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轨下压电叠堆俘能器安装对车轨系统动力性能的影响

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振动与冲击 2024年第12期43卷 248-259页

作者：杜承运王建军金浩汤丽华北京科技大学应用力学系北京100083 东南大学交通学院南京211189 奥克兰大学机械与机械电子工程系新西兰奥克兰1010

压电俘能技术已经在轨道交通领域受到广泛关注,但目前主要侧重于压电俘能器的结构设计。俘能器的安装会在轨道结构中附加新的装置,可能会对车轨系统动力性能产生一定影响,甚至会威胁行车安全。然而,俘能器的安装对车轨系统动力性能的影... 详细信息

压电俘能技术已经在轨道交通领域受到广泛关注,但目前主要侧重于压电俘能器的结构设计。俘能器的安装会在轨道结构中附加新的装置,可能会对车轨系统动力性能产生一定影响,甚至会威胁行车安全。然而,俘能器的安装对车轨系统动力性能的影响鲜有报道。以轨下压电叠堆俘能器为研究对象,建立了车辆-轨道-俘能器耦合系统的动力分析模型,构建了安装单个或多个俘能器下钢轨和道床的垂向振动方程,采用MATLAB软件编写了新型预测-校正积分法程序,给出了理论解答。通过与已有文献的结果对比,验证了程序的正确性。进一步,探究了采用单个和多个安装方式时俘能器的等效刚度对车轨系统动力性能(钢轨位移、钢轨加速度、扣件力和车体加速度)的影响,并评估了等效刚度与列车舒适度的关系。结果表明:当俘能器等效刚度在0~60×10^(6)N/m变化时,随着俘能器等效刚度的增加,两种安装方式的最大钢轨位移减小,钢轨加速度减少,车体加速度几乎保持不变,扣件力减小,列车行驶的舒适度呈现微小变化;当俘能器的等效刚度在0~2×10^(6)N/m选取时,俘能器的安装对车轨系统动力性能影响很小。研究成果为轨下压电叠堆俘能器的设计与安装提供了理论指导。

关键词：压电俘能器车轨系统轨下压电叠堆俘能器动力性能

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高超声速飞行器流场电磁场松耦合数值模拟

力学学报 2024年第6期56卷 1678-1687页

作者：李恒王斌叶柳青李凯金科西安电子科技大学空间科学与技术学院西安710126 西安电子科技大学广州研究院广州510555 西安电子科技大学应用力学中心西安710126 极端环境下装备效能教育部重点实验室西安710126

在高超声速再入式飞行器通信黑障问题众多解决方案中,电磁调控方法是最具可行性的方法之一.一个细致可靠的电磁调控方案不仅需要准确考虑外加电磁场对导电流体作用,还需要考虑因流体高速运动产生的感生电磁场对导电流体的作用.对于高超... 详细信息

在高超声速再入式飞行器通信黑障问题众多解决方案中,电磁调控方法是最具可行性的方法之一.一个细致可靠的电磁调控方案不仅需要准确考虑外加电磁场对导电流体作用,还需要考虑因流体高速运动产生的感生电磁场对导电流体的作用.对于高超声速飞行器典型飞行状态,全磁流体力学方法因数值刚性问题很难直接用于流场和电磁场耦合模拟,而低磁雷诺数近似方法无法考虑感生磁场对导电流体作用.针对磁流体力学两种经典方法应用于高超声速飞行器电磁调控方案设计时存在的困难和不足,文章在数值求解流动控制方程N-S方程和电磁控制方程双曲Maxwell方程的基础上,将两者结合起来松耦合迭代求解,建立适用于高超声速飞行器流场和电磁耦合的数值模拟方法.通过磁流体激波反射和二维超声速磁流体喷管两个典型算例,对文章的数值方法进行验证.基于数值方法对外加偶极子磁场作用下某高超声速飞行器典型飞行状态下流场电磁耦合问题进行了研究,数值模拟结果表明,磁雷诺数为0.7557时,不考虑感生磁场对流体运动影响时激波脱体距离相对于考虑感生磁场作用时大11.11%,此误差已不容忽视,对于该飞行状态,应完整考虑流场和磁场相互作用而不是仅考虑外加磁场对流场运动影响.

关键词：磁流体动力学 N-S方程 Maxwell方程数值模拟感生磁场松耦合

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压电俘能结构力-电耦合特性有限元仿真分析

微电子学 2024年第3期54卷 475-480页

作者：王梦雨师阳西安电子科技大学机电工程学院应用力学研究中心西安710071

基于有限元方法对压电悬臂梁进行力电特性数值仿真,研究了不同截面形状压电悬臂梁的力-电特性,发现相比于矩形压电悬臂梁,梯形压电悬臂梁有较高的输出电压和一阶共振频率。进一步分析了梯形压电悬臂梁的压电片长度、压电片位置、基板-... 详细信息

基于有限元方法对压电悬臂梁进行力电特性数值仿真,研究了不同截面形状压电悬臂梁的力-电特性,发现相比于矩形压电悬臂梁,梯形压电悬臂梁有较高的输出电压和一阶共振频率。进一步分析了梯形压电悬臂梁的压电片长度、压电片位置、基板-压电片厚度比对其性能的影响。结果表明,当压电片长度越短,且位置越靠近固定端时,梯形悬臂梁的输出性能越好,但一阶共振频率随着压电片长度的减小和与固定端距离的增加而降低;当基板-压电片厚度比为1.6时,梯形悬臂梁的电学输出特性最佳,一阶共振频率随着厚度比的增大而增大。

关键词：压电悬臂梁力-电特性有限元仿真结构优化

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舰载机着舰引导中鲁棒单目视觉相对位姿测量

航空学报 2024年

作者：王秋富石治国张倬孙晓亮于起峰国防科技大学空天科学学院应用力学系中国人民解放军91351部队

舰机相对位姿鲁棒、高精度测量是舰载机自主着舰引导的关键技术之一。基于关键点检测和Perspective-n-Points(PnP)求解的机载单目位姿测量方法因其配置简单、能耗低、无需数据链支持等优势受到研究人员的广泛关注，但已有方法未考虑关... 详细信息

舰机相对位姿鲁棒、高精度测量是舰载机自主着舰引导的关键技术之一。基于关键点检测和Perspective-n-Points(PnP)求解的机载单目位姿测量方法因其配置简单、能耗低、无需数据链支持等优势受到研究人员的广泛关注，但已有方法未考虑关键点检测误差，难以实现鲁棒、高精度相对位姿测量。针对这一问题，将舰船目标建模为稀疏关键点集合，进一步转化相对位姿测量为飞机运动状态估计问题，将二维关键点检测结果作为观测量，构建紧耦合的扩展卡尔曼滤波系统；针对观测噪声统计特性未知的问题，提出基于滑动窗口的观测噪声协方差矩阵自适应估计方法，进一步提升算法精度。仿真实验和真实缩比实验结果表明，方法鲁棒性、位姿解算精度优于传统方法，实现了机载单目视觉着舰引导中鲁棒、高精度的在线相对位姿测量。

关键词： AEKF 单目视觉着舰引导位姿测量滑动窗口

三周期极小曲面结构混合设计及其在冲击载荷下的力学行为

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高压物理学报 2024年第5期38卷 124-135页

作者：刘嘉婧李子豪王志华刘志芳李世强太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所山西太原030024

三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)结构材料作为一种高孔隙率和高能量吸收效率的多孔介质,在许多领域得到广泛应用。以Gyroid和IWP结构作为设计基元,利用Sigmoid函数构建圆柱形过渡层,将外层IWP结构与内层Gyroid结... 详细信息

三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)结构材料作为一种高孔隙率和高能量吸收效率的多孔介质,在许多领域得到广泛应用。以Gyroid和IWP结构作为设计基元,利用Sigmoid函数构建圆柱形过渡层,将外层IWP结构与内层Gyroid结构连接,设计了内外嵌套的GIP混合胞元结构。通过选择性激光熔融技术打印了Gyroid结构、IWP结构和GIP混合结构试样,并利用直撞式霍普金森杆对其进行了实验研究。结合LS-DYNA软件进行了更大冲击速度范围的数值模拟,分析了试件的变形演化过程和动态应力-应变关系。结果表明:结构的初始峰值应力和比吸能表现出不同程度的应变率敏感性。与Gyroid和IWP结构相比,GIP混合结构材料的应力-应变曲线表现出更明显的应变硬化趋势和更强的能量吸收能力。相较于GIP-1结构(冲击方向与圆柱形过渡层轴线方向相同),随着冲击速度的提高,GIP-2结构(冲击方向与圆柱形过渡层轴线方向垂直)具有更低的初始峰值应力和更大的比吸能,因而具有更优异的抗冲击性能。

关键词： TPMS混合结构 3D打印动态加载能量吸收

分离盘对Spar型浮式风力机涡激运动抑制特性的试验与数值研究

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太阳能学报 2024年第2期45卷 181-188页

作者：李磊肖阳宏徐鹏潘昀夏海山浙江海洋大学船舶与海运学院舟山316022 九州大学应用力学研究所福冈816-8580 阳光水面光伏科技有限公司合肥230088

涡激运动是导致浮式结构系泊系统疲劳破坏的重要原因,该文利用模型试验和数值仿真方法,开展尾侧分离盘对Spar型浮式风力机主浮体结构涡激运动抑制机理的研究。主要探讨分离盘长度L/D对风力机涡激运动特性的影响规律。研究发现,分离盘长... 详细信息

涡激运动是导致浮式结构系泊系统疲劳破坏的重要原因,该文利用模型试验和数值仿真方法,开展尾侧分离盘对Spar型浮式风力机主浮体结构涡激运动抑制机理的研究。主要探讨分离盘长度L/D对风力机涡激运动特性的影响规律。研究发现,分离盘长度L/D=0时,涡激响应随折合速度的增加呈现明显的上部分支、锁定区及去同步化分支3阶段,结构发生涡激共振问题;当分离盘长度L/D≥0.2时,风力机不再发生涡激共振现象,且当分离盘长度L/D≥0.4时其抑制效果达70%以上。同时发现分离盘结构能诱发Spar型浮式风力机的艏摇运动。结果表明,分离盘对Spar型浮式风力机的涡激运动响应有明显的抑制效果。

关键词：海上浮式风力机动力特性干扰抑制圆柱分离盘

Laves-Co_(2)(HfTa)合金的相稳定性及热物性

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物理学报 2024年第12期73卷 277-287页

作者：丁宁倪晓东田付阳北京科技大学应用物理研究所北京100083

基于第一性原理计算方法,在考虑磁效应的基础上,对不同温度下合金Co_(2)(HfTa)中的稳定结构、电子性质和热力学性质展开了研究.通过第一性原理计算形成能、弹性性质及声子色散关系,结果表明合金Co_(2)(Hf_(x)Ta_(1-x))在x≤0.75时基态是... 详细信息

基于第一性原理计算方法,在考虑磁效应的基础上,对不同温度下合金Co_(2)(HfTa)中的稳定结构、电子性质和热力学性质展开了研究.通过第一性原理计算形成能、弹性性质及声子色散关系,结果表明合金Co_(2)(Hf_(x)Ta_(1-x))在x≤0.75时基态是C36,当x>0.75时基态是C14.这一发现提示了合金成分对其基态结构的影响,并为合金的稳定性提供了重要线索.值得注意的是,考虑了振动熵和电子熵的贡献后,Co_(2)Hf相对稳定的结构变为C36,Co_(2)Ta变为C14,这表明温度会对合金结构稳定性的影响.Co_(2)(Hf_(x)Ta_(1-x))合金在弹性方面呈现出本征脆性.热力学分析表明其在高温下热容趋于稳定,德拜温度近似为常数,振动熵随温度递增且与压强负相关.电子态密度分析揭示了Co_(2)(HfTa)合金三个结构的相稳定性.

关键词： Co_(2)(HfTa) Laves相稳定性热物性质第一性原理计算

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分数阶粘弹性地基上裂纹梁的自由振动

力学季刊 2024年第3期45卷 877-886页

作者：张骏魏培君周小利王刚河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 北京科技大学应用力学系北京100083 河北工程大学计算力学与工程应用研究中心河北邯郸056038

本文研究了分数阶粘弹性Pasternak地基上含多裂纹Euler梁的自由振动问题.首先,引入分数阶导数概念,建立粘弹性Pasternak地基模型,推导出地基应力-应变本构的复模量以及地基反力.其次,将裂纹等效成无质量扭转弹簧,借助于裂纹能量释放率... 详细信息

本文研究了分数阶粘弹性Pasternak地基上含多裂纹Euler梁的自由振动问题.首先,引入分数阶导数概念,建立粘弹性Pasternak地基模型,推导出地基应力-应变本构的复模量以及地基反力.其次,将裂纹等效成无质量扭转弹簧,借助于裂纹能量释放率和应力强度因子的关系,推导出梁的局部柔度.然后,基于传递矩阵方法,建立含多裂纹梁的分段传递矩阵进而得到总体传递矩阵.最后,基于梁的边界条件,建立求解裂纹梁的复固有频率及振型的线性代数方程组,数值求解得到含多裂纹梁的固有频率及振型.以含双裂纹的两端简支Euler梁为例,数值计算了复固有频率和振型.并基于曲率模态分析裂纹位置对复固有频率和振型的影响.数值结果揭示了粘弹性地基的分数阶系数、粘性系数以及裂纹位置和裂纹深度对复固频率和振型的影响规律.

关键词：裂纹梁分数阶导数粘弹性地基复固有频率局部柔度法传递矩阵法

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液固磁耦合压电俘能器的动力学行为研究

液固磁耦合压电俘能器的动力学行为研究