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考虑材料温变特性的三维轮轨接触热分析

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 239-246,306页

作者：王平张洪吉孙耀亮安博洋何庆西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木学院四川成都610031

为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接... 详细信息

为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接触应力的影响;随后,将该模型应用于地铁小半径曲线处车辆-轨道相互作用模拟.结果表明:当轮轨界面温度达到450℃时,轮轨接触应力显著降低,降幅可达20%;考虑热力耦合建模后,轮轨界面的预测温升明显低于不考虑热力耦合建模时的结果,在蠕滑率为0.16时,两者的差异可达51%;地铁车辆在小半径曲线线路上运行时轮轨摩擦温升因过大的蠕滑率与自旋会急剧增大到750℃,应考虑轮轨热力耦合建模以避免过高估计轮轨摩擦温升以及轮轨接触应力.

关键词：摩擦温升轮轨接触热力耦合车辆-轨道耦合动力学轮轨损伤

20Cr13不锈钢高温微动摩擦磨损特性研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 494-508页

作者：李波黄杰杨韬曹鑫科蔡晓君彭金方朱旻昊西南交通大学材料科学与工程学院四川成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

高温是汽轮机不锈钢叶片服役面临的最基本挑战之一.本文中开展了环境温度对典型微动位移下20Cr13不锈钢微动摩擦磨损特性的影响研究,分析了不同温度影响下的摩擦系数时变特性,探讨了不同温度影响下的微动运行工况、磨损形貌特征、磨屑... 详细信息

高温是汽轮机不锈钢叶片服役面临的最基本挑战之一.本文中开展了环境温度对典型微动位移下20Cr13不锈钢微动摩擦磨损特性的影响研究,分析了不同温度影响下的摩擦系数时变特性,探讨了不同温度影响下的微动运行工况、磨损形貌特征、磨屑运动行为和主要损伤机制.结果表明:温度上升并未改变小位移工况下的界面微动运行状态,但磨斑边缘出现明显的磨粒磨损和材料剥落特征.温度大于100℃促使中等位移工况的微动磨损由混合态转变为完全滑移态,且摩擦系数与材料磨损先上升后下降.高温诱使微动滑移区界面松散磨屑形成特殊的“釉质层”,虽有效缓解不锈钢材料磨损,但其对摩擦副上试样的磨粒磨损与黏着磨损问题不容忽视.

关键词： 20Cr13不锈钢微动磨损高温氧化磨屑行为

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基于积分解调的无线能量与信号同步传输方法

电工技术学报 2024年第14期39卷 4270-4281页

作者：靖永志付康谯柯杨亮涛刘沁宇磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室成都611756 西南交通大学电气工程学院成都611756 西南交通大学唐山研究生院唐山063000

针对电感耦合式无线能量与信号单耦合通道传输系统信号通道存在能量传输干扰和信号传输速率低等问题,提出一种基于积分解调的无线能量与信号同步传输方法。该方法首先将信号接收端载波与相干载波混频,然后送入积分器进行积分,再通过比... 详细信息

针对电感耦合式无线能量与信号单耦合通道传输系统信号通道存在能量传输干扰和信号传输速率低等问题,提出一种基于积分解调的无线能量与信号同步传输方法。该方法首先将信号接收端载波与相干载波混频,然后送入积分器进行积分,再通过比较器还原原始数据。能量端采用双边LCC补偿拓扑结构,使负载在一定范围内变化时输出电流稳定。通过对能量传输和信号传输通道中的电路结构与电压增益分析,得到系统参数对传输特性的影响规律。最后,通过实验平台对所提方法进行验证,实验表明,能量传输几乎不受信号传输影响,所提方法具有更高的频带利用率,并且对能量干扰载波具有较好的抑制能力,实现了1.2 Mbit/s信号传输速率。

关键词：无线电能传输单耦合通道双边LCC补偿积分解调

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基于改进麻雀搜索算法的平行行排序问题

吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 1851-1861页

作者：张则强王灿刘俊琦计丹刘思璐西南交通大学机械工程学院成都610031 西南交通大学轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室成都610031

针对平行行排序问题中的物流交互点位置问题,以车间布局为研究背景,提出了具备物流交互点及两行间距的平行行排序问题。以最小物流成本为目标,构建了混合整数规划模型,并运用Lingo求解器对小规模算例进行求解验证。结合问题特性,提出了... 详细信息

针对平行行排序问题中的物流交互点位置问题,以车间布局为研究背景,提出了具备物流交互点及两行间距的平行行排序问题。以最小物流成本为目标,构建了混合整数规划模型,并运用Lingo求解器对小规模算例进行求解验证。结合问题特性,提出了一种改进的麻雀搜索算法。该算法采用佳点集初始化种群,使种群更具多样性,同时对警惕者数量动态变化,结合PMX交叉算子、连续2-opt算子、插入算子等操作加快求解速度,加入提前终止规则,减少冗余迭代次数。将本文算法与麻雀搜索算法、模拟退火算法、遗传算法等进行对比验证,用于求解25~49不同规模算例,结果表明本文算法在求解质量和求解速度上均具有一定优势。将本文算法应用在某生产车间布局中,对车间布局进行优化,改进后的布局降低了32.40%的物流成本,表明了本文模型及算法的有效性。

关键词：机械工程平行行排序问题物流交互点麻雀搜索算法

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古建筑木结构榫卯节点力学性能研究进展

建筑结构学报 2024年第7期45卷 226-241页

作者：潘毅安仁兵游文龙西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学抗震工程技术四川省重点实验室四川成都610031

榫卯节点是古建筑木结构区别于其他结构的重要构造措施之一,具有典型的半刚性连接特性,其力学性能对古建筑木结构的抗震性能影响较大。根据在结构中连接方式的不同,总结了水平与竖向构件连接、竖向构件连接和水平构件连接榫卯节点的特... 详细信息

榫卯节点是古建筑木结构区别于其他结构的重要构造措施之一,具有典型的半刚性连接特性,其力学性能对古建筑木结构的抗震性能影响较大。根据在结构中连接方式的不同,总结了水平与竖向构件连接、竖向构件连接和水平构件连接榫卯节点的特点和用途。从受力机理、力学模型和数值分析3个方面,对榫卯节点力学性能的研究现状进行了梳理。在受力机理方面,归纳了不同类型榫卯节点的受力特点与破坏特征,分析了节点构造尺寸、节点损伤及构造措施等因素对节点力学性能的影响。在力学模型方面,阐述了基于理论推导、模型试验和数值模拟力学模型的建立过程,并指出了不同方法的局限性。在数值分析方面,以木材本构关系为基础,介绍了榫卯节点的精细化数值分析和在整体结构中的简化分析。通过对榫卯节点力学性能的研究成果的回顾,发现节点类型不完善、影响因素不全面、力学模型复杂和模拟精度不足等问题,为榫卯节点力学性能的进一步研究指出方向,也为准确反映节点在古建筑木结构中的力学性能提供支撑。

关键词：古建筑木结构榫卯节点受力机理力学模型数值分析

FRP网格-ECC复合层加固混凝土界面定量化处理及黏结性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第5期45卷 207-217页

作者：潘毅任宇郭瑞高子祁夏毛瑶西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学抗震工程技术四川省重点实验室四川成都610031

针对传统纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)网格-工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites, ECC)复合层加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)结构存在界面处理质量无法保证的问题,提出通过对混凝土... 详细信息

针对传统纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)网格-工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites, ECC)复合层加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)结构存在界面处理质量无法保证的问题,提出通过对混凝土表面钻孔定量化描述界面粗糙度的改良FRP网格-ECC复合层加固方法,并建立了粗糙度评价指标,即界面处理率。为研究不同界面处理率下复合层与混凝土之间的界面黏结性能,开展复合层抗拉试验研究其材料性能,并对4组12个双剪试件进行试验,考察不同界面处理率对复合层与混凝土黏结剪切性能的影响。研究结果表明:复合层的拉伸应力-应变曲线呈双线性,抗拉强度为10.62 MPa,极限拉应变为0.0138;未界面处理的试件发生了界面剥离破坏,经界面处理后试件随着界面处理率的增大,破坏模式逐渐从临界断裂破坏向复合层断裂破坏过渡,即定量化界面处理的改良加固法可抑制界面的剥离,且可在一定程度上控制界面破坏形态;基于现有FRP片材-混凝土的黏结滑移模型,并考虑FRP网格-ECC复合层整体受力行为和界面处理率,建立FRP网格-ECC复合层与混凝土界面的黏结滑移模型和承载力计算式,承载力计算值与试验值之比平均值为1.107,二者吻合良好。

关键词： FRP网格-ECC复合层混凝土界面处理双剪试验黏结滑移模型承载力

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高速地铁隧道出口微压波噪声特性及降噪研究

西南交通大学学报 2024年

作者：罗文锋王宏林吴昱东毕海权丁渭平西南交通大学机械工程学院西南交通大学轨道交通国家实验室

高速地铁进入隧道产生的初始压缩波传播到隧道出口时会产生微压波并引发噪声，某些情况下还会出现音爆现象，给当地居民带来严重的环境问题。为了有效控制隧道出口的微压波噪声，对微压波噪声的声学特性进行数值模拟研究，并提出一种针... 详细信息

高速地铁进入隧道产生的初始压缩波传播到隧道出口时会产生微压波并引发噪声，某些情况下还会出现音爆现象，给当地居民带来严重的环境问题。为了有效控制隧道出口的微压波噪声，对微压波噪声的声学特性进行数值模拟研究，并提出一种针对低频微压波噪声的声学抑制结构。首先采用大涡模拟（LES）方法获取隧道出口的近场非定常流场数据，使用Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H)声学类比来预测微压波噪声的声源类型；其次基于非定常流场数据采用声学有限元法（AFEM）计算微压波噪声的远场辐射，并分析隧道洞口声学结构对微压波噪声的减缓效果；最后通过动模型试验验证了数值方法的准确性。结果表明：当列车速度为160 km/h时，隧道出口微压波噪声中偶极子噪声占据主导地位；偶极子噪声以半椭球面的形式向外辐射，其能量主要集中在20 Hz频率以下，峰值频率为4 Hz；偶极子噪声沿隧道出口方向上的衰减满足指数衰减规律；隧道洞口增设声学结构后微压波噪声有明显降低，隧道洞口外不同纵向平面上的噪声声压级降低约3 dB，标准测点（20 m和50 m）处的声压级分别降低3.54 dB和2.62 dB。

关键词：隧道出口微压波噪声噪声特性声学结构降噪

改进RRT-Connect与DWA算法的巡检机器人路径规划研究

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计算机工程与应用 2024年第15期60卷 344-354页

作者：罗征志韩怡可张鑫邹宇博西南交通大学机械工程学院成都610031

针对传统RRT-Connect算法在密集复杂环境中路径规划效率低、动态避障效果差等问题,提出一种改进RRT-Connect与DWA融合算法。该算法通过改进采样策略、动态步长优化和碰撞检测引导随机树生长;在随机树中采用贪心策略和角度约束优化路径... 详细信息

针对传统RRT-Connect算法在密集复杂环境中路径规划效率低、动态避障效果差等问题,提出一种改进RRT-Connect与DWA融合算法。该算法通过改进采样策略、动态步长优化和碰撞检测引导随机树生长;在随机树中采用贪心策略和角度约束优化路径。基于巡检机器人建立运动学模型,通过速度采样空间生成轨迹簇;建立模糊逻辑系统自适应调整DWA算法评价函数的权重系数,将全局最优路径点融入DWA算法中实现全局最优路径和实时避障。仿真结果表明,在油气站场密集复杂环境中,改进RRT-Connect算法较传统算法路径缩短约27.09%,平滑度提高约84.6%,碰撞距离提高约18.75%;改进融合算法路径减少约2.97%,平滑度提高约78.8%,碰撞距离提高约30.6%,验证了提出算法的有效性。

关键词：路径规划改进RRT-Connect算法 DWA算法融合算法

双块式无砟轨道轨枕与道床板界面脱空损伤识别

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振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 81-87,198,199页

作者：许雪山杜威任娟娟杜俊宏罗磊西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031

为准确识别双块式无砟轨道轨枕与道床板连接面脱空损伤,建立了双块式无砟轨道冲击回波有限元模型,分析界面损伤对弹性波传播规律的影响。在室内浇筑含有不同损伤位置和不同损伤程度的混凝土复合试件,采用冲击回波法进行损伤识别。研究... 详细信息

为准确识别双块式无砟轨道轨枕与道床板连接面脱空损伤,建立了双块式无砟轨道冲击回波有限元模型,分析界面损伤对弹性波传播规律的影响。在室内浇筑含有不同损伤位置和不同损伤程度的混凝土复合试件,采用冲击回波法进行损伤识别。研究结果表明:脱空损伤会显著影响弹性波在界面处的传播,基于回波信号分析可识别损伤;弹性波频率主要受激振锤大小的影响,应结合结构易损位置和理论计算选取合适的激振锤;混凝土复合试件的试验厚度值与理论厚度值相差仅为1 cm,测试结果合理,可用于判断脱空损伤程度,但不能确定损伤区域;利用平面成像技术可准确识别轨枕与道床板界面脱空范围,为双块式无砟轨道结构养护维修提供一定参考,试验结果验证了冲击回波法用于双块式轨道层间脱空识别的可行性和合理性。

关键词：双块式无砟轨道脱空识别冲击回波法模型试验平面成像