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轮式移动机器人的反演二次滑模优化轨迹跟踪控制策略研究

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 597-606页

作者：马梓竣张欣刚张树翠姚文莉青岛理工大学理学院青岛266525

为提高轮式移动机器人(WMR)轨迹跟踪控制的精度,提出一种反演二次滑模优化控制策略。首先,基于WMR的运动学与动力学模型,设计运动学反演滑模控制器和动力学反演积分滑模控制器,并通过Lya-punov稳定性理论证明控制器的稳定性。然后,利用... 详细信息

为提高轮式移动机器人(WMR)轨迹跟踪控制的精度,提出一种反演二次滑模优化控制策略。首先,基于WMR的运动学与动力学模型,设计运动学反演滑模控制器和动力学反演积分滑模控制器,并通过Lya-punov稳定性理论证明控制器的稳定性。然后,利用粒子群优化(PSO)算法,对控制器的参数寻优。最后,考虑外部扰动以及系统输入饱和的情况,利用Matlab/Simulink对该控制策略进行仿真验证。结果表明,所提出的控制策略在保证系统鲁棒性和实时性的同时,还提高了系统的控制精度。

关键词：轮式移动机器人(WMR) 滑模控制反演控制粒子群优化(PSO) 输入饱和

应变硬化水泥基复合材料氯盐传输行为的细观数值分析

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2137-2147页

作者：鲍玖文孔令艳张心钰张鹏秦玲郭伟娜青岛理工大学土木工程学院青岛266520

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)因其具有高延性、裂缝宽度可控等优点已被广泛应用于海洋腐蚀严重区域的混凝土结构加固与修复工程中。基于此,提出了海洋干湿循环作用下SHCC中氯离子传输的对流-扩散模型,并利用COMSOL仿真软件建立考虑纤... 详细信息

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)因其具有高延性、裂缝宽度可控等优点已被广泛应用于海洋腐蚀严重区域的混凝土结构加固与修复工程中。基于此,提出了海洋干湿循环作用下SHCC中氯离子传输的对流-扩散模型,并利用COMSOL仿真软件建立考虑纤维乱向分布的二维细观模型;通过开展人工室内模拟海洋浪溅区SHCC氯离子传输试验,分析了不同干湿循环比(3.0∶1、11.0∶1和85.4∶1)和不同暴露时间(30天、90天和180天)下的氯离子含量时空分布规律,对比验证了模拟氯盐传输行为的细观数值模型的有效性。结果表明:随着暴露时间的延长,SHCC氯离子峰值浓度增大,且随着干湿循环比的增加峰值浓度升高;随着渗透深度增大,氯离子浓度迅速下降并最终趋于稳定,使氯离子浓度整体表现出峰值浓度较高而传输深度较小的规律;基于Fick第二定律解析解并考虑对流区的影响,SHCC的表面氯离子浓度(Cs)和表观氯离子扩散系数(Dapp)均呈现明显的时变性,干湿循环比一定时,随着暴露时间的延长而分别增大和减小;当干湿循环比为85.4∶1,暴露时间为90天和180天时Cs相较于30天分别提高了51.72%和83.45%,Dapp分别降低了27.71%和48.50%;暴露时间一定时,随着干湿循环比的增加,Cs和Dapp均呈现先增大后减小的趋势;最后将氯离子含量分布实测值与计算值进行对比,验证了所建立的干湿循环作用下氯盐传输的扩散-对流模型的适用性。

关键词：应变硬化水泥基复合材料干湿循环氯离子传输细观数值模拟

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高温作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

建筑结构学报 2024年第5期45卷 218-229页

作者：刘才玮闫良泰仇子文苗吉军郑春英张成龙青岛理工大学土木工程学院山东青岛266520 青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266520

为研究高温下与高温后锈蚀钢筋与混凝土黏结性能退化规律,制作84个混凝土立方体试块及110个偏心拉拔试件,对立方体试块进行高温下及高温后抗压试验,对偏心拉拔试件进行高温下及高温后拉拔试验,分析温度状态(高温下和高温后)、锈蚀率(2%... 详细信息

为研究高温下与高温后锈蚀钢筋与混凝土黏结性能退化规律,制作84个混凝土立方体试块及110个偏心拉拔试件,对立方体试块进行高温下及高温后抗压试验,对偏心拉拔试件进行高温下及高温后拉拔试验,分析温度状态(高温下和高温后)、锈蚀率(2%、5%和10%)、试件尺寸(立方体、棱柱体)及箍筋数量(单肢箍和双肢箍)对黏结性能的影响,依据高温对材料性能的折减规律,得出高温下锈蚀钢筋混凝土黏结强度计算方法,提出分段式及连续型黏结滑移本构模型。研究表明:锈蚀时间为59 d且历经400℃的混凝土抗压强度降低了27.6%,温度100℃时锈蚀率为4.6%的钢筋混凝土黏结强度较常温的增大8%,温度200~400℃时黏结强度降低约9%,800℃时黏结强度损失85%;温度低于400℃时,高温下钢筋混凝土黏结强度小于高温后的,温度高于400℃时,不同温度状态下黏结强度值相近;单肢箍筋试件黏结强度较双肢箍筋试件黏结强度下降了10%,立方体(150 mm×150 mm×150 mm)试件黏结耗能是棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件黏结耗能的54%。通过比较积分绝对误差验证了模型精度,计算误差小于10%,可用于锈蚀结构火灾下的数值计算。

关键词：钢筋混凝土高温锈蚀钢筋自然冷却拉拔试验黏结性能本构模型

Bio-FeMnCeO_(x)活化PMS降解四环素效能与机制

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化工进展 2024年第6期43卷 3492-3502页

作者：刘梦凡王华伟王亚楠张艳茹蒋旭彤孙英杰青岛理工大学环境与市政工程学院青岛266520

鉴于生物合成材料在水环境修复中成本低、环境友好、高效等优势,制备了Ce掺杂生物铁锰氧化物(Bio-FeMnCeO_(x)),以盐酸四环素(TC)为目标污染物,研究了Bio-FeMnCeO_(x)制备参数(Ce剂量、培养时间及样品处理方式等)和工艺条件(pH、PMS浓度... 详细信息

鉴于生物合成材料在水环境修复中成本低、环境友好、高效等优势,制备了Ce掺杂生物铁锰氧化物(Bio-FeMnCeO_(x)),以盐酸四环素(TC)为目标污染物,研究了Bio-FeMnCeO_(x)制备参数(Ce剂量、培养时间及样品处理方式等)和工艺条件(pH、PMS浓度、Bio-FeMnCeO_(x)剂量等)对Bio-FeMnCeO_(x)活化PMS降解TC的影响。通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)分析TC降解的主要活性氧物质种类和贡献率,推测了TC的降解路径和降解机制,验证了Bio-FeMnCeO_(x)的循环稳定性。结果表明:①通过生物合成法成功制备了Bio-FeMnCeO_(x),将其用于活化PMS降解TC具有良好的催化活性,在pH为11.0、PMS浓度200mg/L、Bio-FeMnCeO_(x)剂量为100mg/L、反应时间为60min时,TC的降解效率可达93.75%;②通过自由基猝灭和EPR鉴定的实验发现,Bio-FeMnCeO_(x)/PMS体系主要的活性物质为·SO_(4)^(-)和^(1)O_(2);(3)Bio-FeMnCeO_(x)具有良好的实验稳定性,重复使用8次后,TC的降解效率仍高达75.71%。该研究的发现为抗生素废水治理提供了新的催化技术路线。

关键词：复合材料废水四环素降解自由基

分散式速度反馈控制流激薄板声振响应的模态解及特性

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声学学报 2024年第2期49卷 336-343页

作者：韦大朋刘好胜刘碧龙青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

采用模态展开法推导了湍流边界层和分散式速度反馈控制共同作用下薄板的响应和声辐射,给出了与分散式速度反馈控制增益系数、单元位置、数量和大小相关的模态阻尼的显示表达式。给定激励和参数的条件下,通过与元素法的计算结果进行对比... 详细信息

采用模态展开法推导了湍流边界层和分散式速度反馈控制共同作用下薄板的响应和声辐射,给出了与分散式速度反馈控制增益系数、单元位置、数量和大小相关的模态阻尼的显示表达式。给定激励和参数的条件下,通过与元素法的计算结果进行对比,验证了模态展开法具有较高的计算效率和准确性。讨论了分散式速度反馈控制单元的布置方式和数量对模态阻尼的影响,以及反馈控制单元的布置方式对薄板动能、辐射声功率和模态平均辐射系数的影响。数值分析结果表明反馈控制单元的数量和布放位置对控制效果影响显著,反馈控制单元沿螺旋线布置能明显拓宽控制频带;两种反馈控制单元布置方式,在动能和辐射声功率控制较好的共振频率处,除第一阶模态外,模态平均声辐射效率随反馈增益的增大明显提高。

关键词：模态展开法湍流边界层反馈控制模态阻尼

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周期性载荷下润滑剂回填效应试验观察

机械工程学报 2024年第3期60卷 203-213页

作者：金旭阳栗心明刘耀杨萍郭峰高军斌青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

采用球-盘单点接触光干涉润滑油膜测量仪,试验观察了周期性载荷变化对润滑剂回填及润滑状态的影响。结果表明,当加载/卸载过程滚动体的运行距离大于滚道周长时,滚动体瞬时接触半径与已形成的滚道半径不一致,导致加载过程润滑状态整体优... 详细信息

采用球-盘单点接触光干涉润滑油膜测量仪,试验观察了周期性载荷变化对润滑剂回填及润滑状态的影响。结果表明,当加载/卸载过程滚动体的运行距离大于滚道周长时,滚动体瞬时接触半径与已形成的滚道半径不一致,导致加载过程润滑状态整体优于卸载过程;周期性载荷变化下润滑状态优于恒定载荷下的润滑状态,毛细力和表面张力作用下的润滑剂回填是其诱因;不同载荷下接触半径变化梯度的增加有利于润滑剂的回填,使得卸载末期润滑油膜反弹。

关键词：周期性载荷润滑剂回填润滑状态乏油光干涉

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混合陶瓷球轴承的热混合润滑性能分析

机械工程学报 2024年第15期60卷 205-215页

作者：朱鹏娟刘晓玲周亚林何文卓郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

轴承工业将陶瓷用于航空、机床主轴等极端条件,为研究混合陶瓷球轴承的混合润滑机制,在拟静力学建模及分析的基础上,基于平均流量模型,建立了混合陶瓷角接触球轴承的热混合润滑模型,采用膜厚比与粗糙峰接触载荷比相结合的方法判断各滚... 详细信息

轴承工业将陶瓷用于航空、机床主轴等极端条件,为研究混合陶瓷球轴承的混合润滑机制,在拟静力学建模及分析的基础上,基于平均流量模型,建立了混合陶瓷角接触球轴承的热混合润滑模型,采用膜厚比与粗糙峰接触载荷比相结合的方法判断各滚动体的润滑状态,并研究了热效应、接触角和环境黏度对混合润滑性能的影响。结果表明:热条件下的油膜厚度、平均摩擦系数要比等温条件下的小。与钢制轴承相比,混合陶瓷球轴承的接触工况更好,更适合在高速条件工作;当λ4.6%,接触副处于边界润滑状态;当λ≥1且La≤4.6%,接触副处于混合润滑状态。单一滚动体-套圈接触不能全面反映轴承的润滑性能,需要基于拟静力学进行多个滚动体的混合润滑分析,以准确判断轴承的混合润滑性能。存在一合适的接触角,使得角接触球轴承的混合润滑性能最佳。润滑油环境黏度越高,平均摩擦系数越小,润滑状态由边界润滑向混合润滑过渡。较钢制球轴承,混合陶瓷球轴承可以减小摩擦系数,但会增大粗糙峰接触载荷。

关键词：混合润滑拟静力学混合陶瓷球轴承热效应

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泡沫混凝土气泡性能与基体材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 706-724页

作者：宋强邹颖杰张鹏鲍玖文薛善彬青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性... 详细信息

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性能和基体材料,全面总结和分析发泡剂和稳泡剂的种类及用量,基体材料种类和用量以及纤维、外加剂等研究现状,阐明宏观性能及微观结构关联机制,以期为中国泡沫混凝土材料和建筑节能事业提供有益参考。

关键词：泡沫混凝土气泡性能基体材料

带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点抗震性能试验

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吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1643-1656页

作者：刁延松任义建杨元强赵凌云刘秀丽刘芸青岛理工大学土木工程学院山东青岛266525

基于可恢复功能的抗震设计理念,提出了一种带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点。该节点同时利用屈服和摩擦两种机制进行耗能,具有延性好、损伤可控及损伤后可更换等优点。设计制作了缩尺比为1∶1.5的2个可更换钢梁柱拼接节点和1个... 详细信息

基于可恢复功能的抗震设计理念,提出了一种带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点。该节点同时利用屈服和摩擦两种机制进行耗能,具有延性好、损伤可控及损伤后可更换等优点。设计制作了缩尺比为1∶1.5的2个可更换钢梁柱拼接节点和1个悬臂段螺栓连接钢梁柱节点试验模型,分别对其进行拟静力试验。对破坏后的2个可更换钢梁柱拼接节点试件进行修复,并进行二次加载,得到了节点试件在低周往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应变和位移曲线、延性及耗能等抗震性能指标。结果表明:提出的可更换钢梁柱拼接节点的延性及耗能能力均优于悬臂段螺栓连接钢梁柱节点;可更换钢梁柱拼接节点的塑性损伤主要集中在可更换构件上,而主体构件基本保持在弹性工作范围内;修复后的节点几乎完全恢复了抗震性能,满足可更换性的要求。

关键词：结构工程可恢复功能可更换钢梁柱拼接节点抗震性能摩擦耗能拟静力试验

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