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一种多指标综合最优的抗冲击轨迹规划方法

中国机械工程 2024年第2期35卷 305-316页

作者：荣誉陈刚豆天赐燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004 河北省特种运载装备重点实验室秦皇岛066004 河北科技师范学院机电工程学院秦皇岛066004

为提高机械臂作业效率以及抗冲击能力,提出了一种综合最优轨迹规划方法。首先通过建立3-5-3多项式曲线数学模型构造出端点运动参数可控的关节运动轨迹;然后考虑关节位置、速度、加速度等约束条件,通过加权系数法定义目标函数,使机械臂... 详细信息

为提高机械臂作业效率以及抗冲击能力,提出了一种综合最优轨迹规划方法。首先通过建立3-5-3多项式曲线数学模型构造出端点运动参数可控的关节运动轨迹;然后考虑关节位置、速度、加速度等约束条件,通过加权系数法定义目标函数,使机械臂的动作时间、冲击和灵巧度达到综合最优,在目标函数的设计中采用动态加权方法来处理关节速度与冲击之间的矛盾;最后,针对标准粒子群算法,利用拉丁超立方抽样函数均匀化种群,并提出随机惯性权重更新策略,得到改进粒子群算法,利用该算法对目标函数进行优化,得到综合最优运动轨迹。进行了仿真和样机实验,实验结果证明所提方法具有可行性。

关键词：工业机器人轨迹规划多目标优化粒子群算法

基于NSGA-Ⅱ传感位置优化的曲面重构及误差补偿方法

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光子学报 2024年第2期53卷 26-36页

作者：尚秋峰张晓旭华北电力大学电子与通信工程系保定071003 河北省电力物联网技术重点实验室保定071003 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室保定071003

通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三... 详细信息

通过优化光纤布拉格光栅形状传感技术中传感点位置和补偿重构结果来提高薄层合金板三维形状重构精度。通过ANSYS workbench建立合金板仿真模型,提取应变和位移模态振型,根据模态置信准则、转换矩阵稳定性和模态振型相似性分别设计了三个目标函数,采用快速和精英机制的多目标遗传算法优化传感器位置。将镍钛合金板弯曲成不同曲率半径的弧形,利用光纤布拉格光栅中心波长漂移量和线性插值算法计算得出不同形状下的结构应变,重构合金板形状,均方根误差和最大误差相较于单目标优化算法分别减小30%和15%。利用粒子群优化径向基函数神经网络算法拟合误差与位移的关系实现误差补偿,均方根误差和最大误差比无补偿时分别减小了90%和70%,最大相对百分比误差仅为5%,提高了三维形状重构算法精度。

关键词：光纤传感光纤布拉格光栅粒子群优化径向基函数形状重构模态法多目标优化误差补偿

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新型竖齿摇摆自复位剪力墙抗震性能研究

振动与冲击 2024年第6期43卷 196-205页

作者：朱广治刘建明孙家腾燕山大学建筑工程与力学学院河北秦皇岛066000

底端固结在基础上的剪力墙,在地震中墙角最易损伤破坏,且耗能较差,震后不宜修复。提出了一种新型竖齿摇摆自复位剪力墙(self-centering vertical tooth swing shear wall,SCVT-SW)体系。SCVT-SW体系由钢筋混凝土墙体、碟簧复位装置、软... 详细信息

底端固结在基础上的剪力墙,在地震中墙角最易损伤破坏,且耗能较差,震后不宜修复。提出了一种新型竖齿摇摆自复位剪力墙(self-centering vertical tooth swing shear wall,SCVT-SW)体系。SCVT-SW体系由钢筋混凝土墙体、碟簧复位装置、软钢阻尼器以及竖齿摇摆支座等组成,所有部件均通过高强螺栓相连,便于施工和震后对受损部件更换。SCVT-SW体系的工作原理是:在地震过程中,由墙体两侧的竖向碟簧复位装置提供墙体摇摆复位弯矩,软钢阻尼器消耗地震能量,竖齿摇摆支座在提供水平抗剪能力并将墙体受到的水平作用力传递到墙体基础的同时起到固定铰支座的作用。理论分析给出了SCVT-SW体系中墙体截面的正截面承载力计算公式。通过非线性数值模拟,对新型剪力墙与普通剪力墙的受力性能进行了对比,设计了9组不同工况的对比参数。结果表明:与普通剪力墙相比,SCVT-SW骨架曲线没有明显下降段,残余变形更小;SCVT-SW体系的正截面承载力随着墙角两侧碟簧装置的预压力的增大而提高,最大提升27.8%;残余变形随碟簧装置刚度增大而减小,工况7比工况5减小了19.4%,工况8比工况5减小了46.9%,因此通过增大碟簧装置预压力与碟簧装置刚度来减小SCVT-SW的残余变形,提高复位能力的效果是显著的。

关键词：自复位剪力墙碟簧装置摇摆支座滞回性能功能可恢复

多功能阻燃增韧剂对聚碳酸酯阻燃和力学性能的影响

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2395-2403页

作者：高纳川高雪雨闫莉桑晓明华北理工大学材料科学与工程学院唐山063210 河北省无机非金属材料重点实验室唐山市功能高分子材料重点实验室唐山063210

为了平衡聚碳酸酯(PC)的阻燃改性和力学改性效果,本文采用由种子乳液聚合自制的有机硅-含磷丙烯酸酯核壳结构的阻燃增韧剂(ACR)共混改性PC材料。当在PC中添加质量分数为4wt%的ACR时,4%ACR/PC的极限氧指数(LOI)可达31.7%,垂直燃烧测试达... 详细信息

为了平衡聚碳酸酯(PC)的阻燃改性和力学改性效果,本文采用由种子乳液聚合自制的有机硅-含磷丙烯酸酯核壳结构的阻燃增韧剂(ACR)共混改性PC材料。当在PC中添加质量分数为4wt%的ACR时,4%ACR/PC的极限氧指数(LOI)可达31.7%,垂直燃烧测试达到UL-94 V-0级,锥形量热测试表明燃烧释热和烟释放总量分别降低了43.2%和20.5%;同时,4%ACR/PC保持了与纯PC相近的拉伸强度,且冲击强度提高了9.4%。热重-红外联用、拉曼光谱和燃烧后残余物扫描电镜分析表明,阻燃作用主要来自于磷-硅协同效应及磷元素对PC的催化成炭作用。冲击断面SeM图像显示,增韧作用体现在ACR核层有机硅橡胶可以吸收冲击能量,抑制或终止裂纹的产生。

关键词：阻燃增韧力学性能 ACR 聚碳酸酯磷-硅协同

不凝性气体对纳米通道内水分子流动传热影响的分子动力学模拟

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物理学报 2024年第9期73卷 168-178页

作者：邢赫威陈占秀杨历苏瑶李源华呼和仓河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

随着电子元件高性能化和小型化的发展,纳米通道内工质的流动传热问题受到了更多的关注.本文采用分子动力学模拟方法,模拟了300,325,350 K的纳米通道中流体的流动传热情况,工质为水,水中不凝性气体用氩气代替.结果表明:流动过程中,氩原... 详细信息

随着电子元件高性能化和小型化的发展,纳米通道内工质的流动传热问题受到了更多的关注.本文采用分子动力学模拟方法,模拟了300,325,350 K的纳米通道中流体的流动传热情况,工质为水,水中不凝性气体用氩气代替.结果表明:流动过程中,氩原子形成高势能团簇,随着温度升高,流体势能上升,团簇逐渐减小或消失;少量气体原子能够促进流动,而较多氩气会导致通道中心区域形成较大气体团簇而阻碍流动,同时,被加热的工质能显著减小流动阻力系数;近壁面区域流体温度高于中心区域,团簇内部原子活动更加剧烈,平均分子动能更大,温度更高;水的氢键结构可以促进纳米通道内的传热,氩原子会影响氢键数量,高温会破坏水分子形成的氢键网络,使努塞尔数下降.本研究分析了不凝性气体影响下微通道内水分子流动传热的机理,为电子设备的强化传热提供了理论指导.

关键词：分子动力学流动传热团簇纳米通道

Ti-Al反应扩散机制及动力学研究进展(下)

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 2067-2082页

作者：张建宇陈亚宇杨国强吕征刘宏基马鹏辉曾洪涛李河宗河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038 河北工程大学河北省智能工业装备技术重点实验室河北邯郸056038 河北工程大学材料科学与工程学院河北邯郸056038

通过Ti和Al制备的Ti-Al系金属间化合物及复合材料由于具有优异的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车以及其它领域具有良好的应用前景。这些材料包括TiAl_(3)、γ-TiAl和α_(2)-Ti_(3)Al等金属间化合物,以及Ti/Al、Ti/α_(2)-Ti_(3)A... 详细信息

通过Ti和Al制备的Ti-Al系金属间化合物及复合材料由于具有优异的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车以及其它领域具有良好的应用前景。这些材料包括TiAl_(3)、γ-TiAl和α_(2)-Ti_(3)Al等金属间化合物,以及Ti/Al、Ti/α_(2)-Ti_(3)Al、Ti/γ-TiAl、Ti/TiAl_(3)、Ti/TiAl_(3)/Al和Al/TiAl_(3)等金属-金属或金属-金属间化合物复合材料。在上述材料的制备过程中,会涉及到各种Ti-Al反应扩散过程。因此,对Ti-Al反应扩散机理及动力学的深入理解,有助于合理高效地制备Ti-Al系金属间化合物及复合材料。目前对Ti-Al反应扩散机理及动力学的研究非常广泛,但很多结论仍存在争议。本文(下)部分系统综述了Ti-Al反应扩散动力学的研究现状,并对其未来的研究方向进行了展望。

关键词： Ti-Al 反应扩散动力学固相反应固-液反应

微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结压力振荡特性

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化工进展 2024年第2期43卷 602-608页

作者：李树谦张超群张东侯娜娜张猛马坤茹河北水利电力学院土木工程系河北沧州061001 河北省数据中心相变热管理技术创新中心河北沧州061001 沧州市储热及低品位余热利用型电磁供热技术创新中心河北沧州061001 河北建筑工程学院能源工程系河北张家口075132 河北科技大学建筑工程学院河北石家庄050018

为探究微尺度条件下蒸汽直接接触间歇凝结瞬时压力振荡特性,开展了T型微细通道内间歇凝结压力测量实验及频谱分析等。研究发现,在蒸汽温度100℃、蒸汽质量流量0.45g/min、过冷水温度40℃以及过冷水质量流量12.65g/min工况下,间歇凝结压... 详细信息

为探究微尺度条件下蒸汽直接接触间歇凝结瞬时压力振荡特性,开展了T型微细通道内间歇凝结压力测量实验及频谱分析等。研究发现,在蒸汽温度100℃、蒸汽质量流量0.45g/min、过冷水温度40℃以及过冷水质量流量12.65g/min工况下,间歇凝结压力时域信号在−29.5~8.8kPa之间波动,压力值在2.5kPa附近的概率密度最大。此外,通过频谱分析发现压力频域信号的第一主频为10Hz,与1s内间歇凝结经历的周期数量相近。

关键词：微细通道直接接触间歇凝结压力振荡频谱分析

基于开口变压器法的交流电机定子非激励相绕组匝间短路检测研究

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电机与控制学报 2024年第2期28卷 54-63页

作者：张龙武玉才华北电力大学河北省绿色高效电工新材料与设备重点实验室河北保定071003

为了解决交流电机定子绕组中线圈绝缘损伤引起匝间短路故障无法准确、快速定位的问题,提出将检测转子绕组匝间短路的开口变压器法移植到检测交流电机定子绕组匝间短路,定子单相添加激励源,非激励相绕组设置故障点,开口变压器检测故障点... 详细信息

为了解决交流电机定子绕组中线圈绝缘损伤引起匝间短路故障无法准确、快速定位的问题,提出将检测转子绕组匝间短路的开口变压器法移植到检测交流电机定子绕组匝间短路,定子单相添加激励源,非激励相绕组设置故障点,开口变压器检测故障点所在槽,分析故障前后开口变压器绕组感应电动势的变化。首先阐述开口变压器检测定子非激励相的工作原理,分析正常和故障状态下通过开口变压器铁心漏磁通的表达式,进一步得到开口变压器绕组感应电动势表达式,获取故障变化规律。随后建立交流电机电磁仿真模型,进行仿真分析,最后用一台定子样机进行实验验证。结果表明:故障状态下,随着故障程度的加深,故障点所在槽的开口变压器感应电动势随之减小,证明了开口变压器可以作为离线检测交流电机定子非激励相绕组匝间短路故障的有效手段。

关键词：交流电机定子绕组匝间短路开口变压器法感应电压故障诊断

基于模型预测反馈技术的救援车辆液压悬挂系统控制方法

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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 610-619页

作者：李文航倪涛赵丁选邓英杰师小波吉林大学机械与航空航天工程学院长春130022 燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

针对现有救援车辆的液压悬挂系统存在作动器非线性、参数不确定性以及对动力学模型依赖性较强等问题,提出了一种液压主动悬挂系统控制方法——基于扩张状态观测器的模型预测控制方法(eSO-MPC)。首先,通过车载惯性导航系统实时获取车辆... 详细信息

针对现有救援车辆的液压悬挂系统存在作动器非线性、参数不确定性以及对动力学模型依赖性较强等问题,提出了一种液压主动悬挂系统控制方法——基于扩张状态观测器的模型预测控制方法(eSO-MPC)。首先,通过车载惯性导航系统实时获取车辆位姿信息,并基于位姿偏差方法计算出各个液压作动器的输出位移量。其次,完成救援车辆液压悬挂系统动力学建模,通过扩张状态观测器估计系统中的非线性扰动和未知输出信号。最后,基于扩张状态观测器的模型预测控制方法,使每个液压作动器的输出在限制范围内对期望位移信号进行有效追踪。为验证该控制方法的有效性,搭建了液压悬架整车试验平台,并与被动悬架和传统PID控制方法进行了多种路面对比试验。结果表明,相比于被动悬挂和传统的PID控制方法,本文提出的基于扩张状态观测器的模型预测控制方法可以降低垂向高度均方根值35%,俯仰角度均方根值17%,侧倾角度均方根值23%,显著提升了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

关键词：自动控制技术液压悬挂系统扩张状态观测器模型预测控制反馈控制