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集成水力翼板的深海着陆器水动力特性研究与结构优化

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机械工程学报 2024年第2期60卷 209-223页

作者：薛钢刘延俊薛祎凡郭磊山东大学海洋研究院青岛266237 山东大学机械工程学院济南250061 山东拓普液压气动有限公司济南250109

为解决深海着陆器沉降速度和沉降轨迹不受控问题,提出集成水力翼板的新型着陆器,能够高效率、低能耗精准缓降着陆。以集成水力翼板的深海着陆器为研究对象,建立其运动学模型和水动力学模型,采用Fluent软件数值模拟分析着陆器沉降过程的... 详细信息

为解决深海着陆器沉降速度和沉降轨迹不受控问题,提出集成水力翼板的新型着陆器,能够高效率、低能耗精准缓降着陆。以集成水力翼板的深海着陆器为研究对象,建立其运动学模型和水动力学模型,采用Fluent软件数值模拟分析着陆器沉降过程的绕流场演化规律,阐明水力翼板的缓降作用机理,并基于最优拉丁超立方抽样方法、高斯过程回归方法、Sobol’全局灵敏度分析方法、NSGA-III多目标优化算法,实现了水力翼板的结构参数和开合角度的优化。研究结果表明:水力翼板的开合角度对着陆器沉降速度的影响权重最大,水力翼板增大了着陆器绕流场中的流体附加质量,减少了着陆器重力势能向着陆器动能的转换,从而降低了着陆器的沉降速度。集成水力翼板的结构形式为新型深海着陆器的设计与应用提供了参考依据。

关键词：着陆器水力翼板水动力特性结构优化

一种适用于深远海全直流风电汇集网络的保护方法

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电力系统保护与控制 2024年第2期52卷 15-25页

作者：丁华星邹贵彬王凤莲丁宁山东大学山东济南250061 国网山东超高压公司山东济南250000

随着海上风电向深远海发展,全直流型风电场由于不存在过电压问题等优点逐渐受到重视。针对全直流海上风电场的汇集线路继电保护问题,首先分析了直流汇集网络在不同故障类型及不同故障位置下的故障特征,计算对应故障情况下的故障电流,并... 详细信息

随着海上风电向深远海发展,全直流型风电场由于不存在过电压问题等优点逐渐受到重视。针对全直流海上风电场的汇集线路继电保护问题,首先分析了直流汇集网络在不同故障类型及不同故障位置下的故障特征,计算对应故障情况下的故障电流,并与仿真值进行对比验证。根据故障特征提出一种利用汇集侧暂态电流变化率的单端量故障选线方案,利用区内外故障的故障暂态电流变化率极性和幅值差异,可在换流器过流闭锁前快速识别故障类型、故障线路及极性。通过在母线处设置附加选线流程,使线路末端高阻接地故障时也能准确选线。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了全直流海上风电场模型,进行多种故障场景下的仿真分析,验证了所提故障选线方法的有效性。

关键词：直流海上风电场直流汇集网络故障分析暂态电流变化率故障选线

气孔杏仁状玄武岩随机三维模型构建与单轴压缩力学行为研究

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岩土力学 2024年第4期45卷 1214-1232页

作者：周慧颖李树忱王曼灵袁超张俊艇冯健鹏山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250014 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 山东大学土建与水利学院山东济南250014 山东东方路桥建设有限公司山东临沂276600

为了研究初始孔隙对气孔杏仁状玄武岩力学行为的影响规律,提出了一种考虑计算孔隙率、体积参数、形状参数、角度参数和构造参数的气孔杏仁状玄武岩随机三维模型构建方法,基于建立的随机模型开展了五因素五水平的单轴压缩正交数值模拟,... 详细信息

为了研究初始孔隙对气孔杏仁状玄武岩力学行为的影响规律,提出了一种考虑计算孔隙率、体积参数、形状参数、角度参数和构造参数的气孔杏仁状玄武岩随机三维模型构建方法,基于建立的随机模型开展了五因素五水平的单轴压缩正交数值模拟,分析不同模型的应力-应变曲线、破坏模式和破坏特征。结果表明:计算孔隙率、角度参数和构造参数对于岩石的单轴抗压强度和弹性模量有较大影响,岩石的单轴抗压强度和弹性模量均与计算孔隙率、角度参数呈负相关,与构造参数呈正相关,与其余因素相关性较弱;随着模型孔隙率的增加,气孔杏仁状玄武岩应力-应变曲线中塑性应变占比随之增加,破坏模式由单剪切破坏面、多剪切破坏面转为局部粉碎状破坏,岩石由脆性破坏逐渐转为延性破坏,5%和12.5%可近似作为强脆性―脆性―延性转换的临界孔隙率;建立的损伤统计本构方程能够根据初始孔隙特征较好地预测气孔杏仁状玄武岩的力学行为,对于玄武岩地层中多孔岩石力学性质的确定具有重要意义。

关键词：玄武岩多孔岩石随机建模数值模拟损伤模型

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不同连接方式下PVC空腔隔墙抗震性能研究

建筑结构学报 2024年第1期45卷 97-107页

作者：张标侯和涛杨阜航王彦明谢素蓉张兴海李海生房海波山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东省绿色建筑智能建造工程技术研究中心山东济南250061 山东沂蒙设计咨询有限公司山东临沂276000 荣华建设集团有限公司山东青岛266000 中建八局第二建设有限公司山东济南250014

为研究采用不同连接方式PVC空腔隔墙的抗震性能,对3个安装PVC空腔隔墙的钢框架结构和1个单独钢框架结构进行对比拟静力试验。试验结果表明:现浇PVC空腔隔墙的初始刚度和峰值荷载较大,由于墙体与钢框架连接处开裂和角部压溃,其在小位移... 详细信息

为研究采用不同连接方式PVC空腔隔墙的抗震性能,对3个安装PVC空腔隔墙的钢框架结构和1个单独钢框架结构进行对比拟静力试验。试验结果表明:现浇PVC空腔隔墙的初始刚度和峰值荷载较大,由于墙体与钢框架连接处开裂和角部压溃,其在小位移下刚度退化明显,大位移下的破坏主要表现为墙体内部劈裂和面外鼓曲;采用L型钢连接件的墙体主要耗能形式为螺栓滑移和连接件屈服变形,在刚度、承载力方面对钢框架提升最小,主要破坏形式为节点处水泥砂浆开裂;采用U型和L型钢连接件连接方式相对安全可靠,能使钢框架和墙体在地震作用下更好地协同工作,可根据承载力需求,推荐使用;采用钢筋连接的墙体发生脆性破坏,延性较差,承载力和耗能能力较差,不推荐使用。最后,基于等效斜压杆原理,提出了PVC空腔隔墙的抗侧刚度简化计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：钢框架 PVC空腔隔墙连接方式拟静力试验抗震性能简化公式

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喷膜防水衬砌在渗流场作用下的力学性能研究

隧道建设（中英文） 2024年第5期44卷 1045-1055页

作者：李洛宁王海宁李树忱胡超韩勇满新杰山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东高速集团有限公司山东济南250098 山东高速基础设施建设有限公司山东济南250014

喷膜防水衬砌结构在防水膜黏结作用和渗流场作用下的衬砌受力变形规律不明,影响了喷膜防水衬砌结构的使用与推广。为解决该问题,以某高速车行横洞为研究对象,首先,结合试验测得的界面法向、切向参数,采用FLAC3D有限差分软件内置的界面... 详细信息

喷膜防水衬砌结构在防水膜黏结作用和渗流场作用下的衬砌受力变形规律不明,影响了喷膜防水衬砌结构的使用与推广。为解决该问题,以某高速车行横洞为研究对象,首先,结合试验测得的界面法向、切向参数,采用FLAC3D有限差分软件内置的界面单元模拟不同防水衬砌结构的防水层形式;然后,通过内置的渗流模式赋予围岩渗流场与衬砌渗透属性;最后,对不同衬砌结构的力学性能和界面特性进行对比分析,模拟得到不同渗流场作用下的喷膜防水衬砌力学性能。研究结果表明:1)防水层对衬砌受力的影响显著,防水膜结构可以提高衬砌混凝土的协同受力能力,但也导致衬砌背后水压聚集;且在长期围岩荷载和高水压作用下,防水层对衬砌受力的影响更显著。2)高水压条件下喷膜防水衬砌与传统复合式衬砌的结构受力不同,应关注喷膜防水衬砌内力与安全系数变化。3)为了在保证隧道运营安全的条件下提高经济性,建议对可能出现高水压力的施工段采取排水设计和衬砌结构优化等措施。

关键词：喷膜防水衬砌流固耦合水压力防排水接触面渗流场作用力学性能

基于改进DPWM的三电平逆变器多目标优化算法

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电源学报 2024年

作者：柴锦王伟胜卢家璇刘通陈阿莲山东大学电气工程学院山东大学控制科学与工程学院山东奥太电气有限公司山东大学工程训练中心

三电平逆变器在中高压场合受到了广泛关注，但是传统的连续脉宽调制（CPWM）方法具有开关损耗大、共模电压（CMV）波动大、中点电位不平衡等缺点。为解决上述问题，在分析共模电压产生机理基础上，推导出基于离散脉宽调制（DPWM）的共... 详细信息

三电平逆变器在中高压场合受到了广泛关注，但是传统的连续脉宽调制（CPWM）方法具有开关损耗大、共模电压（CMV）波动大、中点电位不平衡等缺点。为解决上述问题，在分析共模电压产生机理基础上，推导出基于离散脉宽调制（DPWM）的共模电压抑制条件，提出一种改进的DPWM调制策略，其可在DPWM0-DPWM3调制下降低开关损耗的同时实现共模电压抑制。此外，在所提DPWM调制策略的基础上，探究了中点电位控制方法，最终实现了三电平逆变器的多目标优化控制。仿真和实验验证了所提DPWM控制策略的有效性。

关键词：三电平逆变器共模电压 DPWM 中点电位平衡

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切削加工车削刀具断屑装置及技术研究综述

机械工程学报 2024年第7期60卷 334-349页

作者：刘安南刘战强蔡士祥赵金富王兵山东大学机械工程学院济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 重汽(济南)车桥有限公司济南250104

金属切削加工过程中,当加工高韧性材料或切削用量选用不当时,容易产生带状或螺旋状连续切屑,这类切屑持续卷曲不断裂并且容易发生缠绕,切屑缠绕导致切削区域材料非稳定变形及切削力波动,严重的切屑缠绕还会刮擦划伤零件已加工表面,恶化... 详细信息

金属切削加工过程中,当加工高韧性材料或切削用量选用不当时,容易产生带状或螺旋状连续切屑,这类切屑持续卷曲不断裂并且容易发生缠绕,切屑缠绕导致切削区域材料非稳定变形及切削力波动,严重的切屑缠绕还会刮擦划伤零件已加工表面,恶化加工表面质量,影响零件服役寿命。基于连续切屑形成及断裂机理,研发断屑技术与装置可实现切屑周期性断裂,消除或抑制切屑缠绕,从而可实现高质高效的切削加工。首先,对切屑运动状态及断裂机理进行阐述;其次,分别论述了嵌入式断屑器、刀具织构化断屑、高压射流断屑、优化切削工艺参数断屑和专用断屑装置等车削断屑方法,并对这些断屑装置与技术方法的工作原理和断屑效果进行对比分析,总结出其优势和不足;最后,在切屑断裂判据、可转位刀片断屑结构设计、断屑过程仿真模型、断屑技术创新优化方面对断屑研究的理论和应用发展提出展望。

关键词：切削加工车削刀具切屑缠绕断屑机理断屑方法

一种基于虚拟矢量PWM的准Z源三电平逆变器新型控制算法实现

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电源学报 2024年

作者：柴锦刘通王伟胜陈阿莲山东大学工程训练中心山东大学电气工程学院山东奥太电气有限公司山东大学控制科学与工程学院

准Z源三电平逆变器的升压控制和中点电位平衡控制之间的耦合严重限制了其控制性能。为解决上述问题，提出一种基于虚拟矢量PWM调制方法的中点电位平衡策略，通过直流母线电容电压闭环控制实现中点电位平衡控制，消除了中点电位低频波动... 详细信息

准Z源三电平逆变器的升压控制和中点电位平衡控制之间的耦合严重限制了其控制性能。为解决上述问题，提出一种基于虚拟矢量PWM调制方法的中点电位平衡策略，通过直流母线电容电压闭环控制实现中点电位平衡控制，消除了中点电位低频波动，同时采用恒直通升压调制策略，避免了升压控制对中点电位的影响，保证了准Z源网络充足的升压空间。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

关键词：准Z源三电平逆变器中点电位平衡虚拟矢量PWM

考虑多模态数据的重载货车危险驾驶行为识别方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 63-75页

作者：吴建清张子毅王钰博张昱田源山东大学齐鲁交通学院济南250061 山东大学苏州研究院江苏苏州215123 济南城建集团有限公司济南250031 山东省交通科学研究院济南250012

综合考虑货车操纵数据、驾驶员眼动数据和心电数据,本文提出一种多模态的重载货车危险驾驶指标构建和行为识别方法。首先,设计自然驾驶实验,利用车辆惯导、眼动仪及心理数据记录仪这3种设备采集车辆运行、眼动及心电等多模态驾驶数据,... 详细信息

综合考虑货车操纵数据、驾驶员眼动数据和心电数据,本文提出一种多模态的重载货车危险驾驶指标构建和行为识别方法。首先,设计自然驾驶实验,利用车辆惯导、眼动仪及心理数据记录仪这3种设备采集车辆运行、眼动及心电等多模态驾驶数据,通过多设备时间同步及数据清洗,构建多模态驾驶数据集。其次,将重载货车危险驾驶行为分为危险驾驶操纵行为和疲劳驾驶行为两类,通过提取数据特征,构建9种危险驾驶行为指标,表征超速、速度不稳、急变速、急换道及疲劳驾驶这5种危险驾驶行为。针对危险驾驶操纵行为,组合文献调研、指标计算及四分位差法确定危险行为特征参数阈值;针对疲劳驾驶行为,通过因子分析和K均值聚类法划分疲劳驾驶类型。最后,构建重载货车危险驾驶行为数据集,采用随机森林分类模型识别危险驾驶行为,并与BP神经网络、K近邻及支持向量机等分类模型对比。结果表明,随机森林模型对于5种危险驾驶行为的分类准确率均在90%以上,整体优于其他分类算法,能够较高精度地识别驾驶中出现的危险驾驶行为。本文的多模态重载货车危险驾驶指标构建和分类方法能够用于危险驾驶行为识别,为驾驶员多模态危险驾驶行为预警提供思路和理论依据。

关键词：交通工程驾驶行为识别阈值量化重载货车随机森林