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空气阻尼网孔式弹性垫板对车辆-轨道动力学性能的影响分析

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铁道学报 2024年第9期46卷 129-138页

作者：白彦博和振兴包能能兰州交通大学机电工程学院

空气阻尼网孔式垫板可以通过调整其关键结构参数达到灵活调整其静刚度和阻尼系数的目的。有限元计算表明，空气阻尼网孔式垫板的静刚度会随节流孔尺寸或气室体积比的增大而增大，而阻尼系数则会随之减小。与传统垫板相比，空气阻尼网孔... 详细信息

空气阻尼网孔式垫板可以通过调整其关键结构参数达到灵活调整其静刚度和阻尼系数的目的。有限元计算表明，空气阻尼网孔式垫板的静刚度会随节流孔尺寸或气室体积比的增大而增大，而阻尼系数则会随之减小。与传统垫板相比，空气阻尼网孔式垫板具有更小的刚度和更大的阻尼。建立车辆-轨道系统动力学模型并通过现场试验验证其准确性。动力学计算表明，随着节流孔尺寸或气室体积比的减小，相应的钢轨、道床和车体垂向振动加速度、轮轨垂向力和脱轨系数均会减小，而钢轨垂向位移会增大。同时，空气阻尼网孔式垫板与传统垫板相比具有更好的减振性能，该垫板可以有效降低列车通过引起的垂向振动加速度、轮轨垂向力和脱轨系数，有利于确保列车安全平稳运行并对轨下结构起一定的保护作用。

关键词：弹性垫板空气阻尼刚度与阻尼参数分析动力学响应

引力理论框架下基于综合竞争力的自动驾驶拟人换道决策模型

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交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 66-80页

作者：裴玉龙傅博涵王子奇张杰东北林业大学土木与交通学院哈尔滨150040 宁德师范学院信息与机电工程学院福建宁德352100

为有效刻画城市快速路中自动驾驶环境下的车辆换道决策机理,考虑主车与周边车辆的位置属性、驾驶风格属性及车辆运动属性对主车换道行为的影响,建立基于综合竞争力的拟人换道决策模型。首先,以邻近前车间距、邻近前车速度差及驾驶风格这... 详细信息

为有效刻画城市快速路中自动驾驶环境下的车辆换道决策机理,考虑主车与周边车辆的位置属性、驾驶风格属性及车辆运动属性对主车换道行为的影响,建立基于综合竞争力的拟人换道决策模型。首先,以邻近前车间距、邻近前车速度差及驾驶风格这3种因素作为自动驾驶车辆的拟人化换道意愿属性,量化表征主车的换道意愿;然后,基于人类决策中的悲观主义准则,分析换道过程中周边车辆与主车可能产生的竞争行为,利用车头间距比和驾驶风格差异提出潜在竞争强度概念;其次,考虑环境稳定性对驾驶舒适性的影响,提出“速度伪距”“加速度伪距”概念,衡量换道后的环境稳定性;最后,结合引力理论建立以车辆横向速度为求解目标的综合竞争力换道决策模型。在模型标定中,筛选Ubiquitous Traffic Eyes开源数据集,得到非强制换道片段数据,利用蚁群算法标定模型参数。采用随机排列交叉验证方法进行验证,以正确率为模型精度和泛化能力的评价指标,并将其与传统模型进行对比。结果表明,将训练与验证比设置为72%∶28%、65%∶35%、57%∶43%和50%∶50%时,平均正确率区间为87.67%~90.34%,说明该模型具有较强的鲁棒性和可行性,相比于传统模型,本文模型具有更高的预测精度,可为自动驾驶环境下车辆的车道选择提供依据。

关键词：智能交通换道决策综合竞争力自动驾驶横向速度轨迹数据

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随动压电磁耦合能量采集器的组合共振分析

振动与冲击 2024年第3期43卷 209-217,226页

作者：石慧荣左存胜高全福兰州交通大学机电工程学院兰州730070

压电磁耦合能量采集器能够实现较宽频带振动能量转化,但输出功率受激励方向影响较大,为使能量采集器实时获取较大机械能,设计了一种利用摆锤惯性力实时调整压电悬臂梁和磁铁相对位置的新型能量采集装置,通过对其运动特性分析,利用能量... 详细信息

压电磁耦合能量采集器能够实现较宽频带振动能量转化,但输出功率受激励方向影响较大,为使能量采集器实时获取较大机械能,设计了一种利用摆锤惯性力实时调整压电悬臂梁和磁铁相对位置的新型能量采集装置,通过对其运动特性分析,利用能量法建立了系统的动力学模型,并应用多尺度法和数值计算方法对系统进行求解,分析了外加激励作用下系统的组合共振特性,讨论了外加激励幅值、磁铁间距、摆臂长度、悬臂梁长度和宽度对有效采集频带宽度和输出电压的影响规律。结果表明:摆臂能够使系统在较大加速度激励下获取较高的机械振动幅值,并有效拓展能量采集频带;同时改变磁铁间距、摆臂长度和悬臂梁结构参数可有效提升能量采集性能。

关键词：压电磁耦合能量采集器多尺度法

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含预紧弹簧碰撞系统的两参数动力学

振动与冲击 2024年第4期43卷 12-19页

作者：吕小红王继培张锦涛兰州交通大学机电工程学院兰州730070

考虑含预紧弹簧机械碰撞系统,构建由光滑流映射和不连续映射复合的Poincaré映射,给出Floquet乘子计算的数值方法。数值仿真系统在两参数平面的周期吸引子模式及其参数域,应用延拓打靶法和胞映射法研究周期1吸引子的分岔特征以及不连续... 详细信息

考虑含预紧弹簧机械碰撞系统,构建由光滑流映射和不连续映射复合的Poincaré映射,给出Floquet乘子计算的数值方法。数值仿真系统在两参数平面的周期吸引子模式及其参数域,应用延拓打靶法和胞映射法研究周期1吸引子的分岔特征以及不连续擦边分岔、擦边和周期倍化诱导的分岔、亚临界周期倍化分岔和激变等不连续分岔行为,揭示迟滞域和亚谐包含域的形成机理。不连续擦边分岔在相邻1-m与1-(m+1)吸引子的转迁过程中产生迟滞域和亚谐包含域。然而,当预压量等于0时,擦边诱导的鞍结和周期倍化分岔分别产生迟滞域和亚谐包含域。研究结果能够为工程实际含预紧弹簧机械碰撞系统的参数设计与优化提供参考。

关键词：非光滑系统数值延拓两参数动力学周期吸引子分岔

基于混合正则化方法的结构载荷识别与响应重构

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振动与冲击 2024年第6期43卷 104-112页

作者：彭珍瑞周雪文兰州交通大学机电工程学院兰州730070

针对结构载荷识别与响应重构问题中存在的不适定性,提出一种最小平方残差(least square minimal residual,LSMR)算法与Tikhonov正则化方法相结合的混合正则化方法,实现利用结构有限测点的加速度响应识别载荷并重构未知的各类型响应。首... 详细信息

针对结构载荷识别与响应重构问题中存在的不适定性,提出一种最小平方残差(least square minimal residual,LSMR)算法与Tikhonov正则化方法相结合的混合正则化方法,实现利用结构有限测点的加速度响应识别载荷并重构未知的各类型响应。首先,基于时域状态空间模型构建结构的传递矩阵,并建立载荷识别与响应重构方程;其次,采用混合正则化方法改善载荷识别问题的不适定性,得到载荷的正则化解,并结合响应重构方程的传递矩阵对结构的位移、速度和加速度响应进行重构;最后,通过简支梁数值仿真和试验分析验证所提方法的可行性。结果表明,所提方法能改善重构方程的不适定性,从而对结构未知载荷和各类型响应进行有效重构。

关键词：载荷识别响应重构不适定性传递矩阵混合正则化

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间隙约束悬臂梁系统的不连续分岔

力学学报 2024年第7期56卷 2114-2126页

作者：伏江龙吕小红刘一凡罗冠炜兰州交通大学机电工程学院兰州730070

间隙约束悬臂梁广泛应用在机械和工程设计中,其动态力学特性的优劣直接反映主机运行品质的高低,是决定主机能否安全和高效运行的关键因素.从多参数角度研究悬臂梁碰撞系统的动力学可实现系统的动态特性与功能目标的优化设计.考虑间隙约... 详细信息

间隙约束悬臂梁广泛应用在机械和工程设计中,其动态力学特性的优劣直接反映主机运行品质的高低,是决定主机能否安全和高效运行的关键因素.从多参数角度研究悬臂梁碰撞系统的动力学可实现系统的动态特性与功能目标的优化设计.考虑间隙约束悬臂梁系统,构建由光滑流映射复合的全局Poincaré映射及其Jacobi矩阵.应用数值方法获得各类吸引子在两参数平面的存在区域,结合数值仿真、延拓打靶法和胞映射研究相邻对称型周期1吸引子经混合运动域的转迁特征及共存吸引子的形成机理,揭示不稳定吸引子在系统动力学演化过程中的重要作用,以及不同类型的激变、迟滞、鞍结型周期倍化分岔和亚临界叉式分岔等不连续分岔行为.结果表明,在含对称间隙弹性碰撞系统中,周期吸引子的不连续分岔呈现9种不同的类型.叉式分岔使多吸引子共存更加普遍.两个反对称的不稳定周期轨道可引起两个共存的混沌吸引子同时发生内部激变.叉式型擦边分岔和9种不连续分岔的定义将进一步丰富非光滑系统动力学.

关键词：非光滑系统悬臂梁两参数动力学不连续分岔

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基于联合多重重建自编码器的桁架损伤识别

中国机械工程 2024年第5期35卷 840-850页

作者：刘满东彭珍瑞兰州交通大学机电工程学院兰州730070

针对桁架杆单元存在不同损伤类型时损伤特征信息难以捕捉且识别结果不准确的问题,提出了利用联合多重重建自编码器(JMRAE)进行损伤识别的方法。首先,运用JMRAE按照不同尺度数分段截取信号,将Sigmoid函数和ReLU函数进行组合以提取特征量... 详细信息

针对桁架杆单元存在不同损伤类型时损伤特征信息难以捕捉且识别结果不准确的问题,提出了利用联合多重重建自编码器(JMRAE)进行损伤识别的方法。首先,运用JMRAE按照不同尺度数分段截取信号,将Sigmoid函数和ReLU函数进行组合以提取特征量,引入零相位成分分析(ZCA)降低特征量维度,以保留重要信息并减少数据冗余。然后,运用SoftMax分类器求解隐含层中不同片段的局部特征量,并进行特征量融合以判断结构状态。最后,运用三维桁架结构数值模型和实验室搭建桁架进行验证,并与精细复合多尺度散布熵(RCMDE)、峰度和反向传播(BP)神经网络方法进行对比研究,结果表明所提方法具有更高的损伤识别准确性。

关键词：联合多重重建自编码器零相位成分分析 SoftMax分类器特征量融合损伤识别

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基于静态三点弯曲超高强钢硬化行为模型分析

塑性工程学报 2024年第3期31卷 100-106页

作者：李倩倩孙雪丽吕宝占黄河交通学院汽车工程学院河南焦作454950

选取HC700/980DHD+Z、 HC780/980CPD+Z和HC700/980DPD+Z进行分析,对比了3种材料力学性能和极限冷弯性能的差异;基于5种硬化模型对材料性能曲线进行拟合,选取两类拟合度较高的模型构建了组合硬化模型,并采用R5缺口拉伸试验进行了验证;基... 详细信息

选取HC700/980DHD+Z、 HC780/980CPD+Z和HC700/980DPD+Z进行分析,对比了3种材料力学性能和极限冷弯性能的差异;基于5种硬化模型对材料性能曲线进行拟合,选取两类拟合度较高的模型构建了组合硬化模型,并采用R5缺口拉伸试验进行了验证;基于前防撞梁静态三点弯曲测试和仿真对标分析,对组合硬化模型进行验证,并对3种材料的承载性能进行对比分析。结果表明:HC700/980DHD+Z和HC780/980CPD+Z的极限冷弯角分别为109.8°和109.6°,优于HC700/980DPD+Z;前纵梁静态三点弯曲试验测试与仿真分析中关键参数的最大误差在6%左右,表明材料本构模型的精度较高;HC780/980CPD+Z的承载力峰值最大,达到15.1 k N;HC700/980DHD+Z达到承载力峰值的位移最大,达到52 mm;屈强比对静态承载过程的峰值力产生重要影响,而断后伸长率的增加提升了材料的强塑积和塑性应变变形,使得承载力峰值的位移增大。

关键词：超高强钢极限冷弯硬化行为本构模型三点弯曲

基于电导率对相对介电常数补偿的土壤含水率电容传感器标定方法

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农业机械学报 2024年第8期55卷 344-351页

作者：张西良谢飞洋盛庆元倪梦瑶张家祺徐云峰江苏大学机械工程学院镇江212013 绍兴职业技术学院机电工程与交通学院绍兴312000

针对土壤含水率电容传感器检测精度低,标定模型对盐渍土壤的适用性不高等问题,提出基于电导率对相对介电常数补偿的含水率电容传感器标定法。在标准溶液中建立相对介电常数与传感器输出电压关系对数模型(R^(2)=0.983),进一步基于二元二... 详细信息

针对土壤含水率电容传感器检测精度低,标定模型对盐渍土壤的适用性不高等问题,提出基于电导率对相对介电常数补偿的含水率电容传感器标定法。在标准溶液中建立相对介电常数与传感器输出电压关系对数模型(R^(2)=0.983),进一步基于二元二次回归分析法,建立标准溶液电导率对相对介电常数补偿的相对介电常数与传感器输出电压及电导率的回归标定模型(R^(2)=0.979)。对传感器进行土壤含水率标定,建立土壤体积含水率与相对介电常数关系的三阶多项式标定模型(R^(2)=0.996)。对两步标定模型进行实测,结果表明:土壤电导率为0~2 dS/m时,体积含水率检测最大误差从未电导率补偿时0.0383 m^(3)/m^(3)降至电导率补偿后0.0127m^(3)/m^(3),最大相对误差从12.0200%降至6.2241%。结果表明,在不同电导率的同类土壤中,使用基于电导率对相对介电常数补偿的含水率传感器标定法能明显提高土壤含水率检测精度和对不同电导率土壤(黄土)的适用性。

关键词：土壤含水率含水率电容传感器传感器标定二元回归分析法电导率补偿