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基于n阶剪切变形理论的表面梯度脱碳汽车前轴弯曲分析

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中国机械工程 2024年第3期35卷 414-426页

作者：袁荣富吴敏胡泽启冯玮王荣诚徐敬现代汽车零部件技术湖北省重点实验室(武汉理工大学) 武汉430070 武汉理工大学襄阳示范区(湖北隆中实验室) 襄阳441000 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学汽车工程学院武汉430070

汽车前轴在热锻和热处理过程中,材料的表面会发生一定深度的脱碳,脱碳层的力学性能随脱碳深度呈梯度变化,影响了前轴在载荷下的弯曲性能。利用分段函数构建两侧表面功能梯度变化、内部性能均匀的简支夹芯梁,根据n阶剪切变形理论研究梁... 详细信息

汽车前轴在热锻和热处理过程中,材料的表面会发生一定深度的脱碳,脱碳层的力学性能随脱碳深度呈梯度变化,影响了前轴在载荷下的弯曲性能。利用分段函数构建两侧表面功能梯度变化、内部性能均匀的简支夹芯梁,根据n阶剪切变形理论研究梁在两点载荷作用下的弯曲行为。利用虚功原理推导出位移场控制方程,采用Navier解析方法得到简支边界条件下梁的弯曲行为,并与相关文献中的实例进行比较。结果表明:n阶剪切变形理论具有良好的精度与可靠性;梁的挠度与转角随脱碳指数k的增大而增大,并于k≈10处达到准稳态;脱碳深度大于5 mm时,脱碳层厚度对梁弯曲时产生应力的影响比梁的高度变化带来的影响更大;两侧脱碳深度不对称时,物理中性面发生迁移;梁的弯曲挠度与转角随梁的厚度、宽度的增大而减小,但梁的厚度变化的影响更大。

关键词：汽车前轴脱碳梯度夹层梁 n阶剪切变形理论弯曲分析

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考虑能耗节约的集装箱码头装卸设备集成调度

计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2608-2620页

作者：张煜唐可心徐亚军计三有武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学港口物流技术与装备教育部工程研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学韶关研究院广东韶关512100

针对自动化集装箱码头中岸桥与人工智能运输机器人(ART)的集成调度问题,依据作业阶段将设备能耗划分成多个表现形式,构建以最小化岸桥和ART的总能耗为目标的整数规划模型。为提高求解质量,提出一种具有重组变异和随机扰动的自适应粒子... 详细信息

针对自动化集装箱码头中岸桥与人工智能运输机器人(ART)的集成调度问题,依据作业阶段将设备能耗划分成多个表现形式,构建以最小化岸桥和ART的总能耗为目标的整数规划模型。为提高求解质量,提出一种具有重组变异和随机扰动的自适应粒子群算法。根据不同时期的搜索需求,对惯性权重实行自适应调整;并引入随机粒子增强个体的交互能力,结合迭代进程对最优粒子实施不定维更新,为其摆脱局部困境提供更多机会。最后,以天津港北疆C段自动化集装箱码头为研究背景设计了不同规模算例,将改进算法与GUROBI求解器以及其他算法进行比较,验证了模型和算法的有效性。结果表明,随着岸桥和ART的配置数量逐渐增加,作业进程加快,码头总能耗分别呈现降低和先降后升的趋势;此外,相比于传统的调度模型,所提方法能够在较短的完工时间里节约更多的作业能耗。

关键词：集成调度改进粒子群优化算法自动化集装箱码头最小化能耗

基于新定义的二型模糊偏好关系及其在多准则决策中的应用

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控制与决策 2024年第10期39卷 3469-3478页

作者：徐婷婷秦晋栋武汉理工大学管理学院武汉430070 武汉理工大学数据科学与智能决策研究中心武汉430070

二型模糊集本质上是将模糊集中的隶属度扩展为一型模糊集而产生的集合,是处理复杂不确定环境下决策分析问题的有效工具.首先,系统性回顾所提出的新的二型模糊集的数学表述定义,并进一步展示其在不同论域条件下的几何解释;其次,针对二型... 详细信息

二型模糊集本质上是将模糊集中的隶属度扩展为一型模糊集而产生的集合,是处理复杂不确定环境下决策分析问题的有效工具.首先,系统性回顾所提出的新的二型模糊集的数学表述定义,并进一步展示其在不同论域条件下的几何解释;其次,针对二型模糊偏好关系在处理复杂决策情景下的多准则决策问题时所具有的显著优势,开展针对二型模糊偏好关系及其在多准则决策中的应用基础研究,并基于新的数学表述方法分别给出二型模糊偏好关系的定义和决策解释,同时定义了加型和积型一致性二型模糊偏好关系的条件;然后,根据模糊偏好关系理论构建并分析二型模糊偏好关系的相关方法和性质来说明二型模糊偏好关系以及所提出的新的二型模糊集的数学表述定义的科学性和合理性;最后,通过旅游产品选择案例与对比分析验证所提出的新定义下的基于二型模糊偏好关系的多准则决策方法的有效性和可行性.

关键词：二型模糊集二型模糊偏好关系决策解释旅游产品选择

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超宽带信号的非视距识别与测距误差抑制

控制与决策 2024年第8期39卷 2605-2612页

作者：李文锋周敬龙王其蒋绍勇贺利军武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

针对超宽带信号在非视距环境下测距误差大等问题,基于首径和最强径的位置差、接收信号与首径的功率差及距离残差,提出一种计算简单、识别准确度高的非视距识别方法,并基于偏置卡尔曼滤波和极大似然估计算法,提出一种超宽带信号接收强度... 详细信息

针对超宽带信号在非视距环境下测距误差大等问题,基于首径和最强径的位置差、接收信号与首径的功率差及距离残差,提出一种计算简单、识别准确度高的非视距识别方法,并基于偏置卡尔曼滤波和极大似然估计算法,提出一种超宽带信号接收强度与信号达到时间相融合的非视距误差抑制方法,最后开展动、静态场景实验以验证算法的可靠性.实验结果表明,所提出的方法对于非视距场景的平均识别准确度达到95.42%,定位的平均距离误差在0.14m以内.

关键词：超宽带测距与定位非视距识别非视距误差抑制偏置卡尔曼滤波极大似然估计

基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第4期24卷 12-22页

作者：王宗保钟鸣武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063

针对货运碳税政策影响的公平性问题,本文提出一种基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法。该方法使用双层规划模型,上层模型使用Dagum基尼系数分析货运碳税政策对不同地区制造业区位影响,并据此优化各地区的货运碳税价格,提升... 详细信息

针对货运碳税政策影响的公平性问题,本文提出一种基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法。该方法使用双层规划模型,上层模型使用Dagum基尼系数分析货运碳税政策对不同地区制造业区位影响,并据此优化各地区的货运碳税价格,提升政策影响的公平性;下层模型通过改进土地利用—交通整体规划模型,模拟区域中社会经济活动、交通及货运碳排放之间的交互关系。由于决策变量与目标函数之间的复杂关系,本文提出一种贝叶斯优化算法求解模型。拓展所使用的土地利用—交通整体规划模型,改进后的模型不仅能一体化分析货运碳税政策对区域货运减排和产业区位的综合影响,而且能在政策制定中考虑不同地区综合运输网络和产业区位的差异,确保政策影响的公平性。以长江经济带为例的研究结果表明,在80元·t^(-1)的货运碳税政策下,不同地区的制造业区位受到的影响差异显著,区域间净差异对总体基尼系数贡献率为74.63%。相比之下,本方法通过差异化区域货运碳税政策,在同等货运减排目标下,有效降低了区域间净差异,将总体基尼系数由0.180降至0.115,较好地平衡了货运碳税政策对长江经济带各地区制造业区位影响的公平性。

关键词：综合运输整体规划建模贝叶斯优化公平性碳税

城市主干路交通隔离栏设置对驾驶人规避效应的影响

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 1251-1259页

作者：陈莹杜志刚秦小琳武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

为探究城市主干路交通隔离栏的设置对驾驶人规避效应的影响,利用无人机采集了3处设置了交通隔离栏与2处未设置交通隔离栏的主干路的车辆行驶数据、行车环境与交通量,根据车道与交通隔离栏横向距离对车道进行了分类,明确了交通隔离栏影... 详细信息

为探究城市主干路交通隔离栏的设置对驾驶人规避效应的影响,利用无人机采集了3处设置了交通隔离栏与2处未设置交通隔离栏的主干路的车辆行驶数据、行车环境与交通量,根据车道与交通隔离栏横向距离对车道进行了分类,明确了交通隔离栏影响下的驾驶行为特性与规避效应形成机制.研究结果表明,不同车道内的轨迹偏移量存在着显著差异性,目标车道偏移中心相对频率峰值大于零,其他车道则在-0.1~0.1 m范围内波动.车道区域对轨迹偏移的影响最大,其次为相邻车道交通量、速度、标线与交通隔离栏的组合类型.交通隔离栏的设置会造成驾驶人的规避效应,减少了左偏与对向来车的冲突,从而规范了行车轨迹,控制了行车速度,在出口和入口分别减速约5.1%和19.3%.但不良的设施与标线的组合形式易引起规避效应过量而致使轨迹向右偏移过大(大于0.85 m)而侵占其他车道,增加行车风险.当交通隔离栏底座与车道边线间距大于15 cm(单边)时,规避效应所带来的影响处于最佳水平.

关键词：交通安全城市主干路交通隔离栏轨迹偏移规避效应驾驶特性

碳钢和不锈钢在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀研究现状

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表面技术 2024年第2期53卷 15-27,70页

作者：陈杨嵋贺小燕黄谦熊汉桢白秀琴武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉430063 武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉430063

微生物腐蚀(Microbiological Induced Corrosion,MIC)带来的危害占海洋腐蚀危害的20%。微生物腐蚀是指由于微生物的生命活动及其代谢产物与金属材料相互作用,影响腐蚀反应的阴极和阳极过程所引发的腐蚀现象,已成为海运业面临的重大技术... 详细信息

微生物腐蚀(Microbiological Induced Corrosion,MIC)带来的危害占海洋腐蚀危害的20%。微生物腐蚀是指由于微生物的生命活动及其代谢产物与金属材料相互作用,影响腐蚀反应的阴极和阳极过程所引发的腐蚀现象,已成为海运业面临的重大技术难题,研究海洋微生物腐蚀对推进我国海洋事业的发展有重要意义。金属材料微生物腐蚀包括全面腐蚀和局部腐蚀,局部腐蚀的危害更大,而点蚀被认为是危害最大的局部腐蚀形式。海洋微生物种类繁多,本文聚焦于硫元素的参与者硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing Bacteria,SRB)、铁元素的参与者铁还原细菌(Iron-reducing Bacteria,IRB)和铁氧化细菌(Iron-oxidizing Bacteria,IOB)所引发的微生物点蚀问题,包括由细菌不均匀的生物膜与腐蚀产物膜以及细菌本身的特性引起的点蚀。以广泛应用于海洋平台和船舶的碳钢和不锈钢为对象,分析其在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀状况,从腐蚀形貌和腐蚀产物两方面对比了碳钢、不锈钢在不同细菌体系中的腐蚀差异,腐蚀形貌分析包括腐蚀产物形貌和去除腐蚀产物后金属表面形貌的分析,腐蚀产物分析主要聚焦于金属材料表面不同成分与含量的变化。从代谢产物理论、氧浓差电池作用理论阐释了碳钢和不锈钢的点蚀机理,指出微生物点蚀研究需要综合考虑多种因素,包括多菌种的相互作用和多种环境因素对金属材料的点蚀影响,以及微生物对耐蚀金属材料的点蚀影响等。

关键词：微生物点蚀碳钢不锈钢腐蚀形貌点蚀机理

金属面复合材料波纹夹层结构多次冲击性能及其剩余强度

同方期刊数据库博看期刊评论

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复合材料学报 2024年第9期41卷 5016-5031页

作者：夏鑫孔祥韶郑成朱子涵武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉理工大学船海与能源动力工程学院

金属面复合材料波纹夹层结构结合了金属耐冲击和复合材料高比强度/比刚度的优点，是一种优异的新型结构形式，在服役过程中夹层结构会遭受多次冲击工况，而其多次冲击损伤模式及损伤后剩余强度规律目前尚未明确。为此通过多次冲击试验... 详细信息

金属面复合材料波纹夹层结构结合了金属耐冲击和复合材料高比强度/比刚度的优点，是一种优异的新型结构形式，在服役过程中夹层结构会遭受多次冲击工况，而其多次冲击损伤模式及损伤后剩余强度规律目前尚未明确。为此通过多次冲击试验和CT无损扫描分析方法，对其在低速冲击动力学响应、内部失效模式、载荷-位移特性以及能量吸收特征进行了深入研究，并在此基础上，通过对冲击后的试件开展平面压缩试验，对多次冲击后的剩余压缩强度及失效模式进行了分析。结果表明：首次冲击造成了大部分的伤害，随着冲击次数的提高将导致夹层结构的吸能性降低，抗冲击性下降。多次冲击中，夹层结构的损伤模式以芯材的基体开裂、分层和纤维断裂为主，大能量的多次冲击总是造成更大的损伤。此外，随着冲击次数的增多，损伤累积接近饱和，剩余压缩强度趋近阈值。

关键词：金属面复合材料夹层结构多次冲击冲击损伤剩余强度

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石墨炔在水系离子电池中的研究进展

新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 388-406页

作者：徐显敏封文聪任静柯罗雯武汉理工大学材料科学与工程学院材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学理学院物理系湖北武汉430070

石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料... 详细信息

石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料的开发、新型隔膜体系的设计以及稳定界面的策略等仍是水系离子电池面临的主要挑战。石墨炔在负极保护、正极包覆、隔膜设计以及稳定界面pH值等方面,可以改善离子传输与界面沉积行为、电解液不稳定等问题。特别是石墨炔自下而上的分子结构设计策略使其具有易修饰、掺杂的特点,改性的石墨炔类似物具有更加优异的性能,拓宽了其在水系离子电池中的应用。本文系统综述了石墨炔的结构与性质以及合成方法,特别对石墨炔在水系离子电池中的研究进行了总结。此外,对石墨炔在水系离子电池中应用时仍存在的问题与挑战进行了探讨,对石墨炔在水系离子电池中的发展进行了展望。

关键词：石墨炔炭材料电化学储能水系离子电池分子结构设计

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