庞慧 刘红英 罗春芳 马卫华作品

庞慧，女，硕士，湖南工业大学机械工程学院工业设计教研室教师，主要从事产品设计理论与方法的教学与科研工作。

马来酸酐催化均聚反应研究

马来酸酐均聚产物有很高的应用价值。研究马来酸酐的均聚反应具有重要意义。该文研究了以纳米晶二氧化钛为催化剂的马来酸酐非均相催化聚合反应。采用红外光谱、核磁共振氢谱等手段对单体及聚合物进行了表征 ,并绘出反应体系的粘度 -时间曲线。结果表明 ,马来酸酐在DMF溶剂中可以被纳米晶二氧化钛催化均聚 ,分子量在 40 0～ 80 0之间。

纳米晶二氧化钛非均相催化聚合马来酰亚胺

用二氧化钛纳米晶作为催化剂对马来酰亚胺进行非均相聚合反应。单体和聚合物的结构用 Ｉ Ｒ、１ Ｈ Ｎ Ｍ Ｒ及１３ Ｃ Ｎ Ｍ Ｒ 进行表征，并用 Ｔ Ｇ Ｄ Ｔ Ａ 研究其热性能。实验结果表明，纳米晶二氧化钛能催化非均相马来酰亚胺的聚合反应。本工作为纳米晶在马来酰亚胺中提供其它应用。

青藏线双源动车组黏着适应性研究

为了分析运行效率更高的双源动车组在青藏线(格尔木—拉萨段)运行的可行性,建立机车动力学模型并进行了验证;采用动力学方法研究了双源动车组机车(动车)和青藏线成熟运营的HXN3内燃机车在直线段、曲线段和坡道上的牵引黏着系数、牵引力、蠕滑率与速度之间的关系;通过对比2个机车的动力学响应,验证牵引工况下双源动车组的黏着特性.通过分析可以发现:1)机车的牵引黏着系数与机车的牵引力成正比,当车速在40~120km/h时,双源动车组机车的黏着系数由0.19降低至0.09,黏着富裕度则由59.0%提高至85.7%;2)在直线段和坡道情况下,双源动车组的黏着富裕度均大于HXN3机车,对适应恶劣外界环境引起的轮轨黏着下降能力更强,对高原环境的适应性更优;3)曲线段,忽略结构引起的黏降差异,R300m曲线时,双源动车组和HXN3型机车的黏降幅度分别为6.3%和6.8%,R800 m曲线时,HXN3型机车曲线黏降幅度为3.0%,而双源动车组低于限值,可以保证有足够的黏着.

羟基自由基引发的马来酸酐聚合反应机理AM1研究

用AM1方法计算了马来酸酐、羟基自由基及其加成产物α-羟基丁二酸酐基自由基的电子结构、电荷分布和键级.应用前线轨道理论和成键三原则研究了羟基自由基引发下马来酸酐聚合过程中α-羟基丁二酸酐基自由基活性中间体参与反应的可能性及其自由基聚合反应机理.计算结果表明:马来酸酐基态分子的HOMO和LUMO分别对应于双键CC的成键π-MO和反键π -MO;马来酸酐的羟基自由基加成反应活化能计算值为55 7kJ/mol;马来酸酐在羟基自由基引发下的自由基聚合产物是链式结构,与实验事实相符.

纳米粒子催化双马来酰亚胺溶液聚合

本文研究了纳米ＴｉＯ２粒子对双马来酰亚胺（ＢＭＩ）在溶液中的聚合催化作用，考察温度、溶剂、纳米ＴｉＯ２粒子及单体含量等因素对凝胶化时间的影响，采用ＩＲ、紫外可见光谱及ＴＧ－ＤＴＡ等测试手段对凝胶产物的结构及热性能进行表征。结果表明，在聚合温度大于１１５℃的条件下，ＴｉＯ２纳米粒子对在极性溶剂二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的ＢＭＩ，具有良好的催化聚合作用，凝胶产物的起始热分解温度为４２６℃。

理工院校非英语专业大学生英语学习动机调查研究——以营口理工学院为例

英语学习动机影响学生英语学习效果。本研究以营口理工学院大一至大四年级非英语专业学生为调查对象,通过调查问卷研究分析本校学生在英语学习动机中存在的问题,并提出相应的建议,希望能够提高学生英语学习兴趣,激发学生英语学习动机,改善大学英语学习效果。

采用径向转向架的大轴重内燃机车曲线通过研究

为探究径向转向架在33 t轴重内燃机车的可行性,从径向转向架的概念、结构和原理出发,为大轴重内燃机车提供了一种径向转向架方案。在多体动力学软件中建立动力学模型,对比研究了采用径向转向架和传统转向架的重载机车通过曲线时导向轮对的黏着系数、蠕滑率和磨耗功。通过计算分析发现,与传统转向架相比,径向转向架可以减少车轮的滑动量,提高机车通过曲线时的黏着利用率,降低轮轨磨耗和左右车轮的不一致磨耗,降低轮对镟修频率,该结论可为今后我国研制大轴重高黏着内燃机车提供一定参考。

常导高速磁浮工程试验线初期建设长度研究

研究目的:我国常导高速磁浮已具备推进工程化试验和示范运营线建设的条件,需要建设工程试验线对高速磁浮关键技术进行验证。本文从常导高速磁浮工程试验线初期试验需求入手,工程试验线建设初期不考虑乘坐舒适性,尽量采用较大的加减速度,在满足初期达速试验需求的前提下减少初期试验线建设长度,节省试验线初期工程投资。研究结论:(1)高速磁浮工程试验线主要是确认时速600 km时的各种性能及实用化目标的有关试验;(2)工程试验线初期建设长度需满足列车加减速运行最小距离及一定匀速运行距离要求,在国产时速600 km常导高速磁浮列车参数一定的情况下,加减速度主要取决于牵引变流器的额定电压及最大电流,通过供电系统匹配性仿真计算,车辆越轻,定子分段长度越短,可提供的车辆加速度越大,工程试验线初期建设长度越短;(3)本研究结论可为常导高速磁浮工程试验线的建设提供参考。

中低速磁浮圆曲线钢箱梁桥车致振动响应研究

随着圆曲线钢箱梁桥在城市交通中的应用愈发广泛,为探究其在中低速磁浮车辆运行作用下的振动响应特性,基于多体动力学和有限元方法建立车辆-轨道-钢箱梁刚柔耦合动力学模型,采用动态电磁阻尼力影响的二维磁轨关系,并考虑轨道关键部件的参振作用,分析圆曲线段钢箱梁的振动特性,探讨钢箱梁板厚、车辆速度及车体质量对钢箱梁振动响应的影响。结果表明:受曲率影响,钢箱梁在发生弯曲的同时亦会伴生扭转,产生弯扭耦合振动;钢箱梁的振动主要由10~20 Hz的钢箱梁整体弯曲振动、30~40 Hz的钢箱梁扭转振动以及50~70 Hz的轨道局部振动引起;计算得到的钢箱梁跨中横向及垂向最大挠度分别为1.26 mm、3.88 mm,均满足相关标准要求,钢箱梁具有足够的支撑刚度;各工况下的垂向加速度均未超过5.0 m/s^(2)的限值,且最高达到2.2 m/s^(2);在板厚10 mm以及超员载荷工况下,横向加速度大多超过1.4 m/s^(2)的限值,且最高达到4.0 m/s^(2);车辆速度的减小和车体质量的增加均会放大弯扭耦合作用影响,而板厚的增加则能够有效降低弯扭耦合作用影响,当板厚由10 mm增至40 mm时,一阶横弯及扭转频率对应振幅分别减小94.3%、98.7%。

中低速磁浮轨道不平顺功率谱研究

轨道不平顺作为中低速磁浮列车主要的外部激励源,是造成磁浮列车-轨道耦合振动的重要原因。由于弦测值幅频特性存在畸变,通常不能作为实际轨道不平顺应用于工程实践中。基于实测长达4 km的长沙磁浮快线F轨高低和轨向10 m弦测数据,分析实测数据的传递特性,利用“以小推大”逆推算法扩大轨道不平顺波长的有效检测范围,并采用“逆滤波”算法对轨道不平顺进行复原,得到0.5~100 m波长的轨道不平顺。结果表明:实测F轨10 m弦测数据存在畸变,总体趋势与传递函数相符,不能对实际轨道几何状态正确表达;修正后的轨道不平顺功率谱具有很好的平顺性,无明显周期性成分;对轨道不平顺功率谱进行分段拟合,确定中低速磁浮轨道不平顺表达式的各项参数;将拟合的中低速磁浮轨道谱与国内外成熟铁路轨道谱进行对比,高低轨道不平顺与德国高干扰谱较为接近,在1.5~100 m波长范围内,处于德国高干扰谱与德国低干扰谱之间,在0.5~1 m波长范围内,处于美国五级谱与美国六级谱之间;轨向不平顺与高速铁路标准谱较为接近,在波长7~100 m波长范围内,高于高速铁路标准谱,在波长0.5~7 m波长范围内,低于高速铁路标准谱。

建模方式对调车冲击仿真的影响研究

为了研究不同建模方式的仿真模型对调车冲击计算效率和结果的影响,根据C80敞车及MT-2缓冲器参数,建立模拟调车冲击工况的纵向动力学模型A、三维精细化模型B和混合动力学模型C,分析了在不同速度、空重车状态及不同编组方式下的调车冲击的响应结果,并在此基础上讨论了模型的建模方便性、计算效率等问题.研究结果表明:(1)随着冲击速度的增加,三种模型得到的最大车钩力变化趋势一致,但是结果差异越来越大,在8km/h时仿真差异可达15%,同时空车状态下分析的结果最大差异为8.9%,大于重车状态仿真的2.4%;(2)不同编组方式得到的车钩力时间历程规律类似,在不同车钩位置上比较时最大差异为8%左右;(3)建模方便性上各有难点,但模型A的数据库在界面调用更为方便,且在计算时间上远远小于其他两种模型.

新型中低速磁浮车辆动力学特性分析

针对一种速度160 km/h新型中低速磁浮悬浮架,文章运用SIMPACK多体动力学软件建立了车辆的动力学模型,分析了该悬浮架在直线以及曲线工况下的动力学特性。结果表明,直线运行工况下车辆速度可以达到160 km/h,悬浮间隙、车体振动加速度等指标均符合要求,但在120 km/h时车辆各项指标有所恶化,为减小车体共振影响,对车体振动加速度进行了频率分析并给出优化建议。在曲线工况下,车辆的导向力、空簧横向位移及滑台位移等指标均在正常范围。研究结果证明新型中低速磁浮车辆的动力学性能符合要求,相关动力学结果可为新型悬浮架后续研究及工程化提供数据支持。

基于主动导向的构架式中低速磁浮曲线通过性能仿真

为提高磁浮车辆悬浮架的功能特性,针对悬浮架的技术一直在不断改进。以一种主动导向的构架式中低速磁浮悬浮架为研究对象,基于其导向电磁铁进行理论计算和二维、三维电磁仿真,对其磁场分布特性和变化特性进行分析,并对导向电磁铁导向力随气隙和电流变化关系进行模拟;基于拟合所得的导向力公式建立含主动导向控制的中低速磁浮车辆动力学模型,采用Simpack和Matlab等软件联合仿真其通过70 m最小半径曲线和550 m最大半径曲线的动力学响应,检验悬浮架结构的合理性和可行性。结果表明,导向电磁力的仿真数值充分考虑了电磁铁的漏磁、边缘效应和磁饱和现象,相较于理论数值更接近实际数值;基于模拟关系和仿真结果误差棒拟合所得导向电磁力公式相关参数高于0.9,符合拟合精度要求;利用拟合公式设置的导向控制系统,能够使得构架式中低速磁浮车辆以10 km/h速度顺利通过70 m最小半径曲线,以80 km/h速度顺利通过550 m最大半径曲线,悬浮间隙均不超过4 mm的标准限值,车体的横向、垂向加速度均不超过2.5 m/s2的标准限值,车辆运行平稳性指标始终不超过2.5,属于优秀级别,悬浮架结构合理。

纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动安全性影响分析

针对纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动时安全性问题,建立33 t轴重内燃机车牵引3万t重载列车(2+2+0)的纵向动力学模型和包含钩缓系统的短编组(机车+机车+虚拟车体)车辆动力学模型,采用列车模型对紧急制动工况下的列车纵向冲动进行分析,基于列车纵向冲动和短编组模型分析纵向冲动对机车曲线安全性的影响。研究结果表明:列车纵向冲动会进一步加大机车曲线紧急制动时的轮轴横向力、脱轨系数等,对机车曲线运行造成不利影响,考虑压钩力1 500 kN比不考虑纵向冲动时的脱轨系数、轮轴横向力分别增大1.8%、12%;曲线半径减小、下坡道坡度越大会进一步加大不利影响;列车制动初速度越大,产生的纵向冲动有所减小,但由于轮对横移量增大,导致曲线车轮脱轨系数增大。

用于HTPB推进剂浆料的静态混合管数值模拟

端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中固化剂和黏合剂的充分混合对推进剂性能至关重要,SK型静态混合管能实现高黏度流体的充分混合。采用Minilab微型双螺杆流变仪测量了推进剂浆料的黏切曲线。通过计算流体力学对应用于HTPB推进剂药浆的SK型静态混合管进行了数值模拟,分析了SK型静态混合管的入口流速、元件个数和元件长径比与压降和混合效果之间的关系。数值模拟表明,压降与入口流速成正比,与元件个数线性相关,45%以上的阻力损失都集中在混合管用于挤出成型的出口喷嘴处。8个混合单元可完成99.9%的混合,12个混合单元可完成99.99%的混合。长径比减小时,径向上的二次流加剧。长径比从0.5增加到1.25,可以在加强混合的同时降低能耗。

基于调车工况的MT-2缓冲器容量需求仿真分析

为了分析MT-2缓冲器在调车连挂作业时的容量需求问题,基于摩擦式缓冲器非线性力学特性及车辆调车冲击受力特点,建立了铁道货车纵向冲击动力学模型,对调车过程中不同车辆质量、不同速度、不同编组方式及不同车体刚度等工况下MT-2缓冲器容量需求进行了分析。研究结果表明:缓冲器做功与车辆质量和连挂速度的平方成正比,冲击车和被冲击车数量都大于2辆时冲击面缓冲器的容量需求将与车辆数量无关。对同时考虑质量、速度、编组方式、车体刚度的缓冲器容量需求值进行了函数拟合,完成了比例系数κ、μ和λ的求解;不同车辆数量之间冲击时,不同车钩号的缓冲器做功值大小不一,在冲击面车钩号的缓冲器做功值均为最大,沿着冲击面前、后的车钩号逐渐递减,调车冲击时计算容量需求值时应不考虑车体刚度,以重车冲击重车模式时冲击面的缓冲器容量需求为准。

中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度研究

为研究中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度,该文基于磁浮交通线路参数的计算方法、相关要素,以及线路自身的特点,推导出适用于中低速磁浮的曲线半径、缓和曲线长度计算公式,在参考相关标准的基础上,对中低速磁浮列车以20~160 km/h速度运行时的最小平、竖曲线半径及缓和曲线长度进行了理论分析,进一步给出其建议值,并建立了考虑主动反馈控制特性的车辆模型,通过动力学仿真对取值的可靠性进行了验证。研究结果表明:最小平曲线半径取值受指向外侧的最大侧向加速度控制,最小竖曲线半径取值受凹曲线上最大法向加速度控制,当列车运行速度一定时,横坡角越大,最小平曲线半径取值越小,而纵坡对最小竖曲线半径取值几乎无影响;当横坡角为2°,列车在正常条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大侧向冲击控制,在困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制,当横坡角为4°、6°,列车在正常/困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制;按横坡角最大值6°考虑,列车以160 km/h在正常条件下运行时,建议最小平曲线半径及缓和曲线长度分别取970 m、120 m。该文研究成果可为中低速磁浮交通的选线设计提供理论依据和数据参考。

中低速磁浮列车悬浮控制系统冗余设计方案探讨

悬浮控制系统作为中低速磁浮列车的核心子系统,其可靠性和容错能力对于列车正常运行至关重要。为提高悬浮控制系统容错能力,通过分析工程应用中的悬浮控制系统故障数据设计了一种处理器模块冗余、电源冗余以及悬浮传感器冗余相结合的悬浮控制系统方案,通过软、硬件设计搭建了新方案的样机实物并进行了初步测试。处理器模块采用双机热备冗余,电源采用双路DC24V冗余,悬浮传感器采用二乘二取二冗余。其次运用马尔可夫理论建立了悬浮冗余控制系统的可靠性模型,对系统进行可靠性分析,研究故障率、故障检测率对悬浮冗余控制系统可靠性的影响,将悬浮冗余控制系统与常规悬浮控制系统的可靠性进行对比分析。并通过Simulink和Stateflow建立主从切换状态机模型和主从切换控制系统模型,实现了逻辑仿真。研究结果表明,在悬浮控制系统生命周期内,本文提出的悬浮冗余控制系统方案相比于常规悬浮控制系统的可靠性提高了50%,提升主模块的故障检测率和降低各单元的故障率均能有效提升悬浮控制系统可靠性。在制定合适的故障检测和切换控制策略前提下,双机热备冗余设计的悬浮控制系统相比于常规悬浮控制系统更具可靠性,是提升悬浮控制系统可靠性和容错能力的有效措施,适合在中低速磁浮列车上推广应用。

基于神经核网络高斯过程回归的甲板运动预测

甲板运动预测与补偿是舰载机自动着舰的关键技术之一。传统甲板运动预测方法依赖于运动建模的准确性和参数调整,面临复杂海况、不同舰型、航态变化时具有适应性差、预测时长短、结果可靠性低等问题。提出一种基于神经核网络高斯过程回归(NKN-GPR)的甲板运动预测模型,使用神经核网络(NKN)实现高斯过程回归(GPR)模型自动复合核构造,有效改善基于规则库自动核搜索(ACKS)算法依赖人工先验知识的不足。以正弦波组合模型和功率谱模型构造仿真数据,对NKN-GPR模型和基于最小二乘法的自回归(AR)模型进行对比仿真验证,仿真结果表明,NKN-GPR模型在运动预测精度、平滑性、预测时长等方面具有显著优势,证明了所提算法的有效性,可为舰载机自动安全着舰提供理论支撑。