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基于扰动和层间作用的硬岩层爆演化及预测

采矿与安全工程学报 2024年第3期41卷 504-510页

作者：张晓君刘啸王宇晨山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255000 山东理工大学矿山工程技术研究所山东淄博255000

针对工程岩体层爆研究的不足,根据现场及室内试验硬岩层爆现象,分析硬岩层爆演化,建立层爆演化模型,定义爆裂松脱力,考虑工程扰动和层间关系,结合巷(隧)道开挖前后岩爆层演化,针对演化进程分别建立层爆预测模型,确定层爆发生的必要条件... 详细信息

针对工程岩体层爆研究的不足,根据现场及室内试验硬岩层爆现象,分析硬岩层爆演化,建立层爆演化模型,定义爆裂松脱力,考虑工程扰动和层间关系,结合巷(隧)道开挖前后岩爆层演化,针对演化进程分别建立层爆预测模型,确定层爆发生的必要条件和充要条件。结果表明:理论分析结果与现场实际情况基本一致,给出的预测模型和层爆发生条件是合理和适用的;考虑卸荷致拉、工程扰动和层间关系,得出层爆演化过程爆裂松脱力计算式,层爆第1层可认为是岩爆关键层,控制关键层是控制连锁性层爆的关键,应该把强化和加固关键层作为岩爆控制重点;根据能量演化情况,得出工程岩体发生层爆的层数计算式,在同等情况下,岩爆倾向性硬岩更易诱发层爆并产生更多的层数;得出工程岩体围岩发生层爆的临界载荷、最小值及临界厚长比,随着厚长比的减小,临界应力降幅明显,随着垂直应力减小,临界厚长比减小;考虑工程扰动和层间关系情况下,层爆更易发生,层爆范围也更大,也更符合实际;提出层爆控制的关键层理论,通过施工高密度预应力短锚杆,构建锚杆组合梁,形成由锚固区深度决定的新的关键层,将有效降低层爆发生概率及层数,控制层爆的发生。

关键词：层爆硬岩层间作用工程扰动预测模型

纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展

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材料导报 2024年第1期38卷 220-228页

作者：赵新涛姜宁王明道李骏腾李迪谭洪生山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000 山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 山东理工大学材料科学与工程学院山东淄博255000

拉挤成型作为一种连续生产固定截面的热塑性复合材料成型工艺,具有原材料利用率高、生产效率高、废品率低、产品复制性强、可设计等优点,已在轻量化汽车、建筑建材、风电叶片等领域内广泛应用。热塑性树脂基体存在室温下呈固态、熔融状... 详细信息

拉挤成型作为一种连续生产固定截面的热塑性复合材料成型工艺,具有原材料利用率高、生产效率高、废品率低、产品复制性强、可设计等优点,已在轻量化汽车、建筑建材、风电叶片等领域内广泛应用。热塑性树脂基体存在室温下呈固态、熔融状态下流动性差的问题,导致纤维浸渍困难,成为此类成型工艺发展的瓶颈,因此改进拉挤成型工艺的关键集中在纤维浸渍技术上。本文综述了纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的研究进展,并根据浸渍方式的不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺,介绍了每种成型工艺的浸渍特点、制备流程以及工艺优化方案,阐述了拉挤成型工艺中不同的纤维浸渍方式对制件质量的影响规律,最后对拉挤成型工艺现存的问题进行了讨论,展望了未来纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的发展趋势,为今后拉挤成型工艺的深入研究和开拓创新提供参考。

关键词：纤维增强浸渍技术成型工艺拉挤成型热塑性复合材料

基于转向模式切换的三轴独立转向车辆路径跟踪控制研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 243-251页

作者：张昊魏超胡纪滨陈泳丹北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国北方车辆研究所北京100072

三轴独立转向车辆广泛应用于特种领域,并逐渐向无人化、智能化发展,路径跟踪控制方法是其中的重要研究内容。三轴独立转向车辆相较于传统车辆具有更加复杂的转向行为,因此在路径跟踪控制过程中需要充分的考虑其转向特性带来的影响。针... 详细信息

三轴独立转向车辆广泛应用于特种领域,并逐渐向无人化、智能化发展,路径跟踪控制方法是其中的重要研究内容。三轴独立转向车辆相较于传统车辆具有更加复杂的转向行为,因此在路径跟踪控制过程中需要充分的考虑其转向特性带来的影响。针对三轴独立转向无人车辆在路径跟踪过程中的转向控制问题,基于理论力学和轮胎魔术公式建立多自由度模型,对比不同转向模式下横向位移和横摆角变化差异。然后,以实车响应数据作为参考,采用非支配排序遗传算法II(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)优化多自由度模型参数,并通过模型仿真获取数据集。通过BP神经网络(Back-propagation network)制定转向模式切换策略,最终将模式切换策略引入模型预测控制器,仿真试验和实车试验结果表明,三轴独立转向车辆在路径跟踪过程中通过转向模式切换可以有效提高跟踪精度。

关键词：三轴车辆独立转向模式切换神经网络路径跟踪

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聚烯烃热氧老化机理及寿命预测研究进展

化工进展 2024年

作者：李雪娇姜宁刘鑫浩李迪徐家川山东理工大学交通与车辆工程学院

聚烯烃材料是一类应用广泛的合成塑料，由于在使用过程中容易暴露在热空气和氧环境中产生热氧老化现象，导致材料耐久性降低，进而影响其服役寿命。本文介绍了聚烯烃材料的热氧老化机理，其中氢原子转移反应是分析老化机理的关键。讨论... 详细信息

聚烯烃材料是一类应用广泛的合成塑料，由于在使用过程中容易暴露在热空气和氧环境中产生热氧老化现象，导致材料耐久性降低，进而影响其服役寿命。本文介绍了聚烯烃材料的热氧老化机理，其中氢原子转移反应是分析老化机理的关键。讨论了不同抗氧剂的防护机理和优缺点，明晰了抗氧剂对老化进程的影响。分别从表观性能、热性能、机械性能三个方面阐述了热氧老化引起的聚烯烃材料特性的变化。分析了聚烯烃材料的寿命预测方法，包括基于单一性能参数和基于多性能参数的寿命预测方法。最后，针对未来的聚烯烃热氧老化研究工作，提出了从原子尺度建立完整老化理论体系、建立微观结构与宏观性能之间的量化关系和结合多性能参数提高寿命预测准确度等建议，以期为聚烯烃材料的寿命调控提供理论参考。

关键词：热氧老化老化机理自由基理化特性寿命预测

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多维异质异构大型构件智能增材制造研究进展

科学通报 2024年第17期69卷 2401-2416页

作者：王克鸿彭勇段梦伟章晓勇黄勇贺申陈振文郭顺李晓鹏南京理工大学材料科学与工程学院南京210094 南京理工大学受控电弧智能增材技术工信部重点实验室南京210094 特种车辆设计制造集成技术全国重点实验室包头014030

电弧增材是近年发展起来的一种高效率、低成本、高性能、低精度整体制造方法,可成形超高强钢、轻合金等多种金属构成的一体化高性能构件.电弧-激光复合、增材-形变、增材-减材等复合成形技术,可进一步提高成形精度,提升构件韧性,更好地... 详细信息

电弧增材是近年发展起来的一种高效率、低成本、高性能、低精度整体制造方法,可成形超高强钢、轻合金等多种金属构成的一体化高性能构件.电弧-激光复合、增材-形变、增材-减材等复合成形技术,可进一步提高成形精度,提升构件韧性,更好地成形异质异构构件.本文从多维异质异构概念内涵、电弧复合增材技术、电弧增材过程智能控制等方面对多维异质异构大型构件智能电弧增材技术进行了综述,重点分析了增材过程参数-熔池视觉-应力-变形等协同传感技术;利用深度学习等人工智能方法,在线调整工艺参数,控制缺陷、抑制应力、减小变形,研制的大型多维异质构件多机器人智能复合增材装备,最大可增材10 m×4 m×4 m多金属构件;分析了电弧增材构件微观组织演变、静(动)态力学性能和抗超高速冲击性能特征;最后,指出了多维异质异构增材技术的4大发展趋势.

关键词：多维异质异构多维大型复杂构件受控电弧增材智能控制

基于粒子群优化算法PID参数优化的双电机耦合驱动履带车辆转向控制

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兵工学报 2024年第3期45卷 916-924页

作者：李欢欢刘辉盖江涛李训明北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-... 详细信息

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-Differential controller,PID)参数优化的转向控制策略,以改进型时间乘绝对误差积分指标为粒子群优化算法目标函数,对PID转向控制策略中的控制参数进行实时优化,动态调节控制参数,实现车辆转向控制系统优化输出。利用硬件在环仿真平台和实车试验,对控制策略进行仿真和实车试验验证,试验结果验证了控制策略的有效性。

关键词：电驱动履带车辆粒子群优化算法转向控制耦合机构

基于双估计强化学习结合前向预测控制的自动驾驶运动控制研究

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汽车工程 2024年第4期46卷 564-576页

作者：杜国栋邹渊张旭东孙文景孙巍北京理工大学机械与车辆学院北京100081 苏黎世联邦理工大学动态系统与控制系苏黎世8006

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以... 详细信息

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以解决传统强化学习方法动作值过估计问题并提高训练优化的速度,设计前向预测多步决策方法替代传统强化学习的单步决策,以有效提高全局控制策略的性能。通过虚拟驾驶环境仿真,证明了该控制框架应用在自动驾驶汽车的路径跟踪以及安全避障的优越性,保证了运动控制中的精确性、安全性、快速性以及舒适性。

关键词：自动驾驶汽车运动控制优化双估计强化学习算法前向预测控制方法

谐振式耦合悬臂梁力传感器设计与检测性能分析

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电子测量与仪器学报 2024年第2期38卷 190-198页

作者：王发光杨威李东发刘晨刘汉彪李磊山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255049

谐振式力传感器的检测性能取决于谐振敏感元件的几何尺寸、结构形式和传感机制,目前,单纯依靠减小尺寸提高检测性能的方法已经处于瓶颈期。为了研究发展新型谐振式力传感器,协调非线性振动与谐振结构检测性能之间的矛盾,从而探索灵敏度... 详细信息

谐振式力传感器的检测性能取决于谐振敏感元件的几何尺寸、结构形式和传感机制,目前,单纯依靠减小尺寸提高检测性能的方法已经处于瓶颈期。为了研究发展新型谐振式力传感器,协调非线性振动与谐振结构检测性能之间的矛盾,从而探索灵敏度更高的传感机制,提高其检测性能,提出了一种压电驱动的谐振式磁耦合悬臂梁力传感器。首先,对磁耦合悬臂梁的结构进行了设计和理论建模,通过理论分析了外界压力对磁耦合悬臂梁结构振动特性的影响,随着压力增大,磁耦合悬臂梁之间的距离减小,谐振频率增大。其次,实验验证了分岔跳跃动力学行为的优点,相比单根谐振梁共振时的最大振幅提高了2.8倍,然后研究了基于分岔跳跃特性和基于倍频响应的两种压力检测方案,分别利用分岔跳跃时的临界频率与模态耦合时高阶响应频率实现了压力检测,并对灵敏度和线性度进行了分析。实验结果表明,基于分岔跳跃特性的检测方案振幅变化明显,是基于倍频特性检测方案的5倍左右,易于检测,克服了非线性因素带来的不良影响;基于倍频响应的检测方案输出灵敏度高,是基于分岔跳跃检测方案的4倍左右,信噪比大,为设计不同检测原理的谐振式力传感器提供了一定的参考价值。

关键词：磁耦合悬臂梁压电驱动模态耦合分岔跳跃倍频响应压力检测

基于锚杆预紧力的深部硬岩岩爆监测及防控研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S01期43卷 3498-3506页

作者：张晓君刘啸何俊玲山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255000 山东理工大学矿山工程技术研究所山东淄博255000 中国地球物理学会工程物探检测重点实验室湖北武汉430010

针对深部硬岩岩爆监测及防控研究的不足,提出锚杆预紧力岩爆监测方法,研制锚杆预紧力监测系统,开展锚固体试样双轴压缩试验,分析锚杆预应力和垫板,确定岩爆防控的锚杆间距设计方法。结果表明,锚杆预紧力对硬岩微小变形具有很强的敏感性... 详细信息

针对深部硬岩岩爆监测及防控研究的不足,提出锚杆预紧力岩爆监测方法,研制锚杆预紧力监测系统,开展锚固体试样双轴压缩试验,分析锚杆预应力和垫板,确定岩爆防控的锚杆间距设计方法。结果表明,锚杆预紧力对硬岩微小变形具有很强的敏感性,与岩爆变形损伤破裂演化进程具有很好的对应关系,可以通过监测锚杆预紧力来预测岩爆;与即时岩爆相比,时滞型岩爆表现为锚杆预紧力呈现多个明显的突增峰值;随着锚固围岩的深度增加,锚杆预应力不断衰减,影响范围不断增加;随着压力扩散角增加,锚杆预应力随深度衰减越快,影响范围增加越明显;定义了临界深度,给出了临界深度公式,基于临界深度得出了优化的锚杆垫板间距公式,提出了用于锚杆间距设计的锚杆预应(紧)力原理,得到了优化的锚杆垫板设计间距,该设计方法突出了对围岩浅部的控制,特别适用针对岩爆等围岩灾害的浅部防控设计;锚杆垫板与围岩表面接触情况影响锚固效果,应确保垫板与围岩表面充分接触,保证锚杆预紧力通过垫板向围岩表面及内部有效传递和产生作用;研究结果对预应力锚杆锚固机制、岩爆监测、预测预报及防控等具有很好的指导和借鉴意义。

关键词：岩石力学深部硬岩锚杆预紧力岩爆监测垫板流变接触系数