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高速薄辐板齿轮传动节径型振动位移与动应变时空变换方法

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机械工程学报 2024年第5期60卷 70-80页

作者：魏静刘指柔魏海波徐子扬重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆大学航空航天学院重庆400044

高速薄辐板齿轮传动功率密度高,在航空动力传动系统中应用广泛,但节径型共振模态密集、振动能量高,是高速薄辐板齿轮传动疲劳损坏的主要形式之一。节径型振动位移与试验动应变呈非正相关关系,振动响应与动应力之间缺少直接量化的纽带,为... 详细信息

高速薄辐板齿轮传动功率密度高,在航空动力传动系统中应用广泛,但节径型共振模态密集、振动能量高,是高速薄辐板齿轮传动疲劳损坏的主要形式之一。节径型振动位移与试验动应变呈非正相关关系,振动响应与动应力之间缺少直接量化的纽带,为此,提出一种高速薄辐板齿轮节径型振动位移与动应变时空变换方法。综合考虑节径型振动下试验动应变与振动位移行波之间的空间向量关系,建立试验动应变与振动位移变换函数,并给出偏微分方程的时空离散解与动应变-振动位移变换方法;根据试验动应变时/频信号以及不同节径数下齿轮行波模态特性,获取振动位移时空离散解。理论与试验结果表明,某试验齿轮在3节径下出现明显行波共振,理论仿真的振动频率、转速与试验结果基本一致,验证了所提理论和方法的正确性与可行性。

关键词：薄辐板齿轮节径振动振动位移动应变时空变换方法

砂-黏土中结合水含量及渗透性的非等温耦合效应

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 375-384页

作者：黄远浩张志超肖杨李林航重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

土体结合水性质、渗透性及温度之间的耦合关系,很大程度上决定了土体的温度-渗流-应力耦合行为。开展了非等温条件下饱和土的结合水含量及渗透性试验研究,以揭示温度变化对不同粒径和黏粒含量土体吸附结合水含量和渗透系数的影响机制。... 详细信息

土体结合水性质、渗透性及温度之间的耦合关系,很大程度上决定了土体的温度-渗流-应力耦合行为。开展了非等温条件下饱和土的结合水含量及渗透性试验研究,以揭示温度变化对不同粒径和黏粒含量土体吸附结合水含量和渗透系数的影响机制。研究表明,温升可导致土体吸附结合水含量显著降低,且结合水含量-温度关系显著依赖于颗粒粒径和黏粒含量。由于土粒间的相互作用及结构性效应依赖于黏粒含量及温度,成型砂土/低含黏土和黏土/高含黏土样结合水含量分别不同程度地高于和低于散状土样。同时,温度升高将引起土体渗透系数不同程度的增大,这与升温下自由水运动黏度和吸附结合水含量的降低等因素密切相关,这些因素的作用程度又依赖于黏粒含量和土体孔隙率。在非等温条件下,忽略结合水效应将分别高估和低估低黏粒含量和高黏粒含量土体的渗透性随温度的变化。

关键词：饱和土结合水含量温度渗透系数黏粒含量

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一种局域共振型声学超材料的半解析建模与带隙机制研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 27-36,45页

作者：赵振成张涵柯郑玲重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

基于声学黑洞(acoustic black hole, ABH)弧形梁体积小且模态频率丰富的特点,将声学黑洞弧形梁作为附加结构周期分布在直梁上,达到促进局域共振效应和拓宽低频带隙的作用,由此构建一种新的局域共振型声学超材料。针对局域共振型超材料,... 详细信息

基于声学黑洞(acoustic black hole, ABH)弧形梁体积小且模态频率丰富的特点,将声学黑洞弧形梁作为附加结构周期分布在直梁上,达到促进局域共振效应和拓宽低频带隙的作用,由此构建一种新的局域共振型声学超材料。针对局域共振型超材料,采用高斯展开法,建立其半解析理论分析模型,基于零空间法处理其内部连接以及周期边界条件,并通过有限元法验证半解析理论分析模型的准确性。分析和计算其能带结构,研究结构参数以及ABH效应对布拉格带隙以及局域共振带隙的影响机理。研究结果表明,该半解析理论模型能够对结构的带隙进行有效计算,附加弧形ABH的陷波机制能够促进结构的局域共振效应并对主梁进行有效减振,为声学黑洞声学超材料的应用提供了新的思路。

关键词：声学黑洞(ABH) 局域共振声学超材料低频带隙

肝细胞局部补体活化对疟原虫红外期发育影响的研究

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中国寄生虫学与寄生虫病杂志 2024年第2期42卷 169-176页

作者：谭涅焦世铭丁艳朱成宇徐文岳陆军军医大学基础医学院病原生物学教研室重庆400038 重庆大学医学院重庆400044

目的探讨肝细胞局部补体对疟原虫红外期发育的影响。方法分别提取Hepa1-6和HepG2-CD81细胞RNA,逆转PCR扩增C3、C3aR1、C5、C5aR1基因。Hepa1-6细胞和HepG2-CD81细胞悬液分别加入蛋白酶和磷酸酶裂解,2,2-联喹啉-4,4-二甲酸二钠(BCA)法测... 详细信息

目的探讨肝细胞局部补体对疟原虫红外期发育的影响。方法分别提取Hepa1-6和HepG2-CD81细胞RNA,逆转PCR扩增C3、C3aR1、C5、C5aR1基因。Hepa1-6细胞和HepG2-CD81细胞悬液分别加入蛋白酶和磷酸酶裂解,2,2-联喹啉-4,4-二甲酸二钠(BCA)法测定蛋白浓度,用蛋白质免疫印迹(Western blotting)测定肝细胞内补体和受体表达情况。将表达红色荧光蛋白(RFP)的约氏疟原虫BY265-RFP株、伯氏疟原虫ANKA株的昆明小鼠供斯氏按蚊吸血,17~19 d后解剖分离斯氏按蚊唾液腺,收集子孢子,在24孔板中按50000个子孢子/孔加入HepG2-CD81细胞(105个/孔)孵育6、12、24 h;另设置共孵育3 h后加入C5aR拮抗剂(40 nnmol/L,每孔500μl)的组别。经4%多聚甲醛固定、封闭,非透膜组加入一抗C3a兔抗人IgG抗体(1∶500)或rC5a兔抗人IgG抗体(1∶500)4℃孵育过夜,加入绿色Dylight 488荧光标记的山羊抗兔IgG二抗(1∶400)孵育1 h,加入DAPI染色液孵育5 min;透膜组加入一抗UIS4山羊多克隆抗体(1∶500)4℃孵育过夜,加入绿色IFKineTM荧光标记的驴抗兔IgG二抗(1∶400)孵育1 h,加入CD88兔多克隆抗体(1∶400)4℃孵育过夜,加入红色Dylight 649荧光标记的山羊抗兔IgG二抗(1∶400)孵育1 h,加入DAPI染色液孵育5 min,激光共聚焦显微镜观察补体在纳虫空泡周围的富集情况。取眼镜蛇毒因子(CVF)腹腔注射至C57BL/6小鼠,为CVF组;并设置C3-/-组(C3全基因敲除C3-/-小鼠)和对照组(C57BL/6小鼠)。取10000个约氏疟原虫子孢子感染各组小鼠,取肝脏提取总RNA后逆转录合成cDNA,荧光定量PCR测定疟原虫18S rRNA含量,肝脏虫荷用18S rRNA的相对含量表示。以尾静脉注射方式,用200个约氏疟原虫子孢子感染对照组(C57BL/6小鼠)10只、C3aR^(-/-)小鼠10只;1000个约氏疟原虫子孢子感染对照组(C57BL/6小鼠)5只、C5aR全基因敲除C5aR^(-/-)小鼠6只和肝脏C5aR条件性敲除Alb-cre+/+C5aRflox/flox杂交小鼠5只;1000个伯氏疟原虫子孢子感染对照组(C57BL/6小鼠)6只和C5aR^(-/-)小鼠6只,感染后3 d开始取尾静脉血,制成薄血膜涂片,吉氏染色后观察,至所有小鼠均出现红内期疟原虫为止。采用Graphpad prism 9.0软件进行统计学分析。正态分布的数据采用t检验比较连续变量,两两差异比较采用单因素方差分析(ANOVA)进行多重比较;非正态分布数据比较采用Mann-Whitney U检验。结果PCR结果可见,Hepa1-6细胞株内扩增出C3(358 bp)、C5(267 bp)及其受体C3aR(222 bp)、C5aR(388 bp)基因;HepG2-CD81细胞株内扩增出C3(202 bp)、C5(220 bp)、C3aR(299 bp)和C5aR(374 bp)基因。Western blotting检测结果发现,两种细胞均有C3、C5、C3aR和C5aR蛋白表达。激光共聚焦显微镜成像可见,细胞核经DAPI染色呈蓝色荧光,约氏疟原虫红外期呈红色自发荧光,非透膜组HepG2-CD81细胞内高表达的C3a和C5a呈绿色荧光,与纳虫空泡分布区域重叠;透膜组C5aR(粉色)与纳虫空泡膜(绿色)重叠;加入C5aR拮抗剂组别的纳虫空泡膜上仍有C5aR表达。约氏疟原虫子孢子感染后,对照组、CVF组、C3-/-组的肝脏虫荷(18S rRNA相对含量)分别为0.954±0.523、0.958±0.231、0.638±0.437,3组间差异均无统计学意义(P>0.05)。约氏疟原虫子孢子感染后,对照组和C3aR^(-/-)小鼠分别在(5.30±0.78)d和(5.30±0.78)d后出现红内期;伯氏疟原虫子孢子感染后,对照组和C5aR^(-/-)小鼠分别在(3.67±0.47)d和(3.83±0.69)d后出现红内期;2组基因敲除小鼠红内期出现时间与对照组相比,差异均无统计学意义(P>0.05)。约氏疟原虫子孢子感染后,对照组、Alb-cre^(+/+)C5aR^(flox/flox)小鼠和C5aR^(-/-)小鼠红内期的出现时间分别为(4.00±0.00)、(4.00±0.00)、(4.17±0.37)d,差异无统计学意义(P>0.05)。结论肝细胞局部补体活化对疟原虫红外期发育无显著影响。

关键词：疟原虫红外期肝细胞局部补体

混合润滑下考虑表面形貌的齿面摩擦与接触特性

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机械工程学报 2024年第7期60卷 184-194页

作者：陈守安肖科程功韩彦峰重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

齿轮传动系统在各种装备中有着广泛的应用,其性能的改善有着重要的价值。而齿轮接触界面的摩擦磨损情况与接触刚度特性对齿轮传动系统的整体性能有重要的影响。由于加工齿轮方法的不同,真实齿面具有不同的表面形貌,在考虑润滑的情况下... 详细信息

齿轮传动系统在各种装备中有着广泛的应用,其性能的改善有着重要的价值。而齿轮接触界面的摩擦磨损情况与接触刚度特性对齿轮传动系统的整体性能有重要的影响。由于加工齿轮方法的不同,真实齿面具有不同的表面形貌,在考虑润滑的情况下这些齿轮的摩擦磨损和接触刚度也会不同。首先通过傅里叶变换和JOHNSON变换模拟生成不同加工方法得到的齿轮表面,然后采用三维线接触混合弹流润滑模型,求解得到膜厚与压力的分布,在此基础上计算摩擦因数并采用Archard模型计算磨损量,同时计算齿轮啮合过程中的接触刚度变化。得到三种典型加工形貌齿面的摩擦磨损与接触刚度在齿轮啮合过程中的变化情况。通过对比,确定了剃齿加工的齿面有更好的摩擦磨损特性和接触特性。在此基础上,对剃齿加工表面形貌齿面在不同速度和载荷下的摩擦学特性和接触特性进行了讨论。

关键词：齿面形貌混合润滑摩擦磨损接触刚度

纤维随机分布CFRP高速铣削比能模型与表面质量优化

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机械工程学报 2024年第1期60卷 65-74页

作者：宋阳曹华军张金刘磊张琼之重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)具有高比模量和比强度、耐腐蚀性和良好的刚度等优良特性,逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、国防军工及生物医疗等高端装备领域。然而,CFRP材料的非均质性及各向异性致使其... 详细信息

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)具有高比模量和比强度、耐腐蚀性和良好的刚度等优良特性,逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、国防军工及生物医疗等高端装备领域。然而,CFRP材料的非均质性及各向异性致使其加工表面形貌非常复杂且极易产生加工缺陷,严重制约了CFRP结构件的使用寿命、服役性能及安全可靠性。鉴于高速切削技术有利于提高加工效率和控制表面质量,而切削比能是加工表面质量的重要指标,因此,首先通过引入碳纤维分布、切削效应及边缘效应,阐明切削比能的来源及分布,建立CFRP高速铣削的切削比能预测模型,该比能预测模型精度91.19%。然后,采用三维均方根面粗糙度和三维分形维数对表面质量进行定量表征,根据比能分量与表面质量之间的相关性分析,定义了面向表面质量的比能综合评价指标SCEsq和SCEds,提出基于比能的表面质量优化方法。最后,基于非线性回归分析,分析了铣削参数对SCEsq和SCEds的影响,验证了高速切削有利于减少CFRP加工缺陷。

关键词： CF/PEEK 高速铣削切削比能表面质量纤维分布

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自动驾驶奖励函数贝叶斯逆强化学习方法

机械工程学报 2024年第10期60卷 245-260页

作者：曾迪郑玲李以农杨显通重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044

研究具有广泛场景适应性的自动驾驶汽车的驾驶策略,对实现安全、舒适、和谐的自动驾驶至关重要。深度强化学习以其优异的函数逼近和表示能力,在驾驶策略学习方面展示了巨大潜力。但设计适用于各种复杂驾驶场景的奖励函数极具挑战性,驾... 详细信息

研究具有广泛场景适应性的自动驾驶汽车的驾驶策略,对实现安全、舒适、和谐的自动驾驶至关重要。深度强化学习以其优异的函数逼近和表示能力,在驾驶策略学习方面展示了巨大潜力。但设计适用于各种复杂驾驶场景的奖励函数极具挑战性,驾驶策略的场景泛化能力亟待提升。针对复杂驾驶场景下的奖励函数难以设计问题,考虑人类驾驶行为偏好,建立人类驾驶策略的近似似然函数模型,通过基于曲线插值的动作空间稀疏采样和近似变分推理方法,学习奖励函数的近似后验分布,建立基于贝叶斯神经网络的奖励函数模型。针对神经网络奖励函数不确定性产生的错误奖励,采用蒙特卡洛方法,对贝叶斯神经网络奖励函数不确定性进行度量,在最大化奖励函数的同时,对认知不确定性进行适当惩罚,提出基于奖励函数后验分布的不确定性认知型类人驾驶策略训练方法。采用NGSIM US-101高速公路数据集和nuPlan城市道路数据集,对所提出方法的有效性进行测试和验证。研究结果表明,基于贝叶斯逆强化学习的近似变分奖励学习方法,克服基于人工构造状态特征线性组合的奖励函数性能不佳的问题,实现奖励函数不确定性的度量,提升奖励函数对高维非线性问题的泛化能力,其学习的奖励函数及训练稳定性明显优于主流逆强化学习方法。在奖励函数中适当引入不确定性的惩罚,有利于提升驾驶策略的类人性、安全性及其训练的稳定性,提出的不确定性认知型类人驾驶策略显著优于行为克隆学习的策略和基于最大熵逆强化学习的策略。

关键词：智能汽车自动驾驶近似变分奖励学习近似变分推理贝叶斯逆强化学习

一种履带车辆三行星排混合动力系统构型优化设计方案

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中国公路学报 2024年第7期37卷 317-328页

作者：胡建军薛首志刘子睿重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

现有的双侧电机耦合驱动混合动力传动系统在行驶过程中会频繁产生能量二次转换现象,降低了整车运行效率。为进一步提升燃油经济性,提出一种三行星排履带车辆混合动力系统构型的优化设计方案。首先,以一款双电机耦合驱动结构的履带车辆... 详细信息

现有的双侧电机耦合驱动混合动力传动系统在行驶过程中会频繁产生能量二次转换现象,降低了整车运行效率。为进一步提升燃油经济性,提出一种三行星排履带车辆混合动力系统构型的优化设计方案。首先,以一款双电机耦合驱动结构的履带车辆动力传动系统为参考构型,在分析参考构型工作特性的基础上,对参考构型进行拆分,保留其主要的动力源部件和耦合机构,通过添加一组行星排,将发动机和发电机连入参考构型,生成基础拓扑结构方案。其次,提出一种改进邻接矩阵表达法,建立混合动力履带车辆动力传动系统不同工作模式下各部件之间的数学连接关系,完成对构型的生成和搜索,得到最优备选构型。最终,基于动态规划算法的全局最优控制策略对所生成备选构型方案的最佳经济性和最佳动力性能进行仿真分析,获得综合性能最优的混合动力履带车辆三行星排式动力传动系统构型方案。结果表明:所提出的三行星排式动力传动系统构型方案在保留参考构型相同转向性能的前提下,其0~60 km·h-1加速时间相对参考构型减少了38.33%,燃油经济性提升了3.09%,证明了该研究构型生成与筛选方法的可行性,验证了最优构型方案的有效性。

关键词：机械工程混合动力履带车辆改进邻接矩阵构型动态规划算法

多切入机制下基于信息物理系统的混合车群协同控制

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控制与决策 2024年第1期39卷 17-25页

作者：黄帅孙棣华赵敏重庆大学自动化学院重庆400030 重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400030

传统人驾车(HVs)为了能够快速行驶到目标车道,常常会向目标车道进行强制换道,这一过程被视为传统人驾车的切入机制.然而,该过程会影响目标车道中由传统人驾车和网联自动车(CAVs)组成的混合车群稳定性.当一个车道上由多个传统人驾车组成... 详细信息

传统人驾车(HVs)为了能够快速行驶到目标车道,常常会向目标车道进行强制换道,这一过程被视为传统人驾车的切入机制.然而,该过程会影响目标车道中由传统人驾车和网联自动车(CAVs)组成的混合车群稳定性.当一个车道上由多个传统人驾车组成的车群同时切入到目标车道上的混合车群中时会对混合车群的稳定性影响较大.针对这一问题,首先对车辆动力学模型进行刻画,以描述车辆行驶的平稳性和混合车群的稳定性.然后,为了确保由多个传统人驾车组成的车群同时切入到混合车群时的稳定性,从信息物理系统(CPS)的视角出发,并基于一致性约束和通信拓扑结构,提出一种考虑通信时延和反应时延的混合车群协同控制方法;同时,利用Lyapunov-Krasovskiis理论进一步分析所提出控制方法满足的稳定性条件.最后,通过仿真实验结果表明了所提出控制方法的有效性和可行性.

关键词：混合交通信息物理系统混合车群切入机制协同控制李雅普诺夫理论