实际桥梁的混凝土弹性模量、二期恒载等参数进行动力响应分析;运营车速范围内引起了连续梁桥的共振响应,但桥面振动加速度满足规范要求,轨道结构保持稳定,车辆并未受到周期性激励,未发生车辆共振,仿真分析结果与实测规律一致。

关键词：铁路桥梁车桥耦合数值计算连续梁桥桥梁共振共振车速

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石墨烯转移方法

石墨烯转移方法

高速铁路大跨度桥梁端轨道动态不平顺特征分析

中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：张学薇徐晨汪洋尹少骞王韫璐赵沛王宏涛浙江大学应用力学研究所浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室

化学气相沉积法合成石墨烯已为人们广泛研究采用。其中,如何将生长的石墨烯材料转移到与各种器件匹配的基底上是十分重要的科学问题。传统转移方法是利用PMMA等聚合物作为支撑材料,利用湿法转移的方法将石墨烯转移到特定基底上,如二氧... 详细信息

化学气相沉积法合成石墨烯已为人们广泛研究采用。其中,如何将生长的石墨烯材料转移到与各种器件匹配的基底上是十分重要的科学问题。传统转移方法是利用PMMA等聚合物作为支撑材料,利用湿法转移的方法将石墨烯转移到特定基底上,如二氧化硅等。但是不可避免的聚合物残留对石墨烯电学性能有影响。本文探讨了新型石墨烯的转移方法,力求实现对转移后石墨烯完整性、洁净度、起皱程度等因素的控制,以及实现良好的力学和电学性能,为石墨烯的工业化应用的迅速展开提供动力。

关键词：石墨烯转移聚合物

来源： cnki会议评论

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铁道建筑 2023年第6期63卷 7-11页

作者：王韫璐高芒芒杨静静李国龙蒋金洲刁洪宝中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

以一座大跨度公铁两用悬索桥为例,分析了大跨度桥梁端区域的轨道动态不平顺波形特征和时变规律,并基于最大重叠离散小波变换(Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform,MODWT)对梁端区域轨道不平顺进行时频分析。结果表明:钢轨伸缩... 详细信息

以一座大跨度公铁两用悬索桥为例,分析了大跨度桥梁端区域的轨道动态不平顺波形特征和时变规律,并基于最大重叠离散小波变换(Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform,MODWT)对梁端区域轨道不平顺进行时频分析。结果表明:钢轨伸缩调节器的尖轨尖端会产生轨距突变峰值,可作为梁端里程精准定位的依据;不同月份的梁端区域轨道不平顺波形相似,轨距和轨向局部峰值位于引桥侧钢轨伸缩调节器的尖轨尖端,高低不平顺局部峰值位于梁缝处;MODWT可以精准提取梁端轨道不平顺的特征,且没有里程平移;梁端区域的轨距不平顺能量集中在波长1.98~32.10 m,由钢轨伸缩调节器产生的轨距不平顺波长为0.99~8.07 m;轨向不平顺能量集中在波长3.96~32.10 m,由钢轨伸缩调节器产生的轨向不平顺波长为0.99~8.07 m;高低不平顺能量集中在3.96~32.10 m,其中7.93~16.10 m的波长能量最突出。

关键词：高速铁路轨道不平顺统计分析大跨度桥梁悬索桥时频分析梁端区域小波变换

“材料设计+拉曼光谱”方法在层状同质二维材料界面行为检测中的应用

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“材料设计+拉曼光谱”方法在层状同质二维材料界面行为检测中的...

辽西北风沙地不同土地利用类型土壤优先流特征

2018年全国固体力学学术会议

作者：赵沛张子龙王韫璐张学薇王宏涛浙江大学应用力学研究所浙江大学交叉力学中心

拉曼光谱是一种利用激光手段检测晶体中原子振动的技术,其特征峰频率可以灵敏有效地反应出晶格及原子的多种信息,因此能够被用来检测材料所受的应变及其分布,并已经被广泛应用在各种单层二维材料的应变测量中。但是,对于层状二维材料界... 详细信息

拉曼光谱是一种利用激光手段检测晶体中原子振动的技术,其特征峰频率可以灵敏有效地反应出晶格及原子的多种信息,因此能够被用来检测材料所受的应变及其分布,并已经被广泛应用在各种单层二维材料的应变测量中。但是,对于层状二维材料界面作用的研究,由于其各层中的原子具有同质性,反映在拉曼光谱里即成为重叠的信号,即使在外载作用下这些不同层具有不同的应变特征,也由于受到拉曼光谱分辨率的制约而无法进行精确分析。我们通过对层状同质二维材料(如双层石墨烯)进行材料设计,在制备过程中采用其同位素的碳13原子替换某一层中的碳12原子,由于原子重量的变化产生了振动频率的区别,并反映在拉曼光谱里,使两层石墨烯具有了完全不同的特征峰位置,从而能够清晰地反映出了二者分别的应变特征,并能进一步对其界面滑移行为等进行求解,获得其中的尺寸效应、边缘效应等。这种方法也同样能够被扩展至其他同质层状二维材料的界面研究中,如二硫化钼等。

关键词：拉曼光谱同位素替换界面剪切强度应变

来源： cnki会议评论

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：冯梦隆吕刚蒋蒙蒙王韫策辽宁工程技术大学环境科学与工程学院北京中水科工程集团有限公司

深入分析辽西北风沙地不同土地利用类型下的优先流特性对于节约水资源和减少施肥投入具有一定的实践指导意义，也可为辽西北地区生态恢复和保护提供一定的科学依据。本研究以辽西北风沙地不同土地利用类型的样地为研究对象，通过室外亮... 详细信息

深入分析辽西北风沙地不同土地利用类型下的优先流特性对于节约水资源和减少施肥投入具有一定的实践指导意义，也可为辽西北地区生态恢复和保护提供一定的科学依据。本研究以辽西北风沙地不同土地利用类型的样地为研究对象，通过室外亮蓝染色示踪试验，解析染色图像，分析土壤染色形态特征，结合室内测定采集的样品数据，对土壤优先流影响因素进行回归分析。结果表明：1）不同土地利用类型的土壤优先流形态存在差异。林地染色图像呈现明显的“S”型的单峰型变化，耕地染色图像无明显波动，基质流深度最大；草地和园地部分土层的土壤优先流发育十分明显。2）土壤优先流染色面积比与土层深度之间具有明显的相关关系，回归模型的拟合优度高。3）各影响因素与土壤优先流染色面积比相关性程度表现为根重密度>总孔隙度>土壤土壤密度>根长密度>毛管孔隙度。辽西北风沙地土壤总孔隙度、毛管孔隙度、根长密度和根重密度会促进风沙地土壤优先流形成与发育，而土壤土壤密度会抑制风沙地土壤优先流，且其相关性程度表现为根重密度>总孔隙度>土壤土壤密度>根长密度>毛管孔隙度，在辽西北风沙地可通过调节这几项指标来调节优先流进而达到节约水资源和减少施肥投入的目的。

关键词：优先流用地类型染色形态特征影响因素风沙地辽西北

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基于模仿学习的眼底手术行为机器人复现

机器人 2024年第3期46卷 361-369页

作者：李至潘越陈殿生秦雪娇王韫王俊杰北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 山东大学山东济南250100

针对现有眼底手术专家紧缺的问题,提出了一种获取与学习医生眼底手术操作技能的方法。首先,基于深度相机构建了手术操作行为采集平台,对手术操作轨迹进行采集;其次,依据医生在不同手术阶段的操作意图,基于隐马尔可夫模型,实现了对医生... 详细信息

针对现有眼底手术专家紧缺的问题,提出了一种获取与学习医生眼底手术操作技能的方法。首先,基于深度相机构建了手术操作行为采集平台,对手术操作轨迹进行采集;其次,依据医生在不同手术阶段的操作意图,基于隐马尔可夫模型,实现了对医生操作技能的分割与表征;再次,基于模仿学习算法设计了医生手术操作学习方法,并进一步实现了对医生手术操作的复现;最后借助睿尔曼RM65-B机器人对相关方法进行了实验验证。结果显示,本文的眼底手术行为模仿学习方法可有效实现手术操作技能的表征与学习,并指导机器人完成相关手术操作。

关键词：眼底手术模仿学习机器人行为复现