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考虑磨损率随温度变化的列车制动摩擦块高温磨损仿真分析

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机械工程学报 2024年第7期60卷 195-202页

作者：蒋鑫池卢纯莫继良陈孝婷张庆贺赵婧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

随着铁路运输速度的提高和复杂线路的开通,制动闸片摩擦块的高温磨损问题日益凸显。为此,首先通过制动台架试验测得铜基粉末冶金摩擦块磨损率随温度的变化关系,然后建立了考虑磨损率随温度变化的摩擦块高温磨损仿真分析方法,最后研究了... 详细信息

随着铁路运输速度的提高和复杂线路的开通,制动闸片摩擦块的高温磨损问题日益凸显。为此,首先通过制动台架试验测得铜基粉末冶金摩擦块磨损率随温度的变化关系,然后建立了考虑磨损率随温度变化的摩擦块高温磨损仿真分析方法,最后研究了随温度变化的磨损率对摩擦块摩擦磨损行为预测准确性的影响。结果表明,制动摩擦块的磨损率随着温度的上升迅速升高。考虑随温度变化的磨损率与否,对于摩擦块的磨损量和磨损分布预测至关重要。当制动界面温度低于80℃时,不考虑界面温度对摩擦块磨损率影响时的预测误差在10%以内;当界面温度高于200℃时,不考虑磨损率随温度变化的摩擦块磨损预测误差超过60%。研究结果可为我国铁路列车制动摩擦块磨损行为的精准预测提供基础试验依据和可靠分析方法。

关键词：磨损率制动摩擦块高温磨损磨损预测铁路列车

考虑物料装卸点的过道布置问题及改进灰狼算法求解方法

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 300-315页

作者：计丹张则强刘俊琦陈凤方潇悦西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

针对制造和服务系统中假定物料装卸点重合以及设施间物流量对称的不足,结合实际生产布局对过道布置问题进行拓展,以最小化物流成本为目标,提出考虑物料装卸点及非对称流量的过道布置问题,并建立混合整数规划模型。根据问题与模型的特征... 详细信息

针对制造和服务系统中假定物料装卸点重合以及设施间物流量对称的不足,结合实际生产布局对过道布置问题进行拓展,以最小化物流成本为目标,提出考虑物料装卸点及非对称流量的过道布置问题,并建立混合整数规划模型。根据问题与模型的特征,设计一种改进灰狼算法进行求解,该算法采用双层整数编码生成初始解,通过将收敛因子非线性化、比例权重动态化对原始灰狼算法进行改进。通过融合反向学习机制和种群更新机制进一步扩大搜索解空间,并添加双阈值停止准则降低多余的迭代次数。将该算法与LINGO求解器对5~49不同规模算例的计算结果进行比较,证明了模型的正确性以及算法的有效性。最后,运用该算法对初始过道布置问题进行求解,并与其他算法的求解结果进行比对,进一步证明了所提算法的优越性。

关键词：物料装卸点非对称流量过道布置问题混合整数规划模型灰狼算法

定形态隧道压力波激扰下车内压力迭代学习控制

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西南交通大学学报 2024年第1期59卷 20-28页

作者：陈春俊曹宇啸何智颖杨露西南交通大学机械工程学院四川成都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四川成都610031

同一列车重复通过同一隧道时所产生隧道压力波激扰具有形态相似、变尺度变幅值的特性.针对现有控制策略未考虑这一定形态特性的问题,提出一种基于高阶反馈遗忘迭代学习的控制方法.首先,建立高速列车车内外气压传递数学模型,并利用实测... 详细信息

同一列车重复通过同一隧道时所产生隧道压力波激扰具有形态相似、变尺度变幅值的特性.针对现有控制策略未考虑这一定形态特性的问题,提出一种基于高阶反馈遗忘迭代学习的控制方法.首先,建立高速列车车内外气压传递数学模型,并利用实测车内外压力数据进行修正与验证;其次,通过控制列车通风设备的阀门来减缓车内压力变化,提出阶反馈遗忘迭代学习控制算法,并设计变幅值和变尺度处理方法;最后,利用实测压力波生成一组定形态的随机压力波,并进行仿真分析.仿真结果表明:在重复定形态的隧道压力波激扰下,高阶反馈遗忘迭代学习控制算法能够使车内压力在第8个迭代周期后1 s变化率基本收敛到200 Pa/s以下,而且均方根误差也在第4个迭代周期后降低到15.0000%以下.

关键词：高速列车隧道压力波迭代学习控制重复定形态

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道砟非均匀分布对道床力学特性的影响

同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 407-415页

作者：许玉德缪雯颖李少铮刘学敏同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 浙江省轨道交通运营管理集团有限公司浙江杭州310014 国能铁路装备有限责任公司北京100011

铁路道床机械清筛作业中,分次回填道砟颗粒会导致道砟分层,出现非均匀分布现象。为了解道砟非均匀分布对道床力学特性的影响,基于离散单元法基本原理,生成有砟道床仿真模型,模拟道砟均匀分布、“上大下小”分层分布、“上小下大”分层... 详细信息

铁路道床机械清筛作业中,分次回填道砟颗粒会导致道砟分层,出现非均匀分布现象。为了解道砟非均匀分布对道床力学特性的影响,基于离散单元法基本原理,生成有砟道床仿真模型,模拟道砟均匀分布、“上大下小”分层分布、“上小下大”分层分布等3种道床工况,分析3种道床工况在捣固作业和稳定作业中的力学特性变化。结果表明:道砟非均匀分布对道床力学特性产生影响,其中道床密实度特性受道砟分布状态影响较小,而道床垂向刚度和横向阻力特性则受道砟分布状态影响较大。在捣固作业中,道砟“上小下大”分层分布最有利于道床垂向刚度提升。在稳定作业中,道砟“上大下小”分层分布最有利于道床横向阻力提升。道砟颗粒流动则是使得道床垂向刚度和横向阻力提升的重要因素。

关键词：有砟道床颗粒分布横向阻力垂向刚度离散单元法

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钢轨打磨车专用EHA非线性反演控制

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2439-2448页

作者：王海波何欢邹怀静聂勇西南交通大学机械工程学院成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室成都610031 浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州310027

为提高钢轨打磨车打磨钢轨的平顺性及稳定性,提出以电动静液作动器(EHA)代替传统液压作动系统作为钢轨打磨车的专用执行器,考虑柱塞泵的总效率波动和液压缸动静摩擦差异大2个非线性因素,建立非线性数学模型;建立EHA的MATLAB、AMESim联... 详细信息

为提高钢轨打磨车打磨钢轨的平顺性及稳定性,提出以电动静液作动器(EHA)代替传统液压作动系统作为钢轨打磨车的专用执行器,考虑柱塞泵的总效率波动和液压缸动静摩擦差异大2个非线性因素,建立非线性数学模型;建立EHA的MATLAB、AMESim联合仿真模型,对PID控制、滑模变结构控制、反演控制进行控制策略对比研究,仿真分析验证反演控制在响应快速性及稳定性方面具有良好的表现。搭建四象限平台对EHA进行反演控制负载试验,结果表明:其位移控制精度达0.21 mm,具有较好的控制性能。

关键词：钢轨打磨车电动静液作动器非线性因素联合仿真反演控制

基于首次穿越PDF自适应估计的时变可靠性分析方法

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机械工程学报 2024年第5期60卷 264-275页

作者：俞水吴晓郭鹏王志华西南交通大学机械工程学院成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室成都610031 航空工业成都飞机工业(集团)有限公司成都610091

针对机械产品全寿命周期的时变可靠性问题,提出了自适应首次穿越点(First-crossing time point,FCTP)的概率分布模型,可获得寿命周期内可靠性的演化规律,为机械产品在全寿命周期内可靠性分析和设计提供了工具。对于传统时变可靠性首次... 详细信息

针对机械产品全寿命周期的时变可靠性问题,提出了自适应首次穿越点(First-crossing time point,FCTP)的概率分布模型,可获得寿命周期内可靠性的演化规律,为机械产品在全寿命周期内可靠性分析和设计提供了工具。对于传统时变可靠性首次穿越法中首次穿越率模型估计困难的问题,首先基于支持向量回归提出首次穿越时间点自适应代理模型;其次,采用拉丁化部分分层抽样(Latinized partially stratified sampling,LPSS)估计首次穿越时间点代理模型的四阶原点矩;再次,以距离代理模型一阶矩最近的点为中心,结合均匀分布构建自适应学习函数;然后,以相邻两次迭代的各阶矩最大误差为收敛条件,建立最优的首次穿越时间点的代理模型;最后,基于最优代理模型,利用核密度函数求解首次穿越点的概率密度函数(Probability density function,PDF),获得产品寿命周期内时变可靠性的演化趋势。通过三个算例验证了所提方法的有效性。

关键词：时变可靠性全寿命周期首次穿越时间点自适应代理模型核密度函数

随机误差对光伏组件安装设备行星轮系影响机理研究

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太阳能学报 2024年第3期45卷 542-548页

作者：苏祺王海波钱华政西南交通大学机械工程学院成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室成都610031 通威股份有限公司成都610014

光伏组件安装设备作为新型特种设备,为减小系统振动、保证光伏组件稳定精确安装,针对动力传动系统中行星轮系双功率输入的微调工况,采用集中质量法,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等非线性因素,建立平移-扭转非线性动力学模型,在此基础上... 详细信息

光伏组件安装设备作为新型特种设备,为减小系统振动、保证光伏组件稳定精确安装,针对动力传动系统中行星轮系双功率输入的微调工况,采用集中质量法,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等非线性因素,建立平移-扭转非线性动力学模型,在此基础上研究各轮齿的制造、安装误差对轮系的振动及均载特性影响。研究表明:当存在制造安装误差时,太阳轮浮动可自动定心适应误差影响,在行星架误差下太阳轮偏离理论原点最远;行星轮误差对系统响应影响最为显著,相较于其他部件误差产生的振动位移存在量级差异;所有行星轮均产生相同误差时系统的均载特性优于仅有单一行星轮误差。

关键词：光伏组件误差数学模型行星轮系均载特性

基于机器学习的增材制造合金材料力学性能预测研究进展与挑战

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力学学报 2024年第7期56卷 1892-1915页

作者：胡雅楠余欢吴圣川奥妮阚前华吴正凯康国政西南交通大学力学与航空航天学院成都611756 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响... 详细信息

增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响下,基于传统经验模型和有限数据的增材制造金属力学性能预测效率与准确性面临着严峻挑战.近年来,作为大数据与人工智能发展到一定阶段的必然产物,机器学习(machine learning,ML)方法为有效处理高维物理量之间的复杂非线性关系提供了契机,在增材制造合金材料力学性能预测领域得到持续关注.文章综述了机器学习在增材制造材料及构件力学性能预测中的国内外研究进展.首先简述了常见的机器学习算法和通用的机器学习流程,重点分析了融合物理信息的机器学习(physics-informed machine learning,PIML)方法的特点与构造方式;然后概述了增材制造合金材料力学性能4大影响因素的形成原因及机器学习在这些影响因素预测中的应用现状;重点介绍了ML和PIML在拉伸性能和疲劳断裂性能预测中的代表性研究成果;最后指出当前机器学习在力学性能预测中的局限性,并探讨了发展趋势和技术前景.

关键词：数据驱动机理驱动微观组织缺陷演化疲劳寿命

低速往复运转轴承故障的调制信号双谱切片总体平均特征提取

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机械传动 2024年第8期48卷 169-176页

作者：张浩胡雷徐元栋胡茑庆湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412000 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室湖南长沙410072

风电机组的偏航轴承和变桨轴承、航天发射塔架的回转支承轴承、起重机和挖掘机的转盘轴承等,都具有低速往复运转的特点。低速往复运转轴承的故障诊断极具挑战:低速工况下损伤接触的冲击力小,损伤冲击信号弱;减速换向冲击信号对故障冲击... 详细信息

风电机组的偏航轴承和变桨轴承、航天发射塔架的回转支承轴承、起重机和挖掘机的转盘轴承等,都具有低速往复运转的特点。低速往复运转轴承的故障诊断极具挑战:低速工况下损伤接触的冲击力小,损伤冲击信号弱;减速换向冲击信号对故障冲击信号的干扰大;覆盖多个往复运转行程的长信号不具有周期性,等等。为了解决上述问题,提出一种基于调制信号双谱(Modulation Signal Bispectrum,MSB)切片总体平均的低速往复运转轴承故障诊断方法。首先,利用转速跟踪过零点对振动信号进行信号重采样处理,并依据编码器信号从重采样信号中分离出单个行程的短信号集合;然后,对每一个短信号进行MSB分析,生成MSB的载波切片谱,根据载波切片谱寻找最优载波频率及其对应的调制信号切片谱;最后,对短信号集合的MSB调制信号切片谱进行总体平均,生成切片谱总体平均特征。故障试验数据验证结果表明,MSB切片总体平均特征能够有效诊断低速往复运转轴承的故障。

关键词：故障诊断调制信号双谱短信号低速往复运转轴承变桨轴承

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