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高速动车组车下设备的吊耳动力学分析

西南交通大学学报 2024年第1期59卷 168-176页

作者：丁杰湖南文理学院机械工程学院湖南常德415000

为揭示CRH380AL高速动车组车下设备不同位置的吊耳产生裂纹差异很大的原因,开展实车运行工况下的振动和气动载荷测试,建立车下设备-车辆-轮轨-线路多重耦合大系统动力学模型,其中的车体和车下设备利用有限元法建立弹性体模型,轮轨子系... 详细信息

为揭示CRH380AL高速动车组车下设备不同位置的吊耳产生裂纹差异很大的原因,开展实车运行工况下的振动和气动载荷测试,建立车下设备-车辆-轮轨-线路多重耦合大系统动力学模型,其中的车体和车下设备利用有限元法建立弹性体模型,轮轨子系统和转向架子系统使用多刚体动力学建模,轨道不平顺谱应用武汉至广州区间的实际测量数据,隧道通过和隧道交会等工况的气动载荷由八节车气动模型数值模拟获得,分析了车体弹性、气动载荷和螺栓刚度等因素对车下设备吊耳支反力的影响.研究表明:车下设备与车辆系统之间存在强烈的耦合行为,车下设备本身质量分布和车体弹性耦合效应导致4号吊耳垂向动态载荷最大,与现场故障裂纹占比最高的情况对应;气动载荷对车下设备8号吊耳动态载荷存在明显影响;低频区域的吊耳动态载荷随螺栓刚度的增大而增大,垂向平均动载荷和最大动载荷分别为其余2个方向的4倍和6倍.基于线路和车辆耦合的动力学分析方法可为车下设备动态力学行为的设计和疲劳性能的优化提供理论支撑.

关键词：高速列车车下设备吊耳线路气动载荷刚柔耦合动态载荷

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高寒动车组牵引变流器的振动测试及分析

噪声与振动控制 2024年第1期44卷 296-302页

作者：丁杰湖南文理学院机械工程学院湖南常德415000 湖南文理学院国际学院湖南常德415000

针对我国西北部地区恶劣天气和老化线路影响高寒动车组安全可靠运行的问题,开展实际线路运行时振动测试及分析。根据即墨至乌鲁木齐的车辆运行速度和地形特征,划分青岛—济南、济南—西安、西安—兰州、兰州—乌鲁木齐4个区间,对比分析... 详细信息

针对我国西北部地区恶劣天气和老化线路影响高寒动车组安全可靠运行的问题,开展实际线路运行时振动测试及分析。根据即墨至乌鲁木齐的车辆运行速度和地形特征,划分青岛—济南、济南—西安、西安—兰州、兰州—乌鲁木齐4个区间,对比分析不同区间内的振动有效值。结合IEC 61373标准,对比分析实测振动有效值、冲击峰值与标准值的差异。通过振动频谱分析牵引变流器不同部件的振动特性,利用统计容差法编制不同部件的实测载荷谱,并利用有限元方法分析中频和高频振动对牵引变流器结构的影响。结果表明,济南—西安区间内的振动高于其他区间,西安—兰州区间内的冲击高于其他区间;柜体吊耳和控制箱的振动主要体现在垂向与纵向,而横向较小,且以中频段和低频段为主;冷却风机的振动集中在低频段,来自于风机转频;功率模块振动以横向和纵向为主,中频段和高频段的振动远大于低频段。

关键词：振动与波高寒动车组牵引变流器线路振动测试载荷谱

基于轻量级DeepLabV3+网络的焊接熔池图像分割方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：胡继涛马晓锋赵荣丽刘海生王中任湖北文理学院机械工程学院

为了准确快速地提取焊接过程中的熔池图像，提出一种轻量级DeepLabV3+网络的焊接熔池图像分割方法。首先，将DeepLabV3+的主干网络由Xception替换为优化后的MobileNetV2网络以减少模型参数量。其次，引入坐标注意力（Coordinate Attent... 详细信息

为了准确快速地提取焊接过程中的熔池图像，提出一种轻量级DeepLabV3+网络的焊接熔池图像分割方法。首先，将DeepLabV3+的主干网络由Xception替换为优化后的MobileNetV2网络以减少模型参数量。其次，引入坐标注意力（Coordinate Attention，CA）机制，提高模型对熔池图像的提取能力。最后，利用迁移学习的训练方法，解决熔池样本稀缺的问题，并提升模型的精度和泛化能力。实验结果表明，改进后的模型在熔池数据集下平均交并比（Mean Intersection over Union，MIoU）为94.65%，平均像素精度（Mean Pixel Accuracy，MPA）为96.67%，单张图片推理时间为11.09ms，模型参数量为5.81M。与SegNet、PSPNet、UNet和DeepLabV3+等经典网络相比，改进后算法的模型参数量小，单图推理时间较短，且保持较高的平均交并比，能够更好地平衡图像分割精度和实时性。

关键词：语义分割 DeepLabV3+ 轻量级熔池

高阶剪切变形理论下Pasternak地基上FG-CNTRC梁自由振动及屈曲分析

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振动与冲击 2024年第2期43卷 1-11页

作者：杨立军彭林欣陈卫湖南文理学院芙蓉学院湖南常德415000 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南华大学土木工程学院湖南衡阳421001

功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)作为新一代先进复合材料,因其优越的力学性能而被研究者们广泛关注。该研究以Pasternak地基上FG-CNTRC梁为研究对象,基于不同高阶剪... 详细信息

功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)作为新一代先进复合材料,因其优越的力学性能而被研究者们广泛关注。该研究以Pasternak地基上FG-CNTRC梁为研究对象,基于不同高阶剪切变形理论,将一种具有插值特性的无网格法——稳定移动克里金插值(stabilized moving Kriging interpolation,SMKI)应用于求解Pasternak地基上FG-CNTRC梁的自由振动及屈曲问题。基于稳定移动克里金插值和不同高阶剪切变形理论给出FG-CNTRC梁的位移场,利用Hamilton原理和最小势能原理分别推导了Pasternak地基上FG-CNTRC梁的自由振动和屈曲控制方程。采用MATLAB软件编制了相关程序,将该研究解与解析解或文献解对比,证明了该方法在计算Pasternak地基上FG-CNTRC梁自由振动与屈曲的有效性及准确性。最后,还讨论了不同高阶剪切变形理论、地基系数、碳纳米管体积分数等对其自振频率和屈曲临界荷载的影响。

关键词：功能梯度碳纳米管增强复合材料(FG-CNTRC)梁稳定移动克里金插值(SMKI) 不同高阶剪切变形理论 Pasternak地基自由振动屈曲

改进Reddy型三阶剪切变形理论下FG-GRC板弯曲和模态分析的无网格法

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振动与冲击 2024年第2期43卷 79-87,305页

作者：杨立军陈孔陈卫湖南文理学院芙蓉学院湖南常德415000 中国建筑第八工程局有限公司南方公司南宁530004 南华大学土木工程学院湖南衡阳421001

基于含7个自由度变量的改进Reddy型三阶剪切变形理论(third-order deformation theory,TSDT)假设,采用稳定移动最小二乘近似(stabilized moving least-square approximation,SMLS)的无网格法研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene-reinforced composite,FG-GRC)板结构的静态线性弯曲和自振模态。通过Halpin-Tsai模型来估算材料的有效弹性模量,有效质量密度和泊松比由混合定律确定。利用最小势能原理和Hamition原理分别推导了FG-GRC板的线性弯曲和自振频率无网格控制方程。由于基于SMLS构造的形函数不满足克罗内克条件,故采用完全转换法处理本质边界条件。该研究首先介绍了基于TSDT下FG-GRC板的SMLS离散模型;随后通过与已有成果进行比较,检验了本文方法的收敛性及准确性;最后数值分析了石墨烯片(graphene platelets,GPLs)分布模式,质量分数、几何参数、总层数及边界条件等对FG-GRC板结构弯曲和模态的影响。

关键词：改进Reddy型三阶剪切变形理论(TSDT) 功能梯度石墨烯增强复合材料板稳定移动最小二乘近似(SMLS) 线性弯曲自振频率

基于增量式PID算法的移动机器人定位系统设计

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湖南文理学院学报（自然科学版） 2024年第2期36卷 19-26页

作者：宋安伟王良刘艳梅袁文波邱添肖萱湖南文理学院机械工程学院湖南常德415000

为了提高应用于智能制造领域的四轮全向移动机器人定位精度,本文基于增量式PID算法,采用STM32、激光测距模块和陀螺仪构建全向移动机器人定位系统,并搭建机器人移动定位测试实验环境。测试表明所设计的定位系统具有良好的定位精度和运... 详细信息

为了提高应用于智能制造领域的四轮全向移动机器人定位精度,本文基于增量式PID算法,采用STM32、激光测距模块和陀螺仪构建全向移动机器人定位系统,并搭建机器人移动定位测试实验环境。测试表明所设计的定位系统具有良好的定位精度和运行稳定性,能够满足智能制造领域移动机器人部分应用场合的定位要求。

关键词：智能制造移动机器人增量式PID算法定位精度 STM32

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用二阶共轭方程近似解研究楔形杆振动及屈曲

湖南师范大学自然科学学报 2024年第3期47卷 137-142页

作者：吴晓肖珍湖南文理学院芙蓉学院常德415000

证明了任意二阶变系数线性方程都可以转化为二阶共轭线性方程。利用自变量变换、因变量变换求得了含有大参数二级共轭线性方程的近似解,此近似解即为楔形杆固有纵振、扭振、剪切振动及屈曲的模态函数。利用模态函数结合边界条件推导出... 详细信息

证明了任意二阶变系数线性方程都可以转化为二阶共轭线性方程。利用自变量变换、因变量变换求得了含有大参数二级共轭线性方程的近似解,此近似解即为楔形杆固有纵振、扭振、剪切振动及屈曲的模态函数。利用模态函数结合边界条件推导出确定固有纵振、扭振、剪切振动频率及屈曲载荷的特征方程,解此特征方程便可以求得固有纵振、扭振、剪切振动频率及屈曲载荷。与有关文献采用Bessel函数法求得的固有纵振、扭振、剪切振动频率及屈曲载荷进行比较,二阶共轭线性方程近似解法不但计算过程简便,而且计算精度也很高,更适合工程设计人员掌握应用。

关键词：共轭方程楔形杆固有频率屈曲载荷

金属间化合物MoSi_(2)协同SiC晶须增韧Si_(3)N_(4)陶瓷刀具的制备及切削性能

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材料导报 2024年第2期38卷 168-172页

作者：周后明周金虎刘刚陈皓月湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105

为进一步提高Si_(3)N_(4)陶瓷刀具的强度和韧性,克服单一增韧方式以及金属粘结剂增韧的局限性,本工作利用金属间化合物协同晶须对其增韧补强,将MoSi_(2)颗粒和SiC晶须添加到Si_(3)N_(4)陶瓷基体中,制备出Si_(3)N_(4)/MoSi_(2)/SiC_(w)(S... 详细信息

为进一步提高Si_(3)N_(4)陶瓷刀具的强度和韧性,克服单一增韧方式以及金属粘结剂增韧的局限性,本工作利用金属间化合物协同晶须对其增韧补强,将MoSi_(2)颗粒和SiC晶须添加到Si_(3)N_(4)陶瓷基体中,制备出Si_(3)N_(4)/MoSi_(2)/SiC_(w)(SMC)复合陶瓷刀具材料。结果表明:SiC晶须的加入可以有效提高Si_(3)N_(4)陶瓷的断裂韧性,MoSi_(2)的加入可以显著提升Si_(3)N_(4)陶瓷的抗弯强度。连续干切削45#淬火钢时,相较于商用刀具YBC251,SMC复合陶瓷刀具的寿命及切削稳定性提升显著。其中,添加了SiC晶须的SMC3(MoSi_(2)10%(未作特别说明时均为质量分数),SiC_(w)10%)及SMC2(MoSi_(2)0%,SiC_(w)10%)刀具的寿命均比未添加SiC_(w)的SMC1(MoSi_(2)10%,SiC_(w)0%)更长。随着切削深度的增加,未添加MoSi_(2)的SMC2易出现崩刃现象,切削稳定性不如协同增韧的SMC3。

关键词：陶瓷刀具协同增韧切削力学性能微观结构

钛粉末注射成形PEG/PMMA黏结剂体系的PHB改性研究

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材料工程 2024年第5期52卷 148-155页

作者：张雨萌胡可彭小敏王明辉湖南工程学院机械工程学院湖南湘潭411104 广东省科学院新材料研究所广州510650

金属注射成型(MIM)中使用水溶性聚乙二醇(PEG)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)黏结剂体系会导致大量孔洞形成,该黏结剂体系导热性差,使得零件尺寸越大,注射脱模时间越长。用聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)作为PEG结晶抑制剂可解决上述问题。采用导热... 详细信息

金属注射成型(MIM)中使用水溶性聚乙二醇(PEG)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)黏结剂体系会导致大量孔洞形成,该黏结剂体系导热性差,使得零件尺寸越大,注射脱模时间越长。用聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)作为PEG结晶抑制剂可解决上述问题。采用导热系数仪、DSC、流变学实验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等,研究PHB含量对黏结剂导热系数、结晶行为、喂料流变特性、注射保压时间及生坯显微结构的影响。结果表明:PHB/PEG共混物随着PHB含量的增加,结晶温度从纯PEG的55.18℃下降至25%(质量分数,下同)PHB改性的51.4℃,熔融焓从79.5 J/g逐渐增加至107.6J/g,导热系数从0.2433 W·m^(-1)·K^(-1)适当增加至0.3469 W·m^(-1)·K^(-1),黏结剂结晶度的增加可改善其导热性能;由于PEG/PHB/PVAc三元体系中存在复杂氢键的相互作用,导致黏结剂结晶温度从未添加PHB的50.07℃降低并稳定在添加25%PHB的43.3℃;添加15%PHB后制备的喂料黏度与剪切速率符合幂律流体规律,在120℃时喂料的剪切稀化指数从未改性的0.77减小至0.62,相同注射条件下注射脱模时间从未改性的100 s缩短至50 s便可获得表面光滑无裂纹、内部孔洞少且分布均匀的钛注射生坯。

关键词：钛粉末金属注射成形(MIM) PEG/PMMA黏结剂体系 PHB改性