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基于副气囊的平流层浮空器高度控制

北京航空航天大学学报 2022年第5期48卷 762-770页

作者：林康马云鹏郑泽伟武哲北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

浮空器悬停或飞行控制设计时,通常将风作为干扰项或阻力,螺旋桨需要消耗大量的能源克服风的阻力,而浮空器携带的能源有限,因此浮空器设计时存在欠能源问题。根据平流层风场的特点,采用副气囊控制浮空器的高度,实现平流层不同高度的风场... 详细信息

浮空器悬停或飞行控制设计时,通常将风作为干扰项或阻力,螺旋桨需要消耗大量的能源克服风的阻力,而浮空器携带的能源有限,因此浮空器设计时存在欠能源问题。根据平流层风场的特点,采用副气囊控制浮空器的高度,实现平流层不同高度的风场利用,可以减小浮空器的能源消耗。建立浮空器高度控制模型,采用反步法设计浮空器高度控制器,利用状态观测器对浮空器的模型误差和输入误差进行估计,并进行了仿真分析,证明所设计的控制器能有效控制浮空器的高度。建立浮空器高度控制时其囊体内外压差变化模型,仿真分析表明,浮空器高度变化后,其囊体最终内外压差与初始压差相同。

关键词：平流层浮空器副气囊高度控制风场利用反步法囊体内外压差

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理想膨胀性非饱和土UH模型

岩土工程学报 2023年第6期45卷 1103-1112页

作者：姚仰平田易川崔文杰北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

膨胀性非饱和土具有吸水膨胀和浸水强度降低的特点,容易引发地基不均匀沉降导致建筑物开裂破坏。构建了与土体干密度和超固结度相关的膨胀式,并将其融入已有的非饱和土UH模型,从而能够合理地描述理想膨胀土湿化过程中体积膨胀与强度降... 详细信息

膨胀性非饱和土具有吸水膨胀和浸水强度降低的特点,容易引发地基不均匀沉降导致建筑物开裂破坏。构建了与土体干密度和超固结度相关的膨胀式,并将其融入已有的非饱和土UH模型,从而能够合理地描述理想膨胀土湿化过程中体积膨胀与强度降低的特性。与已有模型相比,提出的模型所需参数少,可以更合理地考虑超固结度和初始干密度对膨胀土应力应变关系的影响,同时可以体现膨胀土在超固结状态下的应力软化特性和剪胀特性。该模型在不考虑土体膨胀式时可以退化成已有的非饱和土UH模型。通过与已有膨胀性非饱和土的试验结果对比分析,验证了模型在定量描述膨胀性超固结非饱和土应力应变特性上的合理性。

关键词：膨胀性非饱和土超固结土弹塑性本构模型湿化

碳纳米管增强火山灰基地聚合物的制备与性能表征

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交通运输工程学报 2023年第2期23卷 153-165页

作者：李峰张荣荣周思齐杨湛宁北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

为研究多壁碳纳米管对火山灰基地聚合物的增强效果与机理,通过显微观察和图像识别对比了不同超声时间多壁碳纳米管分散液中团聚体的数量和面积,确定了适宜的超声分散时长;以不同顺序混合分散液、碱激发剂溶液和火山灰制备地聚合物,通过... 详细信息

为研究多壁碳纳米管对火山灰基地聚合物的增强效果与机理,通过显微观察和图像识别对比了不同超声时间多壁碳纳米管分散液中团聚体的数量和面积,确定了适宜的超声分散时长;以不同顺序混合分散液、碱激发剂溶液和火山灰制备地聚合物,通过所得浆体的稠度试验、硬化试件的三点弯曲试验、单轴压缩试验研究了不同掺量、不同种类的多壁碳纳米管对地聚合物工作性能与力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜-能谱仪、压汞试验对地聚合产物的微观形貌和孔隙结构进行表征。分析结果表明:随着超声时间的增加,多壁碳纳米管的分散效果改善明显,45 min超声后超过85%的团聚体面积减小至0~100μm~2,总团聚体面积占比小于1%,且平均面积小于50μm~2;先添加多壁碳纳米管分散液再添加碱激发剂溶液的材料混合顺序更有利于纤维的均匀分散和地聚合物工作性能的保持;多壁碳纳米管在0.10%质量掺量时,对火山灰基地聚合物流动度影响不大,且能够有效提升其力学性能;功能化的多壁碳纳米管由于具有更强的亲水性和润湿性,对浆体工作性能的影响更轻微,对硬化试件力学性能的提升更显著,28 d时抗折、抗压强度较参照组最高可分别提升31.0%、15.9%;微观检测结果显示,多壁碳纳米管在地聚合物中发挥了桥接、填充、成核作用,因而实现性能的改善。

关键词：道路工程地聚合物稠度试验强度试验碳纳米管微观机理

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考虑社交距离的火车站检票过程建模研究

交通运输系统工程与信息 2023年第2期23卷 225-232页

作者：唐铁桥钟静燃袁小婷北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

随着国内新冠肺炎疫情态势逐渐好转,铁路旅客运输服务逐渐恢复,铁路客运站作为面向旅客提供服务的重要交通枢纽之一,站内旅客数量庞大,种类繁杂;在“乙类乙管”的疫情防控态势当下,旅客对社交距离的重视程度会影响到其所做出的行为反应... 详细信息

随着国内新冠肺炎疫情态势逐渐好转,铁路旅客运输服务逐渐恢复,铁路客运站作为面向旅客提供服务的重要交通枢纽之一,站内旅客数量庞大,种类繁杂;在“乙类乙管”的疫情防控态势当下,旅客对社交距离的重视程度会影响到其所做出的行为反应。本文以北京南站检票口区域为研究场景,建立基于势能场的元胞自动机模型;基于昆明火车站和重庆西站的实际检票场景,提出有限理性机制下旅客队伍间距决策函数,研究不同条件下旅客间社交距离对检票过程的影响。仿真结果表明:不同的有限理性强度会影响旅客的平均入站时间和检票过程总时间,在本文实验条件下,旅客的近距离接触次数与有限理性强度呈正相关;在排队过程中,旅客初始选择间距差值每增加0.4 m,闸机占有率平均提高3.3%,平均入站时间同比增加14.9%,平均检票时间同比增加20.5%,旅客检票时间占旅客入站时间的比值平均上升5.7%。此外,完全理性旅客的占比增加会提高旅客平均入站时间,当完全理性旅客占比较小时,检票过程总时间不会发生较大变化,但旅客间近距离接触次数较不存在完全理性旅客时会相对降低。

关键词：交通工程社交距离元胞自动机行人流有限理性度

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高强钢管混凝土撞击后力学性能数值研究

工程力学 2023年第S01期40卷 56-61页

作者：吴大豪侯川川北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

为分析高强钢管混凝土撞击后力学性能,该文建立了高强钢管混凝土在低速侧向撞击下以及轴压剩余承载力数值模型,模型考虑了高强钢和混凝土的材料应变率效应等以及动力-静力加载工况之间的结果衔接。使用现有高强钢管混凝土低速侧向撞击... 详细信息

为分析高强钢管混凝土撞击后力学性能,该文建立了高强钢管混凝土在低速侧向撞击下以及轴压剩余承载力数值模型,模型考虑了高强钢和混凝土的材料应变率效应等以及动力-静力加载工况之间的结果衔接。使用现有高强钢管混凝土低速侧向撞击和静力加载试验结果对所建立模型的合理性进行了验证。采用建立的有限元模型,对高强钢管混凝土低速侧向撞击和静力侧向加载后的破坏形态、局部损伤和跨中挠度对于其轴压剩余承载力的影响规律进行了对比分析,理清了影响其轴压剩余承载力的关键因素,并发展了相应的简化计算模型。

关键词：高强钢管混凝土侧向撞击轴压剩余承载力破坏形态局部损伤

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提高冲碾机跟踪规划路径精度的方法

北京航空航天大学学报 2023年第1期49卷 106-114页

作者：宋二波姚仰平北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

近年来在机场高填方工程中应用无人冲击碾压机已成为一种新趋势,而冲碾机在地头转向处常出现较大的跟踪误差,从而影响工作区的压实。提出一种适用于冲碾机地头转向的路径优化方法,有效提高冲碾机转向跟踪精度。基于2种广义初等曲线的计... 详细信息

近年来在机场高填方工程中应用无人冲击碾压机已成为一种新趋势,而冲碾机在地头转向处常出现较大的跟踪误差,从而影响工作区的压实。提出一种适用于冲碾机地头转向的路径优化方法,有效提高冲碾机转向跟踪精度。基于2种广义初等曲线的计算方法,建立U型转向路径,并综合考虑最小转弯半径和曲率连续的条件,在靠近原规划路径处筛选出有效路径。基于广义双初等曲线的计算方法,建立Ω型转向路径,并综合考虑了最小转弯半径和曲率连续的约束条件,在靠近原规划路径处筛选出有效路径。基于MATLAB/Simulink平台搭建的模型预测控制器(MPC),仿真对比原规划路径与优化后路径的轨迹跟踪效果,结果表明:U型转向和Ω型转向优化后的路径跟踪效果都较好,从而验证所提优化方法的有效性。

关键词：广义初等曲线双初等曲线最小转弯半径模型预测控制无人冲碾机

三维化方法对土的平面应变强度和变形的影响分析

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岩土工程学报 2023年第3期45卷 459-467页

作者：姚仰平武孝天崔文杰北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100083

临界状态本构模型需要通过三维化来反映材料在三维应力状态下的力学特性。采用不同三维化方法在描述应力罗德角和偏应力对应力应变的影响程度上具有差异性,在平面应变条件下,这种差异性对土的应力应变计算结果影响往往非常显著。以K_(0... 详细信息

临界状态本构模型需要通过三维化来反映材料在三维应力状态下的力学特性。采用不同三维化方法在描述应力罗德角和偏应力对应力应变的影响程度上具有差异性,在平面应变条件下,这种差异性对土的应力应变计算结果影响往往非常显著。以K_(0)固结土的统一硬化(UH)本构模型和空间滑动面(SMP)强度准则为例,分别采用变换应力(TS)方法和g(θ)方法这两种常用方法对模型三维化,推导了相应的三维弹塑性刚度矩阵[D_(ep)],阐述了不同方法在三维应力应变计算过程上的本质区别。相比g(θ)方法,TS方法可以合理描述不同K_(0)状态下土的应力水平对偏平面上屈服曲线形状的影响规律,即由低应力比下的近圆形转变为剪切破坏时的SMP破坏准则形状,实现了土体从剪切屈服到剪切破坏的一致性。通过对一系列平面应变单元试验和边值问题的分析计算结果表明,采用TS方法三维化的UH模型预测结果与已有试验规律更为吻合。在不同K_(0)固结条件下,由于计算得到的破坏面呈现不规则形状,采用g(θ)方法往往过高或过低地估计平面应变条件下土体的应力水平。

关键词：三维化方法本构模型平面应变土的应力应变

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基于压电传感器的铝合金孔结构损伤识别方法

中南大学学报（自然科学版） 2022年第5期53卷 1635-1642页

作者：张卫方徐多刘雪蓉冉允萌王翔宇北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

针对铝合金含孔结构腐蚀损伤监测,提出一种基于Lamb波的腐蚀损伤识别方法。采用一发一收形式的压电传感器布局以及ScanGenie-II集成结构健康监测扫描系统。激励中心频率为50~200 kHz的Lamb波信号,采样频率分别为12×10^(6)s^(-1)和24×1... 详细信息

针对铝合金含孔结构腐蚀损伤监测,提出一种基于Lamb波的腐蚀损伤识别方法。采用一发一收形式的压电传感器布局以及ScanGenie-II集成结构健康监测扫描系统。激励中心频率为50~200 kHz的Lamb波信号,采样频率分别为12×10^(6)s^(-1)和24×10^(6)s^(-1),并提取Lamb波在不同类型损伤情况下的S_(0)和A_(0)模式波包进行分析。研究结果表明:Lamb波S_(0)模态直达波对腐蚀所致疲劳裂纹扩展损伤敏感,随裂纹扩展,S_(0)模态直达波幅值逐渐降低;Lamb波A_(0)模态直达波对腐蚀损伤敏感,随腐蚀面积增大,A_(0)模式直达波幅值逐渐增加;随腐蚀深度增加,A_(0)模式直达波幅值逐渐降低。提取Lamb波特定模式波包的特征参数,并计算损伤因子,建立损伤定量模型可预测损伤尺寸。

关键词：铝合金压电传感器腐蚀损伤疲劳裂纹

基于压控自旋轨道矩磁性随机存储器的存内计算全加器设计

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电子与信息学报 2023年第9期45卷 3228-3233页

作者：刘晓刘迪军张有光罗力川康旺北京航空航天大学电子信息与工程学院北京100191 北京航空航天大学集成电路科学与工程学院北京100191

随着互补金属氧化物半导体技术的特征尺寸的不断缩小,其面临的静态功耗问题缩越来越突出。自旋磁随机存储器(MRAM)由于其非易失性、高速读写能力、高集成密度和CMOS兼容性等良好特性,受到了学术界的广泛关注和研究。该文采用电压调控的... 详细信息

随着互补金属氧化物半导体技术的特征尺寸的不断缩小,其面临的静态功耗问题缩越来越突出。自旋磁随机存储器(MRAM)由于其非易失性、高速读写能力、高集成密度和CMOS兼容性等良好特性,受到了学术界的广泛关注和研究。该文采用电压调控的自旋轨道矩随机存储器设计了一个存内计算可重构逻辑阵列,能够实现全部布尔逻辑功能和高度并行计算。在此基础上设计了存内计算全加器并在40 nm工艺下进行了仿真验证。结果表明,与当前先进研究相比,该文提出的全加器具有更高的并行度,能够实现更快的计算速度(约1.11 ns/bit)和更低的计算功耗(约5.07 fJ/bit)。

关键词：全加器存内计算自旋轨道距磁隧道结可重构